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35个InDel位点荧光复合扩增检测体系的构建、验证及新疆三个少数民族遗传背景的探索研究

解通  
【摘要】:背景与意义:在法医物证学检验中,面对陈旧、降解的生物检材时,目前常用的分子遗传标记短串联重复序列(Short Tandem Repeat,STR)由于扩增片段相对较大,往往很难获得有效的分型结果。因而,在法医学实践中,陈旧、降解检材的DNA分型检测一直是法医物证的难点之一,而插入/缺失(Insertion and Deletion,InDel)多态性分子遗传标记,由于扩增片段较短,所以有助于陈旧、降解检材的DNA分型。现有的商品化的用于个体识别的InDel试剂盒主要针对欧美人群设计,许多位点在中国人群中多态性不高,为了弥补我国InDel试剂盒的数量和效能的不足,本研究构建了一个针对我国国内人群的基于35个InDel多态性位点的复合扩增检测体系。我国是一个地域辽阔的多民族国家,我国西北地区尤其是新疆地区聚居着许多少数民族,不同民族的遗传结构复杂多样。研究新疆少数民族InDel多态性,有利于明晰我国西北地区少数民族的遗传背景,为民族的起源、迁徙及融合提供信息资源。此外,揭示民族群体基因多样性与不同民族的遗传背景在法医学实践中有很强的现实意义,例如可以在案件中起到初步排查的作用;特别是祖先信息的 InDel(Ancestry informative markers-Insertion and Deletion,AIM-InDel)在人群分层研究中为失踪人员身份证明提供良好的证据支持;同时也是法医人类学研究中混合群体遗传背景特征评估的基础。方法与内容:我们从数据库中最终甄选了 35个InDel位点,考虑到其长度多态性的特点以及为能确保在基层法医实验室得以推广和应用,我们采用四色荧光物质标记不同InDel位点的引物,构建和优化35个位点的复合PCR扩增体系并基于毛细管电泳平台进行分型和检测。我们针对新构建的35个InDel体系,进行了包括重现性、灵敏度、特异性、稳定性以及降解、混合样本在内的一系列验证。在法医学效能方面,本研究基于群体的35个InDel位点杂合度等法医学参数对整套体系的个体识别能力进行了科学的评估,以评价其分型结果作为法医物证证据的可靠性。此外,我们基于Fst值、In值结合等位基因频率分布,对35个InDel位点的体系进行了全球人群区分效能评估以及潜在的始祖多态性信息位点发掘。为了明晰新疆地区少数民族的遗传背景,我们选取了人口数量较多的回族、维吾尔族以及哈萨克族作为研究对象,分别使用InDel、线粒体DNA及AIM-SNP分子遗传标记,分别利用毛细管电泳平台进行基因分型以及二代测序平台进行深度测序。我们应用Nei's遗传距离、STRUCTURE分析、主成分分析及Fst值对比,并构建系统发育树等法医学统计以及群体遗传学分析方法对这三个民族的遗传结构多样性,遗传背景以及祖先成分比例进行了系统探究。结论:本研究针对我国国内人群,基于我国法医学实际检案的需要,尤其是针对解决陈旧、降解检材,构建了一套用于个体识别的高效、稳定、经济实用的35个InDel位点的复合扩增体系。另外,本研究应用不同分子遗传标记,并基于毛细管电泳平台建立了对不同群体进行人群结构分层的方法。此外,本实验累计了处理第二代测序平台海量数据的经验,建立了针对未知个体祖先信息成分比例预测的模型以及混合人群遗传背景深入分析的探索方法。我们基于回族30个InDels、维吾尔族35个InDels位点及结合哈萨克族165个SNPs与线粒体DNA分子遗传标记明晰了新疆地区三个少数民族遗传背景,即新疆回族与我国多数北方民族有着较近的遗传学关系,新疆维吾尔族以及哈萨克族具有欧亚混合人群的遗传背景,其中维吾尔族的欧洲-东亚混合组分比例约为1:1,哈萨克族的欧洲-东亚比例组分约为37:62。


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