青海藏族群体8个STR位点遗传多态性研究

             作者：刘世明 王晓勤 余满堂  

【摘要】  目的 研究青海藏族人群第２１号染色体D21S1432、D21S1435、D21S1270、D21S1440、D21S1446、GATA24H09、ATA42C09、GATA129D11等8个STR位点的遗传多态性。方法 运用PCR扩增、6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结合银染技术对30位无关个体藏族人群进行多态性研究。结果 8个位点分别检测出6、5、7、5、6、6、7、7个等位基因片段,共有１７３个基因型，频率分布在0.0167～0.5536之间，多态性分布符合Hardy-weinberg平衡定律。8个STR位点多态信息量(Polymorphism information content ,PIC)分别为0.6977、0.6985、0.7116、0.4582、0.6240、0.7340、0.7754、0.7382,累积多态信息量为0.7123。期望杂合度（Heterozygosity ,HET）分别为0.7426、0.7350、0.7494、0.5484、0.6722、0.7672、0.8039、0.7651，累积杂合度为0.7962。累积个体识别率（discrimination power ,DP）为0.9908，累积排除率（Probabilities of paternity exclusion ,PE）为0.9996。结论 青海藏族8个位点STR基因座的多态性数据显示其基因分布特征具有特异性。

【关键词】  STR PCR 藏族 群体遗传学

    Abstract  Objective  Objective To analyze genetic polymorphism of STR（D21S1432，D21S1435，D21S1270，D21S1440，D21S1446，GATA24H09，ATA42C09，GATA129D1）located in number21 chromosome from Tibetan population in Qinghai. Methods To investigate the genetic polymorphism of thirty samples from unrelated Tibetan individual with PCR and 6% denaturing PAGE and silver staining. Results   Detected out 6,6,7,5,7,6,7,7 alleles at STR loci and 173 genotypes. The genotype distribution were in accordance with Hardy-Weinberg equilibrium and its frequencies ranging from0.0167 to 0.5536. The HET in D21S1432,D21S1435,D21S1270,D21S1440,D21S1446,GATA24H09,ATA42C09 and GATA129D11 were  0.7426,0.7350,0.7494,0.5484,0.6722,0.7672,0.8039,0.7651 respectively, PIC were  0.6977,0.6985,0.7116,0.4582,0.6240,0.7340,0.7754 and  0.7382  repectively. The combined PIC and HET and DP and PE were 0.7123 0.7962 0.9908 0.9996 repectively.Conclusion The eight STR loci distribution in Qinghai Tibaten population has its own characteristics, This Study provided genetic data for the gene pool of Chinese groups and is useful for anthropology and population genetics research.

    Key words   STR  PCR  Tibaten  Population Gentics

    人类短串联重复序列(Short tandem repeat，STR)已应用于人类群体遗传学及法医学方面［１］，以核心序列重复单位数目的变化构成遗传多态性，大多数STR基因座的重复单元为2～6 bp片段，人类基因组中，平均每15～20 kb就存在一个STR基因座，在众多的STR基因座中，以四碱基重复的STR位点具有突变率较低、稳定性好、易于标准化的特点［2］,这一特点为人类群体遗传学研究提供了丰富的信息量遗传标记，然而关于D21S1432、D21S1435、D21S1270、D21S1440、D21S1446、GATA24H09、ATA42C09、GATA129D11的8个STR位点的群体遗传学研究,国内外目前未见报道。本研究运用PCR扩增,6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结合银染技术对青海藏族人群进行了分子水平的生物学调查,旨为人类群体遗传学领域的理论与应用研究提供一定的依据。

    1  材料与方法

    1.1  材料

    1.1.1  样本采集：在青海省都兰县（海拔3400m）随机选取世居藏族健康无关个体30名，其中男性19名、女性11名,年龄17～50岁，平均年龄25.9岁。采血：抽取静脉血3～5 ｍＬ, ＥＤＴA抗凝,ＥＰ管分装,冷藏保存。

    1.1.2  主要仪器及试剂 ：PCR扩增仪（Biometra T1），DNA测序仪（ABI PRISM377）， DF-C电泳仪（北京东方仪器厂）；基因引物 Taq酶、蛋白酶K 、 dNTP、琼脂糖(均由上海申能博彩生物科技有限公司提供)。

    1.2  方法

    1.2.1  ＤＮＡ提取：采用盐析法提取外周血白细胞基因组DNA,用冰乙醇沉淀纯化,置于通风处凉干,加ＴＥ缓冲液50μＬ,冷冻备用。

    1.2.2  扩增体积：在反应管内分别加入模板DNA0.5 μL，引物1 μL，10×buffer2.5 μL，dNTP1.0 μL，ddH2O 19.5 μL，ＴaqＤＮＡ聚合酶０.５ μL；使总反应体积达到２５ μL。

    1.2.3  扩增步骤:将加好样品的反应管放入PCR仪器中，设定首次的预变性反应为9５℃ 5 min，第二次的变性反应为94℃ 1 min，第三次的退火反应为55 ℃ 30s，以上循环反应共３０次，最后延伸反应为72℃  15 min，结束反应后取出，放入冰浴。

    1.2.4  电泳反应：在电泳槽内配制好6%聚丙烯酰胺凝胶,使电泳胶的厚度为0.4 mm,然后加入1×ＴＢＥ的电泳缓冲液，在600 V电压下预电泳1 h,使胶体状态平衡，取出扩增产物加3 μL加样液，充分混合后,在95℃条件下变性2 min后立即放置于冰浴，然后分别进行点样。电泳条件:电压600 Ｖ,时间1 ｈ。取出电泳胶，进行固定、银染、显色处理。

    1.3  统计学处理方法　

    采用SAS软件对实验数据进行统计学分析处理。杂合度用 (Heterozygosity，HET)表示，其公式：

    HET=1-∑ ni-1Pi2（n：等位基因的数目；Pi：等位基因的频率）；多态性信息含量用 （ Polymorphism  information  content, PIC ）表 示 其计算公式 ：

    PIC=1-(∑ ni-1Pi2)-∑ n-1i-1  ∑ nj=j+1  2Pi2Pj2（n：等位基因的数目；Pi：第一个等位基因在群体中的频率）。

    用χ2检验进行Hardy-Weinberg平衡吻合度检验。

    2  结果

    2.1  青海藏族8个ＳＴＲ基因座等位基因频率分布（见表1）

    2.2  8个STR位点等位基因片段和基因型分布 

    8个位点分别检获6、5、7、5、6、6、7、7个等位基因片段, 检获19、23、23、25、21、21、20、21共173个基因型。8个STR基因座基因型分布经检验均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05) 。

    3  讨论

    STR遗传多态性分析在研究群体的遗传特征方面有着重要作用,国际上已确认其是研究群体遗传学的高信息基因座丰富基因的资源［1］，我国是多民族国家, 对少数民族群体STR位点遗传多态性研究已有报道［3，4］，藏族地处高原地区,由于高原特殊的气候及藏族特殊的生活习惯,较其他民族有一些差异,因此对藏族群体STR遗传结构的调查将对藏族群体遗传学研究具有一定的意义。

    我们应用ＰＣＲ扩增、6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结合银染技术对30位无关个体的青海藏族人群8个ＳＴＲ位点进行分析,将电泳收集的电泳图谱信息经计算机处理成数据信息,与设计等位基因分子大小标记的内标比较后定义这些数据信息，发现这种基因分析方法判断结果的精确度高、操作简单。通过对青海藏族人群STR位点遗传多态性进行调查,结果在8个位点分别检测到8个不同数据的等位基因和173个基因型, 频率分布在0.0167～0.5536之间。8个STR位点多态信息量(PIC)分别在0.4582～0.7754之间，累积多态信息量（PIC）为0.7123。期望杂合度（Het）在0.5484～0.8039之间, 累积杂合度为0.7962，显示其杂合性较高。从以上数据分析，累计数据频率都大于0.5，可以看出其具有高度的多态性，都属于人类高识别能力遗传标记，说明本组8个STR位点是一组高鉴别能力的位点。表1  藏族8个ＳＴＲ基因座等位基因频率分布

    本文数据表明：青海藏族群体8个STR基因座，数据分布均匀，说明青海藏族群体有其自身的STR等位基因分布特征；8个基因座采用同一条件PCR扩增、电泳、染色,成功率高,分型谱带清晰,重复性好,结果可靠。各基因座等位基因频率、基因型的观察值和期望值均符合Hardy-Weinberg定律(P>0.05),属于人类高识别能力遗传标记系统，此研究结果将丰富我国多民族STR基因数据库,将为人类群体遗传学领域的理论与应用研究提供一定的基础数据。

【】
  ［1］CHTzeng,JYLyou,YRChen,et al.Determination of sibship by PCR-amplifiedshort tandem repeat analysis in Taiwan［J］. Transfusion,2000，40:840-845

［2］李生斌,郑海波,冯继东,等.中华民族STR遗传结构及变化的研究［J］.西安医科大学学报,2000，21(1):1-5

［3］赖江华.云南白族STR遗传多态性研究［J］. 西安医科大学学报，2002，3（23）：242-245

［4］高树辉.新疆乌孜别克族STR基因多态性分布性及在法医学中的应用研究［J］.公安大学学报，2003，3（35）：28-32