引用本文
尚蕾, 丁光树, 李万水. Y-STR突变在物证鉴定领域的研究及应用进展[J].刑事技术, 2020,45(4):390-396
SHANG Lei, DING Guangshu, LI Wanshui. Progress from Researches and Applications of Y-STR Mutation in Forensic Science[J]. Forensic Science and Technology,2020,45(4): 390-396  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2020.04.013
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《刑事技术》编辑部
Y-STR突变在物证鉴定领域的研究及应用进展
尚蕾, 丁光树, 李万水*
公安部物证鉴定中心,北京 100038
* 通讯作者简介：李万水,男,河北张家口人,学士,主任法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: liwanshui68@sina.com

第一作者简介：尚蕾,女,山东临沂人,博士,副主任法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: bluesnoopy9@126.com

基金资助: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（2018JB008、2019JB033）; 现场物证溯源技术国家工程实验室开放课题（2018NELKFKT05）
摘要

Y-STR是物证鉴定领域重要的遗传标记之一,在父系家族亲缘鉴定、混合斑中男性个体检验等方面应用广泛,然而因其高突变率,给实际应用带来了一些挑战。本文综述了Y-STR突变在国内外物证鉴定领域的相关研究,包括突变率、突变式样、突变影响因素等的研究方法及进展,并探讨了不同突变类型Y-STR（快速、慢速及中速突变Y-STR）的具体应用。其中,重点分析了13个快速突变Y-STR基因座在不同人群中的突变情况、复合扩增及应用效能,指出有两个多拷贝基因座（DYF399S1、DYF403S1）在多个人群中均呈现较高的突变率,且快速突变Y-STR体系对无关个体或者近亲个体均具有更强的分辨效能。同时,着重探讨了Y-STR在男性近亲中的突变式样,即多表现为一步突变,在近亲样本间的最大差异基因座数可为3（Yfiler）~6个（YfilerPlus结合快速突变Y-STR）。综合突变式样等的研究结果,在应用Y-STR开展家系排查时,建议以中速或慢速突变Y-STR作初步比对,以快速突变Y-STR再进行精细比对。比对结果的判定标准应根据Y-STR突变类型的不同加以调整。本文基于Y-STR突变提出了一些思路,希冀对物证鉴定有所助益。

关键词: 法医遗传学; Y-STR; 突变率; 突变式样
中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)04-0390-07
Progress from Researches and Applications of Y-STR Mutation in Forensic Science
SHANG Lei, DING Guangshu, LI Wanshui*
Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
Abstract

Y-chromosomal STR (Y-STR), one of the important hereditary markers in forensic genetics, plays a vital role in paternal testing, investigation of sexual offences, and especially the determination of male lineages. However, Y-STRs are commonly being challenged with their applications due to the high mutation rate of their own. Here, a review was made on the mutations of Y-STRs, with inclusion of the research methods and progress from mutation rates, patterns and influencing factors. Moreover, the specific applications were discussed into the Y-STRs of different mutation rates (rapidly-, slowly-, and moderately-mutating ones). In particular, thirteen rapidly-mutating (RM) Y-STR loci were focused on their mutations in different populations, multiplex amplifications and applicable efficiency. Two multicopy loci (DYF399S1, DYF403S1) were indicatively stressed of high mutation rates among various populations, and RM Y-STR multiplex was expatiated of strong discrimination power for both unrelated individuals and close relatives. Additionally, mutation patterns of Y-STRs were summarized between male close relatives, mostly displaying one-step mutation. Within a pedigree, the maximum number of loci of different genotypes can be of 3 (Yfiler) to 6 (YfilerPlus and RM Y-STRs) based on discrepant amplification systems. Taken all into considerations, a suggestion would be proposed that the preliminary comparison should be made with moderately- or slowly-mutating Y-STRs, leaving the RM Y-STRs being used to refine for the improvement of the Y-STRs application in male lineage searching. Importantly, the comparison results should be placed on the criteria with which to adjust according to different mutation types of Y-STRs. Besides, some new perspectives were also provided for the application of Y-STRs regarding their mutations, aiming at better utilizations of Y-STRs in forensic genetics.

Key words: forensic genetics; Y-STR; mutation rate; mutation pattern

Y染色体STR是物证鉴定重要的遗传标记之一, 被广泛应用于父系家族关系鉴定、混合斑男性个体检验等多方面。Y-STR标记因含有重复序列, 极易产生突变, 突变率通常在10-3~10-4数量级[1, 2, 3], 导致在遗传过程中分型出现差异。正因如此, 同一家系中的男性近亲可能有不同的Y-STR分型, 而来自不同家系的男性个体也可能有相同的Y-STR分型, 对男性家系排查造成影响。Y-STR的高突变率, 在增强父系亲缘鉴定准确性的同时, 也弱化了现场物证与目标家系的关联, 给家系排查带来挑战。本文就国内外Y-STR突变在物证鉴定领域的研究及应用进展进行综述, 以期为解决上述难题提供思路。

1 Y-STR突变的研究内容及方法

由于Y染色体发生遗传重组的几率较小, Y-STR突变主要来自点突变和DNA复制中的复制滑脱[4, 5]。目前, 针对Y-STR突变开展的主要研究内容包括：1）突变率; 2）突变式样; 3）影响因素。

1.1 突变率的研究方法

早期基于人群多样性估计Y-STR突变率的方法忽视了多步突变、回复突变的存在, 在一定程度上低估了Y-STR的突变率[6]。利用父子对或男性近亲样本分析Y-STR突变率的方法更简单直接而被大量使用。其中, 父子对样本量从20对至1966对不等[6, 7, 8, 9, 10], 近亲样本也来自多个家系, 涉及几百甚至上千次减数分裂[11, 12]。

Y-STR突变率的数据统计常用两种方法。一种是频率论方法（Frequentist approach）。计算公式为：Y-STR的突变率=突变事件发生数/减数分裂次数。突变率的95%置信区间（confidence interval, CI）可以通过二项分布概率（binomial probability distribution）进行估算[8, 13]。一些研究还关注了特定Y-STR组合的平均突变率, 如13个快速突变Y-STR、YfilerPlus、PowerplexY23等[12], 其平均突变率的计算公式为：Y-STR组合的平均突变率=突变事件发生总数/（传代数目× Y-STR的数目）。另一种是贝叶斯方法（Bayesian approach）[6, 14]。借助二项分层贝叶斯模型（binomial hierarchical Bayesian model）, 预设先验分布, 再根据实验观察到的各Y-STR突变情况, 通过多次模拟, 计算后验分布, 从而实现对各基因座突变率及95%置信区间（credible interval）的估计。

频率论方法较为简单直接, 更为客观。该方法不参照过去的经验, 仅通过大量的样本数据进行概率推断, 其认为研究所估计的突变率是一个固定值, 是当样本量趋近于无穷大时获得的极限值。但当数据量很少时, 对统计结论的解释较弱。贝叶斯方法相对复杂。该方法对突变率的估计既利用样本数据, 也利用先验知识。它认为研究所估计的突变率是一个随机变量, 具有一定的分布。随着样本数据量的增加, 可得到更接近真实的突变率分布, 并作出统计推断。在数据量少时, 该方法较为可靠。

1.2 突变式样的研究方法

Y-STR的突变式样（mutation pattern）是指在父子传代过程中观察到的等位基因突变特征（突变步数、突变方向等）及差异基因座特征（出现分型差异的基因座类型、数目等）的总称。国内外针对Y-STR的突变式样进行了大量研究, 其研究材料不限于父子对样本[15], 还包括兄弟、叔侄、祖孙、表亲等近亲样本对[7, 12, 16], 甚至利用全家系样本来探讨其突变规律[17]。通过直接统计计数可获得各Y-STR的等位基因突变特征, 如突变步数（一步或多步突变）、突变方向（重复单元数的增减）等。这里, 突变步数以增减的重复单元数来表示。例如, 增减一个重复单元的突变称为一步突变。基于不同突变特征的数量, 可计算获得相应的比重。一种方法是, 将不同突变特征的数目相除, 得到其比例。另一种方法是, 将各突变特征的数目除以总突变数, 获得各自的占比。比较各样本对的Y-STR基因座分型差异, 可以获得更多突变信息。在父子对、兄弟对或者其他近亲样本对中, 样本间隔的减数分裂次数由少至多, 可分别获知在特定减数分裂次数下最多可有几个Y-STR基因座存在分型差异, 以及最多可有多少步数的突变, 为Y-STR在男性家系排查的应用提供基础数据。

1.3 突变的影响因素及研究方法

Y-STR的突变受到许多因素的影响, 研究人员首先从Y-STR本身及样本供者特征等方面考虑可能的主要影响因素; 其次, 探讨上述因素与Y-STR突变率的关系, 以进一步明确各因素对Y-STR突变的可能影响。在实际研究中, 为了统计方便, 有时将一些因素通过特定的方式加以量化。

研究的主要影响因素一般为：1）重复单元数（repeat number）或者平均等位基因大小（average allele size）, 如DYS391的重复单元数为6~13, 而DYS390的重复单元数则为18~27。2）重复序列的复杂程度（repeat complexity）, 通常划分为简单、复杂重复序列两大类。简单重复序列中, 重复单元的序列完全相同, 且中间无其他碱基间隔, 如DYS460的核心重复序列为(TAGA)n。复杂重复序列中, 重复单元的序列不完全相同, 或者相同的重复单元序列中间存在至少1个碱基的间隔。如DYS449的核心重复序列为(TTCT)nN22(TTCT)3N12(TTCT)m。Kayser等[18]还提出了将重复序列的复杂程度进行量化的方法, 便于后期的统计分析。3）重复单元所含碱基的数量（the length in base pairs of the repeated motif）, 通常为3~6个不等。4）父子对中父亲的年龄[6]。

有两种方法研究上述影响因素（自变量）与Y-STR突变率（因变量）之间关系。一种是利用多元回归分析, 采用单一的回归模型, 将考虑到的多种因素综合在内, 分析其对突变率的总体贡献, 以及其中主要的影响因素[6]。另一种是选取合适的统计手段, 如线性回归（linear regression）等, 分别分析各个因素与Y-STR突变率的关系[11], 该研究方法较为简单直接。相比之下, 第一种研究方法更为综合。如果个别因素对突变率无显著影响, 将会从多元回归模型中剔除, 那么, 该因素与突变率的关系只能通过第二种方法研究。

2 Y-STR突变的研究现状
2.1 Y-STR的突变率

突变率的研究由于受商品试剂盒（如Yfiler、YfilerPlus、PowerplexY23等）检测基因座的限制, 不少研究仅关注了试剂盒所包含的17、23或27个Y-STR基因座[8, 14, 19, 20, 21], 并发现除少数几个基因座外, 其突变率基本在10-3数量级。近年来, 关于Y-STR突变率最全面的报道来自Ballantyne等的研究[6]。该研究利用约2 000对父子对样本针对186个Y-STR基因座开展突变调查, 发现91个Y-STR的突变率在10-3数量级, 82个Y-STR的突变率在10-4数量级, 另有13个突变率高于10-2的基因座, 并首次将其命名为快速突变Y-STR（rapidly-mutating Y-STRs, RM Y-STRs）。随后的多项研究探讨了这13个快速突变Y-STR在巴基斯坦、塞尔维亚、意大利、中国山东汉族等不同人群中的突变率[7, 9, 10, 12, 13, 16]。相关研究中Y-STR的突变率情况见补充材料表S1。由表S1可见, 各研究的样本量存在较大差异, 这可能影响到Y-STR突变率的研究结果。而在样本量相当的情况下, Y-STR在不同人群中也表现出突变率的差异, 例如DYS518基因座在韩国人群中的突变率为5.5× 10-3, 而在巴基斯坦人群中则为3.3× 10-2; DYS449的突变率在韩国人群中为1.93× 10-2, 而在巴基斯坦人群中则为4.7× 10-3。比较多项研究发现, DYF399S1、DYF403S1这两个基因座在多个人群中均具有较高的突变率, 这可能与其存在多拷贝有关, DYF399S1在Y染色体上含有3个拷贝, 而DYF403S1则拥有4个拷贝。此外, 也有研究探讨了一些不常见Y-STR的突变率。利用湖北地区320对汉族父子样本, 朱传红等[20]研究了24个Y-STR基因座（包含5个不常见的Y-STR）的突变率。其中, 除DYS388未见突变外, 其他不常见Y-STR（DYS444、DYS447、DYS522、DYS527a/b）的突变率均在10-3数量级。Lang等[15]研究了53个Y-STR基因座在100对父子样本中的突变情况, 包括12个不常见的Y-STR（DYS388、DYS443、DYS446、DYS510、DYS520、DYS522、DYS552、DYS531、DYS587、DYS622、DYS630、Y_GATA_A10）, 仅DYS522的突变率达到10-2数量级。在Claerhout等开展的研究[11]中, 也有关于不常见Y-STR突变率的报道, 包含7个单拷贝Y-STR（DYS388、DYS426、DYS442、DYS447、DYS454、DYS455、DYS607）和3个多拷贝Y-STR（DYS459、DYS724、YCAII）, 其突变率为2.8× 10-4（DYS388）~1.52× 10-2（DYS724）。

2.2 Y-STR的突变式样

研究显示, 父子、兄弟或者其他男性近亲之间观察到的Y-STR突变, 多数为一步突变, 少数为两步突变或多步突变[8, 11, 21]。这符合逐步突变模型（step-wise mutation model, SMM）[22]。在重复序列的增减方面, 并无统一的规律。一些研究中重复序列的增加（repeat gains）数量更多[23], 而另一些研究中则是重复序列的减少（repeat losses）数量占优[10]。在Y-STR突变式样的研究结果中, 父子或者其他近亲样本对之间至多有几个基因座出现分型差异, 或者至多产生多大的突变步数, 可能更具有实际应用价值。探讨13个快速突变Y-STR, 父子间最多出现了4个基因座突变[10]。利用Yfiler试剂盒（17个基因座）研究父子间的Y-STR突变情况, Goedbloed等[19]发现来自波兰的1对父子样本在3个Y-STR上存在差异。利用广东汉族父子样本, Wang等[8]发现, YfilerPlus所包含的27个Y-STR基因座中最多有3个同时突变, 而其中Yfiler所包含的17个基因座中, 最多仅2个在父子传代过程中同时突变。此外, 张广峰等[17]利用遗传关系清晰的大家系, 探讨了不同复合扩增体系中Y-STR的变异情况, 发现该家系的两两个体间最大差异基因座数为3（Yfiler体系）~6个（YfilerPlus结合快速突变Y-STR体系）不等。采用不同的复合扩增体系, 样本间的最大突变步数也可能存在差异。对湖北汉族人群的研究发现, 利用AGCU-24 Y-STR试剂盒（中德美联）, 父子间仅有1个基因座发生突变, 而等位基因的突变步数最多可达3（最小单倍型, minimal haplotype）~4步（AGCU-24体系）, 且两步以上突变均出现在多拷贝基因座（DYS385a/b、DYS527a/b）[20]。这提示在Y-STR比对时应设置不同的容差。当前研究对样本间突变基因座的数量极为关注, 而对其中总突变步数关注极少, 加强这方面深入研究, 对今后Y-STR应用有重要指导意义。不少研究发现, 个别基因座发生特殊突变, 且分型在父子间传递。例如, DYS19在一些情况下会出现双峰, 而DYS385、DYF387S1则可能出现三拷贝[14, 23]。特殊分型的父子传递或可成为判定父系遗传关系的有力依据。

2.3 Y-STR突变的影响因素

Ballantyne等[6]利用近2 000个父子对和186个Y-STR研究了可能影响Y-STR突变率的因素, 发现重复单元数不仅影响Y-STR的突变率, 还会影响其突变方向, 即重复单元数多的等位基因倾向于丢失重复单元, 而重复单元数少的等位基因则倾向于获得重复单元。重复序列越复杂、父亲的年龄越大, 则Y-STR的突变率越高。上述结论也得到了其他研究的证实[11]。Y-STR突变率随重复单元所含碱基数的变化似乎呈现出钟形趋势, 即四碱基重复单元的突变最频繁, 而三碱基或五碱基重复单元的突变率下降, 六碱基重复单元的Y-STR其突变率有进一步下降的趋势[6, 11]。从统计结果看, 多拷贝的Y-STR基因座其突变率相对较高, 因此, 拷贝数也可能是Y-STR突变率的影响因素之一[9]。考虑统计上的差异, Y-STR的突变还会受到研究样本量及样本来源人群的不同影响, 如2.1中所述。探明各类因素对Y-STR突变率的可能影响, 有助于从进化的角度深入理解STR遗传标记。目前, 此类研究在物证鉴定领域的应用尚未开展。考虑到常染色体STR突变率研究的困难, 今后或可根据已有的Y-STR相关研究结论, 预判常染色体STR突变率的高低, 筛选快速突变常染色体STR标记加以应用。

3 Y-STR不同突变类型的应用

根据突变率的不同, Y-STR可分为三种突变类型。一是快速突变Y-STR[6], 其突变率超过1× 10-2; 二是慢速突变Y-STR（slowly mutating Y-STRs）[24], 其突变率在10-4数量级; 三是常见的中速突变Y-STR, 其突变率在10-3数量级。各类Y-STR基因座因其突变率的不同, 可在不同方面发挥其价值。

3.1 快速突变Y-STR

快速突变Y-STR在物证鉴定领域受到广泛关注, 大量研究探讨了其区分效能。

3.1.1 快速突变Y-STR的复合扩增

快速突变Y-STR在物证鉴定领域的实际应用离不开复合扩增。Ballantyne等[25]首先利用3个独立的扩增体系（RM1~RM3）进行了快速突变Y-STR的复合扩增, 其中, 每个独立的扩增体系都包含1~2个多拷贝基因座及2~3个单拷贝基因座, 并用于快速突变Y-STR数据库的建立[26]及其他研究[12, 13]。Alghafri等建立了包含全部13个快速突变Y-STR的复合扩增体系, 经优化, 开展了灵敏度、特异性和混合样本检验等方面的测试[27, 28]。针对这其中包含的4个多拷贝基因座, 该研究组研究了其等位基因特征, 为后期应用奠定了基础[29]。Abuidrees等[30]优化了该复合体系的反应条件, 将扩增时间从2.5 h缩短至28 min。也有研究将13个快速突变Y-STR分成两个体系进行复合扩增[31, 32]。除此之外, 陆续推出的商品试剂盒加入了一定数量的快速突变Y-STR, 有研究单独将YfilerPlus试剂盒未涉及的7个快速突变Y-STR（DYF399S1, DYF403S1, DYF404S1, DYS526, DYS547, DYS612, DYS626）进行了复合扩增[33]。另有研究将除DYS518以外的其他12个快速突变Y-STR进行复合扩增[7]。与之相比, 含有全部13个快速突变Y-STR的复合扩增体系仍具有更强的实用性。国内对快速突变Y-STR基因座的复合扩增研究相对滞后。利用五色荧光技术, 黄代新等建立了一个快速突变Y-STR基因座的复合扩增体系, 并申请了发明专利, 但其中DYF403S1的扩增仅选用了单一引物[34]。实际上, DYF403S1基因座有四个拷贝, 其中两个拷贝的核心序列为(TTCT)nATC(TTCT)m, 一个拷贝的核心序列为(TTCT)nTT(TTCT)3, 另一个拷贝的核心序列为(TTCT)nN2 (TTCT)m(TTCC)p(TTCT)q N2(TTCT)3。根据作者的研究, 使用单一引物进行扩增, 前三个拷贝虽然具有两种不同的核心序列, 其扩增产物却在同一长度区间, 等位基因分型标准物难以制备, 各拷贝之间不易分辨。Lee等为了有效区分不同等位基因, 将DYF403S1基因座重新设计引物[32]。此外, Chen等建立了一个快速突变Y-STR复合扩增体系, 并研究了其在山东汉族人群中的突变情况[9]。

3.1.2 快速突变Y-STR的应用效能

快速突变Y-STR的应用领域主要集中于男性家系排查, 其应用效能体现在两方面：一方面是针对无关个体的区分能力, 可视为对不同家系的分辨效能; 另一方面则是对近亲个体的区分能力, 如父子、兄弟、叔侄等, 表现的是对同一家系内不同个体的分辨效能。2012年, 研究人员初次对13个快速突变Y-STR的上述效能进行了评估, 并将其与运用Yfiler试剂盒检验的结果进行对比, 发现快速突变Y-STR无论对无关个体（98.3% vs 90.4%）或者近亲个体（66% vs 15%）均具有更高的分辨力[25]。而后, Ballantyne等[35]利用来自全球的人群样本, 进一步比较了快速突变Y-STR扩增体系与Yfiler试剂盒在分辨力方面的差异。研究表明, 快速突变Y-STR基因座可区分实验样本中超过99%的无关男性个体, 并可区分27%的父子样本和56.3%的兄弟样本, 而Yfiler试剂盒仅能区分4.5%的父子和10%的兄弟。其他比较研究也得到了一致的结论[7, 13]。Turrina等[21]比较了快速突变Y-STR体系与PowerplexY23试剂盒对意大利近亲样本的区分能力, 随着样本对减数分裂次数的增加, 两个体系的区分能力均有所提升, 但快速突变Y-STR的区分能力更强, 针对相差2~4次减数分裂的样本对, 其区分比例为52.8%~88.9%, 而PowerplexY23试剂盒的区分比例仅为10.1%~29.6%。Rahka等[16]利用巴基斯坦人群进行不同Y-STR扩增体系的比较研究, 发现快速突变Y-STR体系对近亲样本的区分能力（32.88%）远高于YfilerPlus、PowerplexY23试剂盒的分辨效能（3.65%、6.85%）。国内, 利用13个快速突变Y-STRs, 针对湖北汉族人群和云南白族人群分别开展的遗传多态性研究中, 单倍型多样性分别达到0.999 937和1, 指出了快速突变Y-STR对无关个体极强的分辨能力[36, 37]。近年来, Y-STR数据库建设持续开展, 随着YfilerPlus、PowerplexY23等试剂盒的使用, 入库的基因座中包含不少快速突变Y-STR（如DYS570、DYS576、DYS627等）。一方面, 快速突变Y-STR的加入使数据库中的分型信息更为全面, 有助于凸显不同家系之间的分型差异, 实现精细化区分。另一方面, 高突变率的Y-STR可能导致家系内部的近亲个体分型差异明显, 影响家系排查工作中的有效判定。在实际工作中, 快速突变Y-STR与其他类型Y-STR联合应用, 可能会获得更好的效果。

3.2 慢速突变Y-STR

快速突变Y-STR基因座因其高突变率, 可能导致在亲权鉴定中出现误排, 同时, 也可能影响系统发育研究中对于进化时间的估计。因此, Baeta等[24]提出了慢速突变Y-STR的概念。该研究组将6个突变率在10-4数量级的Y-STR（DYS388、DYS426、DYS461、DYS485、DYS525、DYS561）进行复合, 构建了第一个慢速突变Y-STR扩增体系, 并探讨了该体系的灵敏度和稳定性。慢速突变Y-STR由于其低突变率, 在近亲之间十分保守, 可应用于父系亲权鉴定, 尤其是一些排除亲权关系的案件, 作为现有商品试剂盒的补充。但同样因其突变率低, 系统分辨能力十分有限, 可能无法有效区分相关及无关个体, 继而影响其在物证鉴定领域的应用[38]。因此, 慢速突变Y-STR并不能作为亲权鉴定的主体, 而应通过增加标记数量、与其他类别Y-STR综合运用等方式, 以实现良好的应用效果。在进化研究方面, 为减小遗传标记的可能影响, 研究人员往往使用数以千计的多态性标记, 同时, 利用SNP来开展进化研究[38]。相比之下, 无论从数量或是功能, 慢速突变Y-STR对于系统发育研究的贡献均处于次要位置。但慢速突变Y-STR可以提供与其他类型Y-STR不同的信息, 或使系统发育信号更为清晰。此类Y-STR的相关应用价值仍有待未来的实验验证。

3.3 中速突变Y-STR

具有中等突变率的Y-STR最为常见, 应用也最为广泛。其中, 开展男性家系排查是中速突变Y-STR在物证鉴定领域的一项重要应用。然而, 利用Y-STR分型进行排查结果的判定一直是实际工作中的难题。具有中等突变率既意味着同一家系的男性个体可能存在Y-STR分型的差异, 同时, 也暗示了来自不同家系的男性个体可能在一些Y-STR基因座上分型一致。因此, 在排查工作中, 突变率、突变式样等都需要纳入考虑范畴。目前, 男性家系排查中如何判定比中家系尚无统一的标准, 多数工作仍根据经验来进行。实际上, 现用于家系排查的Y-STR不止中速突变Y-STR, 还包括部分快速突变Y-STR, 这提示在判定排查结果时需要更加谨慎。正如2.2节所述, 采用不同的扩增检验体系（Yfiler、YfilerPlus或快速突变体系）, 父子之间最多可检测到的突变基因座数目明显不同（2, 3或4个）。有研究者利用河南省Y-STR数据库中的近亲样本和无关个体数据做了综合分析, 发现利用Yfiler分型进行家系排查分析, 2个以内的基因座突变或者2步以内的突变步数均不能排除个体来自同一家系的可能性, 而如果利用YfilerPlus分型展开比对分析, 则不排除的范围应扩展到4个以内的基因座突变或者5步以内的突变步数, 才能保证后期侦查方向的可靠性[39]。当然, 这一标准也应在未来的实践中不断检验、修正。

综合上述三种Y-STR突变类型的特征, 在开展男性家系排查时, 建议以中速或慢速突变Y-STR分型作初步比对, 获得一定范围的比中家系, 再根据快速突变Y-STR分型进行细化, 以缩小目标家系范围。在特定目标家系中, 由于单靠中速或慢速突变Y-STR对近亲个体的区分度有限, 可运用快速突变Y-STR为家系内部的比对提供更多有价值的信息。

4 展望

Y-STR的突变研究已取得了一定进展, 并指导了当前Y-STR在物证鉴定领域的实际应用。然而, 无论是研究方法或是应用实践, 仍存在一些亟待解决的问题：1）计算Y-STR可靠突变率的最小样本量。既有数据显示, 不同研究在计算Y-STR突变率时选取的父子对或者其他近亲样本数量存在较大差异, 甚至相差2个数量级。如能通过综合分析, 获得Y-STR突变率研究的最小样本量, 将能够极大地减小样本量对于突变率数据造成的影响, 并可能节约必要的研究成本。2）国内人群Y-STR的突变研究。已有的研究多集中于国外人群, 要全面掌握中国人群Y-STR基因座的突变情况, 应针对中国不同地区、多个民族的人群开展研究, 以便为后期Y-STR在物证鉴定领域的深入应用奠定基础。3）Y-STR突变数据对家系排查的应用指导。在拥有充足Y-STR突变数据的前提下, 如何精准地指导Y-STR在男性家系排查中的应用, 是值得关注的一个重要问题。如真正解决该问题, 将能在一定程度上节约办案成本, 对于侦查办案具有重要的意义。

补充材料

本文补充材料见：http://www.xsjs-cifs.com/CN/volumn/home.shtml。

参考文献
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