家系Y-STR基因座容差在系谱推断中的应用_童梦洁.pdf

Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3家系Y-STR基因座容差在系谱推断中的应用童梦洁1，张科2，李彩霞3，张广峰3，张文杰4，杨澜5，侯庆唐1，刘京31.合肥市公安局刑事警察支队，安徽 合肥 230000；2.安徽省公安厅物证鉴定管理处，安徽 合肥 230061；3.公安部鉴定中心 法医遗传学公安部重点实验室 现场物证溯源技术国家工程实验室，北京 100038；4.陕西师范大学计算机科学学院，陕西 西安 710119；5.山西医科大学法医学院，山西 晋中 030600摘要：目的 研究中国汉族家系中Y-STR基因座容差规律，为SNP系谱推断与家系排查联用工作提供家系选择依据。方法 选取 3个遗传关系清晰的汉族家系，利用 YFiler Platinum PCR 扩增试剂盒，得到所采男性样本35个Y-STR基因座分型数据，统计分析Y-STR单倍型在世代遗传中的变化及17级亲缘关系中的容差。结果 各家系突变基因座及突变次数有差异，Y-STR突变具有家系特异性，66.03%的突变发生在快、高速突变基因座。17级亲缘对在35个Y-STR基因座上容差在05个，最远6步长；在中、慢速突变基因座上容差在 02个，最远 3步长；在快、高速突变基因座上容差在 03个，最远 6步长。结论 联合应用SNP系谱推断技术与 Y-STR家系排查，0容差及多容差均需考虑。可优先筛查在全部 35个 Y-STR基因座上03个容差且在中、慢速基因座上01个容差的家系。差异数符合条件时，步长较远的家系应谨慎排除。同时，应谨慎增加快速突变基因座。关键词：法医遗传学；突变；Y染色体；短串联重复序列；亲缘关系；家系；男性文章编号：1004-5619（2023）03-0296-09 中图分类号：R89；DF795.2；D919.2doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2022.520602 文献标志码：AApplication of Familial Y-STR Haplotype Mismatch Tolerance in Genealogy InferenceTONG Meng-jie1,ZHANG Ke2,LI Cai-xia3,ZHANG Guang-feng3,ZHANG Wen-jie4,YANG Lan5,HOU Qing-tang1,LIU Jing31.Criminal Police Detachment of Hefei Public Security Bureau，Hefei 230000，China；2.Management Office of Physical Evidence，Department of Public Security of Anhui Province，Hefei 230061，China；3.Key Laboratory of Forensic Genetics and National Engineering Laboratory for Forensic Science，Institute of Forensic Science，Ministry of Public Security，Beijing 100038，China；4.School of Computer Science，Shaanxi Normal University，Xi an 710119，China；5.School of Forensic Medicine，Shanxi Medical University，Jinzhong 030600，Shanxi Province，ChinaAbstract：Objective To provide a guideline for genealogy inference and family lineage investigation through a study of the mismatch tolerance distribution of Y-STR loci in Chinese Han male lineage.Methods Three Han lineages with clear genetic relationships were selected.YFiler Platinum PCR amplification Kit was used to obtain the typing data of 35 Y-STR loci in male samples.The variation of Y-STR haplotypes in generation inheritance and the mismatch tolerance at 1-7 kinship levels were statistically analyzed.Results Mutations in Y-STR were family-specific with different mutation loci and numbers of mutation in different lineages.Among all the mutations,66.03%were observed on rap 论著 基金项目：国家重点研发计划资助项目（2022YFC3341004）；国家自然科学基金面上资助项目（82171870）；公安部技术研究计划重点资助项目（2021JSZ15）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（2021JB004）作者简介：童梦洁（1987），女，副主任法医师，主要从事法医物证鉴定；E-mail：piao_通信作者：刘京，男，硕士，主检法医师，主要从事法医遗传学研究；E-mail：通信作者：侯庆唐，男，主任法医师，主要从事法医物证学鉴定；E-mail：引用格式：童梦洁，张科，李彩霞，等.家系Y-STR基因座容差在系谱推断中的应用J.法医学杂志，2023，39（3）：296-304.To cite：TONG M J，ZHANG K，LI C X，et al.Application of familial Y-STR haplotype mismatch tolerance in genealogy inferenceJ.Fayixue Zazhi，2023，39（3）：296-304.法医学亲子和亲缘关系鉴定专题 idly and fast mutating loci.At 1-7 kinship levels,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 5 on all 35 Y-STR loci,with a maximum step size of 6.On medium and slow mutant loci,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 2,with a maximum step size of 3;on rapidly and fast mutant loci,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 3,with a maximum step size of 6.Conclusion Combined use of SNP genealogy inference and Y-STR lineage investigation,both 0 and multiple mismatch tolerance need to be considered.Family lineage with 0-3 mismatch tolerance on all 35 Y-STR loci and 0-1 mismatch tolerance on medium and slow loci can be prioritized for screening.When the number of mismatch tolerance is eligible,family lineages with long steps should be carefully excluded.Meanwhile,adding fast mutant loci should also be handled with caution.Keywords：forensic genetics;mutation;Y chromosome;short tandem repeats;kinship;family lineage;males近年来，随着测序技术发展，SNP 成为法医学研究领域新焦点。2018 年，美国警方利用 SNP 系谱推断技术破获 40 年前的金州杀手案，使法医 SNP 系谱推断用于侦查受到广泛关注1-2。此后，数百起积案运用该技术找到新线索3。刘京等4-5进一步推进了法医SNP系谱推断技术在国内的应用，通过检测和分析全基因组 SNP数据，可预测包括父系及母系的 7级以内的亲缘关系。基于美国高加索人的研究6表明，建立约占人口 2%的 SNP测序数据库，即可为约 90%的人口找到至少1名3代表（堂）亲。由于我国尚未建立足够大的高密度SNP数据库，难以通过公共数据库检索发挥SNP系谱推断技术的作用，项目组建立了系谱推断技术与现行的 STR检测技术配合使用的工作模式。针对 Y-STR家系排查过程中通过相似单倍型（容差为3个以内）找到众多庞大家系的案例，可使用法医 SNP系谱推断技术分析锁定与现场物证供者亲缘关系最近的家系，进而通过常染色体 STR 确定个人，此方法已成功应用于多起命案积案5,7。目前针对男性家系 Y-STR 容差情况的研究8-9表明，同一家系男性成员间 Y-STR 容差数在一定范围内，35 个 Y-STR 基因座分布在 07个容差，且 3步以内的差异占80.68%。由于高密度 SNP检测的费用和时间成本较高，如何从使用 Y-STR比中的众多男性家系中，选择更可能与嫌疑人存在潜在17级亲缘关系的家系，优先进行SNP系谱推断技术分析，成为两技术联合应用需要解决的重点问题之一。本研究针对国内检 案常用的 YFiler Platinum PCR扩增试剂盒（美国Thermo Fisher Scientific公司）包含的35个Y-STR基因座，收集来源于3个已知家系的 151份中国汉族男性样本 Y-STR数据。分析 35个Y-STR 基因座分型在各家系中的容差情况，并对各家系成员两两之间共 1 202 对 17 级亲缘关系对4的容差情况进行调查，为 Y-STR 家系排查及法医 SNP系谱推断技术在实践中的联合应用提供参考数据。1材料与方法1.1 样本来源来源于 3个家系的唾液样本共计 151 份，其中 A家系 59份，B家系 67份，C家系 25份。通过家谱调查及实地走访的方式进行家系成员关系调查，并利用常染色体 STR方法排除近亲属间私生、入赘情况，所有样本均取得采集者的知情同意。本研究获公安部物证鉴定中心科研伦理委员会批准（审批号：2020-022）。各家系情况见表1。1.2 DNA提取和STR检测用QIAamp DNA Investigator试剂盒（德国Qiagen公司）提取家系唾液样本，采用YFiler Platinum PCR扩增试剂盒对上述样本DNA进行PCR扩增，扩增产物使用3500 xL基因分析仪（美国Applied Biosystems公司）进行检测，获得Y-STR基因分型。上述试剂盒包含的表1 各男性家系亲缘关系对数量Tab.1The number of the kinship pair of each male lineage（对）注：谱系代数指以该家系能追溯到的最远共同祖先为第1代，以采集到的传代最远的后代所在的代数为本家系谱系代数。亲缘关系等级，针对直系亲缘，亲缘关系等级等于对应相隔减数分裂次数；针对旁系半同胞系亲缘，亲缘关系级别等于两个人各自到共同祖先的减数分裂数；针对旁系全同胞系亲缘，亲缘关系级别等于两个人各自到共同祖先的减数分裂数减1。296法 医 学 杂 志 2023年 6月 第39卷 第3期idly and fast mutating loci.At 1-7 kinship levels,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 5 on all 35 Y-STR loci,with a maximum step size of 6.On medium and slow mutant loci,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 2,with a maximum step size of 3;on rapidly and fast mutant loci,the number of mismatch tolerance ranged from 0 to 3,with a maximum step size of 6.Conclusion Combined use of SNP genealogy inference and Y-STR lineage investigation,both 0 and multiple mismatch tolerance need to be considered.Family lineage with 0-3 mismatch tolerance on all 35 Y-STR loci and 0-1 mismatch tolerance on medium and slow loci can be prioritized for screening.When the number of mismatch tolerance is eligible,family lineages with long steps should be carefully excluded.Meanwhile,adding fast mutant loci should also be handled with caution.Keywords：forensic genetics;mutation;Y chromosome;short tandem repeats;kinship;family lineage;males近年来，随着测序技术发展，SNP 成为法医学研究领域新焦点。2018 年，美国警方利用 SNP 系谱推断技术破获 40 年前的金州杀手案，使法医 SNP 系谱推断用于侦查受到广泛关注1-2。此后，数百起积案运用该技术找到新线索3。刘京等4-5进一步推进了法医SNP系谱推断技术在国内的应用，通过检测和分析全基因组 SNP数据，可预测包括父系及母系的 7级以内的亲缘关系。基于美国高加索人的研究6表明，建立约占人口 2%的 SNP测序数据库，即可为约 90%的人口找到至少1名3代表（堂）亲。由于我国尚未建立足够大的高密度SNP数据库，难以通过公共数据库检索发挥SNP系谱推断技术的作用，项目组建立了系谱推断技术与现行的 STR检测技术配合使用的工作模式。针对 Y-STR家系排查过程中通过相似单倍型（容差为3个以内）找到众多庞大家系的案例，可使用法医 SNP系谱推断技术分析锁定与现场物证供者亲缘关系最近的家系，进而通过常染色体 STR 确定个人，此方法已成功应用于多起命案积案5,7。目前针对男性家系 Y-STR 容差情况的研究8-9表明，同一家系男性成员间 Y-STR 容差数在一定范围内，35 个 Y-STR 基因座分布在 07个容差，且 3步以内的差异占80.68%。由于高密度 SNP检测的费用和时间成本较高，如何从使用 Y-STR比中的众多男性家系中，选择更可能与嫌疑人存在潜在17级亲缘关系的家系，优先进行SNP系谱推断技术分析，成为两技术联合应用需要解决的重点问题之一。本研究针对国内检案常用的 YFiler Platinum PCR扩增试剂盒（美国Thermo Fisher Scientific公司）包含的35个Y-STR基因座，收集来源于3个已知家系的 151份中国汉族男性样本 Y-STR数据。分析 35个Y-STR 基因座分型在各家系中的容差情况，并对各家系成员两两之间共 1 202 对 17 级亲缘关系对4的容差情况进行调查，为 Y-STR 家系排查及法医 SNP系谱推断技术在实践中的联合应用提供参考数据。1材料与方法1.1 样本来源来源于 3 个家系的唾液样本共计 151 份，其中 A家系59份，B家系67份，C家系25份。通过家谱调查及实地走访的方式进行家系成员关系调查，并利用常染色体 STR方法排除近亲属间私生、入赘情况，所有样本均取得采集者的知情同意。本研究获公安部物证鉴定中心科研伦理委员会批准（审批号：2020-022）。各家系情况见表1。1.2 DNA提取和STR检测用QIAamp DNA Investigator试剂盒（德国Qiagen公司）提取家系唾液样本，采用YFiler Platinum PCR扩增试剂盒对上述样本DNA进行PCR扩增，扩增产物使用3500 xL基因分析仪（美国Applied Biosystems公司）进行检测，获得Y-STR基因分型。上述试剂盒包含的表1 各男性家系亲缘关系对数量Tab.1The number of the kinship pair of each male lineage（对）家系ABC合计例数596725151谱系代数714829亲缘关系等级1级5928221092级442517863级5717291034级4627421155级7836381526级21044342887级2982724349824级9192 007943 020注：谱系代数指以该家系能追溯到的最远共同祖先为第1代，以采集到的传代最远的后代所在的代数为本家系谱系代数。亲缘关系等级，针对直系亲缘，亲缘关系等级等于对应相隔减数分裂次数；针对旁系半同胞系亲缘，亲缘关系级别等于两个人各自到共同祖先的减数分裂数；针对旁系全同胞系亲缘，亲缘关系级别等于两个人各自到共同祖先的减数分裂数减1。297Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.335个Y-STR基因座，按照各自的突变率10-12，依照文献13-14中突变率大小的划分方式，将35个Y-STR基因座按照突变速度分为快、高、中和慢速4组，其中快、高速突变基因座为高突变类型基因座，中、慢速突变基因座为保守类型基因座。快速突变基因座3个，突变率1010-3；高速突变基因座5个，1010-3突变率510-3；中速突变基因座18个，510-3突变率110-3；慢速突变基因座9个，突变率110-3（表2）。1.3 数据统计1.3.1 家系突变次数及位置分析结合样本分型与家系图，推断各家系内基因座实际发生的最小突变次数9（不考虑传代过程中可能发生的未观察到的回复突变）。并根据文献15中的方法，在各家系的家系图中分别定位突变发生位置。具体方法如下：（1）若父子间某 Y-STR 基因座分型不一致，则突变位置直接定位在父子间传代的过程中。（2）若家系中某一分支的个体与其他分支个体在某基因座分型不一致，则推测突变发生在该分支与其他分支分离的位置。就各家系突变情况，结合根据突变率划分的基因座类型进行相关性分析。同时，对各家系最小突变次数与总减数分裂次数的比值进行计算。自 1代起，每产生 1个子代，发生 1次减数分裂，总减数分裂次数等于自1代起产生的子代总数量。1.3.2 亲缘关系对容差分析将全部35个Y-STR基因座划分为相对保守和高突变型 2类，相对保守型包括中、慢速突变基因座共27个，高突变型包括快、高速突变基因座共 8个。采用直接计数法统计全部、相对保守型、高突变型的Y-STR 基因座分别在家系中 17 级亲缘关系对上的差异基因座及最远步长情况，用容差数表示存在差异的基因座数，如 1个基因座存在差异，表示为 1个容差。其中 DYS389 分为 DYS389及 DYS389 2 个基因座，DYS389基因座的重复片段包含了 DYS389基因座的重复片段，DYS389发生1次突变，DYS389也会相应显示1次突变，因此，当在DYS389和DYS389中同时观察到1步突变，仅计算为DYS389发生1次突变14。根据统计结果，计算在不同亲缘等级下不同容差数的比例，并用 Prism 9 for macOS（美国 GraphPad Software 公司）绘制折线图。同时，计算不同亲缘等级下的单倍型差异率（rate referred to haplotype differences，RRHD）16。RRHD 指家系中具有特定亲缘距离（本研究为不同亲缘等级）的 2名男性个体之间单倍型不一致的概率，以单倍型不一致的样本对数与总样本对数的比值进行计算。2结果2.1 35个Y-STR基因座在不同家系中的突变情况对3个家系的突变情况分别进行分析，各家系突变发生（或可能）在家系中的位置见图1。同时，对3个家系的突变基因座、次数、步长以及 3个家系最小突变次数与减数分裂的比值进行统计，结果见表3。表2 35个Y-STR基因座突变率及其类型Tab.2Mutation rates and types of the 35 Y-STR loci基因座DYS627DYS570DYS449DYS576DYS458DYS518DYS439DYS387S1a/bDYS456DYS390DYS549DYS527a/bDYS389DYS635DYS389DYS460DYS557DYS522基因座类型快速快速快速高速高速高速高速高速中速中速中速中速中速中速中速中速中速中速突变率/10-319.611.610.79.88.98.97.15.34.44.44.03.93.63.63.63.63.63.6基因座DYS481DYS385a/bDYS391DYS444DYS533DYS447DYS393DYS643DYS19DYS438DYS392DYS596Y_GATA_H4DYS448DYS437DYS645DYS593基因座类型中速中速中速中速中速中速中速中速慢速慢速慢速慢速慢速慢速慢速慢速慢速突变率/10-33.63.52.72.72.72.71.81.00.90.90.9000000 298法 医 学 杂 志 2023年 6月 第39卷 第3期CBAA：A家系；B：B家系；C：C家系。绿色正方框代表有数据样本，白色正方框代表未采集到的样本。正方框中“-”前数字为该个体在谱系中的代数，“-”后数字为个体在每代中的编号。正方框间数字代表发生突变的位置：“：”前方数字为突变基因座名，“：”后方数字为突变前及突变后分型；红色数字表示快速突变基因座，褐色数字表示高速突变基因座，黑色数字表示中速突变基因座，蓝色背景表示慢速突变基因座；代表家系中可准确定位的突变位置，无框为推测的突变位置。图1 各家系家系图谱及突变位置定位Fig.1 Lineage map and mutations localized of each lineage由图1A可见，A家系共7代，自1代起共产生92个后代，总减数分裂次数为92次，在本研究涉及的35个Y-STR基因座上，家系内个体间最大差异为6个基因座、11步长。共产生 21种 Y-STR单倍型。突变基因座及发生最小突变次数、步长如表 3所示，最小突变次数共计30次中，27次为1步突变，其中10次可在家系图中准确定位在父子传代间；发生的 2次 2步突变中，1 次发生在高突变基因座 DYS439 的突变仅可在家系图中推测发生位置，另 1次则明确发生在 A家系的5-9个体传代至其子6-14个体的过程中，为中速突变基因座 DYS527a/b 在父子传代时，由 23/23 突变为22/22；唯 一 的 3 步 突 变 发 生 在 高 突 变 基 因 座DYF387S1a/b 上，在 A 家系的个体 1-1 传至其重孙辈个体 4-10及 4-11的 4次减数分裂过程中，由 38突变为 35。整体上，最小突变次数与减数分裂次数比为0.326 0/1。由图 1B 可见，B 家系共 14 代，自 1 代起共产生186个后代，总减数分裂次数186次，家系内个体间最 299Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3大差异为5个基因座、6步长。共产生17种Y-STR单倍型。突变基因座及发生最小突变次数、步长如表3所示，最小突变次数18次中，16次为1步突变，其中2次可准确定位在父子传代间，包含 1 次父子间回复突变B 家系 11-29个体的中速突变基因座 DYS391基因座分型由原始的 10 突变为 11 后，子代 12-27 在该基因座上回复突变为 10；在家系图中推测 2次 2步突变 发 生 位 置，分 别 为 快 速 突 变 基 因 座 DYS449、DYS627。整体上，最小突变次数与减数分裂次数比为0.092 7/1。图 1C 可见，C 家系共 8代，自 1代起共产生 39个后代，总减数分裂次数 39次，家系内个体间最大差异为 3 个基因座、3 步长。共产生 6 种 Y-STR 单倍型。突变基因座及发生最小突变次数、步长见表 3。家系中最小突变次数为5次，均为1步突变，其中仅1次为可准确定位在父子传代间，其余均为家系图中推测发生位置。整体上，最小突变次数/减数分裂次数比为0.128 2/1。将 3 个家系发生突变次数按基因座类型进行分类（表 4），A家系的大部分突变产生在高突变基因座上，中速突变基因座其次，快速突变及慢速突变基因座突变次数相同。且三个家系中，仅A家系在慢速突变基因座上发生了突变；B 家系中，快速突变基因座发生突变次数最多，其次是中速突变基因座，高速突变基因座发生突变次数最少，但整体上3种类型的突变占比接近；C 家系中，中速突变基因座占据 60%的突变，快速及高突变基因座突变次数相同。将基因座分为高突变类型（快速和高速突变基因座）和保守类型（中速和慢速突变基因座）2类，A、B两家系高突变类型占据突变总数的一半以上，分别为 70.00%和66.67%。而 C 家系保守类型占突变总数一半以上（66.00%）。2.2 35个Y-STR基因座整体突变分析3个家系在35个Y-STR基因座中的18个基因座上检出突变，至少发生了53次突变，包含1步突变48次，表3 每个家系Y-STR基因座突变基因座及其最小突变次数Tab.3The mutation loci and their minimum number of mutations in each lineage（次）基因座DYS437DYS19DYS391DYS447DYS533DYS389DYS389DYS557DYS522DYS527a/bDYS456DYF387S1a/bDYS439DYS458DYS518DYS576DYS449DYS570DYS627合计基因座类型慢速慢速中速中速中速中速中速中速中速中速中速高速高速高速高速高速快速快速快速A家系最小突变2101001012143533021301步突变2101001011132533021272步突变000000000100100000023步突变00000000000100000001B家系最小突变0020001111002003214181步突变0020001111002003113162步突变00000000000000001012C家系最小突变000011000010001010051步突变00001100001000101005注：表中DYS389的突变数为观察到的DYS389的突变数减去DYS389的突变数。表4 各家系不同类型基因座突变次数及比例Tab.4The number and proportion of mutations in different types of loci in each lineage次（%）基因座类型快速突变高速突变中速突变慢速突变A家系3（10.00）18（60.00）5（20.00）3（10.00）B家系7（38.89）5（27.78）6（33.33）0（0）C家系1（20.00）1（20.00）2（60.00）0（0）300法 医 学 杂 志 2023年 6月 第39卷 第3期2步突变 4次，3步突变 1次。整体突变以 1步突变为主（90.57%）。依据突变率划分的基因座类型进行观察，本研究涉及的35个Y-STR基因座所包含的全部3个快速突变基因座及5个高速突变基因座上均检出突变，18个中速突变基因座中有8个检出突变，9个慢速突变基因座中有2个检出突变。总突变次数中，5个高速突变基因座发生的突变次数约占一半（45.28%）；其次是中速突变基因座（28.30%）、快速突变基因座（20.75%）；慢速突变基因座发生突变次数最少，仅占全部突变次数的5.66%，显示出其基因座的稳定性。高突变类型占据突变总数的66.03%，保守类型占突变总数的33.97%。2.3 17级亲缘对容差情况分析本研究的 3 个家系共计 151 人，形成 17 级亲缘关系对共计1 202对。容差方面，35 个 Y-STR 基因座（图 2A、表 5）中，1 级 亲 缘 的 容 差 均 在 02 个，其 中 0 个 容 差 占77.98%，1个容差占18.35%，2个容差仅占3.62%；2级亲缘的容差也在02个，与1级亲缘相比，其0个容差的比例下降，1 个容差上升，同时 2 个容差也少量上升；3 级亲缘关系的容差分布在 04 个，其中占比最少的 4个容差比例为 0.97%，数量仅 1对；4级、5级及7 级亲缘关系的容差均分布在 05 个，其中 5 个容差虽比例各不相同但均为 1对；6级亲缘关系对的容差分布在04个，未观察到5个容差，但6级亲缘出现6对4 个容差，高于 35 级亲缘的 12 对。随着关系对之间的亲缘关系由1级到7级逐渐变远，出现0个容差的比例整体减少，出现 1个容差的比例先增大，随后从4级亲缘后开始减少，2个容差、3个容差最远至5个容差的比例随着亲缘等级增加逐渐增多。与此同时，1级亲缘的 RRHD 为 0.220 2，在 7 级亲缘关系时，升为0.856 7，代表 85.67%的 7 级亲缘关系对的 Y-STR 单倍型在全部35个Y-STR基因座上存在差异。当仅考察较为保守的 27 个中、慢速突变基因座（图2B、表5）时，所有亲缘等级的容差均分布在02个。且随着亲缘等级从1级逐渐变远到7级，0个容差比例从 91.74%降至 62.18%，1 个容差比例从 6.42%升至34.10%，而 2 个容差比例从 1.83%升至 3.72%。与此同时，RRHD 随亲缘关系变远呈上升趋势，从 1 级亲缘的 0.082 6 升至 7 级亲缘关系时的 0.378 2，即代表37.82%的 7 级亲缘关系对的 Y-STR 单倍型在 27 个中、慢速突变基因座上存在差异。当仅考察高突变类型的 8个快、高速突变基因座（图2C、表5）时，1级及2级亲缘关系对的容差均在02 个，但从 1 级到 2 级亲缘关系，0 个容差比例从86.24%降至 66.28%，1 个容差、2 个容差比例分别从11.93%、2.75%升至24.42%、10.47%。3级至7级亲缘关系对的容差均分布在 03个，随着亲缘关系从 3级逐渐变远到 7 级，0 个容差比例从 53.40%逐渐降至20.63%，1个容差比例在 37级亲缘关系对中分别为29.13%、28.70%、35.53%、34.03%、41.83%，2个容差比例 在 37 级 亲 缘 关 系 对 中 分 别 为 11.65%、6.96%、12.50%、30.90%、34.10%，3个容差比例在37级亲缘对中分别为5.83%、4.35%、3.95%、3.82%、3.44%。与此同时，RRHD随着亲缘关系变远呈上升趋势，从 1级亲缘的0.137 6逐渐升至7级亲缘的0.793 7，代表79.37%的7级亲缘关系对的Y-STR单倍型在8个快、高速突变基因座上存在差异。步长方面，当考察全部35个Y-STR基因座时，17 级亲缘关系对形成的容差中，1 个容差最远为 2 步长，2个容差最远为5步长，3、4个容差最远为7步长，5个容差最远为6步长。CBA百分比/%基因座容差/个百分比/%百分比/%基因座容差/个基因座容差/个A：35个Y-STR基因座；B：中、慢速突变基因座；C：快、高速突变基因座。图2 不同亲缘等级下容差分布图Fig.2 The mismatch tolerance distributions at different kinship levels 301Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3而中、慢速突变基因座上17级亲缘关系对形成的容差中，1个容差最远为2步长，2个容差最远为3步长。同时，快、高速突变基因座上 17级亲缘关系对形成的容差中，1个容差最远为 4步长，2、3个容差最远均为6步长。3讨论本研究选用的 35个 Y-STR 基因座，为目前国内法医DNA实验室日常案件检测及家系排查常用试剂盒中包含的基因座，包含3个快速突变基因座、5个高速突变基因座、18个中速突变基因座和9个慢速突变基因座。基于此，对3个家系的Y-STR单倍型进行突变规律的研究分析。3个家系中A家系最小突变次数与总减数分裂次数的比最高（0.326 0/1），C家系次之（0.128 2/1），B家系最低（0.092 7/1）。显示出A家系的Y染色体在本研究考察的35个Y-STR基因座上突变更频繁，甚至有2个最为保守的慢速突变基因座发生了突变；同时A、B家系的突变，更多发生在突变率较高的快速、高速突变基因座上，C家系的突变则更多发生在中速突变基因座。由于C家系仅25人，相对59人的A家系、67人的B家系，C家系可采集人员较少，发生的总减数分裂次数偏少，可能对观察到的突变次数及类型产生一定影响；三个家系中，A、B两家系均存在1步以上的突变，且发生1步以上突变的基因座各不相同，从中速到高速、快速突变基因座均有分布。这一结果，与文献8考察9个家系观察到的情况相吻合，显示出Y-STR基因座的突变具有一定的家系特异性，且无论基因座突变率高低，均可能发生多步突变。同时，突变最频繁的A家系，家系成员间最远亲缘达11级，而Y-STR单倍型的容差最远仅为6基因座、11步长。文献8显示，35个Y-STR基因座上无关个体间最小容差为10个基因座、11步长，多数容差在 22个基因座及 35步长以上。3个家系在容差上的表现，显示出本研究考察的35个Y-STR基因座在突变频繁的家系内也有着区分家系人员与无关人员的能力。在保守类型基因座上，本研究中同一家系成员间Y-STR单倍型容差最远为4基因座、4步长，发生在最远亲缘为11级且发生突变最活跃的A家系中，显示出保守类型的基因座在寻找潜在可疑家系时具较高的稳定性，但排除能力有限。法医 SNP系谱推断技术可推断 17级亲缘关系，将该方法与 Y-STR 家系排查联合使用，无需按传统Y-STR 家系排查逐个检测可疑家系所有男性个体，仅需选取可疑家系中几名代表个体，保证家系所有人员与代表个体中的至少一人亲缘关系在7级或7级以内，便可判断目标个体是否存在于该家系中，从而减少所需采集检验人数，短时间内排查更多的可疑家系。本研究对 3个家系 17级亲缘关系对在 35个常用 Y-STR 基因座上容差的考察显示，随着亲缘关系逐渐变远，RRHD值不断上升，7级亲缘单倍型差异率达到0.856 7，即85.67%的7级亲缘关系对存在单倍型差异。1级亲缘关