南亚地区哈扎拉族人群Y染色体STR的遗传变异和法医学意义

发布时间：2020-05-30 18:41

【摘要】：目的:杜兰德线(巴基斯坦和阿富汗的边界分界线)附近的哈扎拉人与中亚和东亚人有着广泛的交往。哈扎拉人具有典型的蒙古人面部特征,他们自称是公元13世纪前叶成吉思汗军队的后裔。快速突变(rapidly mutating,RM)Y-STR和PowerPlex?Y23试剂盒(Promega公司,美国)广泛应用于Y染色体单倍型多态性分析,但是始终缺少巴基斯坦和阿富汗哈扎拉人的群体数据。先前基于有限数量的样本数量的Y-STR进行的研究表明,哈扎拉是蒙古人的后裔。关于哈扎拉斯是谁还在继续的争议有三种理论。第一个理论是“他们可能是蒙古土耳其人的起源,是成吉思汗在阿富汗留下的占领军的后裔”。第二个理论可以追溯到库山王朝时期,当时阿富汗的巴米扬是佛教文明的中心舞台。这个理论的信徒支持他们的逻辑,他们说“哈扎拉人的面部结构与该地区的佛教壁画和雕像相似”。第三个也是最被接受的理论是“哈扎拉是混合种族”。因此,我们的目的是检查所研究的27种Y-STR的潜在法医有用性,并阐明哈扎拉种群的人口历史。方法:总共采集了413份血液样本,其中153份来自巴基斯坦俾路支省的哈扎拉镇奎达(参与者是一项早期研究的一部分,并同意二次使用他们的DNA样本),260份来自阿富汗的巴米扬。该项目和样品的采集获得中国医科大学伦理审查委员会的批准。使用QIAamp?DNA Blood试剂盒(Qiagen,德国)提取基因组DNA。Yfiler?Plus试剂盒(Thermo Fisher Scientific)包含有27个位点(DYS19,DYS385a/b,DYS389I/II,DYS390,DYS391,DYS392,DYS393,DYS437,DYS438,DYS439,DYS448,DYS456,DYS458,DYS635,Y GATA H4,DYS460,DYS481,DYS533 DYF387S1a/b,DYS449,DYS518,DYS570,DYS576and DYS627)。使用ABI公司9700扩增仪进行扩增,扩增体系为所推荐反应体系的一半(12.5μl)。扩增产物采用ABI3500(Applied Biosystems,美国)遗传分析仪进行毛细管电泳,使用Gene Mapper v.3.2(Applied Biosystems,美国)软件进行数据分析。54个样品在经过三个不同试剂盒(GoldenEye Y26,Microreader?Y29和Yfiler?Plus)验证后,DYS448位点均依然表现为无效等位基因。采用巢式PCR对该基因座所在片段进行扩增以减少非特异性PCR产物。采用简单计数法计算等位基因频率。根据Nei's方法计算Y-STR的基因多样性(gene diversity,GD),也就是单倍型多样性(single plotype diversity,HD)。通过使用Goldeneye?26Y和Yfiler?Plus试剂盒使得Y-STR的检出由起初的9位点,到11位点,到Powerplex Y的12位点,再到Yfiler?的17位点和Powerplex Y 23的23位点直到现在的26和27位点。我们也计算了由Yfiler?Plus试剂盒新加入的3个基因座组成的单倍型的单倍型多样性。根据不同单倍型计算分辨能力(discrimination capacity,DC)。根据ΣPi2计算匹配概率(MP),Pi是第i个单体型的频率。利用分子生物学方差分析(AMOVA)和多维尺度分析(MDS)计算了哈扎拉人与世界其他人群的遗传距离。这两个分析都是使用YHRD在线工具(http://www.yhrd.org)基于Rst值进行的。利用Mega7软件构建了基于Rst距离矩阵的哈扎拉人和参考群体的邻接系统发育树。使用Network4.1.1.2。(http://www.fluxus-engineering.com/sharenet.htm),导入哈扎拉人群23个Y STR数据(dy19,dy389ii-i,dy390,dy391,dy393,dy437,dy439,dy456,dy458,dy635,Y_GATA_H4,dy576,dy570,dy481,dy533,dy549,dy460,dy449,dy388)构建单倍型的中介(median joining,MJ)网络图。对哈扎拉人、中亚、东亚、俄罗斯和亚洲西南部群体采用R语言进行线性判别分析(LDA),并使用使用XLSTAT(http://www.xlstat.com/en/)计算STR间的相关性。结果:获得了哈扎拉人413个男性个体的Y-STR单倍型。有54个样品在DYS448位点显示为无效等位基因。共检出380种不同的单倍型。计算了哈扎拉人不同Y-STR基因座的等位基因频率和GD值。27个Y-STR位点共检出240个等位基因。DYF387S1在阿富汗和巴基斯坦的哈扎拉人群体中杂合度最高,分别为0.9242和0.8792。在阿富汗和巴基斯坦哈扎拉人中杂合度最高和最低的均为DYS449和DYS627,分别为0.8468、0.7949和0.3916、0.2383。将所有的哈扎拉人合并统计,DYF387S1杂合度最高,DYS437最低,分别为0.9257和0.4053。在阿富汗的哈扎拉人群体中,我们观察到27个STRs上有240个不同的等位基因,而在巴基斯坦的153个哈扎拉人群体中,我们观察到27个Y STRs上有188个等位基因,30个Y STRs上有204个等位基因。阿富汗哈扎拉人的等位基因频率为0.0038~0.6654,巴基斯坦哈扎拉人的等位基因频率为0.0065~0.8627。我们对7个层面的法医学参数进行了评估,分别是9个YSTRs基因座,11个Y-STRs基因座,PowerPlex Y12 STRs基因座,Y-filer 17STRs基因座,Y21STRs基因座,Y27 Yfiler Plus基因座,以及6个快速突变YSTRs基因座。在巴基斯坦的哈扎拉人中分辨能力(DC)从47.06%(9 Y-STRs位点)到99.35%(Y27 Yfiler plus位点),单倍型多样性(HD)从0.9316(9 Y-STRs位点)到0.9999(Y27 Yfilerplus位点)。在阿富汗的哈扎拉人中分辨能力(DC)从41.15%(9 Y-STRs位点)到88.46%(Y27 Yfiler plus位点),单倍型多样性(HD)从0.9708(9 Y-STRs位点)到0.9937(Y27 Yfilerplus位点)。将哈扎拉人数据整合之后,分辨能力(DC)从40.19%(9 Y-STRs位点)到92%(Y27 Yfiler plus位点),单倍型多样性(HD)从0.9689(9 Y-STRs位点)到0.9992(Y27 Yfilerplus位点)。有意思的是,Yfiler plus试剂盒中包含的6个快速突变Y STRs检测到较高的单倍型多样性。在巴基斯坦哈扎拉人,在153个单倍型中共检测到139(90.84%)种不同单倍型,其中131(85.62%)种单倍型只出现过一次。而在阿富汗哈扎拉人中,在260个单倍型中共检测到188(72.30%)种不同单倍型,其中152(58.46%)种单倍型只出现过一次。通过PPY 23位点显示,6个快速突变Y STRs多样性几乎相同。为了评估巴基斯坦和阿富汗的哈扎拉人与居住在其他国家和邻近地区人口之间的关系,我们通过计算遗传距离,将我们的数据与YHRD中其他人口进行了比较。AMOVA结果表明,哈扎拉人与南亚人中,阿富汗人(Rst=0.0381),阿富汗哈扎拉(Rst=0.0473)和来自伊朗阿尔达比勒的土耳其人(Rst=0.0868)遗传距离较近;而与伊朗亚兹德的的琐罗亚斯德教人(Rst=0.4451)、印度特里普拉邦的Riang人(Rst=0.4988)和印度贾坎德邦的蒙怲人(Rst=0.5324)遗传距离较远。在东亚、中亚和俄罗斯联邦,哈扎拉人与哈萨克斯坦的哈萨克人(Rst=0.0399)最近,其次是中国吐鲁番的维吾尔族人(Rst=0.0523)还有中国甘肃的黄色维吾尔族人(Rst=0.0603);而与中国湖南苗族人(Rst=0.3579),中国西双版纳傣族人(Rst=0.3728)和中国广东连南瑶族人(Rst=0.4597)遗传距离较大。我们还构建了基于Fst值的邻接系统进化树(NJ),用于评估哈扎拉人和之前发表的来自南亚的93个种群之间的进化关系。来自巴基斯坦和阿富汗的哈扎拉人与来自阿富汗的阿富汗人、来自巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦省的普什图人聚集在一起。此后,我们将哈扎拉人与先前发表的49个来自东亚(中国、日本、韩国和蒙古)、中亚和俄罗斯联邦的人群进行了比较。哈扎拉人与哈萨克人、维吾尔人、吉尔吉斯人和蒙古人聚集在一起。使用在线Y染色体单倍群预测软件(http://www.nevgen.org/)对Y染色体单倍群进行预测。C2(以前称为c3*簇)是巴基斯坦和阿富汗哈扎拉人最常见的单倍群。由MDS散点图中可以看出,阿富汗的哈扎拉人与阿富汗的阿富汗人和阿富汗北部的帕坦人更近,这与Haber等人的研究结果一致。巴基斯坦的哈扎拉人与哈萨克人和蒙古人更接近,这与之前的研究结果相似。结论:总之,哈扎拉种群的遗传变异及其与几个相关种群的比较是使用各种统计检验进行的。这表明哈扎拉人口与中亚和蒙古人口密切相关。在以前的研究中,星团概况为10-16-25-10-11-13-14-12-11-11-11-12-8-10-10,为位点DYS389I-DYS389b-DYS390-DYS391-DYS392-DYS393-DYS388,DYS425,DYS426,DYS434,DYS435,DYS436,DYS437,DYS438,DYS439。在目前的研究中,在目前的研究中,最常见的单倍型是在43个个体中发现的15-13-29-24-10-11-13-14-11-12位点DYS19-DYS389I-DYS389IIDYS390-DYS391-DYS392-DYS393-DYS437-DYS438-DYS439,而在9个个体中发现的14-13-29-8-11-13-14-11-11,在8个个体中发现的15-13-29-24-11-11-13-14-11-12。这些单倍型是蒙古人和哈萨克人中最常见的单倍型。这10个Y STR的等位频率几乎与哈萨克斯坦中亚的哈萨克族人口相似,并且与内蒙古的蒙古人口相似。我们的研究结果有助于破译巴基斯坦哈扎拉人口的起源,并支持他们有哈萨克和蒙古血统的观点。法医参数计算表明,在法医案件工作的潜在应用中具有较高的辨别鉴别能力。我们在DYS448位点检测到54个无效等位基因,相当于该位点13%的无效等位基因相当于该位点等位基因的16%。这是迄今为止人口中DYS448无效等位基因的最高百分比。
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：D919

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