短串聯(lián)重復序列在河南漢族人群的遺傳多態(tài)性研究.pdf

1、背景與目的：
　　人類的基因組DNA約有3×109bp，其中約10％為串聯(lián)重復序列，稱之為衛(wèi)星DNA，一般情況下，按照其重復單位長短的不同分為大衛(wèi)星、中衛(wèi)星、小衛(wèi)星和微衛(wèi)星。其中微衛(wèi)星（microsatellite analysis）由2～6bp的重復單位組成，又被稱為短串聯(lián)重復序列（Short Tandem Repeat,STR）。然而由于在DNA復制過程中的滑動、復制和修復時滑動鏈與互補鏈堿基的錯配，會導致一個或幾個重復單位的

2、缺失或插入，從而產(chǎn)生短串聯(lián)重復序列。短串聯(lián)重復序列是具有長度多態(tài)性且存在于人類基因組DNA中的一類DNA序列，核心序列根據(jù)數(shù)目不同而呈串聯(lián)重復排列，并且呈現(xiàn)出100-300bp片段長度的多態(tài)性。人類基因組DNA中平均每6～10kb為一個STR位點間隔，一般認為，不同個體的基因組衛(wèi)星DNA也會有不同的重復單位數(shù)目，從而形成了復雜的等位基因片段長度多態(tài)性；因短串聯(lián)重復序列遺傳符合孟德爾遺傳定律，鑒于此特點，其多態(tài)性被廣泛應用于法醫(yī)物證檢驗個

3、體識別和親子鑒定中。比較容易擴增的基因座片段一般在400bp以下，且PCR擴增成功率高，檢測靈敏度好，對DNA的質量要求不高，且重復性好，非常適用于陳舊、微量甚至腐敗檢材的DNA分型鑒定，STR基因座分型程序明確、方法規(guī)范簡便，分型判型準確，所得分型結果圖形簡單，有利于實現(xiàn)DNA的分型標準化和自動化，廣泛的應用在人類的遺傳學研究中。河南地區(qū)是擁有一億多人口的大省，其漢族群體的遺傳學特征對北方漢族人群有很好的代表性，本實驗通過24個STR

4、基因座進行PCR復合擴增對河南漢族人群進行分析，以獲得河南漢族人群這些基因座的群體遺傳學數(shù)據(jù)。通過收集中國其他省份、其他民族12個群體的STR基因座頻率數(shù)據(jù)，從而計算分析不同民族群體間的遺傳距離，構建了多個民族間的系統(tǒng)發(fā)生樹，以探討他們的遺傳關系。并選取巨細胞病毒及人乳頭瘤病毒進行擴增，分析驗證PowerPlex?Fusion System擴增系統(tǒng)能否對自然界中常見的病原微生物產(chǎn)生檢測信號，從而證明PowerPlex?Fusion Sy

5、stem擴增系統(tǒng)是否有特異性。
　　材料和方法：
　　采集1503名無親緣關系的河南漢族個體血樣樣本，2%EDTA抗凝，全自動核酸提取儀、Chelex-100法提取基因組DNA；用PowerPlex? Fusion System熒光標記試劑盒復合擴增24個基因座，包含22個STR基因座(D3S1358，D1S1656，D2S441，D10S1248，D13S317，PentaE，D16S539，D18S51，D2S1338，

6、CSFlPO,PentaD,TH01，vWA，D21S11，D7S820，D5S818，TPOX，D8S1179，D12S391，D19S433，F(xiàn)GA，D22S1045)，1個Amelogenin基因座以及1個Y-STR基因座（DYS391）；利用毛細管電泳熒光自動檢測系統(tǒng)對復合擴增產(chǎn)物進行檢測和分型，以Genemapper ID-X軟件判讀各檢測個體的基因型。χ2檢驗判斷各STR位點的基因型分布是否符合Hardy-Weinberg平

7、衡定律，PowerStatsV12軟件計算各基因座頻率，觀察雜合度（Observed heterozygosity,Hob），期望雜合度（Expected heterozygosity,Hex），個體識別率（power of discrimination,PD），多態(tài)性信息含量（Polymorphism information content,PIC），非父排除率（Power of exclusion,PE）及匹配概率（Matching

8、 probability,MP），并計算23個基因位點累積PD、PIC、MP等統(tǒng)計量。通過收集不同地區(qū)或不同民族的12個參考人群的STR基因座頻率數(shù)據(jù)并對這些群體計算遺傳距離矩陣；增加至14個參考人群來計算Nei's的距離和建立系統(tǒng)發(fā)生樹。通過對12個地區(qū)人群的原始基因型計算，從而對每兩個民族在每個位點上的差異值進行分析（Fst值分析）。采集巨細胞病毒及人乳頭瘤病毒陽性標本各30例，用PowerPlex? Fusion System熒光

9、標記試劑盒復合擴增24個基因座，計算成功率。
　　結果：
　　1.22個常染色體STR基因座具有高度多態(tài)性：對1503例河南地區(qū)漢族人群無親緣關系的無關個體的22個常染色體STR位點及1個Y-STR位點基因座進行檢測，分別檢出了10、17、13、10、11、29、9、21、13、10、12、6、10、20、12、8、9、13、17、21、21、9、6個等位基因。其基因頻率分別分布在：0.0003-0.3600、0.0003-

10、0.3070、0.0003-0.3270、0.0010-0.3960、0.0003-0.2740、0.0003-0.1230、0.0003-0.2890、0.0003-0.2290、0.0003-0.2100、0.0003-0.3860、0.0003-0.3060、0.0180-0.5270、0.0003-0.2500、0.0003-0.2880、0.0003-0.3440、0.0020-0.3430、0.0003-0.4970、0.0

11、003-0.2450、0.0003-0.2310、0.0003-0.2860、0.0003-0.2320、0.0030-0.2490、0.0010-0.7200之間。
　　2.遺傳距離和進化樹分析得出了以下結論：山東、吉林、甘肅漢族人群與北方漢族聚為一類。系統(tǒng)發(fā)生樹的結果顯示：傣族、廣東漢族、江蘇漢族3個族群緊密的聚在一起，究其原因，從西晉永嘉之亂時期到五代時期中原大亂，中原漢族大批遷往廣東、福建、廣西、云南等地，從而可以看出他們

12、在起源、遷移上關系甚為密切。
　　3.從MDS或系統(tǒng)發(fā)生樹可以看出：廣東漢族與傣族有著緊密的關系，甚至從發(fā)生樹中看出廣東漢族與傣族是最為接近的族群，出現(xiàn)這種結果可能是由于缺乏其它中國南方人群數(shù)據(jù)的比較。而同是河南漢族，但在MDS圖及系統(tǒng)發(fā)生樹上也存在小的差異。
　　4.Fst值比較顯示，吉林漢族、山東漢族、甘肅漢族、北方漢族、西北地區(qū)漢族、河南漢族聚為一大類。然而，盡管不同的地區(qū)漢族人群的遺傳距離接近，但由于存在地域的差異，

13、青海漢族、蒙古族、維吾爾族、傣族、廣東漢族等與河南地區(qū)漢族人群的遺傳距離要明顯大于山東、吉林、甘肅、西北地區(qū)漢族與河南地區(qū)漢族人群的遺傳距離。由此可以看出，中國漢族人群STR基因頻率分布與地理距離呈平行關系。中國南北方漢族人群之間存在遺傳差異。
　　5.通過對巨細胞病毒及人乳頭瘤病毒陽性樣本檢測分析顯示，巨細胞病毒及人乳頭瘤病毒均未產(chǎn)生檢測信號。
　　結論：
　　該PowerPlex? Fusion System試劑盒

14、所含22個常染色體STR聯(lián)合使用時，在河南漢族中具有極高的多態(tài)性、個體識別力和父權排除率，完全可以用于河南漢族的親子鑒定和個體識別工作，并可用于DNA數(shù)據(jù)庫建設的候選或補充位點；對23個STR基因座的檢測靈敏度及實際案件中的應用效率等問題進行研究，結果表明23個STR基因座具有較高的檢測靈敏度，應用多位點復合PCR擴增技術及毛細管電泳分型技術在實際檢案中具有良好效果。該PowerPlex? Fusion System擴增系統(tǒng)所包含的24