东北汉族群体19个Y-STR基因座多态性和东北亚地区各民族的聚类分析

张明龙，张永吉，魏新强，郑立红△

(1.齐齐哈尔医学院生物遗传教研室，黑龙江齐齐哈尔 161000；2.延边大学法医学教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省长春市公安局净月分局 130000)

东北汉族群体19个Y-STR基因座多态性和东北亚地区各民族的聚类分析

张明龙1，张永吉2，魏新强3，郑立红1△

(1.齐齐哈尔医学院生物遗传教研室，黑龙江齐齐哈尔 161000；2.延边大学法医学教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省长春市公安局净月分局 130000)

目的 研究东北汉族群体的19个Y-STR基因座的遗传多态性和东北亚15个群体间的遗传关系，探讨其法医学和群体遗传学研究的应用价值。方法 采用Y-filer复合扩增体系对200例东北汉族无血缘关系的男性个体的19个Y-STR基因座进行扩增，应用ABI310分析仪进行基因分型，采用Arelquin3.11、Mega4.1和SPSS17.0软件进行群体间的AMOVA分析、聚类分析和多维标度分析。结果 东北汉族群体的19个Y-STR基因座的基因多态性普遍较高，共检出200个单倍型，单倍型多态性在0.350 9(DYS391)～0.971 1(DYS385a/b)，适合应用于法医学个体识别和亲权鉴定；东北亚15个群体间存在差异，遗传距离在0.000 9～0.643 2，群体间聚类分析和多维度分析结果与民族起源和迁徙史基本相一致。结论 东北汉族群体的19个Y-STR基因座的基因多态性普遍较高，适合应用于法医学个体识别和亲权鉴定中。

Y染色体；短串联重复序列；多态性；汉族；东北亚

Y染色体短串联重复序列(Y-STR)为男性所特有，呈伴性遗传，并以单倍型的方式进行遗传。因此，Y-STR基因座能够应用于性犯罪案件的混合斑检验及父亲缺如的亲权鉴定中，并且在群体遗传学、人类遗传学等领域发挥重要作用[1]。本研究选取东北汉族群体的19个Y-STR基因座进行研究，并对东北亚其他民族的遗传关系进行聚类分析，重建系统发生树，一方面为法医学鉴定提供参考数据，另一方面进一步探讨本地区汉族群体和其他各民族的分子遗传学关系。

1 材料与方法

1.1 材料和DNA提取 在知情同意的情况下，在吉林省延吉市收集200例汉族男性个体的抗凝血样本，个体之间无亲缘关系。并采用Chelex-100法提取DNA。通过公共数据库(http://yhrd.org)和文献[2-12]报道收集辽宁满族、辽宁锡伯族、朝鲜族、黑龙江达斡尔族、鄂温克族、鄂伦春族等14个群体的单倍型数据作为比较数据。

1.2 方法 根据AmpFL STR®Y filer试剂盒的说明书的要求，对所研究群体的DYS19、DYS385、DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS390、DYS391、DYS392、DYS393、DYS437、DYS438、DYS439、DYS448、DYS456、DYS458、DYS635和Y-GATA H4基因座进行复合扩增；对DYS452、DYS459和DYS464进行单扩增。采用ABI-310基因分析仪对PCR扩增产物进行电泳检测，并采用GeneMapper软件进行基因分型。

1.3 统计学处理 采用直接计数法统计等位基因频率和单倍型频率；用Arlequin V3.11软件计算单倍型多态性GD，并进行群体间AMOVA分析，计算遗传距离；根据遗传距离采用Mega4.1软件重建15个群体的NJ系统发生树(Neighbour-Joining tree)和UPGMA聚类分析；采用SPSS17.0软件对15个群体的遗传距离进行多维标度分析(MDS)。

2 结 果

200例东北汉族个体血样中共检出200个单倍型，单倍型多态性达100%。19个Y-STR基因座中，多拷贝基因座DYS385a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d分别检出55、7和61个单倍型，基因多态性分别为0.971 1、0.564 7和0.967 8；其余16个单拷贝基因座共检出100个等位基因，基因多态性在0.350 9～0.876 3之间，单倍型频率和等位基因频率分布情况见表1，19个基因座的累积基因多态性(TGD)值为0.999 9。

图1 15个群体的无根NJ系统发生树

过AMOVA分析，15个群体间的遗传距离在0.000 9～0.643 2之间，相同民族间遗传距离较低，而不同民族和种族群体间遗传距离普遍较大，15个群体的Rst遗传距离见表2；此外，15个群体间NJ系统发生树见图1，UPGMA法聚类分析见图2，15个群体的多维标度分析(MDS)图谱见图3。

表1 19个Y-STR的等位基因分布和基因多态性

表2 15个群体的Rst遗传距离矩阵

"-"表示同群体间比较无意义；群体间比较中，纵向排列表示遗传距离，横向排列表示P值。

图2 15个群体的UPGMA法聚类分析

图3 15个群体的多维度尺度分析(MDS)

3 讨 论

Y-STR基因座目前已广泛应用在法医物证学检验中，特别是在男性个体的个人识别、混合斑检验及父权关系的认定上具有不可替代的价值。此外，Y-STR位于非重组区，可以联合检测Y-SNP对不同种族、民族的遗传多态性进行人类的起源与进化、姓氏来源、种族差异等人类遗传学研究。因此，构建不同群体的Y-STR基因座数据库，一方面对各地区刑事案件的侦破以及大灾难死难者身份的认定具有基础性的研究价值；另一方面对不同地域甚至跨国界的民族进化、迁徙史的研究具有突破性的意义。

本研究选取的19个Y-STR基因座中包括ABI公司商品试剂盒AmpFL STR®Y filer中的16个基因座，这16个基因座基因多态性普遍较高，目前已在大多数法医学实验室使用，但在实际工作中，仍会出现基因突变导致错检的情况，因此，进一步增加检测位点的数目非常有必要。作者选取DYS452、DYS459以及DYS464a/b/c/d基因座进行研究。研究结果显示，19个基因座中除DYS391、DYS437和DYS438以外，其余基因座在东北汉族群体中的遗传多态性均大于0.5，适合应用于法医学亲权鉴定和个体识别中。此外，本研究中增加的多拷贝基因座DYS459a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d的基因多态性均较高，并且未引入任何商品试剂盒中，多拷贝Y-STR基因座相比单拷贝基因座具有等位基因数多、遗传多态性高的特性，特别适合法医学鉴定[11]。

东北亚地区由于其地缘和历史的复杂性，其民族成分较为多样化，其中，在中国范围内的东北三省中汉族为最大的群体，其次为满族和朝鲜族，此外，还存在着许多少数民族诸如锡伯族、赫哲族、达斡尔族、鄂伦春族和鄂温克族；在朝鲜半岛主要以朝鲜人(族)居多，在日本列岛以日本人(和族)居多。而在俄罗斯远东地区，由于近代俄罗斯的强制移民政策导致该地区民族成分更为复杂，主要以俄罗斯人、布里亚特蒙古族、雅库特族、那乃族(赫哲族)等为主。因此，研究东北亚地区各群体的遗传关系具有重要意义。

本研究中，15个群体均分布在东北亚地区，其中，包括汉藏语系、通古斯语系、阿尔泰语系以及朝鲜语和日本语的孤立语系。本研究对15个群体进行AMOVA分析，获得了Rst遗传距离，结果显示，辽宁朝鲜族与韩国首尔朝鲜人群体间的遗传距离最小(0.000 9)，雅库特族与鄂温克族群体间的遗传距离最大(0.643 2)；根据群体间遗传距离，采用三种直观的统计方法进行分析，结果表明，三种统计方式所得结果基本一致。从3个图中可以看出，(1)同一民族的亚群体聚为一类，遗传距离最小，例如位于中国的朝鲜族和朝鲜半岛的韩国人，和位于中国内蒙古的蒙古族和蒙古国的喀尔喀蒙古以及布里亚特蒙古族，但由于近代历史中人口的迁徙和国界等地缘因素，即使是同一祖先的民族依然具有一定差异，并且随着隔离时间和地理距离而变化；(2)同一语系的民族遗传距离也较小，例如：同为满-通古斯语系的满族和锡伯族；而不同语系的民族也表现为遗传距离较远：汉藏语系的汉族和其他民族之间群体间的AMOVA分析差异有统计学意义(P<0.05)。此外，本研究中，达斡尔族群体与鄂伦春族群体聚为一类，达斡尔族被归类在阿尔泰-蒙古语系中，而鄂伦春则为满-通古斯语系。两者虽处在阿尔泰语系下的不同亚系中，但有学者通过对比mtDNA分析得到两群体均与古代契丹具有较近的遗传距离，但达斡尔族是否真的是契丹后裔目前还尚未定论[12]。作者认为，在之前的各项研究中，各民族群体样本数目均很少，并且在与古代民族个体尸骨中DNA序列进行比较具有较大偶然性，并不能明显反映出遗传差异。因此，下一步的研究重点是搜集少数民族个体样本，一方面将为本地区的法医学鉴定提供更准确的参考数据，另一方面对东北亚少数民族的起源、进化和迁徙的研究提供数据资料。

综上所述，东北汉族群体的19个Y-STR基因座的基因多态性普遍较高，适合应用于法医学个体识别和亲权鉴定中，为本地区构建各民族Y-STR数据库奠定基础，对进一步的研究具有参考意义；本研究应用多种统计分析方法，对东北亚地区15个群体的遗传关系进行了分析，所得结果与各民族起源和迁徙史基本一致，进一步证实了这些民族的遗传关系，为今后研究东北亚各民族的起源、进化和迁徙史等人类遗传学研究提供基础性数据。

[1]Hanson EK,Ballantyne J.Comprehensive annotated STR physical map of the human Y chromosome:forensic implications[J].Leg Med (Tokyo),2006,8(2):110-120.

[2]Mizuno N,Nakahara H,Sekiguchi K,et al.16 Y chromosomal STR haplotypes in Japanese[J].Forensic Sci Int,2008,174(1):71-76.

[3]ParkMJ,LeeHY,YooJE,etal.Forensicevaluation and haplotypes of 19 Y-chromosomal STR loci in Koreans[J].Forensic Sci Int,2005,152(2/3):133-147.

[4]Bai R,Liu Y,Lv X,et al.Genetic polymorphisms of 17 Y chromosomal STRs in She and Manchu ethnic populations from China[J].Forensic Sci Int Genet,2016,22:12-14.

[5]He J,Guo F.Population genetics of 17 Y-STR loci in Chinese Manchu population from Liaoning Province,Northeast China[J].Forensic Sci Int Genet,2013,7(3):e84-e85.

[6]Guo F,Zhang L,Jiang X.Population genetics of 17 Y-STR loci in Xibe ethnic minority from Liaoning Province,Northeast China[J].Forensic Sci Int Genet,2015,16(1):86-87.

[7]Zhu B,Li X,Wang Z,et al.Y-STRs haplotypes of Chinese Mongol ethnic group using Y-PLEX 12[J].Forensic Sci Int,2005,153(2/3):260-263.

[8]Kim YJ,Shin DJ,Kim JM,et al.Y-chromosome STR haplotype profiling in the Korean population[J].Forensic Sci Int,2001,115(3):231-237.

[9]Kayser M,Caglià A,Corach D,et al.Evaluation of Y-chromosomal STRs:a multicenter study[J].Int J Legal Med,1997,110(3):125-133.

[10]Thèves C,Balaresque P,Evdokimova LE,et al.Population genetics of 17 Y-chromosomal STR loci in Yakutia[J].Forensic Sci Int Genet,2010,4(5):e129-130.

[11]黄代新，朱传红，方慧，等．武汉汉族群体3个多拷贝Y-STR基因座的遗传多态性[J]．中国法医学杂志，2007，22(2)：76-80．

[12]许月，张小雷，张全超，等．古代契丹与现代达斡尔遗传关系分析[J]．吉林大学学报(理学版)，2006，44(6)：997-1000．

Genetic polymorphisms of 19 Y-STR loci in in the Han population in Northeast China and the cluster analysis of ethnic groups in northeast Asia region

ZhangMinglong1,ZhangYongji2,WeiXinqiang3,ZhengLihong1△

(1.DepartmentofBio-Genetics,QiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China; 2.DepartmentofForensic,YanbianUniversity,Yanji,Jilin133000,China; 3.PoliceBureauofJingyueDistrict,Changchun,Jilin130000,China)

Objective To investigate the polymorphisms of the 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China,and analyze the genetic relationships of 15 ethnic groups in northeast Asia region,and to evaluate their forensic value and population genetic value.Methods The 19 Y-STR unrelated Han males in 200 unrelated Han males in Northeast China were amplified with the Y-filer system,and the PCR products were analyzed by the 310 Genetic Analyzer.The AMOVA analysis,cluster analysis and MDS analysis were calculated by Arelquin3.11,Mega4.1 and SPSS17.0.Results The polymorphisms of 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China had generally higher gene diversity value which were ranged from 0.350 9(DYS391)to 0.971 1(DYS385a/b),and totally 200 haplotypes were observed.The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,indicating that these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.There were distinctions among 15 ethnic groups.The genetic distance between 15 ethnic groups were ranged from 0.000 9 to 0.643 2,and the conclusion of cluster analysis and MDS analysis were similar to the ethnogeny research and ethnic migration history.Conclusion The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,and these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.

Y-Chromosome；short tandem repeats；polymorphism；Han population；northeast Asia

张明龙(1988-)，助教，硕士，主要从事法医血清学、群体遗传学的研究。△

，E-mail:jylinyao@163.com。

�术与方法·

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.05.025

DF795.2

A

1671-8348(2017)05-0658-03

2016-07-03

2016-09-01)