16个X-STR基因座在河南汉族人群中的法医学应用评估

2017-01-12刘亚举郭利红岳俊涛石美森

法医学杂志 2016年6期

刘亚举，郭利红，岳俊涛，石美森

（1.许昌市公安局刑事科学技术研究所，河南许昌 461000；2.河南省公安厅刑事科学技术研究所，河南郑州 450003；3.中国政法大学证据科学教育部重点实验室，北京 100088）

刘亚举1，郭利红2，岳俊涛1，石美森3

目的调查16个X-STR基因座在河南汉族人群中的遗传学数据，评估其法医学应用价值。方法应用GoldeneyeTMDNA身份鉴定系统17X试剂盒，对河南地区326名汉族无关个体DNA进行PCR扩增，3130xl型遗传分析仪电泳分析，GeneMapper®ID-X软件分析等位基因片段大小。统计分析16个X-STR基因座的频率数据和群体遗传学参数，并与其他地区已有人群数据进行比较。结果在所检测的16个X-STR基因座中，DXS6800具有中度多态性，其余15个基因座均具有高度多态性。这16个X-STR基因座在女性群体的累积个人识别率为0.999999999999992，在男性群体的累积个人识别率为0.999999996577712，在三联体中的累积非父排除率为0.999999971，在二联体中的累积非父排除率为0.999992574。结论这16个X-STR基因座达到了法医物证学应用要求，尤其对特殊的亲权鉴定案件具有重要的应用价值。

法医遗传学；多态现象，遗传；X-STR；河南；汉族

由于人类X染色体独特的遗传性质，X染色体短串联重复序列（X chromosome-short tandem repeat，X-STR）在法医学实践中具有独特的应用价值[1]，在父母缺失的同父异母姐妹鉴定、祖母-孙女关系鉴定、父女关系鉴定以及个人识别中性别的辅助检验、男性混合样本的判读等案件中往往能提供一定的证据信息。本研究采用GoldeneyeTMDNA身份鉴定系统17X试剂盒，对河南地区汉族人群进行16个X-STR基因座的遗传多态性调查，评估其作为法医学遗传标记的效能，积累相应X-STR基因座群体遗传学数据，为法医学个人识别和亲子鉴定提供资料。

1 材料与方法

1.1 样本

326例河南汉族无关个体纸质血样取自实验室日常建库积累，男性163名，女性163名。

1.2 仪器与试剂

9700型PCR扩增仪、3130xl型遗传分析仪和对照品DNA 007（美国AB公司），GoldeneyeTMDNA身份鉴定系统17X试剂盒、分子量内标Orange500［基点认知技术（北京）有限公司］，对照品DNA 9947A、9948（美国Promega公司）。

1.3 DNA提取

利用自动化工作站磁珠法提取样本DNA[2]。

1.4 PCR扩增

PCR反应总体积为10μL，体系配置按操作说明书进行。在9700型PCR扩增仪上进行复合扩增。热循环条件：95℃11 min；94℃30 s，60℃1 min，70℃1min，30个循环；60℃30min；15℃保温。

1.5 电泳与分型

取1 μL扩增产物与0.5 μL内标Orange500和 8.5μL去离子甲酰胺混合，在3130xl型遗传分析仪上进行毛细管电泳，Collection软件收集数据，用Gene-Mapper®ID-X软件（美国AB公司）进行等位基因分型。等位基因分型标准物见图1，X-STR基因座的基本信息见表1。

表1 16个X-STR基因座基本信息

1.6 统计学分析

用PowerMarker v3.25软件分别统计163名男性个体和163名女性个体在16个X-STR基因座的等位基因分布频率。用Arlequin v3.5软件对男性群体和女性群体之间各基因座的等位基因频率分布差异进行Fisher精确检验，并对16个X-STR基因座在河南汉族群体中的分布进行Hardy-Weinberg平衡检验及各个基因座间的连锁不平衡情况进行检验。同时用PowerMarker v3.25软件和Cervus 3.0软件统计16个X-STR基因座在326名河南汉族无关个体中的等位基因分布频率，使用http://www.chrx-str.org网站[3]在线计算功能，用男女合并后数据计算所得等位基因频率，统计分析各基因座在女性群体的个人识别率（DPF）、男性群体的个人识别率（DPM）、杂合度（H）、三联体平均非父排除率（MECtrio）、二联体平均非父排除率（MECduo）和多态信息含量（PIC）等群体遗传学参数[4-5]。采用Arlequin v3.5软件进行16个X-STR基因座的等位基因分布与其他地区已有人群数据[6-11]的差异比较，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 16个X-STR基因座在河南汉族人群中的检测结果

16个X-STR检测片段长度范围为65～500 bp，其扩增片段长度范围是68～300bp。检测到的峰形尖锐、清晰且平衡性好，无影子峰。在326例河南汉族人群中DXS6795有稀有等位基因8，DXS10134有稀有等位基因35.3、36.1、39.3和42，GATA31E08有稀有等位基因6，DXS10159有稀有等位基因22.2和30。16个X-STR基因座在河南汉族人群中的等位基因频率见表2。

2.2 群体遗传学参数

经Fisher精确检验，男性和女性群体等位基因的分布频率差异无统计学意义。通过对326名河南汉族无关个体的检测，发现16个X-STR基因座的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡（P＞0.05）。16个X-STR基因座在河南汉族人群的群体遗传学参数见表3。经计算，16个X-STR基因座在河南汉族女性群体和男性群体中的累积个人识别率（CDP）分别为0.999 999 999 999 992、0.999 999 996 577 712，在河南汉族三联体和二联体中的累积平均非父排除率分别为0.999999971、0.999992574。

2.3 16个X-STR基因座的基因连锁不平衡分析

对16个X-STR基因座两两之间进行连锁不平衡检验，所有基因座两两之间均处于连锁平衡状态。

2.4 与其他地区人群X-STR基因座的频率分布比较

将本研究群体的频率分布分别与广东汉族（n＝272）[6]、广东瑶族（n＝200）[7]、广东壮族（n＝200）[8]、浙江汉族（n＝917）[9]、山东汉族（n＝481）[10]、华东汉族（n＝200）[11]群体比较，结果见表4。

表2 河南汉族人群16个X-STR基因座的等位基因频率分布（n＝326）

表3 16个X-STR基因座的群体遗传学参数及Hardy-Weinberg平衡检验结果（P值）（n＝326）

表4 河南汉族与不同人群间X-STR基因座的频率分布差异检验结果（P值）

3 讨论

X-STR基因座核心重复单位有三、四核苷酸，本研究的16个X-STR基因座四核苷酸居多，有14个，占87.5%，因为扩增产物中这类基因座比三核苷酸重复序列的影子带少。另外，16个X-STR基因座的选择也避开了四个连锁群[12-13]，连锁度较低。X-STR基因座在不同人群的多态性数据是法医学应用、群体遗传学研究的基础，研究[12-13]显示，不同地域、不同民族X-STR基因座的频率分布存在差异，能够为群体遗传学和种群识别带来一定的促进作用。本次群体差异性比较显示，与广东汉族、壮族在HPRTB基因座差异具有统计学意义（P＜0.05），与广东瑶族在DXS8378和HPRTB基因座差异具有统计学意义（P＜0.05）；与浙江汉族在GATA31E08基因座差异具有统计学意义（P＜0.05）；与山东汉族在HPRTB和DXS6803基因座差异具有统计学意义（P＜0.05）；与华东汉族在DXS6795、HPRTB和DXS6803基因座差异具有统计学意义（P＜0.05）。因此，在进行法医学证据价值评估时选择对应的群体是科学和必要的。

多态性分析结果表明，16个X-STR基因座中，DXS6800具有中度多态性，其余15个基因座均具有高度多态性（PIC＞0.5，H＞0.5），在河南汉族人群中的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡，在女性群体和男性群体中的CDP分别为0.999 999 999 999 992、0.999 999 996 577 712，在三联体和二联体中的累积平均非父排除率分别为0.999 999 971、0.999 992 574。系统效能达到了法医DNA检验的要求，是一组理想的X-STR遗传标记，能为疑难亲缘关系案件的鉴定提供有效的手段，在法医学鉴定中有较高的应用价值。

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Forensic Application of 16 X-STR Loci in Henan Han Population

LIU Ya-ju1,GUO Li-hong2,YUE Jun-tao1,SHI Mei-sen3
（1.Institute of Criminal Science and Technology,Xuchang Public Security Bureau,Xuchang 461000,China; 2.Institute of Criminal Science and Technology,Henan Public Security Bureau,Zhengzhou 450003,China; 3.Key Laboratory of Evidence Science,Ministry of Education,China University of Political Science and Law,Beijing 100088,China）

ObjectiveTo investigate the genetic data of 16 X-STR loci in Henan Han population and to assess the application value in forensic science.MethodsThe DNA of 326 unrelated individuals in Henan Han population were amplified using GoldeneyeTMDNA identification system 17X kit,and the PCR products were analyzed by electrophoresis through 3130xl genetic analyzer.The fragment sizes of alleles were analyzed subsequently by GeneMapper®ID-X.Allele frequencies and population genetics parameters of 16 X-STR loci were analyzed statistically and compared with the available data of other Han populations from different regions.ResultsAmong the 16 X-STR loci,DXS6800 were found to be moderately polymorphic and the other 15 X-STR loci were highly polymorphic.The cumulative discrimination power in females and males were 0.999 999 999 999 992 and 0.999 999 996 577 712,respectively. The combined power of exclusion in trios and in duos were 0.999999971 and 0.999992574,respectively. Conclusion The 16 X-STR loci meet the application requires of forensic genetics,especially for testing the special paternity cases.

forensic genetics;polymorphism,genetic;X-STR;Henan;Han nationality

DF795.2

10.3969/j.issn.1004-5619.2016.06.006

1004-5619（2016）06-0420-04

2015-03-05）

（本文编辑：李成涛）

刘亚举（1978—），男，副主任法医师，主要从事法医DNA检验鉴定和群体遗传学研究；E-mail：horse3697@126.com

石美森，女，博士，教授，硕士研究生导师，主要从事法医物证学和群体遗传学研究；E-mail：shimeisen2000@163.com