内蒙古达斡尔族群体9个XSTR位点的遗传多态性及法医学应用价值评估

【摘要】 目的 研究内蒙古达斡尔族群体9个XSTR位点(DXS6789、DXS101、DXS8378、DXS7132、DXS7133、DXS7423、DXS6804、DXS6799、HPRTB)的多态性分布及法医学应用价值。方法 抽取内蒙古达斡尔族87名健康无关个体静脉血，提取DNA，经PCR扩增、变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染显色技术进行等位基因分型；采用SPSS13.0软件计算各位点基因型频率和等位基因频率，并检验等位基因分布差异有无统计学意义；Genepop软件进行HardyWeinberg 平衡检验；Fstat软件计算基因多态性、固定指数并检验固定指数偏离平衡的程度；Powerstats软件计算各种法医学应用指标。结果 获得内蒙古达斡尔族群体9个XSTR位点等位基因频率分布的数据；进一步检验获得9个XSTR位点中DXS7133位点的多态性和分化程度较低；DXS7423和DXS7132位点在不同民族中基因分布差异无统计学意义。结论 9个XSTR位点中，DXS6789、DXS101、DXS8378、DXS7132、DXS7423、DXS6804、DXS6799、HPRTB 8个位点有较高的遗传多态性和个体识别率，在个体识别和女孩的亲权鉴定中有较高应用价值，对疾病相关研究有实际意义。

【关键词】 达斡尔族 X染色体 短串联重复序列 遗传多态性

　　ABSTRACT: Objective To investigate the allele and genotype frequencies of nine short tandem repeat (STR) loci on the X chromosome (DXS6789， DXS101， DXS8378， DXS7132， DXS7133， DXS7423， DXS6804， DXS6799 and HPRTB) of Daur inpiduals living in Inner Mongolia Autonomous Region of China. Methods The nine Xchromosomal STR loci were analyzed with PCR， followed by polyacylamide gel electrophoresis and silver staining. Software SPSS13.0， Genepop， Fstat and Powerstats were used to evaluate their polymorphism persity and potential forensic application. Results We obtained allelic and genotypic frequencies for nine Xchromosomal STR in eightyseven unrelated Daur inpiduals. Among the nine loci， DXS7133 showed less polymorphism and gene persity in Daur population. Results of locustolocus comparisons showed that DXS7423 and DXS7132 had no significant differences between Daur population and other four Asian populations (Han， Hui， Tibetan and Korean). Conclusion Except DXS7133， the other eight Xchromosomal STR loci are appropriate for inpidual identification， paternity test involving a female child， and diseaserelated studies.

　　KEY WORDS: Daur population; X chromosome; short tandem repeat; genetic polymorphism

　　短串联重复序列(short tandem repeat， STR)是目前亲权鉴定和个体识别中最常用的DNA多态性标记[12]。XSTR广泛分布于真核细胞基因组中，高度稳定且有较高的遗传多态性。由于X染色体特殊的遗传方式，XSTR在法医学应用中具有其他染色体标记无法替代的优势[34]。但是，迄今为止深入研究的XSTR位点相对较少，其群体分布、突变率、基因结构变异等方面的基础研究尚不够丰富[3]。我们选用DXS6789、DXS101、DXS8378、DXS7132、DXS7133、DXS7423、DXS6804、DXS6799、HPRTB 9个X染色体STR位点，对内蒙古达斡尔族群体的等位基因、基因型进行了观察，并进一步计算群体遗传多态性指标，为X染色体相关疾病诊断、法医学亲子鉴定等应用奠定基础。

　　1 材料与方法

　　1.1 样本来源 本研究样本选自内蒙古自治区，莫力大瓦达斡尔族自治旗，河扎兰屯市达斡尔民族乡，达斡尔族健康无关个体共87名(女性31名，男性56名)，抽取静脉血2mL，EDTA抗凝，每个供血个体均追溯3代以上家族史，以确定其民族代表性。

　　1.2 分型方法 用Chelex100法提取基因组DNA，含量在10-50ng/μL之间。采用PCR方法扩增样本DNA，变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，结合银染显色技术，选用等位基因大小标记进行分型，观察DXS6789、DXS101、DXS8378、DXS7132、DXS7133、DXS7423、DXS6804、DXS6799及HPRTB 9个XSTR位点。

　　1.3 统计学分析 采用SPSS13.0软件计算各位点基因型频率和等位基因频率，并对达斡尔族男性、女性之间以及达斡尔族和其他不同民族间的相应位点的等位基因分布进行差异性检验；Genepop软件对基因型频率(仅用女性)进行HW平衡检验[5]；用Fstat软件计算基因多态性及固定指数，并对固定指数偏离平衡的程度进行差异检验[67]；Powerstats软件计算各种法医学应用指标(包括杂合度、个体识别力、非父排除率等)[8]。

　　2 结果

　　2.1 达斡尔族男性、女性9个XSTR位点等位基因频率分布及差异性检验 9个XSTR位点等位基因频率分布及差异性检验显示，除HPRTB位点外(P&<0.05)，其他8个位点等位基因频率分布在达斡尔族男性和女性之间的差异均无统计学意义(表1)。

　　表1 达斡尔族男性、女性9个XSTR位点等位基因频率及差异性检验（略）

　　Table 1 Allele frequency of nine XSTR loci in Daur population

　　2.2 达斡尔族9个XSTR位点HardyWeinberg平衡检验及相应遗传多态性指标统计 Genepop软件对达斡尔族女性的基因型频率进行HardyWeinberg平衡检验，结果显示，除位点DXS7133外，其他位点基因型频率分布都符合HardyWeinberg平衡定律(P&>0.05，表2)。
　　
　　Fstat软件计算基因多态性及固定指数，并对固定指数偏离平衡的程度进行差异检验，结果显示，9个位点的基因多态性平均值为0.665，固定指数平均值为0.112，DXS7133位点明显具有较大的固定系数(P&<0.05，表2)。

　　2.3 达斡尔族9个XSTR位点相应的法医学应用指标统计 法医学应用指标统计显示，除DXS7133位点外(观测杂合度低于0.50，多态信息量低于0.50，男性个体识别力低于0.50)，其他位点的法医学应用参数均满足法医学应用标准(表3)。

　　2.4 达斡尔族相应位点与其他民族的差异性检验 对内蒙古达斡尔族群体与其他4个亚洲民族及种族群体XSTR相应位点的等位基因分布进行差异性检验，韩国、西安汉族、宁夏回族、西藏藏族群体基因频率数据来自文献[811]。结果显示，内蒙古达斡尔族与西安汉族在DXS7423、DXS7132位点的差异无统计学意义；与宁夏回族在DXS7423和DXS7133位点的差异无统计学意义；与西藏藏族在DXS7423、DXS7132、DXS6804、DXS7133及DXS6799位点的差异无统计学意义；与韩国群体在DXS7423位点的差异无统计学意义，说明这些位点在不同群体间的遗传学分布比较接近(表4)。

　　表2 达斡尔族9个XSTR位点HardyWeinberg 平衡检验及相应遗传多态性指标（略）

　　Table 2 HardyWeinberg equilibrium and other indices of nine XSTR loci in Daur population

　　表3 达斡尔族9个XSTR位点相应法医学应用指标（略）

　　Table 3 Polymorphism indices of nine XSTR loci in Daur population

　　HO: observed heterozygosity; PIC: polymorphism information content; PE: power of exclusion; PD(f): power of discrimination in female;PD(m): power of discrimination in male.

　　表4 达斡尔族与4个民族及种族群体9个XSTR位点等位基因分布差异性检验（略）

　　Table 4 Locusbylocus comparison for nine loci between Daur and other four populations

　　Pearson: Pearsons chisquare test; LRT: likelihood ratio test;Exact: Fishers exact test. P=0.05

　　3 讨论
　　
　　X 染色体STR在遗传过程中，男性一条X染色体上的等位基因来源于其母亲，且只能遗传给其女儿，而女性两条X染色体上的一对STR等位基因中的一个遗传给儿子或女儿。由于其独特的遗传方式，XSTR在法医学、人类学、疾病分析等领域的特殊作用日益凸现[1216]。
　　
　　我们对选用的9个XSTR位点在内蒙古达斡尔族群体的等位基因、基因型分布进行了观察。在HPRTB位点男性和女性之间等位基因频率分布的差异具有统计学意义，但其他位点的等位基因分布在男、女之间是一致的。分析HPRTB位点产生性别差异的原因可能为：①采样误差或实验误差；②该位点存在一定的伴性遗传特点，频率分布在女性中更加分散，而在男性中相对集中。复习文献未发现类似报道。鉴于STR位点本身存在较大的种族差异，加之一些学者在等位基因频率计算时未考虑可能存在的性别差异，而将男、女作为一个整体来分析，因此认为，该结论尚需要更大的样本量以及更多的统计学数据进一步印证。
　　
　　迄今为止，深入研究的XSTR基因座相对较少，其群体分布、突变率、基因结构变异等方面的基础研究尚不够丰富。

参考文献

[1316]，我们计算了基因多态性、固定指数(Fis)等多种遗传学指标，以排除突变、错配、亚群间差异、个体间差异等对9个位点应用价值评估的影响，同时利用多种评价方法衡量一个法医学应用指标，如HardyWeinberg 平衡检验显示DXS7133位点不符合HW平衡。分析该位点不符合HW平衡的原因可能为：①样本量不足或没有代表性；②该民族在某些位点由于近亲结婚或外源基因的流入而导致偏离平衡现象的发生[17]。进一步检验显示，该位点的杂合度偏小(&<0.50)，固定系数较大(P&<0.01)，说明该位点在群体间的遗传分化程度较低。法医学应用参数显示，除DXS7133位点外，其他位点均可用于达斡尔族群体的个体识别和亲权鉴定。HW检验结果、固定指数偏离程度、法医学应用指标三种检验结果共同印证，DXS7133位点的遗传多态性及分化程度均较低，说明该位点在内蒙古达斡尔族群体中的应用价值较低。
　　
　　对亚群间关系进行探讨时，群体间等位基因分布的差异性检验可采用三种统计学方法：皮尔逊卡方检验、似然比检验及确切概率法检验。皮尔逊卡方检验是针对计数资料的一种最常用的检验方法，可用来检验两个样本是否来自同一整体，或者检验两个因素有无关联性[18]；而似然比检验主要针对样本率，可对两样本有无差异性进行检验，对样本的统计学分布没有限制[19]；确切概率法检验是一种针对特定样本特征的检验方法，当样本中出现小于5的理论频数时，经典的卡方检验结果会有一定的误差，而确切概率法采用超几何分布特征及隐马尔科夫模型，对样本的检验结果进行精确地计算。然而当样本量较大时，计算机无法在一定的时间内计算出结果，又多采用皮尔逊卡方检验的结果[18]。对于本文而言，为了使结果具有更高的精确性，当三种检验结果P值均大于0.05时，才判定某位点在两个民族的等位基因分布差异无统计学意义。达斡尔族与其他4个亚洲民族的相应位点等位基因分布的差异性检验显示，相对于其他民族而言，内蒙古达斡尔族与藏族在遗传关系上比较接近；DXS7423和DXS7132位点在以上群体中的基因分布具有一定的共性，提示在应用XSTR对达斡尔族与其他民族群体进行差异性比较时，应该考虑剔除这两个位点。

参考文献

　　[1]李生斌，郑海波，冯继东，等. 中华民族STR遗传结构及其变化规律的研究(I) [J]. 西安交通大学学报(医学版)， 2000， 21(1):15.

　　[2]余兵，秦群霞，李昌峰，等. STR位点基因扫描在亲子鉴定中的应用 [J]. 西安交通大学学报(医学版)， 2004， 25(1):2426.

　　[3]Barbaro A， Cormaci P， Barbaro A. XSTR typing for an identification casework [J]. International Congress Series， 2006， 1288:513515.

　　[4]Szibor R， Krawczak M， Hering S， et al. Use of Xlinked markers for forensic purposes [J]. Int J Legal Med， 2003， 117(2):6774.

　　[5]刘俊娥，乔传令，侯鑫. 一个实用的群体遗传学分析软件包：GENEPOP3.1版 [J]. 生物多样性， 2000， 8(2):238240.

　　[6]Iriondo M， Barbero MC， Manzano C. DNA polymorphisms detect ancient barriers to gene flow in basques [J]. Am J Physical anthropol， 2003， 122:7384.

　　[7]Goudet J. Fstat (version 1.2): a computer program to calculate Fstatistics [J]. J Hered， 1995， 86(6):485486.

　　[8]Shin SH， Yu JS， Park SW， et al. Genetic analysis of 18 Xlinked short tandem repeat markers in Korean population [J]. Forensic Sci Int， 2005， 147(1):3541.

　　[9]余兵，秦群霞，闫金成，等. 西安汉族X染色体上6个STR位点的遗传多态性 [J]. 法医学杂志， 2005， 21(3):188191.

　　[10]冯雪，余兵，托娅，等. 回族X染色体STR位点的遗传多态性研究 [J]. 西安交通大学学报(医学版)， 2006， 27(5):441444.

　　[11]高雅，金天博，余兵，等. 藏族X染色体10个STR位点的遗传多态性 [J]. 中华医学遗传学杂志， 2006， 23(1):9799.

　　[12]任云星，梁景青. X染色体STR基因座的法医学研究进展 [J]. 遗传， 2006， 28(10):13161320.

　　[13]Ayres KL. Relatedness testing in subpided populations [J]. Forensic Sci Int， 2000， 114(2):107115.

　　[14]Balding DJ， Nichols RA. A method for quantifying differentiation between populations at multiallelic loci and its implications for investigating identity and paternity [J]. Genetica， 1995， 96(12):312.

　　[15]Tie J， Wang XL， Oxida S. Genetic polymorphisms of 15 STR loci in a Japanese population [J]. J Forensic Sci， 2006， 51(1):188189.

　　[16]Szibor R， Hering S， Edelmann J. A new Web site compiling forensic chromosome X research is now online [J]. Int J Leg Med， 2005， 120(4):252254.