X染色体STR基因座的法医学研究进展

对X染色体的结构特征、遗传特征等相关基础知识及其短串联重复序列(STR)基因座在法医学领域的研究历史、现状, 复合扩增的研究动态和应用等方面进行了综述。同时收集了国内外X染色体STR 基因座在法医DNA工作者实践中的研究和应用资料, 分析了X染色体STR基因座在法医学应用中的利弊, 以促进X染色体STR基因座在法医学实践中的应用。     

骨皮质核DNA分析在法医学中的应用研究

目的:为探讨在白骨化案件的骨皮质中提取到一定质和量的可供核DNA分析的DNA模板,本文从受环境因素和生物因素影响较小的骨皮质中有效地提取到了核DNA,并成功地进行DNA分析,进行个人识别和亲子鉴定.方法:采集10根无关个体胫骨骨皮质,分别用有机法、Chelex-100法、有机法结合Chelex-100法、有机法结合磁珠纯化柱法4种方法提取骨皮质核DNA,用常规荧光标记复合STR基因分型法成功分析骨皮质核DNA,获得满意STR基因座分型.结果:有机法能提取到骨皮质核DNA,进行STR分型时部分样本图谱峰值不均衡;仅用Chelex-100法提取的核DNA得不到STR分型结果或出现较多的等位基因缺失;有机法结合Chelex-100法、有机法结合磁珠纯化柱法提取的核DNA均能成功进行STR分型,没有等位基因的缺失,其中有机法结合磁珠纯化柱法提取的核DNA检测成功率最高.结论:骨皮质中能提取到核DNA,可以成功地进行DNA分析.     

306例亲子鉴定案件基因突变的观察与分析

STR基因座突变是亲子鉴定中较为常见的现象,本研究采用Golden-20A试剂盒对306例结论为"肯定"的亲子鉴定案例进行基因分型检测,观察和分析亲子鉴定案件中20个短串联重复序列(STR)基因座的突变现象,对不满足遗传规律的案件,分析其基因座及等位基因的相应特征。结果表明在306例亲子鉴定案例中,共观察到8例基因突变,其中一步突变为7例,二步突变为1例,涉及6个STR基因座。8例突变中,父系来源突变和母系来源突变的比例为3:1。通过本研究可知STR基因座突变的特点,司法鉴定中应不断积累突变数据,谨慎做出判断,以保证鉴定结果的准确性。     

不同接触DNA检材提取纯化方法在法医学中的应用价值比较

比较不同DNA检材的提纯方法,便于法医的实际应用选择。采集饮用过的饮料瓶或矿泉水瓶、废弃的烟蒂、使用过的手套口罩及衣物各90份,随机分为Chelex组、磁珠组和有机组,各组检材分别使用相应的方法进行DNA的提纯,对提纯后三组检材的DNA提取液的STR分型、DNA提取量与紫外线分光光度计下OD值水平进行比较。由磁珠法提纯得到的DNA超过9个基因座的例数最多;提取量与DNA提取纯度显著优于其他二组,差异具有统计学意义(p0.05)。对于微量接触或污染严重的检材,可使用DNA IQ磁珠法进行提纯,可优化DNA的提取纯度,利于法医工作的进行。     

一种新的基于STR的染色体三体性疾病诊断策略中遗传标记的评估

背景:在此前发表的文章中,我们提出了一种新的基于短串联重复序列(Short Tandem Repeats,STR)的染色体三体性疾病的诊断策略.当应用这种策略来检测特定染色体拷贝数时,需要从人类基因组众多的STR中选择适宜的染色体特异性STR基因座构建一个诊断系统,根据系统中的STR基因座是否检测到三种不同的等位基因产物来判断个体是否为三体患者.目的:本研究拟进一步提出并验证对单个STR基因座及由多个STR基因座构成的诊断系统的评估方法,旨在帮助选择适宜的STR基因座构建一个高效能的诊断系统.方法:我们提出一个新的参数--三等位基因栓出率,并推导出该参数的计算公式,用于定量评估一个STR基因座在这种诊断策略中的效能.在此基础上,推导出另一个数学公式,计算一个非整倍体诊断系统能够在一个三体性患者?哌 检测到三个不同等位基因的概率,根据这个概率的大小来衡量系统诊断效能的高低.最后,我们将所提出的两个公式用于评估我们在先前研究中构建的一个21三体的诊断系统.结果:这个21三体诊断系统由9个21号染色体特异性STR基因座构成.根据我们所提出的两个公式,这些STR基因座的三等位基因检出率在0.203-0.638之间,该系统在21三体患者能够检测到三个不同等位基因的概率大于0.95.结论:我们所提出并验证的公式可以对单个STR基因座和系统的诊断效能进行定量评估,帮助选择适宜的STR遗传标记,并确定一个高效能诊断系统所需的STR基因座的数量,从而为这种诊断策略的广泛应用提供基础.     

9号染色体10个STR基因座的遗传制图

运用小规模实验初步探讨了以中国人群为基础的遗传图绘制工作的必要性。18个无关汉族3代家系共131份血样采自甘肃省白银地区,常规PCR扩增9号染色体的10个STR基因座,采用非变性聚丙烯酰凝胶电泳分析。PCR产物经克隆测序确定核心序列重复次数,采用标准命名法命名各等位基因,用POPGENE软件包计算各基因座等位基因频率,并进行Hardy-Weiberg平衡检验,用Linkage软件包进行各基因座之间连锁关系分析。根据连锁分析结果绘制了中国人群由10个STR基因座构成的9号染色体遗传图。基于中国人群体的9号染色体10个STR连分析锁分析结果与GDB检索结果之间存在较显著的差异,这种差异同时表现在个别基因座之间和0号染色体遗传图总长度上。男、女遗传结果之间在较显著的差异,这种差异同时表现在个别基因之间和9号染色体总长度上。男、女遗传图总长度为129．21cM和178．4cM,均大高加索入。说明了在运用GDB数据之前,有必要根据实验群体进行基因座的初步评估,并且有必要对基于中国人群体的遗传图进行进一步的研究。     

一种新的蛋白质结构字母序列优化算法

基于蛋白质结构字母的预测和分析方法,一个必然的步聚,是将目标蛋白质离散成结构字母序列。本文在对蛋白质结构字母序列空间,及其最小根均方偏差变化,穷举分析的基础上,提出了一种新的蛋白质结构字母序列优化算法,全局贪婪算法。全局贪婪算法避免了基本贪婪算法过度依赖候选集大小,计算量过大、以及过早收缩于局部最小等缺点。经实验分析,全局贪婪算法在性能上优于基本贪婪算法和局部最优方法。。     

奶牛和肉牛6个STR基因座遗传多态性研究The Polymorphism Distributions of Six STR Loci in Dairy Cattle and Beef Cattle

利用PCR技术和复合电泳银染技术检测奶牛和肉牛BM2113、BM1862、BMc701、BM2934、TGLA122、BM720等6个STR基因座的多态性分布，并计算该6个基因座的基因频率（Pi）、个体鉴别力（DP）、杂合度（H）、多态信息含量（PIC）、和非父排除概率（PE）。结果显示：6个STR基因座的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡，奶牛中6个STR基因座中BM2113 基因座的DP、H和PIC最高，TGLA122基因座的PE最高。 6个STR基因座的累积个体鉴别力 （CDP）为 0.99997 ，累积非父排除能力（CPE）为 0.98827 。肉牛中6个STR基因座中BM1862 基因座的DP、H、PIC、PE都是最高，6个STR基因座的累积个体鉴别力（CDP）为 0.99999，累积非父排除能力（CPE）为 0.99578 。结果表明，6个STR基因座可用于牛的遗传连锁分析、个体识别和亲子鉴定等研究领域。Abstract：The polymorphism distributions of six STR loci，BM2113，BM1862，BMc701，BM2934，TGLA122，and BM720 were detected in cattle by Polymerase Chain Reaction and multiplex gel electrophoresis followed by silver staining. Gene frequency (Pi)，power of discrimination (DP), heterozygosity (H), polymorphism information content (PIC) and probability of paternity exclusion (PE) were calculated．All loci obey Hardy-Weinberg equilibrium. DP, H and PIC of BM2113 locus, and PE of TGLA122 locus are the biggest among six STR loci in Holstein Friesian. Cumulate DP of six STR loci is 0.99997, Cumulate PE of six STR loci is 0.98827. DP, H, PIC and PE of BM1862 loci are the biggest among six STR loci in beef. Cumulate DP of six STR loci is 0.99999, Cumulate PE of six STR loci is 0.99578. These results showed that the six STR loci could be used as linkage analysis, individual identification and paternity test in cattle.     

基于有限突变模型和大规模数据的19个常染色体STR的实际突变率研究

短串联重复序列(short tandem repeat, STR)已广泛用于法医学亲子鉴定和个体识别中,但STR的突变可能会影响其结果的解释。在大多数类似研究中,由于忽略"隐性"突变现象,STR的突变率被低估。鉴于此,为获得更加准确的STR实际突变率,本研究使用Slooten与Ricciardi提出的有限突变模型和大规模数据,对28,313例(78,739个体)中国北京汉族已确认亲生关系的亲子鉴定案的20个常染色体STR基因座(D3S1358、D1S1656、D13S317、Penta E、D16S539、D18S51、D2S1338、CSF1PO、Penta D、TH01、vWA、D21S11、D6S1043、D7S820、D5S818、TPOX、D8S1179、D12S391、D19S433和FGA;由于有限突变模型中未包含D6S1043的矫正参数,因此本文实际计算其余19个STR基因座的突变率)进行了调查。结果发现,所有基因座均存在突变现象,总计发生1665个突变事件,包括1614个一步突变,34个两步突变,8个三步突变和9个非整步突变。基因座特异性的平均实际突变率在三联体中为0.00007700 (TPOX)～0.00459050 (FGA),在二联体中为0.00000000(TPOX)～0.00344850(FGA)。此外,本研究还分析了表面和实际突变率、三联体和二联体突变率、父源和母源的突变率之间的关系。研究表明,实际突变率多大于表面突变率,而且μ1*/μ2*(表面突变率)的比值通常也大于μ1/μ2 (实际突变率)(μ1*,μ1;μ2*,μ2分别是一步和两步的突变率),即更多的"隐性"突变被释放出来。而且父源和母源的三联体和二联体的突变率也有存在差异。随后,将这些突变率数据与已发表的中国其他汉族人口的相关研究进行比较,展现出了STR突变率的时间与区域差异。由于样本量大,本研究中还报告了一些少见的突变事件,例如同卵双胞胎突变和"假四步突变"等。综上所述,本研究通过大量数据获得了接近真实的STR突变率的估计值,不仅可为中国法医DNA数据库和群体遗传学数据库提供重要的基础数据,也对开展法医学个体识别、亲权鉴定和遗传学研究具有重要的意义。     

纯种犬在15个STR基因座上的遗传多态性

目的:指导纯种犬的繁育及建立一套简便的犬个体识别和亲权鉴定方法。方法:通过设计引物进行PCR扩增及PAGE检测的方法,分析了88头纯种犬在15个STR基因座上的遗传学多态性。结果:15个STR基因座的累积非父排除率(CPE)和累积个体识别率(TDP)分别为0.999678和0.999999999997,而平均杂合度和平均多态信息含量分别为0.607和0.640。12个STR基因座(PEZ1、PEZ2、PEZ3、PEZ5、PEZ6、PEZ8、PEZ12、FHC2010、FHC2054、FHC2087UbF、HC2132、FHC2611)的多态信息含量(PIC)和杂合度(H)大于0.5,它们的TDP和CPE值分别为0.999999999963和0.999334,能有效用于犬的个体识别和亲权鉴定。结论:这15个STR基因座可以用于指导犬的繁育,其中12个STR基因座能有效用于犬的个体识别和亲权鉴定。     

奶牛和肉牛6个STR基因座遗传多态性研究

利用PCR技术和复合电泳银染技术检测奶牛和肉牛BM2113、BM1862、BMc701、BM2934、TGLA122、BM720等6个STR基因座的多态性分布,并计算该6个基因座的基因频率(P_i)、个体鉴别力(DP)、杂合度(H)、多态信息含量(PIC)、和非父排除概率(PE)。结果显示:6个STR基因座的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡,奶牛中6个STR基因座中BM2113基因座的DP、H和PIC最高,TGLA122基因座的PE最高。6个STR基因座的累积个体鉴别力(CDP)为0.99997,累积非父排除能力(CPE)为0.98827。肉牛中6个STR基因座中BM1862基因座的DP、H、PIC、PE都是最高,6个STR基因座的累积个体鉴别力(CDP)为0.99999,累积非父排除能力(CPE)为0.99578。结果表明,6个STR基因座可用于牛的遗传连锁分析、个体识别和亲子鉴定等研究领域。     

关于亲子鉴定中的STR基因座突变分析

目的:对亲子鉴定中的STR基因座突变进行分析和探讨。方法:此次研究主要以671例亲子鉴定案为研究对象,采用IdentifilerTM荧光标记复合扩增试剂盒进行检测,对1个到2个突变基因座增加HLA等位基因检测或者Y-STR基因座检测。结果:经研究结果显示,671例亲子关系一共出现1302次减数分裂,IdentifilerTM荧光标记复合扩增试剂盒中有9个基因座出现突变,突变次数为18例。结论:经研究结果表明,使用IdentifilerTM荧光标记复合扩增试剂盒对基因座进行检测,对存在1个到2个基因座突变的对象需要加强对其余遗传标记的检测。     

中国汉族群体5个STR分子遗传标记

为了解中国人5个STR基因座等位片段结构特征,获得汉族群体D2S2955、D3S4014、D20S604、D22S689和GATA198B05基因座的群体遗传学数据。采取成都地区无血缘关系汉族个体血样EDTA抗凝血。Chelex法提取DNA,PCR扩增,非变性聚丙烯酰胺凝胶不连续缓冲系统水平电泳分型,自动激光荧光测序仪测定DNA序列。序列分析显示,中国人D2S2955、D3S4014、D20S604基因座具有简单重复序列,而D22S689、GATA198B05基因座具有复杂重复序列。5个STR基因座在成都汉族群体中均具有遗传多态性。揭示了我国汉族人群5个STR基因座的等位基因片段结构特征,为人类群体遗传研究提供了数据,建立的不连续缓冲系统水平电泳分型方法为检测这5个STR基因座提供了简便技术。     

对未知关系个体进行系谱推断的自动分析系统

基于短串联重复序列(short tandem repeat, STR)和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)的亲缘关系推断在群体遗传学、法医学等领域应用广泛,但目前没有成熟的系统可以实现针对STR数据和SNP数据的自动批量化处理。为弥补这一空白,项目组开发了一款基于STR数据和SNP数据的DNA系谱推断系统(DNA Genealogy Analyzer Version 1.0, DGA v1.0),该系统可运用STR和SNP亲缘关系预测算法计算未知亲缘关系群体中的所有亲缘关系。系统核心算法部分基于Python语言实现,前端部分采用HTML和CSS语言编写,整体采用Python的Flask框架开发。该系统与已有分析方法相比,结果一致性为100%,运算效率提高了800%以上,在群体遗传学等领域有重要应用价值。     

核糖体图谱技术在植物学研究中的应用

随着高通量测序技术的持续发展和进步,开发出很多新颖的测序技术,为诸多悬而未决的生物学难题提供了解决方案。其中,核糖体图谱技术能够在全基因组水平和单核苷酸分辨率上监控细胞内的翻译事件,填补了转录组学和蛋白质组学研究之间的空隙。核糖体图谱技术不仅能够鉴定处于翻译状态的RNA分子,还能够精确定位RNA分子上正在翻译的核苷酸,进而准确描绘RNA分子上的开放阅读框。此外,结合转录组测序数据,核糖体图谱技术还可以确定每个转录本上的核糖体数量,从而计算每个转录本的翻译效率。目前,核糖体图谱技术已成功应用于动物、植物和微生物等研究领域,加深了人们对翻译调控机制的认识。然而,由于植物细胞和组织的特性,核糖体图谱技术在植物学研究中的应用仍然存在局限。该文综述了核糖体图谱技术的实验原理,以及在植物学研究中的相关进展。     

西藏那曲地区藏族人群15个短串联重复序列位点多态性的研究

利用基因扫描技术调查西藏自治区那曲地区藏族人群D8S1179、D21S11、D7S820、CSF1PO、D3S1358、TH01、D13S317、D16S539、D2S1338、D19S433、VWA、TPOX、D18S51、D5S818及FGA共15个短串联重复序列(STR)基因座多态性分布,获得15个基因座的群体遗传学数据。结果显示:15个STR位点在那曲地区藏族人群中具有遗传多态性,基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡,DP在0.758 8—0.960 4之间,H在0.476 2—0.862 0之间,PIC在0.446 4—0.861 5之间,EPP在0.385 0—0.856 0之间,累积个体鉴别力为0.999 999 999,累积非父排除率为0.999 999 998。15个STR位点适合作为那曲地区藏族人群的遗传标记用于人类学、疾病连锁分析、法医学亲子鉴定和个体识别等领域的研究。     

紫细菌光合色素指纹图谱的建立与色素分析

【目的】探索快速高效的色素样品制备方法;为建立紫细菌全色素TLC和HPLC标准指纹图谱和数据库提供研究方法和思路;为色素代谢与调控等研究提供快速的色素分析方法。【方法】选择沼泽红假单胞菌(Rhodopesudomonas palustris CQV97)为材料,采用改良丙酮甲醇提取法、TLC重复展层法、图像灰度分析法、吸收光谱法、HPLC和MS法进行色素分析。【结果】甲醇或丙酮可选择性地提取样品的细菌叶绿素和类胡萝卜素,通过对丙酮甲醇法的改良,使色素提取总量提高了13.5%。建立了CQV97菌株全色素的TLC和HPLC指纹图谱,二者均含有11种色素组分。图像灰度分析法估算了TLC指纹图谱各色素组分的表观相对含量。以TLC图谱的各色素组分为外标物,明确了HPLC图谱中各色素组分的保留时间(Rt)与TLC图谱中各色素组分的迁移率(Rf)之间的对应关系。结合色素代谢途径、光谱分析和MS,定性分析了指纹图谱中11种色素组分。TLC或HPLC分析结果表明,理论样品与对照样品色素组分和含量一致,而实际样品与对照样品色素组分一致,但含量不同,重复测定3次,样品中色素相对含量的RSD均小于5%。【结论】改良的丙酮甲醇法可以快速高效地提取光合细菌的色素。采用TLC重复展层法和HPLC法建立的全色素指纹图谱色素组成一致,重复稳定性好,各具特色。TLC和HPLC两种指纹图谱分析方法均能进行光合色素的快速分析,适合于紫细菌色素合成途径中主要积累色素的组分和含量变化规律研究。     

甲醛固定石蜡包埋组织4种DNA提取方法的比较分析

本研究以10例甲醛固定石蜡包埋组织（FFPET）作为疑难检材,将其制成蜡膜,分别以二甲苯-Chelex100法、脱蜡液-Chelex100法、脱蜡液-Vazyme FastPure FFPE DNA Isolation试剂盒（简称FP试剂盒）、脱蜡液-北京天根石蜡包埋组织基因组提取试剂盒法（简称天根试剂盒）提取DNA,进行紫外分光光度计测定（浓度、纯度）及短串联重复序列（STR）分型检测（23个常染色体）,通过比较分析FFPET在4种不同提取方法中的提取质量、STR分型质量和检出率,从而寻求一种高效简便、经济实用、方便快捷的甲醛固定石蜡包埋组织中DNA提取方法。结果表明：应用4种方法提取的石蜡包埋组织蜡膜DNA经紫外分光光度计测定后显示,应用2种Chelex100法提取的DNA浓度高于2款试剂盒,试剂盒提取的DNA的纯度优于另外2种方法,以上差异均具有统计学意义（P<0.05）;FP试剂盒提取DNA的平均浓度和纯度均优于天根试剂盒,无显著性差异（P>0.05）;STR分型普遍存在不同基因座和同一基因座不同等位基因之间的扩增不均衡,呈现前高后低状态;STR平均检出率为FP试剂...     

混合发酵提高2株海洋微生物菌株抑菌活性的研究

2株抑菌范围不同的海洋微生物菌株,在单独培养条件优化基础上进行混合发酵,并对混合发酵条件进行了优化测试,混合发酵结果有效的提高了菌株产生代谢产物的抑菌活性,最小抑菌浓度由单独发酵的156μL/mL、125μL/mL,单独发酵后混合的250μL/mL、218μL/mL降至32μL/mL、28μL/mL,即代谢产物抑菌活性比单独发酵提高200%,比单独发酵后混合提高300%,2株菌株混合发酵的协同效应大于单独发酵混合后的累加效应,对靶标真菌的致畸作用明显。     

快速PCR方法在法医DNA检验中的研究进展

目前法医DNA检验应用的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)复合扩增系统均依赖于荧光标记的多重PCR方法。常规DNA检验流程包括提取、定量、扩增、分离和检测,而多重PCR扩增常常是整个过程中的限速步骤,完成28~30个循环大约需要3 h。以往常利用商业化的热循环仪和热稳定DNA聚合酶,但需要很长的PCR循环时间才能够确保100~400 bp的目标片段得到有效且均衡的复合扩增。随着各种缩短扩增时间方法的出现,STR复合扩增不再需要3 h,而是可以减少到几十分钟甚至十几分钟。现主要总结了快速PCR、直接PCR、芯片PCR以及其他快速扩增等方法的研究现状与进展,尤其是在法医DNA检验领域,同时对比了几种常见快速PCR扩增方法,可见缩短扩增时间对DNA检验的意义重大。未来,以芯片为主导、快速检验为目的的全自动、便携式、集成化的DNA分析系统,将使得法医DNA检验从实验室走进案件现场,甚至日常生活,实现真正的快速即时检验。