浙江汉族人群19个X-STR基因座的遗传多态性统计分析
郝宏蕾1, 吴微微1, 任文彦1, 苏艳佳1, 吕德坚2, 陈林丽3
1. 浙江省公安物证鉴定中心,浙江省刑事科学技术应用研究重点实验室,杭州310009
2. 中山大学医学院法医学系,广州510008
3. 无锡中德美联生物技术有限公司,江苏 无锡214174

第一作者简介:郝宏蕾(1976—),女,山东泰安人,硕士,主任法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: 13858020861@163.com

摘要

目的 通过19个X-STR的遗传多态性统计分析,对其法医学可应用性进行评估。方法 应用自行建立的19个X-STR荧光复合扩增体系,对浙江788份无关个体(男性样本399份,女性样本389份)进行扩增、检测,并对等位基因、PD值、连锁不平衡等与亲缘关系鉴定相关的数据进行计算。结果 共得到268个等位基因,有12个基因座呈现高多态性。经分析,在调查的浙江汉族所有基因座间均不存在明显的连锁不平衡现象。19个X-STR荧光复合扩增体系在浙江汉族女性群体中累积个体识别率CPD为1.000 000 000 000 0,男性群体达到0.999 999 999 999 8。结论 19个X-STR的整体效能符合法医学DNA检验要求,可成为复杂亲权案件鉴定和个体识别有效的辅助工具。

关键词: X-STR; 复合扩增; 连锁不平衡
中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2018)06-0449-05
Genetic Analysis of 19 X-STR Loci in Zhejiang Han Population
HAO Honglei1, WU Weiwei1, REN Wenyan1, SU Yanjia1, LÜ Dejian2, CHEN Linli3
1. Department of Criminal Investigation, Zhejiang Provincial Public Security Bureau, Hangzhou 310009, China
2. Forensic Medicine Department of Medical College of Sun Yat-sen University, Guangzhou 510008, China
3. Wuxi Sino-German Meilian Biological Technology Corporation Ltd, Wuxi 214174, Jiangsu, China
Abstract

Objective To analyze the genetic polymorphism of 19 X-STR loci of Han population in Zhejiang province so as to evaluate their forensic applicability.Methods With the 19 X-STR loci multiplex system set up before, the genotype profiling was carried out through 788 unrelated individuals from Zhejiang Han population, consisting of 399 males and 389 females. Statistical data were calculated on the allelic genetic parameters, power of discrimination and linkage disequilibrium for kinship identification.Results Of the 788 samples tested, 289 alleles were found and 12 highly polymorphic X-STR loci determined. There was no significant linkage disequilibrium among all the 19 X-STR loci, with the cumulative powers of discrimination being 1.0000000000000 for female and 0.9999999999998 for male in the investigated Zhejiang Han population.Conclusion The 19 X-STR assemblage is able to be used for forensic paternity testing and human personal identification.

Key words: X short tandem repeat (X-STR); DNA multiplex; Linkage disequilibrium (LD)

X染色体的特殊遗传方式, 使其在包含女性的单亲、隔代亲属鉴定中增加X-STR检测, 能起到对常染色体STR检验有效的辅助作用[1, 2]。对于多态性信息量相近的基因座, X-STR的平均排除率要高于常染色体[3], 而在降解检材中若能扩增得到X染色体的小片段基因座, 则能提供更多信息。本文选择X染色体上四个连锁群中的12个基因座DXS10148-DXS10135-DXS8378 (Xp 22.31), DXS7132-DXS10079-DXS10074-DXS10075 (Xq 12), DXS10103-HPRTB-DXS10101 (Xq26.2/3), DXS10134-DXS7423 (Xq28)及物理距离近、文献报导呈紧密连锁的基因座DXS10159-DXS10162-DXS10164 (centromere)[4], DXS6809-DXS6789[5, 6] (Xq21.33), DXS7424-DXS101 (Xq22.1)[7], 按照SWGDAM建立的19个X-STR复合扩增体系做检测并评价[8], 使用自主建立的19个X-STR荧光复合扩增体系, 对浙江汉族788个无关个体进行遗传学调查, 计算其遗传学参数, 评估其法医学可应用性。

1 材料与方法
1.1 样本

浙江汉族788份无关人员样本, 包括男性样本399份, 女性样本389份, 均为日常案件累积的血滤纸样本。

1.2 PCR扩增体系及条件

采用自行构建的19个X-STR荧光复合扩增体系, 检测DXS8378、DXS7423、DXS10148、DXS10159、DXS6809、DXS7424、DXS10164、DXS10162、DXS7132、DXS10079、DXS6789、DXS101、DXS10103、DXS10101、HPRTB、DXS10075、DXS10074、DXS10135和DXS10134等19个基因座。

以1.2 mm孔径打孔直接扩增法对DNA扩增, 参数为:预变性95 ℃、2 min; 扩增94 ℃、30 s, 60 ℃、1 min, 65 ℃、1 min, 共10个循环; 接90 ℃、30 s, 59 ℃、1 min, 72 ℃、1 min, 共20个循环; 60 ℃终延伸30 min。扩增产物于4 ℃保存。

产物检测:使用ABI 3500 xL型遗传分析仪电泳分离, Genemapper ID-X 1.4软件分析结果, 电泳所用内标为AGCU Marker SIZ-500(无锡中德美联)。

1.3 统计学分析

使用ARLEQUIN 3.5对所有的女性样本进行Hardy-Weinberg平衡检验, 所有男性样本进行基因座间的连锁不平衡(linkage disequilibrium, LD)分析。以软件CERVUS v3.0.7和SPSS v10.0统计各基因座的等位基因频率。女性个体识别能力(DPF)、男性个体识别能力(DPM)、三联体非父排除率(MECT)、(父女)二联体非父排除率(MECD)、多态信息含量(PIC)根据文献公式进行计算[9, 10]

2 结果

389份女性样本的19个X-STR基因座基因型分布P值均大于0.05。788份样本全部19个基因座共得到268个等位基因, 等位基因频率如表1, 区间在0.000 85~0.600 68, DXS7423的15号等位基因是0.600 68。DP、MEC、PIC值如表2: DPF区间为0.6032~0.9878, 均大于0.6; DPM区间为0.4546~0.9193, 仅DXS10164小于0.5; MECT区间为0.490~0.9137; MECD区间为0.2930~0.9124; PIC的区间为0.572~0.914。

表1 19个X-STR基因座等位基因频率分布 ( nM = 399, nF = 389) Table 1 Allelic frequencies of 19 X-STR loci in Zhejiang Han population
表2 19个X-STR基因座遗传学数据统计结果 Table 2 Statistical genetic parameters of 19 X-STR loci in Zhejiang Han population

19个X-STR荧光复合扩增体系虽然选自7个连锁群组内的基因座, 但对399份男性样本进行LD分析, P< 0.05的基因座对仅有DXS10162-DXS10164 (P=0.0042)、DXS10079-DXS10074 (P=0.0183), 经更加严苛的Bonferroni校正 (P=0.05/268=0.000 02), 所有连锁群组内的基因座无明显的连锁不平衡现象(表3)。19个X-STR累积法医学参数见表4

表3 浙江汉族男性中19个X-STR基因座配对连锁不平衡分析 Table 3 P values for LD (linkage disequilibrium) of 19 X-STR loci in Zhejiang Han population
表4 19个X-STR累积法医学应用参数 Table 4 Cumulative forensic power of genetic parameters of 19 X- STR loci investigated
3 讨论

19个X-STR荧光复合扩增体系经LD分析、Bonferroni 校正 (P=0.05/268=0.000 02), 所有连锁群组内的基因座无明显的连锁不平衡现象。这与我们先前的研究相一致, X染色体上有很多STR存在紧密连锁但多数没有连锁不平衡[11]。根据家系样本研究基因座间的连锁估算得到的概率对数(logarithm of the odds, LOD)值进行判断[12], Yang等[13]使用已构建完成的本系统, 对40个含两个及以上子女的南方汉族家系进行连锁群组内的重组研究, 发现连锁的基因座内极少发生重组现象。连锁的X-STR对复杂的亲缘关系鉴定有极大的应用价值, 其单倍型的应用不容忽视[5, 10], Liu等[14]研究证明连锁群组的单倍型多态性具有很强的人群特异性。DXS10075与DXS10074在西藏人群中有明显的连锁不平衡现象[13, 15], 两者的物理距离是0.021 Mbp, 但在南方汉族中未见明显的连锁不平衡[13], 我们在浙江汉族得到的数据P=0.7359, 也不存在连锁不平衡。DXS7424-DXS101 [7]与DXS6809-DXS6789均在德国人群中存在连锁不平衡现象[5], 但我们的研究却未见其有明显的连锁不平衡。虽然采样偏差、样本数量不同会造成统计数据出现偏差, 但可证明X-STR的LD在不同民族和地域间是存在差异的。因此, 对于X-STR的研究, 不仅要关注不同人群的等位基因频率差异, 还需要关注在不同人群中基因座间不同的连锁不平衡现象。

本复合扩增系统选择的基因座多态性较好, DPF> 0.9的基因座有12个, 符合法医学应用标准。经计算, 19个X-STR荧光复合扩增体系在浙江汉族女性群体中累积个体识别率CDP为1.0000000000000, 男性群体达到0.9999999999998, 在浙江汉族三联体的累积非父排除率(CPE)为0.9999999999979, 在汉族二联体(父女)的CPE为0.9999999946877。本复合扩增系统整体效能达到了法医学DNA检验的要求, 能为复杂亲权案件的鉴定提供有效的辅助检验手段。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.

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