Y染色体STR和SNP突变率的调查研究及其在法医学中的应用

The combination of its male-specific inheritance, small effective population size and geographical specificity make the Y chromosome the locus of choice for investigating many questions about both forensics and human male history and prehistory. Over the last two decades, Y-chromosomal studies have increasingly used Y chromosome specific short tandem repeat (Y-STR) to measure genetic diversity. Compared to the single nucleotide polymorphisms on the Y chromosome (Y-SNP), however, Y-STR mutate much faster than Y-SNP, it would be a great disadvantage to study human evolution and paternity test in forensic application. So far, there still exist the debate about the Y-STR mutation rate and its implications in the forensic and evolutionary area, especially the lack of enough information in the Chinese population. Thus it is very crucial to investigate the mutation of common Y-STR loci and develop a Y-STR/Y-SNP system that is effective to be applied to the forensic and evolutionary area. The main aims of this study: 1) examine Y-STRs and 20 Y- SNPs of 200 three-generation pedigrees, to obtain the mutation rate and character of Y-STRs and Y- SNPs; 2) select the Y-STRs which are suitable for forensic and human genetic application, together with the information of 20 Y-SNPs, to establish a Y-STR/Y-SNP analysis tool; 3) combine the Y-STR and Y-SNP, using a set of bioinformatics analysis tools to construct the Y chromosome phylogeny and estimate the times, which will be useful to solve the problems of paternal identification and dating the common ancestor.

Y 染色体具有父系遗传、非重组、有效群体小等特点，使存在与Y染色体上的多态性遗传标记在研究人类遗传学和法医学领域发挥着极其重要的作用。但是相比Y-SNPs，广泛使用的Y-STRs突变率相对较高，这给人类进化和法医学鉴定带来了很大的挑战。目前国内外对Y-STR突变率的研究也一直存在着很大的争议，特别是在中国人群中的数据更为缺乏，因此对其突变率的观察分析以及寻找一套有效的Y-STR和Y-SNP遗传标记以应用于法医学和人类遗传学领域是非常必要的。本课题的目的是：1.通过3代家系的研究，探索Y-STR和Y-SNP位点的突变率，为Y染色体遗传标记的应用提供可靠的理论依据 2.筛选适合中国人群的Y-STR位点，结合Y-SNP构建一组Y-STR/Y-SNP，以适用于法医学和人类遗传学应用 3. 利用不同的生物信息学工具，构建Y染色体系统树并计算其时间，解决亲权鉴定和追溯共同祖先的问题。

Y 染色体具有父系遗传、非重组、有效群体小等特点，因此Y染色体上的多态性遗传标记在研究人类遗传学和法医学领域发挥着极其重要的作用。但是，于 Y-SNPs相比，广泛使用的Y-STRs突变率相对较高，这给人类进化和法医学鉴定带来了很大的挑战。目前国内外对Y-STR突变率的研究也一直存在着很大的争议，特别是在中国人群中的数据更为缺乏。因此对中国人群中Y-STR突变率的观察分析以及寻找一套有效的Y-STR和Y-SNP遗传标记以应用于法医学和人类遗传学领域有着重要的意义。本课题的主要研究内容和重要结果是：1. 通过检索YHRD数据库以及相关文献，筛选了适用于法医学以及人类遗传学应用的34个特异性 Y-STR位点；通过建立符合扩增体系，获得了200例3代父系家系和600例父-子对样本的分型数据并评估了各基因座的多样性和突变数据。2.通过建立20个Y-SNP的等位基因分型体系，获得了所收集家系样本的分型数据，并评估了等位基因的多样性。3.利用所获的Y-STR和Y-SNP遗传标记，采用生物信息学软件，建立了Y-STR和Y-SNP的NetWork模型；通过对各位点的突变率进行分析比较，模拟评估了Y染色体系统树不同位点和分支之间的遗传进化时间和距离。. 本课题通过对Y-STR和Y-SNP突变率的研究，在中国人群中建立了一套适合法医学和群体遗传学应用的 Y-STR/Y-SNP遗传标记体系，有利于解决法医学亲权鉴定和追溯共同祖先的问题。