OJNS  >> Vol. 6 No. 6 (November 2018)

    云南汉族人群19个常染色体STR基因座遗传多态性研究
    Genetic Polymorphism of 19 Autosomal STR Loci in Yunnan Han Population

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作者:  

杨 朔,张寿勋,计艾岑,赵 涛,王理琦,资 润,夏 生,张 柠,李佳珏:昆明医科大学法医学院,云南 昆明;
杨晓佩:昆明医科大学法医学院,云南 昆明;楚雄医药高等专科学校,云南 楚雄;
方宝雄:广西壮族自治区钦州市公安局钦南分局刑侦大队,广西 钦州;
赵 斐:天津迪安司法鉴定中心,天津;
张秀峰,胡利平,钟树荣:昆明医科大学法医学院,云南 昆明;昆明医科大学司法鉴定中心,云南 昆明

关键词:
法医物证学STR基因座遗传多态性云南汉族Forensic Biological Science STR Loci Genetic Polymorphism Yunnan Han Population

摘要:

目的:本文对居住于云南省的1020名汉族无关个体19个常染色体短串联重复序列位点进行分析,旨在为法医物证学亲权鉴定和个体识别提供科学全面的群体遗传学基础数据。方法:本研究采用Chelex-100法提取样本DNA、PowerPlex® 21 System试剂盒对D3S1358等19个常染色体的短串联重复序列进行复合扩增。结果:共检出262个等位基因和1006种基因型,经检验,除vWA外,基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡规律(P > 0.05),累积非父排除率(CPE)为0.99999998,累积个人识别能力(TPD)为9.9 × 10−17。结论:19个常染色体STR基因座在云南汉族人群中具有较高的非父排除率和个体识别能力,可为法医物证学亲权鉴定和个体识别提供基础数据。

Objective: Analyze the loci of 19 autosomal short tandem repeat loci in 1020 unrelated individuals of Han nationality in Yunnan province, China, aiming to provide comprehensive scientific basic data for paternity testing and forensic DNA identification instruments. Methods: In this study, the Chelex-100 method was used to extract sample DNA and the PowerPlex® 21 System kit was used to amplify 19 autosomal short tandem repeats such as D3S1358. Results: A total of 262 alleles and 1006 genotype were detected. After testing, except for vWA, the genotype distribution accords with the Hardy-Weinberg equilibrium (P > 0.05), the cumulative non-parent exclusion rate (CPE) was 0.99999998, and the cumulative personal identification ability (TPD) was 9.9 ×10−17. Conclusion: 19 autosomal str loci have high non-father exclusion rate and individual recognition ability in Yunnan Han population, which can provide good basic data for paternity identification and personal identification of forensic evidence.

1. 引言

短串联重复序列(short tandem repeats, STR)又称为微卫星DNA,重复单位为2~6 bp,重复次数10~60多次。其扩增成功率高,检测灵敏度好 [1] ,现已成为法医物证学实际检案的国际通用检测技术。不同地区和民族的群体,在相同STR 位点的等位基因分布差异性较大,不同地区及不同民族之间的等位基因频率和基因型频率等数据不宜混用。所以,针对不同地区及不同民族人群STR基因座的等位基因频率等基础遗传学数据进行研究非常必要。本研究通过对生活在云南省区域内的1020名汉族无关个体19个常染色体STR基因座的遗传多态性调查,为法医物证学亲权鉴定和个体识别提供基础群体遗传学数据 [2] 。

2. 材料与方法

2.1. 一般材料

1020名云南汉族血样均系本司法鉴定中心日常检案及数据库积累所得,均来自知情同意的无关个体。采用Chelex-100法提取血样DNA,并使用Nanodrop2000c (Thermo Scientific公司,美国)进行DNA定量。使用PowerPlex® 21 System复合扩增试剂盒(美国Promega公司)进行扩增。

2.2. 试验方法

采用Chelex-100法提取生物样本的DNA,进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,反应体系选择10 μl体系,扩增反应体系配比如下:Master Mix2ul,引物2 ul,模板DNA 0.4 ul,加5.6 ul水补足10 ul体系,震荡混匀离心处理在Veriti PCR扩增仪(美国AB公司)上进行扩增。扩增循环步骤为:① 96℃ 1 min;② 94℃ 10 s,59℃ 1 min,72℃ 30 s,30个循环;③ 60℃ 10 min。扩增产物经3130自动遗传分析仪(美国AB公司)电泳检测,电泳结果分析用GeneMapper ID v3.2分析。

2.3. 统计学分析

将1020份无关个体19个STR基因座的基因型进行统计记录,计数等位基因数目。使用Modified-powerstate [3] 软件计算等位基因频率、非父排除概率(PE)、杂合度(H)、匹配概率(PM)、多态信息总量(PIC)、个人识别率(DP)等群体遗传学参数,按文献方法计算累计个体识别能力(TPD)和累计非父排除率(CPE) [4] ,采用χ2检验各基因座是否符合Hardy-Weinberg平衡 [5] 。

3. 结果与讨论

本次调查的1020名健康无关个体在19个STR基因座上均得到很好的分型结果。在D3S1358、D1S1656、D13S317、Penta E、D16S539、D18S51、D2S1338、CSF1PO、Penta D、TH01、vWA、D21S11、D7S820、D5S818、TPOX、D8S1179、D12S391、D19S433、FGA共19个基因座中检出262个等位基因,其中,等位基因最多的基因座是Penta E,等位基因数是25,等位基因最少的是TPOX,等位基因数是7,杂合度最高的基因座是Penta E,为0.9049,个体识别概率最高的基因座是Penta E,为0.9838,19个STR基因座等位基因频率分布见表1。19个基因座除vWA外,各基因座分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P > 0.05),说明所调查的群体达到遗传平衡,群体调查数据可信 [6] 。

19个常染色体STR基因座共检测出1006种基因型;19个常染色体STR基因座的遗传多态性均较高,19个基因座的H为0.6300~0.9049,DP为0.7907~0.9838,PM为0.0162~0.1530,PE为0.3285~0.8054,PIC为0.5578~0.9010 (见表2)。累计非父排除率和累计个体识别能力,分别为0.99999998和9.9 × 10−17

Table 1. Allele frequency distribution of 19 STR loci in Han population of Yunnan (n = 1020)

表1. 云南地区汉族人群19个STR基因座等位基因频率分布(n = 1020)

Table 2. Population genetic parameters of 19 STR loci in Han population of Yunnan (n = 1020)

表2. 云南地区汉族人群19个STR基因座群体遗传学参数(n = 1020)

由于STR基因型和等位基因频率的分布存在明显的地域和民族差异性,因此使用本地区的遗传学数据进行本地区个人识别和亲权鉴定的研究和计算具有重要的意义。在对云南汉族人群1020名无关个19个基因座的遗传多态性研究中,共检出262个等位基因,1006个基因型,大于调查样本量相近的贵州地区汉族人群,该地区为178个等位基因,661个基因型 [7] 。本研究统计结果表明,云南省汉族人群中基因频率在19个STR基因座中分布均匀。一般认为,遗传标记的杂合度(H)越高,其在法医学个人识别中的应用价值越大 [8] 。GILLP [9] 等认为杂合度 ≥ 0.7,个体识别率 ≥ 0.9的基因座具有高鉴别力,按此标准,本研究选择的19个基因座中除D3S1358,CSFIPO,TPOX,TH01这四个基因座的个体识别率小于0.9外,其余的15个基因座的DP值均大于0.9。除TPOX,TH01这两个基因座的杂合度小于0.7外,其余的17个基因座的杂合度均大于0.7。另外,这19个STR基因座在云南省汉族人群中所得到的累计个人识别能力为9.9 × 10−17,有相当的实践应用价值。

根据司法部发布实施的《亲权鉴定技术规范》(SF/Z JD0105001-2016)规定的遗传标记的累计非父排除概率应不小于0.9999。而在本研究中云南省汉族人群中所得到的这19个STR基因座的TPD为9.9 × 10−17,CPE为0.99999998,均符合标准要求。

综上所述,本文调查的19个STR基因座在云南省汉族人群中具有较高的个体识别能力和遗传多态性,所得到的数据可为相关人群的亲权鉴定和个体识别提供计算依据,对于法医物证学亲权鉴定和个体识别具有重要的应用价值。

基金项目

云南彝族、苗族酒依赖与药效动力学基因关联性及个性化治疗研究(81000577),昆明医科大学2015年度大学生创新性试验计划项目(CX201544),昆明医科大学“百名中青年学术和技术骨干”人才项目(60117190413)。

NOTES

*共同第一作者。

#通讯作者。

文章引用:
杨朔, 杨晓佩, 方宝雄, 张寿勋, 计艾岑, 赵涛, 王理琦, 资润, 夏生, 赵斐, 张柠, 张秀峰, 李佳珏, 胡利平, 钟树荣. 云南汉族人群19个常染色体STR基因座遗传多态性研究[J]. 自然科学, 2018, 6(6): 437-443. https://doi.org/10.12677/OJNS.2018.66057

参考文献

[1] 胡利平, 杜雷, 张秀峰, 钟树荣, 聂爱婷, 李佳珏, 聂胜洁. 云南汉族人群20个常染色体STR基因座遗传多态性[J]. 昆明医科大学学报, 2016, 37(5): 17-21.
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[3] 赵方, 伍新尧, 蔡贵庆, 等. Modified-Powerstates软件在法医生物统计中应用[J]. 中国法医学杂志, 2003, 18(5): 297-298, 312.
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[8] 聂昊, 马温华, 汪萍, 张涛, 赵兴春, 林子清, 叶健. 广西京族和汉族群体18个STR基因座遗传多态性[J]. 中国法医学杂志, 2016(1): 67-69.
[9] Gill, P., Urquhart, A., Millican, E., et al. (1996) A New Method of STR Interpretation Using Inferential Logic-Development of a Crininal Intelligence Database. International Journal of Legal Medicine, 109, 14-22.