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编号:10240952
武汉汉族人群STR基因座D3S1358、D13S317、D12S391的多态性研究
http://www.100md.com 《法律与医学杂志》 2000年第2期
     作者:李志强 杨庆恩 余纯应 陈慧

    单位:李志强(山东省青岛市中级人民法院,266071);杨庆恩(同济医科大学法医学系,武汉 430030);余纯应(同济医科大学法医学系,武汉 430030);陈慧(同济医科大学法医学系,武汉 430030)

    关键词:短串联重复(STR);聚合酶链反应(PCR);遗传学多态性;D3S1358 D13S317 D12S391;基因座

    法律与医学杂志000202 【摘要】目的 调查中国武汉地区汉族人群STR基因座 -D3S1358、D 13S317、D12S391基因频率分布和群体遗传数据。方法 从208个汉族无关个体收集血液标本,应用PCR技术及聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳对D3S1358 、D13S317和D12S391基因座分型。 结果 D3S1358检出7个等位基因和41个基因型。三基因座 基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。观察231次减数分裂均未发现突变基因。另外,调查 结果计算显示D3S1358、D13S317和D12S391基因座的杂合度(H)分别为0.7098、0.8056和0 .8400;三个人识别能力(DP)分别为0.8516、0.9332和0.9523;非父排除率(pE)分别为0 .4 463、0.6016和0.6818。结论 D3S1358、D13S317和D12 S391基因座在群体遗传学研究和法医学亲子鉴定及个人识别中具有较高实用价值。
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    【中图分类号】 D919.2;Q75 【文献标识码】 A

    【文章编号】 1007-9297(2000)02-0055-04

    Polymorphism Study on STR loci-D3S1358,D13S317 and D12S391 in Wuhan area Han population

    Li Zhi-qiang Yang Qin-gen Yu chun-ying Chen Hui

    (Department of Foren sic Biology,Tongji Medical University.Wuhan.430030)

    【Abstract】 Objectve To obtain the alleles frequency and genetic data of STR loci D3S1358,D13S317 and D12S391in Wuhan area Han population.Methode Blood sa mples were collected from 208 unrelated individuals in Wuhan area Han population .The STR Loci-D3S1358,D13S317 and D12S391 were analyzed using PCR products and vertical electrophoresis on polyacrylamide gels(PAGE).Results 7 alleles and geno types were identified fot D3S1358,8 alleles and 25 genotypes for D13S317,and 11 alleles and 41 genotypes for D12S391. All loci were accorded with Hardy-Weinberg equilibrium.No mutation were detected in 231 meiosis in all STR loci.The expected heterozygosi ty of D3S1358,D13S317 and D12S391 Were 0.7098,0.8056 and 0.8480,respectively .The polymorphism information content was calculated as 0.6528 for D3S1358,0.7 745 for D13S371 and 0.8273 for D12 S391.The discrimination power(DP)was 0.8518 for D3S1358,0.9332 for D13S317 an d 0.9532 for D12S391.The combined discrimination power and cumulative chance of exclusion (CCE)w ere 0.9995 and 0.9298.Conclusion The results suggest that three STR loci are useful genetic markers for individual identification and paternity test in the f ields of forensic science and genetics.
, 百拇医药
    【Key words】 Short tandem repeat(STR),Polymerase ch ain reaction(PCR),Genetic polymorphism,Locus,D3S1358,D13S317,D12S391,90年代以来PCR-STR分型已成为第二代法医DNA分型 技术的核心[1,2]。PCR-ST R分型具有检测灵敏度高,适宜微量、腐败降解材料鉴定的优点[3],同时分型 技术操作简单、便于质量控制及技术标准化,因此STR基因座分型的应用研究是国内外法医 学界关注的焦点之一。本文应用PCR、PAGE和银染技术分型D3S1358、D13S317和D12S391基因 座,对武汉地区汉族人群(n=208)作了频率分布调查,研究三个STR基因座的遗传学多态性, 获得汉族人群三个基因座的遗传学多态性参数,并对三基因座的法医学应用作了简要评估。 现报告如下:

    材料和方法

    1.实验材料 武汉地区208名汉族无关个体EDTA抗凝血样由武 汉同济 医院血库提供。家系调查10个三代6人家系血样取自武汉市汉族家庭。212例亲子鉴定及44例 个人识别案例材料取自同济医大法医学系1998年1月至1999年4月所检案例。
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    2.DNA提取 采用Chelex-100法[4]

    3.引物 由Bio-Tech公司合成,引物序列如下[5,6,7]

    D3S1358 5'-ACT GCA GTC CCA ATC TGG GT-3'

    5'-ATG AAA TCA ACA GAG GCT TG-3'

    D13S317 5'-ACA GAA GTC TGG GAT GTG GA-3'

    5'-GCC CAA AAA GAC AGA CAG AA-3'

    D12S391 5'-AAC AGG ATC AAT GGA TGC AT-3'
, 百拇医药
    5'-TGG CTT TTA GAC CTG GAC TG-3'

    4.PCR反应 反应体系20l,内含200mol/L dNTPs,50mm ol/L KCL,10mmol/L Tris-HCL,pH8.3 ,1.5mmol/L MgCl2,1l Tag DNA聚合酶(0.5u),模板DNA 8l。热循环参数:95℃× 2min× 1cycle;94℃×1min×60℃×1min/70℃×1.5min×10cycle;90℃×1min/60℃×1min/70℃ ×1.5min×20cycle。

    5.电泳分离及银染 电泳用聚丙烯酰胺凝胶垂直板,凝胶浓度T6% ,交联度C3%,凝胶大小28 0mm×180mm×0.5mm,内含尿素4mol/L,0.5×TBE。电泳条件:恒功率10W。时间约3小时。 银染按余纯应方法[8]

    6.等位基因命名及等位基因梯阶对照的制备 三STR位点基因命名 按照国际DNA委员会(ISFH) 推荐的命名原则[9],按STR重复单位的重复次数命名等位基因。等位基因梯阶对 照制作,选若干个已知基因型杂合子血样DNA,要求包括所有已知基因片段,均调整DNA浓度 至50ng/l,各取相同体积混合。然后取4l作为模板扩增,扩增产物即为等位基因梯阶 标准对照。电泳时同时加样分子量标准ø174/HaeIII,观察位点多态性片段长度范围并确定 等位基因的命名。
, http://www.100md.com
    7.统计分析 记录208名无关个体血样基因型,观察等位基因数并 对基因座基因型分布作Har dy-Weinberg平衡检验。按有关公式[10,11,12]计算三基因座的H、DP、PE 、PIC。

    结果

    1.D3S1358的基因频率分布 实验检出7个等位基因和17个基因型 ,见表1及照片1。

    表1 武汉汉族D3S1358基因座的等位基因频率分布(n=194)

    Tab 1 The distribution of allele frequencies of D3S1358 in

    Chinese Han population of Wuhan area 等位

, http://www.100md.com     基因

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    基因数

    基因频率±SE%

    13

    0

    0

    0
, 百拇医药
    1

    0

    0

    0

    1

    0.0026±0.26

    14

    1

    5

    6

    4

    1

    0

    18
, 百拇医药
    0.0464±1.07

    15

    22

    48

    38

    4

    1

    140

    0.3608±2.44

    16

    20

    28

    5
, 百拇医药
    1

    129

    0.3325±2.39

    17

    7

    2

    0

    86

    0.2216±2.11

    18

    0

    0

    12
, 百拇医药
    0.0309±0.88

    19

    0

    2

    0.0052±0.37

    合计

    388

    1.0000

    HWE X2=705925 df=11 P>0.7

    照片1 武汉汉族人群D3S1358基因座的等位基因(负极在上)
, 百拇医药
    Photo 1 Alleles of the STR D3S1358 locus in Chinese

    Han population o f Wuhan area (negative is at the top)

    L:allelic ladder 1:13/16;2:14/16;3:15/17;4:16/18;5:15/18;6:15/19

    2.D13S317的基因频率分布 实验检出8个等位基因和25个基因型,见表2及照片2。

    表2 武汉汉族D13S317基因座的等位基因频率分布(n=201)

    Tab 1 The distribution of allele frequencies of
, 百拇医药
    D13S317 in Chinese Han populat ion of Wuhan area 等位

    基因

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    基因数

    基因频率±SE%
, http://www.100md.com
    7

    0

    1

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    0.0050±0. 35

    8

    17

    20
, 百拇医药
    17

    20

    14

    3

    1

    110

    0.2736±2. 22

    9

    8

    13

    17

    11

    1

, 百拇医药     0

    79

    0.1965±1.98

    10

    4

    13

    9

    2

    1

    63

    0.1567±1.81

    11

    8

, 百拇医药     10

    2

    0

    78

    0.1940±1.97

    12

    5

    2

    1

    57

    0.1418±1.74

    13

    0

, http://www.100md.com     0

    10

    0.0249±1.09

    14

    0

    3

    0.0075±0.43

    合计

    402

    1.0000

    HWE X2=7.4504 df=18 P>0.95
, 百拇医药
    照片2 武汉汉族人群D13S317基因座的等位基因(负极在上)

    Photo 2 Alleles of the STR D13S317 locus in chinese

    Han population of Wuhan area (negative is at the to p)

    L:allelic ladder 1:7/10;2:8/14;3:8/9;4:10/11;

    5:11/12;6:12/ 12;7:10/13;8:11/14;9:8/14

    3.D12S391的基因频率分布 实验检出11个等位基因和41个基因型,见表3及照片3。

    表3 武汉汉族人群D12S391基因座的等位基因频率分布(n=208)
, 百拇医药
    Tab 3 The distribution of allele frequencies of

    D12S391 in Chinese Ha n population of Wuhan area 等位

    基因

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22
, 百拇医药
    23

    24

    25

    基因数

    基因频率±SE%

    15

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0
, http://www.100md.com
    0

    0

    0

    4

    0.0096±0.48

    16

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0
, http://www.100md.com
    0

    0

    1

    0. 0024±0.24

    HWE:

    17

    0

    6

    5

    4

    4

    4

    2

    1
, 百拇医药
    0

    27

    0.0649 ±1.21

    X2=23.4164

    18

    8

    21

    16

    11

    9

    2

    4

    2
, http://www.100md.com
    89

    0.21 39±2.01

    df=31

    19

    7

    7

    15

    12

    6

    3

    0

    84

    0.2019 ±1.97
, 百拇医药
    20

    4

    15

    12

    3

    3

    0

    69

    0.1659 ±1.82

    21

    2

    5

    1

    2
, 百拇医药
    1

    58

    0.1394±1 .70

    22

    1

    2

    1

    1

    48

    0.1154±1. 57

    23

    0

    1
, 百拇医药
    0

    17

    0.0409±0.9 7

    24

    0

    0

    15

    0.0361±0.91

    25

    0

    4

    0.0096±0.48

    合计
, 百拇医药
    416

    1.0000

    照片3 武汉汉族人群D12S391基因座的等位基因(负极在上)

    Photo 3 alleles of the STR D12S391 locus in chinese

    Han Population o f Wuhan Area (negative is at the top)

    L:allelic ladder 1:15/17;2:16/18;3:17/19;

    4:18/20;5:19/21;6:19/22;7: 19/23;8:19/24;9:18/25
, 百拇医药
    4.三个STR基因座基因型分布 3个STR基因座基 因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(表1,2,3)。

    5.三个STR基因座的多态性统计数据 根据本实验调查所获三个STR基因 座的等位基因频率及基因型频率,计算出各基因座的杂合度(H)、个人识别能力(DP)、多态 性信息含量(PIC)、非父排除率(PE)及匹配概率(Pm)。见表4。

    表4 武汉汉族人群D3S1358、D13S317、D12S391的多态性参数统计结果

    Tab 4 Statistical parameters of three STR systems D3S1358,D13S317,D12 S391 in Chinese Han population of Wuhan area Loci

    PIC
, http://www.100md.com
    Hobs

    Hexp±SE%

    PEtrio

    PEduo

    Pm

    Dp

    D3 S1358

    D13 S317

    D12 S391

    0.6528

    0.7745

    0.8273

, http://www.100md.com     0.7423

    0.7910

    0.8 942

    0.7089±3.26

    0.8056±2.79

    0.8479±2.49

    0.4463

    0.6016

    0.6818

    0. 2839

    0.4309

    0.5244
, 百拇医药
    1.4826×10-1

    6.6805×10-2

    4.7703×10\-2

    0.8518

    0.9332

    0.9523

    积累值

    0.9298

    0.8062

    4.7246×10-4

    0.9995
, http://www.100md.com
    6.家系调查 对10个三代6人家系进行三个基因座的 检测 分型,结果表明三基因座的等位基因传递为常染色体共显性遗传,符合孟德尔遗传规律。

    7.三基因座实际应用的统计资料 表5列出同济医大法医学系物证 教研室 将三个STR基因座实际应用于亲子鉴定案例中的统计数据。从确定亲生关系的家系中观察三 基因座的等位传递规律及突变基因;从排除亲子关系的案例中计算出各STR基因座的非父排 除率观察值。三基因分别观察231、223、210次减数分裂,均未发现突变基因出现;表5中可 见三基因座的三联及二联非父排除率观察值与表4中的理论值吻合良好。表5 三基因座的实际检案中的应用及统计

    Tab 5 Statistical parameters of three STR loci in civil(criminal) cases D3S1358

    三联认定
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    二联认定

    三联排除

    二联排除

    三联中二联

    (父子)排除

    排除结论案件总数

    (使用过D3S1358 检测的)

    99

    33

    29

    7

    18

    47
, 百拇医药
    减数分裂数231(次)

    PE(三联)观察值0.6170

    PE( 二联)观察值0.3846

    D1317

    三联认定

    二联认定

    三联排除

    二联排除

    三联中二联

    (父子)排除

    排除结论案件总数

    (使用过D13S317 检测的)
, 百拇医药
    96

    31

    21

    2

    7

    39

    减数分裂数223(次)

    PE(三联)观察值0.5385

    PE( 二联)观察值0.1957

    D12S391

    三联认定

    二联认定

    三联排除
, http://www.100md.com
    二联排除

    三联中二联

    (父子)排除

    排除结论案件总数

    (使用过D12S391 检测的)

    89

    32

    30

    3

    20

    46

    减数分裂数210(次)

    PE(三联)观察值0.6522
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    PE( 二联)观察值0.3485

    讨论

    本实验研究用PCR、PAGE及银染技术对武汉地区汉族人群作了三基因座 的多态性研究,结果显示:三个STR基因座在汉族人群中具有高度多态性。由表4可见,三基 因座的杂合性(H)均较高,D3S1358为0.7089,D13S317及D12S391均在0.8以上;三基因座 多态信息含量(PIC)均大于0.65;非父排除率(PE)均在0.6以上;个人识别能力D3S1358为0 .85,D13S317及D12S391均在0.93以上。以上表明三基因座在法医学个人识别及亲权鉴定 中具有很高的实用价值。由于三基因座分别位于第3号、第12号及第13号染色体[13 ~15],无连锁遗传关系,按乘法原则及有关统计学公式计算三基因座的累积非父排除 率(CCE)为0.9298,累积个人识别能力为0.9995,累积匹配概率Pm值为4.7×10-4 。另外,三 基因座等位基因较多,常见等位基因也较多且分布均匀;扩增片均小于300bp,多态性片段 长度范围:D3S1358为119~147bp[5],D13S317为174~198bp[15],D1 2S391为209~253bp[6];且三个STR基因座均属于复合重复序列STRS[14 ,6 ,7,15],核心序列均为四核苷酸重复[13,17,15],重复单位为[ AGAN](N代表T或C)[5,6,7]。突变率低,试验可重复性好。均符合Hochmeist er提出的应用于法医学较理想的STR基因座所应具备的条件[16]
, http://www.100md.com
    三基因座的基因型分布经X2检验(P值分别为:>0.7,>0.75,>0.95),均符合Hardy-We inberg平衡。家系分析3个STR基因座均符合孟德尔遗传规律。

    以上均说明了此三个STR基因座是群体遗传学研究和法医学应用中极具价值的遗传标记。

    参考文献

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    收稿:1999-08-12

    修回:2000-02-28, http://www.100md.com