基于中国汉族人群的快速突变Y-STR基因座进行男性个体识别的研究

Because the common haplotype may be shared by the males from different paternal lineages and the identical haplotype will be shared by all the males from the same paternal lineages, the evidential power of match for the current available Y-STR sets is relatively low and its forensic value is mainly exclusion. The proposal is planned to aim the whole genome sequence of the non-recombining portion of the Y-chromosome (NRY) and screen ≥20 rapid mutating (RM) Y-STR loci with the mutation rate higher than 1.0×10-2/generation in Chinese Han male population. The fluorescent labeled multiplex RM Y-STR typing system is to be established. The males from 1000 unrelated Chinese Han paternal lineages with three or more generations will be typed using the developed RM Y-STR system and compared with Yfiler system. The capability of the RM Y-STR system to discriminate the males from different paternal lineages and the same paternal lineage is to be evaluated. The study will also discuss the ways of interpreting the RM Y-STR typing results and draw up a guideline to the strategy of RM Y-STR system using in forensic casework. The study will evolutional break the current limitations of Y-STR analysis in forensic genetics, significantly increase its resolution capability of male identification and provide a promising solution for better applications of Y-STR for identity testing, which will improve the DNA typing in forensic investigations.

目前常用的Y-STR分型体系因不同父系男性个体之间可能的共有单倍型的存在及同一父系男性个体之间单倍型相同的特点，个体识别证据价值较低，仅侧重于排查。本研究拟针对非重组Y染色体区域（NRY）全序列，搜寻适于中国汉族男性群体的≥20个突变率高于1.0×10-2/代的快速突变（rapidly mutating，RM）Y-STR基因座；构建多重荧光标记复合扩增RM Y-STR分型体系；对1000个中国汉族三代或三代以上无关家系的父系男性个体进行RM Y-STR分型并与Yfiler对比；评估RM Y-STR体系对不同父系男性个体的识别能力和同一父系男性个体的区分能力；探讨该体系应用于性犯罪案件混合斑等物证检验的结果解释和应用策略。本研究对打破Y-STR的法医学应用局限有突破性意义，将显著提高Y-STR的男性个体识别能力，更有效地发挥Y-STR分型的证据价值，促进法医物证DNA检验技术的发展。

目前常用的Y-STR 分型体系因不同父系男性个体之间可能的共有单倍型的存在及同一父系男性个体之间单倍型相同的特点，个体识别证据价值较低，仅侧重于排查。本研究针对非重组Y染色体区域（NRY）全序列，根据文献和数据库资料初筛出46个Y-STR基因座，对中国广东汉族男性无关个体进行群体多态性调查，对中国六个民族群体进行群体间遗传结构分析，对父子对二代家系和多代大家系样本等位基因传递过程中的突变现象进行研究。结果显示广东汉族无关男性总的单倍型多态性（HD）为0.999996，系统识别能力（DC）值为0.998。基因多态性（GD）最高的为DYS385a/b（00.9597），其次为DYS387S1（0.9509）、DYS449（0.9597），最低的为DYS438（0.4401）。中国南方汉族群体与回族、朝鲜族、蒙古族、维族相对较紧密聚类，而藏族群体相对孤立和离散。但是因为Fst很小，亚群之间可以考虑不需校正。1033个父子对样本中共检测到36461次等位基因的遗传传递，观察到151次突变，平均突变率为4.1×10-3。其中突变率最高是DYS576、DYS518和DYS627；突变率超过4×10-3的有DYS458等15个基因座。综合GD值和突变率，本研究选取了23个Y-STR基因座构建了五色荧光标记的RM Y-STR复合扩增体系。比较本研究所建立的体系和Yfiler体系对1007个中国广东汉族男性无关个体的分型结果，显示本研究建立的体系使得唯一单倍型数目从972增加到1006，HD值从0.999878明显提高到0.999993，对Yfiler体系的共有单倍型较好地区分。在28次遗传传递中，同一家系男性个体两两之间Yfiler单倍型差异率为0.9104，本研究建立的RM Y-STR体系可提高至0.9301。采用本研究建立的RM Y-STR分型体系可以区分26.9%的男性近亲，是常用17个Yfiler单倍型的2倍。因此，本研究自建体系对不同父系男性个体的识别能力和同一父系男性个体的区分能力都较Yfiler更强。同时，本研究对Y-STR突变特点进行探索，提出基于逐步突变模型的Y-STR发生突变时的LR值计算方法。本研究对打破Y-STR 的法医学应用局限有突破性意义，将显著提高Y-STR 的男性个体识别能力，更有效地发挥Y-STR 分型的证据价值。