Y染色体呈单倍型父系遗传。Y-STR基因座多态

性技术已广泛应用于父权鉴定、群体遗传学和人类学

等。然而，该技术于实际检案前的应用必须准确调

查 STR基因座在该人群中的多态性、遗传稳定性及

突变率，Y-STR基因座的突变对亲缘关系的计算、人

类进化会产生重要影响［1］。AmpFlSTR® Yfiler®包含17

个Y-STR基因座（DYS19；DYS385；DYS391；DYS392；

DYS393；DYS390；DYS456；DYS437； DYS438；

DYS635；DYS448；DYS458；DYS389I；DYS389II；

Y-GATA-H4）。目前，国外学者对17个Y-STR基因座

在不同人群的多态性和突变进行了研究并应用于父系

亲权鉴定和个体识别等方面［2-6］，但这些基因座在中国汉

族人群中的多态性报道极少，用大样本对该系统17个

Y-STR基因座的多态性、遗传稳定性的观察尚未见报

道。本文应用Y filer系统对广东汉族1000个无关男性

个体及1000对确定亲缘关系的父子进行分型，研究了

该17个Y-STR基因座在广东汉族人群的单倍型及其突

变率，为法医学、群体遗传学和人类学等研究提供基础

数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1000个广东汉族男性无关个体血样从广州市刑事

科学技术所DNA数据库随机抽取；1000对父子的血样

或口腔拭子来自南方医科大学法医鉴定中心及广东省

公安厅刑事科技中心积累的有关父权关系的样本。

1717个个Y-STRY-STR基因座在广东汉族人群中的单倍型频率及突变率基因座在广东汉族人群中的单倍型频率及突变率翁玮霞 1，刘 宏 2，刘 超 2，李双琳 2，刘长晖 2，王慧君 1

1南方医科大学法医系，广东 广州 510515；2广州市刑事科学技术研究所，广东 广州 510030

Haplotype frequency and mutation of 17 Y-STR loci in Han population in GuangdongProvinceWENG Weixia1, LIU Hong2, LIU Chao2, LI Shuanglin2, LIU Changhui2, WANG Huijun1

1Department of Forensic Medicine, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China; 2Guangzhou Forensic Institute, Guangzhou510030, China

摘要：目的 调查Y-filer检测系统中17个Y-STR基因座在广东汉族中的多态性及遗传稳定性，研究其法医学应用效能。方法

应用Y-filer检验体系对广东汉族1000个男性无关个体及1000对确定亲子关系的父子进行Y-STR分型，计算17个Y-STR基因

座的的单倍型频率，对发生突变的基因座进行单基因座扩增和测序验证后计算突变率。结果 1000个广东男性无关个体中没有

发现相同的单倍型，单倍型多样性达到1.0000，17个Y-STR基因座的基因多样性值在0.4285（DYS391）~0.9654（DYS385a/b）之

间。1000对父子17个基因座共观察17 000次减数分裂，共发现46次突变，平均突变率为0.0027（95% CI, 0.0020~0.0036)。结

论 Y-filer检测系统在广东汉族人群中具有高度多态性，在父权鉴定、个体识别等法医学应用中具有重要价值。

关键词：Y-STR；遗传多态性；突变率；父权鉴定；个体识别

Abstractive: Objective To investigate the polymorphisms of 17 Y-STR loci in Han population in Guangdong Province andexplore its application in forensic medicine. Method Seventeen Y-STR loci (DYS19, DYS385a/b, DYS635, DYS389I, DYS389II,DYS390, DYS391, DYS392, DYS393, DYS437, DYS438, DYS439, DYS448, DYS456, DYS458, Y-GATA-H4) were analyzed using YfilerTM kit in 1000 unrelated individuals and 1000 DNA-confirmed father-son pairs. All mutations were confirmed by DNAsequence analysis. Results No shared haplotypes were observed among the 1000 unrelated male individuals, and the genediversity of 17 Y-STR loci ranged from 0.4285 (DYS391) to 0.9654 (DYS385a/b). The samples yielded an overall haplotypediversity of 1.000. A total of 17000 meiotic events were investigated in 1000 father-son pairs with DNA-confirmed biologicalpaternity and 46 differences were observed between the fathers and sons. The average mutation rate was 0.0027 (95% CI,0.0020-0.0036) per locus. Conclusion The 17 Y-STR loci included in Y-filer have high genetic polymorphisms in South ChinaHan population and have good prospect for application in forensic medicine.Key words: Y-STR; genetic polymorphisms; mutation rate; paternity test; individual identification.

临床研究

收稿日期：2012-11-11

基金项目：广东省重点科技项目（2010A060801000）；公安部应用创新

计划项目（2011YYCXGDST076）

作者简介：翁玮霞，在读硕士研究生，E-mail: weixia_weng@hotmail.com

通信作者：王慧君，博士生导师，电话：020-61648229，E-mail: hjwang

@ fimmu.com

doi 10.3969/j.issn.1673-4254.2013.03.21 J South Med Univ, 2013, 33(3): 412-415··412

1.2 DNA提取

所有样本用 TECAN®公司的 Freedom EVO 全自

动化工作站平台以磁珠法提取［7］，磁珠提取试剂盒采用

北京东胜创新生物科技有限公司的 EQ1000 法医提取

试剂盒。

1.3 Y-STR基因座的扩增

使用AmpFLSTR® YfilerTM PCR Amplification Kit

荧光标记复合扩增试剂盒在 GeneAmp 9700型扩增仪

上对所提取的DNA进行扩增，扩增体系为5 μl，其中含

PCR Reaction Mix 1.85 μl，引物 1 μl，Ampli Taq GoldTM

DNA (5 U/μl) 0.15 μl，模板 DNA 0.5~1 ng。PCR 扩增

条件为：95 ℃预变性 11 min；94 ℃变性1 min，61 ℃复

性 1 min，72 ℃延伸 1 min，30 个循环；最后 60 ℃延伸

80 min，4 ℃保存。

1.4 扩增产物的电泳与分型

取PCR产物1 μl加入10 μl Hi-DiTM formamide和

0.3 μl GeneScanTM 500 LIZ® Size Standard 的混合液

中，在ABI-3130xl 全自动遗传分析仪上进行毛细管电

泳。使用 GeneMapper ID 3.2 软件通过与试剂盒里的

等位基因分型标准物(Ladder)比较对电泳数据进行基

因分型分析。

1.5 突变基因座的扩增和测序

通过比对父子之间的Y-STR基因分型，对基因分

型不同的基因座照文献［3］的方法进行进行单基因扩增

和测序。

1.6 统计分析

用直接计数法计算各等位基因频率，基因座第 i个

等位基因的频率Pi=第 i个等位基因频数/n（n为群体样

本数）。基因多样性（gene diversity, GD）及单倍型多样

性（haplotype diversity, HD），按公式h=n(1-∑Pi2)/(n-1)

计算，n为样本例数，Pi为等位基因频率。

2 结果

该17个Y-STR 基因座在本次调查的1000个广东

汉族男性无关个体中没有发现相同的单倍型，HD达到

1.0000，各基因座的基因型频率见表1，DYS385基因座

存在a和b两个拷贝，其单倍型频率见表2。17个Y-STR

基因座的GD值在0.4285（DYS391）至0.9654（DYS385a/

b）之间；其中DYS385a/b发现81个基因型，包括5个三

拷贝基因型和1个四拷贝基因型（表2）；其余基因座发

现的基因型为4~12个。

本研究观察了父子间共 1000 次减数分裂，在

DYS458、DYS439、DYS385a/b、DYS389II、DYS390、

DYS635、DYS456、DYS392、DYS19、DYS389I等10个

基因座发现46次突变，所有突变均经测序验证。17个

基因座平均突变率为0.0027（95%CI，0.0020-0.0036）。

3 讨论

通过调查17个Y-STR基因座在广东汉族中的多态

性，17个Y-STR基因座除了DYS391、DYS437、DYS438

外，其余基因座的基因多态性（GD）均大于0.6，在广东

汉族人群中为高度多态性遗传标志；本次调查DYS391

的多态性最低，为0.4285，据报道，在中国其他人群中，

该遗传标志的基因多态性在17个Y-STR中也为最低，

在内蒙古［8］、北京［9］的汉族人群中的GD值分别为0.4017、

0.3487；在新疆维吾尔族［10］为 0.4786，在黎族［11］为0.327、

壮族［12］为0.298、瑶族［11］为0.115；但该基因座在白种人如

意大利［13］、西班牙［14］、摩洛哥［15］等人群中的GD值都在

0.5以上。作者认为，虽然DYS391在中国人群中基因

多态性较低，在个体识别方面应用价值有限；但在不同

民族尤其是不同人种中基因型分布有很大的差别，反映

群体差异性大，在群体遗传学和种群识别方面有一定的

应用价值。

通过观察1000次减数分裂，获取了Y-STR的突变

特征。除了DYS389II和DYS385 a/b发生了一次二步

突变（4.35%），其他（95.65%）均为一步突变，符合逐步

突变模式。增加突变有16(34.78%)次，减少突变为30

(65.22%)次，两者之比为1∶1.87。17个基因座共观察了

17000次等位基因的传递，平均突变率为0.0027（95%

CI，0.0020-0.0036），这个突变率比Ge［4］用该17个基因

座在美国德州人群中研究的平均突变率（0.0021）高。

本研究在一对父子的 3 个基因座上（DYS389II、

DYS385a/b）和另一对父子的两个基因座（DYS389I和

DYS389II）同时发现了突变，因此，在利用Y-STR基因

座进行父权鉴定时，排除父权要慎重。德国亲子鉴定专

家证人协会认为Y-STR的鉴定标准参照常染色体STR

排除亲权标准，3个以上的基因座不同才能排除父权关

系。根据本研究结果，作者建议，即使3个Y-STR基因

座可疑父子基因型不同，还要考虑相应Y-STR基因座的

突变率，如3三个基因座均为高突变基因座，最好增加

检测Y-STR基因座的数目，找到新的突变基因座后再排

除更为可靠。

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Alleles

6

7

8

9

9.2

1011

12

12.2

13

14

15

16

17

18

18.2

19

19.2

19.4

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

30,32

33GD

DYS389I

0.01400.5100

0.3250

0.1450

0.0060

0.6130

DYS389II

0.0010

0.0170

0.0680

0.3110

0.2560

0.2450

0.0800

0.0190

0.0010

0.0020

0.7658

DYS390

0.0010

0.0010

0.0010

0.0520

0.0520

0.3570

0.3290

0.1860

0.0200

0.7229

DYS456

0.0010

0.0090

0.1550

0.5870

0.1490

0.0830

0.0140

0.6013

DYS19

0.0010

0.0040

0.0380

0.2160

0.4670

0.2070

0.0640

0.0010

0.6858

DYS458

0.0020

0.0130

0.1410

0.2210

0.2270

0.2080

0.0010

0.1290

0.0470

0.0080

0.0010

0.8169

DYS437

0.0170

0.6370

0.3320

0.0130

0.4829

DYS438

0.0020

0.0240

0.0010

0.6610

0.2740

0.0310

0.0050

0.4855

DYS448

0.0010

0.0030

0.0080

0.2920

0.0010

0.3170

0.0010

0.0010

0.2410

0.1050

0.0150

0.0020

0.7392

Y-GATA-H4

0.0010

0.0020

0.0830

0.3150

0.5250

0.0710

0.0010

0.0010

0.6129

DYS391

0.0080

0.0010

0.0410

0.7260

0.2060

0.0160

0.0020

0.4285

DYS392

0.0010

0.0010

0.0080

0.1470

0.0880

0.0010

0.3700

0.3360

0.0340

0.0020

0.7143

DYS393

0.0010

0.0040

0.4340

0.3190

0.2000

0.0370

0.0040

0.6680

DYS439

0.0010

0.0300

0.3540

0.4300

0.1570

0.0220

0.0050

0.6633

DYS635

0.1140

0.2190

0.3310

0.1810

0.0830

0.0600

0.0060

0.0040

0.7852

GD: gene diversity.

表1 广东汉族男性15个Y-STR基因座的基因型频率

Tab.1 Genotype frequency of 15 Y-STR markers in Guangdong Han population (n=1000)

表2 DYS385a/b在广东汉族男性中的基因型频率Tab.2 Genotype frequency of DYS385a/b in Guangdong Han population (n=1000)

GD: 0.9654

Gene type

1119

1120

1121

1122

1212

1213

1214

1215

1216

1217

1218

1219

1220

frequence

0.0110

0.0050

0.0010

0.0010

0.0160

0.0220

0.0080

0.0080

0.0340

0.0290

0.0310

0.0570

0.0250

Gene type

1328

1414

1415

1416

1417

1418

1419

1420

1421

1422

1515

1516

1517

frequence

0.0010

0.0100

0.0050

0.0060

0.0190

0.0200

0.0200

0.0020

0.0090

0.0030

0.0080

0.0110

0.0070

Gene type

1720

1818

1819

1919

1921

2122

2323

121318

131718

131719

131819

131820

12132021

frequence

0.0010

0.0050

0.0030

0.0020

0.0020

0.0010

0.0010

0.0010

0.0010

0.0010

0.0030

0.0010

0.0010

Gene type

1011

1012

1013

1016

1017

1019

1111

1112

1113

1114

1115

1116

1117

1118

frequence

0.0010

0.0010

0.0010

0.0010

0.0030

0.0020

0.0180

0.0270

0.0070

0.0090

0.0030

0.0090

0.0100

0.0170

Gene type

1221

1222

1224

1313

1314

1315

1316

1317

1318

1319

1320

1321

1322

1323

frequence

0.0220

0.0040

0.0010

0.0880

0.0270

0.0110

0.0100

0.0420

0.0660

0.0790

0.0270

0.0160

0.0090

0.0030

Gene type

919

1518

1519

1520

1521

1522

1616

1617

1618

1619

1620

1717

1718

1719

frequence

0.0010

0.0110

0.0110

0.0040

0.0050

0.0060

0.0060

0.0090

0.0070

0.0050

0.0050

0.0100

0.0100

0.0040

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（编辑：吴锦雅）

Loci

DYS458

DYS439

DYS385a/b

DYS389II

DYS390

DYS635

DYS456

DYS389I

DYS19

DYS392

Alleles of fathers

16

19

16

18

17

20

18

12

10

13

11

12

14

12, 19

13, 21

13, 22

13, 23

17

12, 20

13, 28

13, 14

14, 17

28

30

30

30, 32

29

27

25

25

23, 24

24

23

16

17

13

15

13

Alleles of sons

17

18

15

17

16

19

17

11

11

12

12

13

13

12,20

12,21

13,21

13,22

16,17

12,19

13,27

12,13

13,17

29

29

31

30

28

28

26

24

24

25

22

17

16

14

16

12

Frequency

1

1

1

1

1

2

1

2

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

1

1

1

2

1

1

2

1

1

1

1

1

1

Sequence

…(GAAA)16→17…

…(GAAA)19→18…

…(GAAA)16→15…

…(GAAA)18→17…

…(GAAA)17→16…

…(GAAA)20→19…

…(GAAA)18→17…

…(AGAT)12→11…

…(AGAT)10→11…

…(AGAT)13→12…

…(AGAT)11→12…

…(AGAT)12→13…

…(AGAT)14→13…

…(GAAA)19→20…

…(GAAA)13→12…

…(GAAA)22→21…

…(GAAA)23→22…

…(GAAA)17→16…

…(GAAA)20→19…

…(GAAA)28→27…

…(GAAA)14→12…

…(GAAA)14→13…

…(TCTG)5(TCTA)10→11…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)5(TCTA)12→11…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)5(TCTA)12→13…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)5(TCTA)14→12…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)5(TCTA)11→10…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)5(TCTA)9→10…(TCTG)3(TCTA)10…

…(TCTG)8(TCTA)12→13(TCTG)1(TCTA)4…

…(TCTG)8(TCTA)12→11(TCTG)1(TCTA)4…

…(TCTG)8(TCTA)10→11(TCTG)1(TCTA)4…

…(TCTA)4(TGTA)2(TCTA)2(TGTA)2(TCTA)14→15…

…(TCTA)4(TGTA)2(TCTA)2(TGTA)2(TCTA)13→12…

…(AGAT)16→17…

…(AGAT)17→16…

…(TCTG)3(TCTA)10→11…

…(TAGA)3tagg(TAGA)12→13…

…(TAT)13→12…

表3 17个Y-STR基因座的突变信息Tab.3 Mutation data of 17 Y-STR loci included in Y filer

http://www.j-smu.com J South Med Univ, 2013, 33(3): 412-415 ··415