張明龍，張永吉，魏新強(qiáng)，鄭立紅△

(1.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院生物遺傳教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.延邊大學(xué)法醫(yī)學(xué)教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省長(zhǎng)春市公安局凈月分局 130000)

東北漢族群體19個(gè)Y-STR基因座多態(tài)性和東北亞地區(qū)各民族的聚類分析

張明龍1，張永吉2，魏新強(qiáng)3，鄭立紅1△

(1.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院生物遺傳教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.延邊大學(xué)法醫(yī)學(xué)教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省長(zhǎng)春市公安局凈月分局 130000)

目的 研究東北漢族群體的19個(gè)Y-STR基因座的遺傳多態(tài)性和東北亞15個(gè)群體間的遺傳關(guān)系，探討其法醫(yī)學(xué)和群體遺傳學(xué)研究的應(yīng)用價(jià)值。方法 采用Y-filer復(fù)合擴(kuò)增體系對(duì)200例東北漢族無(wú)血緣關(guān)系的男性個(gè)體的19個(gè)Y-STR基因座進(jìn)行擴(kuò)增，應(yīng)用ABI310分析儀進(jìn)行基因分型，采用Arelquin3.11、Mega4.1和SPSS17.0軟件進(jìn)行群體間的AMOVA分析、聚類分析和多維標(biāo)度分析。結(jié)果 東北漢族群體的19個(gè)Y-STR基因座的基因多態(tài)性普遍較高，共檢出200個(gè)單倍型，單倍型多態(tài)性在0.350 9(DYS391)～0.971 1(DYS385a/b)，適合應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定；東北亞15個(gè)群體間存在差異，遺傳距離在0.000 9～0.643 2，群體間聚類分析和多維度分析結(jié)果與民族起源和遷徙史基本相一致。結(jié)論 東北漢族群體的19個(gè)Y-STR基因座的基因多態(tài)性普遍較高，適合應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定中。

Y染色體；短串聯(lián)重復(fù)序列；多態(tài)性；漢族；東北亞

Y染色體短串聯(lián)重復(fù)序列(Y-STR)為男性所特有，呈伴性遺傳，并以單倍型的方式進(jìn)行遺傳。因此，Y-STR基因座能夠應(yīng)用于性犯罪案件的混合斑檢驗(yàn)及父親缺如的親權(quán)鑒定中，并且在群體遺傳學(xué)、人類遺傳學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用[1]。本研究選取東北漢族群體的19個(gè)Y-STR基因座進(jìn)行研究，并對(duì)東北亞其他民族的遺傳關(guān)系進(jìn)行聚類分析，重建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，一方面為法醫(yī)學(xué)鑒定提供參考數(shù)據(jù)，另一方面進(jìn)一步探討本地區(qū)漢族群體和其他各民族的分子遺傳學(xué)關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 材料和DNA提取 在知情同意的情況下，在吉林省延吉市收集200例漢族男性個(gè)體的抗凝血樣本，個(gè)體之間無(wú)親緣關(guān)系。并采用Chelex-100法提取DNA。通過(guò)公共數(shù)據(jù)庫(kù)(http://yhrd.org)和文獻(xiàn)[2-12]報(bào)道收集遼寧滿族、遼寧錫伯族、朝鮮族、黑龍江達(dá)斡爾族、鄂溫克族、鄂倫春族等14個(gè)群體的單倍型數(shù)據(jù)作為比較數(shù)據(jù)。

1.2 方法 根據(jù)AmpFL STR?Y filer試劑盒的說(shuō)明書(shū)的要求，對(duì)所研究群體的DYS19、DYS385、DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS390、DYS391、DYS392、DYS393、DYS437、DYS438、DYS439、DYS448、DYS456、DYS458、DYS635和Y-GATA H4基因座進(jìn)行復(fù)合擴(kuò)增；對(duì)DYS452、DYS459和DYS464進(jìn)行單擴(kuò)增。采用ABI-310基因分析儀對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行電泳檢測(cè)，并采用GeneMapper軟件進(jìn)行基因分型。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用直接計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)等位基因頻率和單倍型頻率；用Arlequin V3.11軟件計(jì)算單倍型多態(tài)性GD，并進(jìn)行群體間AMOVA分析，計(jì)算遺傳距離；根據(jù)遺傳距離采用Mega4.1軟件重建15個(gè)群體的NJ系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)(Neighbour-Joining tree)和UPGMA聚類分析；采用SPSS17.0軟件對(duì)15個(gè)群體的遺傳距離進(jìn)行多維標(biāo)度分析(MDS)。

2 結(jié) 果

200例東北漢族個(gè)體血樣中共檢出200個(gè)單倍型，單倍型多態(tài)性達(dá)100%。19個(gè)Y-STR基因座中，多拷貝基因座DYS385a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d分別檢出55、7和61個(gè)單倍型，基因多態(tài)性分別為0.971 1、0.564 7和0.967 8；其余16個(gè)單拷貝基因座共檢出100個(gè)等位基因，基因多態(tài)性在0.350 9～0.876 3之間，單倍型頻率和等位基因頻率分布情況見(jiàn)表1，19個(gè)基因座的累積基因多態(tài)性(TGD)值為0.999 9。

圖1 15個(gè)群體的無(wú)根NJ系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)

過(guò)AMOVA分析，15個(gè)群體間的遺傳距離在0.000 9～0.643 2之間，相同民族間遺傳距離較低，而不同民族和種族群體間遺傳距離普遍較大，15個(gè)群體的Rst遺傳距離見(jiàn)表2；此外，15個(gè)群體間NJ系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)見(jiàn)圖1，UPGMA法聚類分析見(jiàn)圖2，15個(gè)群體的多維標(biāo)度分析(MDS)圖譜見(jiàn)圖3。

表1 19個(gè)Y-STR的等位基因分布和基因多態(tài)性

表2 15個(gè)群體的Rst遺傳距離矩陣

"-"表示同群體間比較無(wú)意義；群體間比較中，縱向排列表示遺傳距離，橫向排列表示P值。

圖2 15個(gè)群體的UPGMA法聚類分析

圖3 15個(gè)群體的多維度尺度分析(MDS)

3 討 論

Y-STR基因座目前已廣泛應(yīng)用在法醫(yī)物證學(xué)檢驗(yàn)中，特別是在男性個(gè)體的個(gè)人識(shí)別、混合斑檢驗(yàn)及父權(quán)關(guān)系的認(rèn)定上具有不可替代的價(jià)值。此外，Y-STR位于非重組區(qū)，可以聯(lián)合檢測(cè)Y-SNP對(duì)不同種族、民族的遺傳多態(tài)性進(jìn)行人類的起源與進(jìn)化、姓氏來(lái)源、種族差異等人類遺傳學(xué)研究。因此，構(gòu)建不同群體的Y-STR基因座數(shù)據(jù)庫(kù)，一方面對(duì)各地區(qū)刑事案件的偵破以及大災(zāi)難死難者身份的認(rèn)定具有基礎(chǔ)性的研究?jī)r(jià)值；另一方面對(duì)不同地域甚至跨國(guó)界的民族進(jìn)化、遷徙史的研究具有突破性的意義。

本研究選取的19個(gè)Y-STR基因座中包括ABI公司商品試劑盒AmpFL STR?Y filer中的16個(gè)基因座，這16個(gè)基因座基因多態(tài)性普遍較高，目前已在大多數(shù)法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用，但在實(shí)際工作中，仍會(huì)出現(xiàn)基因突變導(dǎo)致錯(cuò)檢的情況，因此，進(jìn)一步增加檢測(cè)位點(diǎn)的數(shù)目非常有必要。作者選取DYS452、DYS459以及DYS464a/b/c/d基因座進(jìn)行研究。研究結(jié)果顯示，19個(gè)基因座中除DYS391、DYS437和DYS438以外，其余基因座在東北漢族群體中的遺傳多態(tài)性均大于0.5，適合應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)親權(quán)鑒定和個(gè)體識(shí)別中。此外，本研究中增加的多拷貝基因座DYS459a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d的基因多態(tài)性均較高，并且未引入任何商品試劑盒中，多拷貝Y-STR基因座相比單拷貝基因座具有等位基因數(shù)多、遺傳多態(tài)性高的特性，特別適合法醫(yī)學(xué)鑒定[11]。

東北亞地區(qū)由于其地緣和歷史的復(fù)雜性，其民族成分較為多樣化，其中，在中國(guó)范圍內(nèi)的東北三省中漢族為最大的群體，其次為滿族和朝鮮族，此外，還存在著許多少數(shù)民族諸如錫伯族、赫哲族、達(dá)斡爾族、鄂倫春族和鄂溫克族；在朝鮮半島主要以朝鮮人(族)居多，在日本列島以日本人(和族)居多。而在俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，由于近代俄羅斯的強(qiáng)制移民政策導(dǎo)致該地區(qū)民族成分更為復(fù)雜，主要以俄羅斯人、布里亞特蒙古族、雅庫(kù)特族、那乃族(赫哲族)等為主。因此，研究東北亞地區(qū)各群體的遺傳關(guān)系具有重要意義。

本研究中，15個(gè)群體均分布在東北亞地區(qū)，其中，包括漢藏語(yǔ)系、通古斯語(yǔ)系、阿爾泰語(yǔ)系以及朝鮮語(yǔ)和日本語(yǔ)的孤立語(yǔ)系。本研究對(duì)15個(gè)群體進(jìn)行AMOVA分析，獲得了Rst遺傳距離，結(jié)果顯示，遼寧朝鮮族與韓國(guó)首爾朝鮮人群體間的遺傳距離最小(0.000 9)，雅庫(kù)特族與鄂溫克族群體間的遺傳距離最大(0.643 2)；根據(jù)群體間遺傳距離，采用三種直觀的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，結(jié)果表明，三種統(tǒng)計(jì)方式所得結(jié)果基本一致。從3個(gè)圖中可以看出，(1)同一民族的亞群體聚為一類，遺傳距離最小，例如位于中國(guó)的朝鮮族和朝鮮半島的韓國(guó)人，和位于中國(guó)內(nèi)蒙古的蒙古族和蒙古國(guó)的喀爾喀蒙古以及布里亞特蒙古族，但由于近代歷史中人口的遷徙和國(guó)界等地緣因素，即使是同一祖先的民族依然具有一定差異，并且隨著隔離時(shí)間和地理距離而變化；(2)同一語(yǔ)系的民族遺傳距離也較小，例如：同為滿-通古斯語(yǔ)系的滿族和錫伯族；而不同語(yǔ)系的民族也表現(xiàn)為遺傳距離較遠(yuǎn)：漢藏語(yǔ)系的漢族和其他民族之間群體間的AMOVA分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。此外，本研究中，達(dá)斡爾族群體與鄂倫春族群體聚為一類，達(dá)斡爾族被歸類在阿爾泰-蒙古語(yǔ)系中，而鄂倫春則為滿-通古斯語(yǔ)系。兩者雖處在阿爾泰語(yǔ)系下的不同亞系中，但有學(xué)者通過(guò)對(duì)比mtDNA分析得到兩群體均與古代契丹具有較近的遺傳距離，但達(dá)斡爾族是否真的是契丹后裔目前還尚未定論[12]。作者認(rèn)為，在之前的各項(xiàng)研究中，各民族群體樣本數(shù)目均很少，并且在與古代民族個(gè)體尸骨中DNA序列進(jìn)行比較具有較大偶然性，并不能明顯反映出遺傳差異。因此，下一步的研究重點(diǎn)是搜集少數(shù)民族個(gè)體樣本，一方面將為本地區(qū)的法醫(yī)學(xué)鑒定提供更準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，另一方面對(duì)東北亞少數(shù)民族的起源、進(jìn)化和遷徙的研究提供數(shù)據(jù)資料。

綜上所述，東北漢族群體的19個(gè)Y-STR基因座的基因多態(tài)性普遍較高，適合應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定中，為本地區(qū)構(gòu)建各民族Y-STR數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)，對(duì)進(jìn)一步的研究具有參考意義；本研究應(yīng)用多種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)東北亞地區(qū)15個(gè)群體的遺傳關(guān)系進(jìn)行了分析，所得結(jié)果與各民族起源和遷徙史基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了這些民族的遺傳關(guān)系，為今后研究東北亞各民族的起源、進(jìn)化和遷徙史等人類遺傳學(xué)研究提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

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Genetic polymorphisms of 19 Y-STR loci in in the Han population in Northeast China and the cluster analysis of ethnic groups in northeast Asia region

ZhangMinglong1,ZhangYongji2,WeiXinqiang3,ZhengLihong1△

(1.DepartmentofBio-Genetics,QiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China; 2.DepartmentofForensic,YanbianUniversity,Yanji,Jilin133000,China; 3.PoliceBureauofJingyueDistrict,Changchun,Jilin130000,China)

Objective To investigate the polymorphisms of the 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China,and analyze the genetic relationships of 15 ethnic groups in northeast Asia region,and to evaluate their forensic value and population genetic value.Methods The 19 Y-STR unrelated Han males in 200 unrelated Han males in Northeast China were amplified with the Y-filer system,and the PCR products were analyzed by the 310 Genetic Analyzer.The AMOVA analysis,cluster analysis and MDS analysis were calculated by Arelquin3.11,Mega4.1 and SPSS17.0.Results The polymorphisms of 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China had generally higher gene diversity value which were ranged from 0.350 9(DYS391)to 0.971 1(DYS385a/b),and totally 200 haplotypes were observed.The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,indicating that these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.There were distinctions among 15 ethnic groups.The genetic distance between 15 ethnic groups were ranged from 0.000 9 to 0.643 2,and the conclusion of cluster analysis and MDS analysis were similar to the ethnogeny research and ethnic migration history.Conclusion The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,and these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.

Y-Chromosome；short tandem repeats；polymorphism；Han population；northeast Asia

張明龍(1988-)，助教，碩士，主要從事法醫(yī)血清學(xué)、群體遺傳學(xué)的研究?！?/p>

，E-mail:jylinyao@163.com。

?術(shù)與方法·

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.05.025

DF795.2

A

1671-8348(2017)05-0658-03

2016-07-03

2016-09-01)