20个STR基因座在黑龙江省汉族人群的遗传多态性

2019-12-27赵峰李明佳李学博李斌丁春丽李亮亮

法医学杂志 2019年5期

赵峰，李明佳，李学博，李斌，丁春丽，李亮亮

（1.山东政法学院山东政法学院司法鉴定中心，山东济南 250014；2.伊春市公安局刑事技术支队，黑龙江伊春153000；3.山东省诸城市公安局刑警大队，山东潍坊 262200）

短串联重复（short tandem repeats，STR）序列具有高度多态性，是当前法医DNA检验的重要技术之一，已广泛用于法医学鉴定和人类遗传学研究。本研究调查了PowerPlex®21系统中20个常染色体STR基因座在黑龙江省1423名汉族人群的遗传多态性，选取其中15个STR基因座，分析黑龙江人群与其他7个人群（包括中国4个人群和葡萄牙、墨西哥、美国人群）的遗传距离，并制作分子系统发育树和多维尺度（multidimensional scaling，MDS）分析图，比较黑龙江汉族人群与其他人群的亲缘关系，为法医学相关研究和应用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 样本

在知情同意的原则下，采集1 423例汉族健康无关个体的血样，其中男性926例、女性497例，均由黑龙江省伊春市公安局提供。

1.2 DNA提取

利用Chelex-100法提取基因组DNA，4℃保存[1]。

1.3 PCR扩增及电泳检测

使用PowerPlex® 21系统（美国Promega公司），按照说明书配制10μL反应体系，利用9700型PCR扩增仪（美国AB公司）进行复合扩增。扩增产物在3130xl基因分析仪（美国AB公司）上电泳，用GeneMapper®ID-X软件分析20个STR基因座的基因型。

1.4 统计学分析

用Modified-Powerstates分析软件[2]计算21个常染色体基因座的等位基因频率、个体识别率（discrimination power，DP）、匹配概率（match probability，Pm）、非父排除率（probability of paternity excluding，PE）和多态信息含量（polymorphic information content，PIC）等群体遗传学参数，用Arlequin v3.5软件计算人群观察杂合度（observed heterozygosity，Ho）和期望杂合度（expected heterozygosity，He），进行 Hardy-Weinberg平衡与连锁不平衡检验[3]，计算群体间遗传距离Fst矩阵。选取8个人群共同的15个基因座（CSF1PO、D13S317、D16S539、D18S51、D19S433、D21S11、D2S1338、D3S1358、D5S818、D7S820、D8S1179、FGA、TH01、TPOX和vWA），根据净遗传距离用Mega-X软件（https://www.megasoftware.net/）重建 8个群体相邻连接（neighbour-joining，NJ）系统发育树[4]，利用SPSS 20.0构建MDS图。

2 结果与讨论

1423例黑龙江汉族人群在20个STR基因座共检出264个等位基因和1 128种基因型，各基因座等位基因的基因频率见表1。20个基因座等位基因频率在0.00035～0.52178，使用Arlequin v3.5软件检验，经过Bonferroni校正后，各基因座基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡（P＞0.0025），各基因座之间不存在连锁不平衡（P＞0.0002632，表2）。

调查结果显示，20个STR基因座的He值在0.6177～0.914 9，DP 值在 0.794 5～0.986 8，PE 值在 0.312 7～0.8260，PIC值在0.5601～0.9125。一般认为PIC＞0.5，说明该遗传标记的多态性越高，DP≥0.9、He≥0.7，说明该遗传标记的鉴别能力越强[5-6]。本系统20个基因座中除CSF1PO、D3S1358、TH01、TPOX4个基因座外，其余基因座均具有较高的遗传多态性和较高的鉴别能力，其中Penta E基因座的各项参数最优。20个基因座累积DP大于0.999 999 999 999 999 999 999，累积PE为0.999999995306，各项群体遗传学参数见表2。

表1 黑龙江汉族人群20个常染色体STR基因座等位基因频率（n=1423）

续表1

表2 黑龙江汉族人群20个常染色体STR基因座的群体遗传学参数（n=1423）

8个人群数据中，山东（665例）、江苏（480例）、河北（535例）、天津（475例）数据来自本实验室未发表数据，葡萄牙、墨西哥和美国数据来自已发表文献原始数据[7-9]。经过Bonferroni校正，遗传距离对应的P值均小于0.001786（P＜0.05/28），说明不同人群之间的Fst值具有统计学意义。结果显示，国内人群之间比较，黑龙江人群与山东人群遗传距离最近，其次为江苏、天津和河北，黑龙江与国外人群距离都较远，其中葡萄牙较近，美国最远（表3）。

基于15个相同基因座制作的8个人群的系统发育树（图1）和MDS（图2）直观地显示了遗传距离的远近。从历史和地理角度上分析，中国历史上“闯关东”时期，大批山东人迁入东北并定居生活，所以，山东和黑龙江具有较近的亲缘关系，与国内其他几个地区的距离也较近。发育树还显示葡萄牙人群与中国人群并为一支，从地理因素上分析，根据大陆板块漂移学说，亚欧大陆本属于同一版块，亲缘关系近于处于美洲板块的美国和墨西哥。

本研究可为法医遗传学等相关研究和应用提供可靠的基础数据。