张　翠，黄艳梅#, 张艺佳，马亚磊，李　茜，郭　栋，莫晓婷，赵兴春

1)新乡医学院法医学系法医物证学教研室 新乡 453003　2)公安部物证鉴定中心法庭科学技术应用研究中心 北京 100038

5个五核苷酸Y-STR基因座在河南汉族群体中的遗传多态性>*

张翠1)，黄艳梅1)#, 张艺佳1)，马亚磊1)，李茜1)，郭栋1)，莫晓婷2)，赵兴春2)

1)新乡医学院法医学系法医物证学教研室 新乡 4530032)公安部物证鉴定中心法庭科学技术应用研究中心 北京 100038

关键词五核苷酸；Y-STR基因座；单体型；遗传多态性；法医学

摘要目的：调查Y染色体上5个五核苷酸Y-STR基因座DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643在河南汉族群体中的遗传多态性，评价其法医学应用价值。方法：收集403名河南汉族无关男性个体血样，检测上述5个基因座，进行等位基因分型及遗传统计分析。结果：5个Y-STR基因座分别检出了11、9、7、9和6个等位基因，其中DYS446和DYS447基因多样性(GD)达0.815 14和0.843 96，DYS463和DYS643的GD达0.777 18和0.720 60。共检测到311种单体型，其中261种单体型仅出现1次，个体识别力(DP)和单体型多样性(HD)分别为0.995 45和0.997 93,单体型辨别能力(DC)为0.771 71。结论：5个基因座组成的单体型在河南汉族群体中具有较高的遗传多态性，对于法医学实践应用和人类遗传学研究具有重要意义。

Y染色体短串联重复序列(short tandem repeat，STR)遗传标记具有分型简单、易于扩增、呈父系遗传和重复性好等优点，在法医实践中成为分析混合斑[1]、微量降解等生物检材[2]的个人识别和父系男性成员间亲权鉴定的重要手段。核心序列为五核苷酸的Y-STR基因座具有在复合扩增中优势扩增少等优点，在法医实践应用时具有一定的优势。目前报道的五核苷酸Y-STR 基因座有十几个，相对常用的四核苷酸Y-STR基因座，有关五核苷酸Y-STR基因座群体资料的研究较少。作者根据NCBI(http://www.ncbi.com)和有关报道[3-4]，选择了5个五核苷酸Y-STR遗传标记：DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643，调查其在河南汉族群体中的遗传多态性，从而为其在法医学实践和人类学研究中的应用提供基础资料。

1材料与方法

1.1样本来源及处理知情同意情况下，采集403名河南汉族无关男性个体血样(确定3代以内均在河南生活)；用常规有机酚/氯仿方法提取基因组DNA。

1.2五核苷酸Y-STR基因座基本信息及引物序列

根据文献[4-6]完善5个五核苷酸Y-STR基因座的基本遗传信息。用Primer Primier v5.0软件设计引物，用TAMRA和6-FAM两种荧光染料标记引物(表1), 由上海英潍捷基生物技术有限公司合成。

1.3PCR扩增及产物检测PCR扩增体系为25 μL，包含1×Taq DNA聚合酶缓冲液， 1.5 mmol/L MgCl22.5 μL， 2 mmol/L dNTPs 1 μL,10 μmol/L引物，10～50 ng DNA模板,1 U Taq Plus DNA聚合酶。反应条件：95 ℃预变性 45 s,55～64 ℃退火 45 s(表1),72 ℃ 45 s,32个循环；72 ℃ 10 min；产物于4 ℃保存。取1 μL PCR产物、0.3 μL 内标SIZ500和10 μL去离子甲酰胺混合均匀，95 ℃变性后，置ABI 3130遗传分析仪上进行全自动毛细管电泳，用GeneMapper®ID v3.5软件对等位基因进行分型。

表1　5个五核苷酸Y-STR基因座基本信息及引物序列

1.4等位基因的分型依据

1.4.1等位基因分型标准物的制备分别回收5个基因座经60 g/L聚丙烯酰胺凝胶电泳后的等位基因片段，放入500 μL EP 管中,加入50～100 μL 0.5×TE后混匀过夜，然后取3.0 μL作为模板，按1.3所述条件进行扩增,将扩增产物按比例混匀。

1.4.2等位基因的命名分离后的各基因座不同等位基因片段由上海英潍捷基生物技术有限公司测序，按照国际法医遗传学学会DNA委员会推荐的命名原则进行命名[7]。

1.5统计学处理 用Microsoft Excel软件进行数据处理。各指标计算公式[8]如下：基因多样性(gene diversity, GD)=n(1-∑Pi2)/(n-1),Pi为群体中每一种等位基因频率。单体型多样性(haplotype diversity,HD)=n(1-∑Pi2)/(n-1),Pi为群体中每一种单体型的频率。个体识别力(the discrimination power，DP)= 1-∑Pi2。单体型辨别能力(discrimination capacity，DC)=n/N,N为样本数，n为不同的单体型个数。

2结果

2.15个五核苷酸Y-STR基因座的测序结果见图1。DYS446、DYS588和DYS643属于简单重复序列， DYS447和DYS463属于复合序列。

从上到下依次为DYS446(反向)、DYS447(反向)、DYS463(正向)、DYS588(反向)、DYS643(反向)。图1　5个基因座重复序列的部分测序图谱

2.25个五核苷酸Y-STR基因座的等位基因频率及GD、DP值见表2。403名河南汉族个体中DYS446、DYS447、DYS463、DYS588、DYS643分别出现11、9、7、9和6个等位基因，其中DYS446和DYS447基因座的多样性较高，DYS463和DYS643基因座多样性相对较高，DYS588基因座等位基因分布集中于等位基因13(频率高达0.720 60)。

表2　5个基因座的等位基因频率及GD值

“-”表示未检测到。

2.35个五核苷酸Y-STR基因座组成的单体型及单体型频率在河南汉族群体403例无关男性个体中，5个基因座(DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643)组成的单体型有311种，其中261(83.92%)种单体型只出现1次，单体型频率为0.002 5，出现最多的单体型是15-24-22-11-13和15-23-22-12-13,HD、DP和DC分别为0.997 93、0.995 45和0.771 71。

3讨论

该研究调查了5个五核苷酸Y-STR基因座在河南汉族群体中的遗传多态性，其中DYS446和DYS447的多态性较高，GD值及DP值均大于0.8;DYS463和DYS643多态性相对较高；DYS588的GD值和DP值小于0.5，在实际应用中慎用。5个基因座组成的单体型数目比DYS463、DYS588和DYS643组成的单体型数目增加220种，HD值和DP值分别提高到0.997 93和0.771 71。因此，可以认为，DYS446和DYS447基因座对提高5个基因座的HD和PD发挥了重要作用[9]。根据Ballantyne等[10]的报道：在父系遗传过程中随着重复单位长度的增加，突变率会相应降低，该研究未发现河南汉族人群中DYS643和DYSYS446基因座存在稀有等位基因11.1[11]和15.1[12]，提示这2个基因座在河南汉族群体中遗传相对稳定，可重复性较好。国外有类似报道，如利用DYS643基因座的优势联合其他Y-STR基因座进行群体研究[5]和将DYS643作为参考基因座进行突变率研究[13]等。Promega公司研发的PowerPlex Y23 System (PPY23)试剂盒[14]添加了DYS643基因座，并对多个群体进行检测，发现具有较高的法医学应用价值。因此，DYS446、DYS447和DYS643基因座具有稳定性好和多态性高等优势，可以作为法医实践中Y-STR遗传标记应用的候选基因座。

通过对5个基因座遗传多态性分析,一方面在一定程度上补充了河南汉族群体的Y-STR资料，如与张秀华等[15]的研究比较，发现在河南汉族群体中存在4个新的DYS446等位基因，分别是8、19、20和21，其中等位基因8只出现1次，等位基因频率为0.002 5。另一方面也发现了部分差异，如与胡泊等[16]研究的潮汕汉族群体比较发现，在河南汉族群体中DYS588出现稀有等位基因6和9；同张永吉等[17]研究的中国朝鲜族进行比较，发现了等位基因8、20和21，但并未发现张永吉等提到的只在汉族群体中出现的等位基因10，因此还需要更多的研究来分析该等位基因在河南汉族群体中是否存在。

该研究中，这5个五核苷酸Y-STR基因座在河南汉族群体中的HD为0.997 93，DC达到0.771 71，说明这5个基因座组成的单体型在河南汉族群体中具有较高的遗传多态性。

综上所述，DYS446、DYS447、DYS463和DYS643在河南汉族群体中具有较好的多态性，可以应用于河南汉族群体法医学实践和人类遗传学研究。

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Genetic polymorphism of five pentanucleotide Y-STR markers in Henan Han population

ZHANGCui1),HUANGYanmei1),ZHANGYijia1),MAYalei1),LIXi1),GUODong1),MOXiaoting2),ZHAOXingchun2)

1)DepartmentofForensicGenetics,XinxiangMedicalUniversity,Xinxiang4530032)ForensicScienceApplicationTechnologyResearchCenter,InstituteofForensicScienceMinistryofPublicSecurity,Beijing100038

Key wordspentanucleotide;Y-STR marker;haplotype;genetic polymorphism;forensic science

AbstractAim: To investigate the genetic polymorphism of five pentanucleotide Y-STR loci(DYS446, DYS447, DYS463, DYS588 and DYS643) in Henan Han population and to assess their value in forensic science. Methods: A total of 403 unrelated males from Henan Han population were subjected to detect and analyze the five loci mentioned above. Results: There were 11, 9, 7, 9 and 6 alleles were detected for the five loci,respectively.The gene diversity of DYS446, DYS447, DYS463, and DYS643 was 0.815 14,0.843 96,0.777 18 and 0.720 60,respectively. A total of 311 haplotypes were found, among which 261 haplotypes were detected only once. The haplotype diversity, discrimination power and discrimination capacity were 0.997 93, 0.995 45 and 0.771 71, respectively.Conclusion: The haplotype composed of the five pentanucleotide loci were highly polymorphic in Henan Han population, and is of great significance in forensic science and human genetics studies.

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2016.03.003

#通信作者，女，1971年5月生，博士，教授，研究方向：法医分子遗传学，E-mali:hym_cn@hotmail.com

中图分类号R89

*河南省教育厅自然科学基金资助项目13A310849；河南省教育科学“十二·五”规划立项重点课题2013-JKGHB-0035; 新乡医学院培育

基金重点项目2013ZD114