东莞汉族群体20 个常染色体短串联重复序列的多态性及突变分析

林汉光，邝文健，许传超，唐剑频 (广东医科大学法医学系，广东东莞 523808)

短串联重复序列(STR)多态性高、信息量大，是目前法医DNA 检验最常用的遗传标记，广泛应用于亲权关系鉴定和个体识别。杂合度高、等位基因分布均衡、突变率较低的遗传标记具有更高的法医学应用价值；但STR 基因座在不同群体的等位基因分布及其突变率存在显著差异，调查STR 的群体遗传学数据，可为法医学应用提供基础。本研究对广东东莞汉族群体的20 个STR 基因座的多态性和突变率进行统计分析，并探讨广东东莞汉族与其他地区汉族的遗传学差异，为该地区汉族人群的法医遗传学及群体遗传学研究提供依据。

1 资料和方法

1.1 一般资料

根据知情同意权原则，用FTA 血样采集卡采集东莞汉族群体无关个体3 337 人(男性1 699人，女性1 638人)；1 865个家系，共计减数分裂3 703次。文献获取其他16 个群体的20 个STR 基因座数据:中国汉族、南方汉族、广东汉族、韶关汉族、华东汉族、宁波汉族、太原汉族、淮安汉族、云南汉族、云南壮族、云南傣族、云南哈尼族、云南苗族、新疆哈萨克族、东北朝鲜族、沅陵土家族[1-14]。

1.2 方法

1.2.1 DNA 提取与分型 应用Chelex 法提取各样本的基因组 DNA；根据试剂盒操作说明，用PowerPlex®21 试剂盒(Promega 公司)复合扩增各基因组 DNA 以下 20 个 STR 基因座:D3S1358、D1S1656、D6S1043、D13S317、Penta E、D16S539、D18S51、D2S1338、CSF1PO、Penta D、TH01、vWA、D21S11、D7S820、D5S818、TPOX、D8S1179、D12S391、D19S433、FGA；扩增产物用ABI3130XL 遗传分析仪(Thermo-Fisher Scientific 公司)检测。

1.2.2 数据分析 采用Powerstates 软件分析计算各基因座的等位基因频率、随机匹配概率(Pm)、个体识别概率(DP)、多态性信息量(PIC)、非父排除概率(PE)、杂合度(H)等遗传学参数。采用直接计数法统计各基因座突变次数，并除以减数分裂次数计算突变率；利用二项分布法计算95% 可信区间(CI)；用Arlequin v3.5 软件分析群体间等位基因频率分布差异，检验Hardy-Weinberg 平衡律。

2 结果

2.1 多态性分析结果

本研究所有样本均获得良好的STR 分型，经检验，东莞汉族20 个STR 基因座基因型频率分布均符合Hardy-Weinberg 平衡律。20 个STR 基因座的Pm介于0.014 0～0.217 0，DP 介于0.783 0～0.986 0，PIC介于0.544 8～0.906 0，PE 介于0.304 3～0.806 9，H 介于0.611 0～0.905 6，系统累积PE 和累积DP 分别达0.999 999 997 3和0.999 999 999 999 999 999 999 999 969，其遗传学参数见表1。与我国其他地区16 个群体[1-14]比较，本群体等位基因频率分布除与广东汉族无明显差异外，与其他群体比较差异均有统计学意义(P ＜0.05或0.01)。

2.2 突变分析结果

20 个STR 基因座共观察到84 次突变，其中81次1 步突变、2 次2 步突变、1 次3 步突变，见表2。所分析的群体中TH01 和TPOX 未观察到突变，FGA 和D12S391 基因座的突变率较高。

表1 东莞汉族20 个STR 基因座遗传学参数

表2 广东东莞汉族20 个STR 基因座突变情况及突变率 (减数分裂n=3 703)

3 讨论

经过群体遗传学调查，东莞汉族20 个STR 基因座中，D3S1358(16.1)、Penta E(12.2、18.2、24.4、25.4、28.3)、D18S51(16.1，21.3)、D2S1338(19.3，24.2)、CSF1PO(15.2)、Penta D(8.1，9.2，12.2)、TH01(9.1)、D21S11(28.3，35.1)、D7S820(12.1)、FGA(21.3)共10 个基因座上观察到19 种等位基因在其他16 个群体均未见报道[1-14]。20 个STR 基因座的Pm 介于0.014 0～0.217 0，DP 介于0.783 0～0.986 0，PIC 介于0.544 8～0.9 060，PE 介于0.304 3～0.806 9，H 介于0.611 0～0.905 6。文献认为DP≥0.9、H≥0.7 的基因座具有高鉴别能力[15]。本研究结果发现 TPOX、TH01、D3S1358 和CSF1PO 的DP＜0.9、PE＜0.5，其多态性和鉴别能力稍低，其中TPOX 的DP、H、PE 数值最低，与文献报道其他汉族群体的数据相近[1-8]。其余16 个STR 基因座在东莞汉族群体均有较高的鉴别能力，其中Penta E 的Pm 值最小，DP、PIC、PE、H 数值最大，其鉴别能力最高。分析国内其他群体发现，该基因座在我国人群的遗传学研究中的应用价值较高。本文结果发现，20 个STR 基因座所构成分型系统的累积非父排除概率和累积个体识别概率分别达0.999 999 997 3和0.999 999 999 999 999 999 999 999 969，说明20 个STR 基因座在东莞汉族群体中有较好的法医学应用价值。

比较我国其他16 个群体的等位基因分布[1-14]，结果显示东莞汉族与广东汉族等位基因频率分布无明显差异[3]，与其他8 个汉族等位基因频率分布的差异不显著[1-2，4-9]，与7 个少数民族均存在差异[10-14]，其中与云南壮族和苗族、新疆哈萨克族、沅陵土家族的差异较大[10-12，14]。结果表明STR 的等位基因频率分布具有一定的群体特异性，法医学实践进行匹配概率和父权指数等计算时，有必要采用本群体的频率数据。

20 个STR 基因座84 次突变中，含81 次1 步突变、2 次2 步突变、1 次3 步突变，观察结果遵循逐步突变模式。本研究观测到2 次减数分裂同时在2 个基因座发生突变，与文献报道中国汉族人群的数据相似[16]。本研究观察到62 次父源性突变、11 次母源性突变、11 次来源未确定突变，父、母源性突变比率达5.6:1，高于国内大多群体[16，18-20]。东莞群体中FGA的突变率最高，其次为D12S391，分析结果与文献报道的西南汉族群体相似[17]，与南方汉族、广东及其他群体存在差异[18-20]。结果说明，为STR 基因座更好地应用于法医学实践中，有必要研究不同群体的STR突变率。