59个Y-STR基因座的法医学多态性应用效能评估_刘大宇.pdf

生物技术进展生物技术进展 2023 年 第 13 卷 第 1 期 107 114Current Biotechnology ISSN 2095-2341研究论文研究论文Articles59个Y-STR基因座的法医学多态性应用效能评估刘大宇1，徐际超2，曾滢2，3，徐曲毅2，刘宏2，李越2，刘长晖2*1.广州市公安局黄埔区分局，广州 510700；2.广州市刑事科学技术研究所，广州 510442；3.南方医科大学法医学院，广州 510515摘要：为了评估法医学DNA数据库建设中涉及的59个Y-STR基因座的遗传多态性和法医学应用效能，通过AGCU Y SUPP PLUS试剂盒和AGCU Y37试剂盒检测374个广东汉族无关男性个体，将检测出的59个Y-STR基因座按照突变率的高低进行分类组合和统计分析。结果显示，59个Y-STR基因座联合运用在374个无关男性个体中检出了374个单倍型，其中44个中低突变Y-STR组合、15个高快突变Y-STR组合分别检出373和372个单倍型。59个Y-STR的基因多态性数值分布在0.055 1(DYS645)0.958 0(DYF387S1 a/b)之间。结果表明，这59个Y-STR在广东汉族群体中均具有良好的多态性，按中低突变Y-STR组合和高快突变Y-STR组合研发新的检测体系可更好地满足法医实践的不同需求。关键词：法医遗传学；Y-STR；中低突变Y-STR；高快突变Y-STR；单倍型DOI：10.19586/j.20952341.2022.0095 中图分类号：DF795.2 文献标志码：AEfficacy Evaluation of Forensic Polymorphism Application of 59 Y-STRLIU Dayu1，XU Jichao2，ZENG Ying2，3，XU Quyi2，LIU Hong2，LI Yue2，LIU Changhui2*1.Huangpu Branch of Guangzhou Public Security Bureau，Guangzhou 510700，China；2.Guangzhou Institute of Forensic Science，Guangzhou 510442，China；3.School of Forensic Medicine，Southern Medical University，Guangzhou 510515，ChinaAbstract：To evaluate the polymorphism of 59 Y-STR loci，being involved into forensic DNA database construction，a total of 374 unrelated Guangdong Han-ethnic male individuals were genotyped with both AGCU Y SUPP PLUS and AGCU Y37 kits by their different combinations，along with the resultant forensic efficiency appraised.The efficiency of 59 Y-STRs was estimated according to different genetic categories：high-and-rapid and/or slow-and-moderate mutating Y-STR combinations.The results showed that of the 374 Guangdong Han-ethnic unrelated male individuals，374 haplotypes were detected by all the Y-STR 59-locus combination，with 372 and 373 ones being discovered from the high-and-rapid mutating 15-locus Y-STRs and slow-and-moderate 44-locus Y-STRs，respectively.The values of gene diversity ranged from 0.055 1（DYS645）to 0.958 0（DYF387S1 a/b）.Both two kits are of great polymorphism in Guangdong Han-ethnic population，suggesting that the various forensic requirements will be better met if novel testing systems are to develop based on the combination of slow-and-moderate and/or high-and-rapid mutating Y-STRs.Key words：forensic genetics；Y-STR；slow-and-moderate mutating Y-STR；high-and-rapid mutating Y-STR；haplotype法庭DNA数据库的建立，一方面从技术上克服了侦查破案中地区和个案的局限性，另一方面可从根本上解决刑事案件中无名尸体的身份确定和被拐儿童的身份认定等调查难题，能及时有效地打击刑事犯罪1。Y-STR数据库作为DNA数据库的一部分，其辅助鉴定价值已在大量案件中得收稿日期：20220601；接受日期：20220830基金项目：广州市科技计划项目（2019030014；2019030016）。联系方式：刘大宇 E-mail:；*通信作者 刘长晖 E-mail:生物技术进展生物技术进展 Current Biotechnology以体现，是常染色体数据库的重要补充2-5。中国社会由于传统的父姓制度，使得Y-STR数据库的建设具有重大意义。随着Y-STR DNA数据库的不断扩大，无关男性个体的随机匹配概率也在增加，为了提高 Y-STR的个体识别效能，尽可能降低匹配数据量，在检验基因座数量有限的情况下，通常的做法是引入高多态性的快速突变 Y-STR6-7。但突变率高的基因座容易导致同一父系的男性个体在匹配时因基因突变而被错误排除，不利于使用Y-STR数据库进行父系家系排查。基于此，本研究以374个广东汉族无血缘关系男性个体为样本，通过AGCU Y SUPP PLUS（简称YSP）荧光检测试剂盒和AGCU Y37（简称Y37）荧光检测试剂盒检测共59个Y-STR基因座的不同组合，评估其法医学应用效能并探讨Y-STR基因座的合理组合。1材料与方法1.1材料、试剂与仪器采集374名广东地区汉族无血缘关系男性个体的口腔拭子，所有样本提供者均对本研究知情并自愿签订知情同意书。AGCU Y SUPP PLUS试剂盒与AGCU Y37试剂盒均购自无锡中德美联生物技术有限公司；Hi-Di TM甲酰胺、9700 型 PCR 仪和 ABI3130XL 型基 因 分 析 仪 均 购 自 美 国 Applied Biosystems公司。1.2方法Y-STR基因座的优势在于父系遗传，除非突变，同一父系的男性个体 Y-STR 基因座分型一致，因此常用于父系亲权鉴定、现场混合检材检验以及父系家族排查。本研究应用 AGCU Y SUPP PLUS和 AGCU Y37两种试剂盒，包含 DNA数据库建设中涉及的 59 个 Y-STR 基因座，其中49 个为单拷贝基因座，5 个为双拷贝基因座（DYF404S1 a/b、DYS459 a/b、DYS385 a/b、DYS527 a/b、DYF387S1 a/b），对 374 例广东汉族无血缘关系男性个体进行基因分型检测，获取其遗传信息并将这59个Y-STR基因座按照突变率的高低进行分类组合和统计分析。1.2.1 DNA 提 取、PCR 扩 增 和 分 型 用 高 盛TraceMag 微量 DNA 磁珠纯化试剂盒及 x-pure 96微量DNA自动提取/检测工作站提取DNA，-4 保存待用。分别按照YSP和Y37试剂盒说明书进行PCR扩增，扩增产物采用ABI 3130XL遗传分析仪 电 泳，使 用 GeneMapper IDX v1.6 进 行 数 据分析。1.2.2数据统计用PowerStatsV12.xls计算各基因座的基因频率；用Arlequin v3.5统计单倍型频率；基因多样性（gene diversity，GD）及单倍型多样性（haplotype diversity，HD）按公式（1）计算。系统识别能力（discrimination capacity，DC）按公式（2）计算。GD/HD=n(1-Pi2)/(n-1)（1）其中，n表示样本数，Pi表示第i个（等位）基因的基因频率或单倍型频率。DC=Nh/Ns（2）其中，Nh为单倍型数目，Ns为样本总量。2结果与分析2.159个Y-STR多态性分析电泳分型结果显示，各样本均得到有效扩增，有2例样本在DYS448基因座出现等位基因丢失，DYS460、DYS19、DYS587、DYS630、DYS449、DYS522以及DYS622等7个单拷贝基因座共检出8 例 二 基 因 分 型，DYS404S1a/b、DYS387S1、DYS527a/b 和 DYS385a/b 等 4 个双拷贝基因座共检出35例三基因分型，DYS385a/b双拷贝基因座检出2例五基因分型。上述异常分型的基因座均经公安部研发的DNATyper Y29试剂盒复核，结果分型一致，这些异常分型样本在基因频率和基因型频率计算中未纳入统计，在单倍型分析时纳入统计。374例个体经YSP和Y37试剂盒检测所获得的59个Y-STR基因座的等位基因频率见表1。59个Y-STR基因座在广东汉族群体的GD值如图1所示，最低值为0.055 1（DYS645），最高值为0.958 0（DYS387S1a/b）。除 了 DYS645（GD=0.055 1）、DYS617（GD=0.374 3）、DYS391（GD=0.382 1）、DYS438（GD=0.434 4）、DYS388（GD=0.4600）、DYS437（GD=0.487 8）、DYS596（GD=0.498 6）等 7个基因座外，其余52个基因座GD值均大于0.5，表明这些基因座多态性较好，适用于广东汉族人群的法医学研究与分析。108刘大宇，等：59个Y-STR基因座的法医学多态性应用效能评估表1374例广东汉族男性个体经YSP试剂盒和Y37试剂盒检测获得的等位基因/单倍型频率Table 1Gene/haplotype frequencies of 374 Guangdong Han-ethnic male individuals tested with YSP and Y37 KitsDYS393A111213141516DYS438A910111213DYS531A9101111.11213DYS444A101111.112131415DYS456A12131415161718DYS446A1112F0.002 80.501 40.308 80.161 50.022 70.002 8F0.011 30.711 00.246 50.019 80.011 3F0.011 30.087 80.634 60.011 30.243 60.011 3F0.017 20.212 00.272 20.326 60.143 30.028 7F0.002 80.022 70.133 10.628 90.124 60.070 80.017 0F0.096 30.189 8Y_GATA_H4A10111213DYS645A89DYS391A68910