ForenSeqTM DNA Signature Prep试剂盒在浙江畲族人群中的法医学应用

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2021.510404

法医学杂志 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (6): 817-824.DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2021.510404

ForenSeq^TM DNA Signature Prep试剂盒在浙江畲族人群中的法医学应用

屈轶龄¹(), 林源²(), 杨子豪²^,³, 陶瑞旸², 夏若成², 曹正军⁴, 高瑞祥⁴, 于欢¹^,², 王紫薇¹^,², 杨琪¹^,², 张晓春¹^,², 张素华²(), 李成涛¹^,²()

^1.苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州 215123
^2.司法鉴定科学研究院上海市法医学重点实验室司法部司法鉴定重点实验室上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海 200063
^3.华东政法大学，上海 200042
^4.盐城市公安局刑警支队，江苏盐城 224000

收稿日期:2021-04-27 发布日期:2021-12-25 出版日期:2021-12-28
通讯作者: 张素华,李成涛
作者简介:李成涛，男，研究员，博士研究生导师，主要从事法医遗传学研究；E-mail：lichengtaohla@163.com
张素华，女，副研究员，主要从事法医遗传学研究；E-mail：zhangsh@ssfjd.cn
屈轶龄（1996—），女，硕士研究生，主要从事法医遗传学研究；E-mail：moeqyl77@163.com
林源（1967—），男，主任法医师，主要从事法医物证学研究；E-mail：liny@ssfjd.cn第一联系人：屈轶龄和林源为共同第一作者
基金资助:
万人计划青年拔尖人才项目(WRQB2019);中青年科技创新领军人才项目(2018RA2102);司法部司法鉴定重点实验室资助项目;上海市法医学重点实验室资助项目(21DZ2270800);上海市司法鉴定专业技术服务平台资助项目(19DZ2292700)

Forensic Application of ForenSeq^TM DNA Signature Prep Kit in Zhengjiang She Ethnic Group

Yi-ling QU¹(), Yuan LIN²(), Zi-hao YANG²^,³, Rui-yang TAO², Ruo-cheng XIA², Zheng-jun CAO⁴, Rui-xiang GAO⁴, Huan YU¹^,², Zi-wei WANG¹^,², Qi YANG¹^,², Xiao-chun ZHANG¹^,², Su-hua ZHANG²(), Cheng-tao LI¹^,²()

^1.School of Biology and Basic Medical Sciences, Soochow University, Suzhou 215123, Jiangsu Province, China
^2.Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine, Key Laboratory of Forensic Science, Ministry of Justice, Shanghai Forensic Service Platform, Academy of Forensic Science, Shanghai 200063, China
^3.East China University of Political Science and Law, Shanghai 200042, China
^4.Criminal Police Detachment of Yancheng Public Security Bureau, Yancheng 224000, Jiangsu Province, China

Received:2021-04-27 Online:2021-12-25 Published:2021-12-28
Contact: Su-hua ZHANG,Cheng-tao LI

摘要/Abstract

摘要： 目的

评估ForenSeq^TM DNA Signature Prep试剂盒（以下简称ForenSeq试剂盒）对浙江畲族人群STR序列的解读能力及法医学应用效能。

方法

应用MiSeq FGx法医基因组学系统和ForenSeq试剂盒对50例浙江畲族人群样本进行大规模平行测序（massively parallel sequencing，MPS）检测，采用ForenSeq^TM通用分析软件分析测序数据，获取58个STR基因座的分型结果及序列结构信息。将MPS与PCR-CE技术的分型结果进行一致性比对，并计算等位基因频率和群体遗传学参数。

结果

在50例浙江畲族人群样本中，共观察到448种序列多态性等位基因，与PCR-CE技术检测的片段长度多态性结果相比，基于ForenSeq试剂盒的MPS检测增加了82个等位基因，在6个基因座的侧翼区共发现7个SNP变异。22例男性的24个Y染色体STR基因座中共检测到19种单倍型。27个常染色体STR基因座的累积个体识别率为1-8.87×10^-30，累积二联体非父排除率为0.999 999 962 640 657，累积三联体非父排除率为0.999 999 999 999 633。

结论

基于MiSeq FGx法医基因组学系统使用ForenSeq试剂盒进行MPS检测，极大提高了检测效能。58个STR基因座在所调查的浙江畲族人群中具有良好的遗传多态性，可应用于法医学个体识别和亲权鉴定。

关键词: 法医遗传学, 大规模平行测序, 短串联重复, 多态现象，遗传, ForenSeq^TM DNA Signature Prep试剂盒, 畲族, 浙江

Abstract: Objective

To evaluate the ability of the ForenSeq^TM DNA Signature Prep kit （ForenSeq kit） in analyzing the sequence information of STRs in Zhejiang She ethnic group and its forensic application efficacy.

Methods

A total of 50 Zhejiang She ethnic group samples were sequenced with the ForenSeq kit on the MiSeq FGx platform. The data was analyzed using ForenSeq^TM universal analysis software to obtain the motif structure and flank regions of the 58 STRs, then compared with PCR-CE typing results to test the consistency. At last, the allele frequency and population genetic parameters were calculated.

Results

A total of 448 sequence polymorphic alleles were detected in 50 samples of Zhejiang She ethnic group. Compared with fragment length polymorphism detected by PCR-CE, 82 alleles were increased by MPS detection based on ForenSeq kit, and 7 SNPs variation were detected in the flanking regions of 6 loci. The 22 male individuals were genotyped, and total 19 haplotypes were detected in 24 Y chromosome STRs of these 22 males. The cumulative discrimination power of the 27 autosomal STRs was 1-8.87×10^-30, the cumulative probability of exclusion of duo-testing was 0.999 999 962 640 657, the cumulative probability of exclusion of trios-testing was 0.999 999 999 999 633.

Conclusion

Based on MPS typing technology, using the ForenSeq kit greatly improves the detection efficiency. In addition, the 58 STRs have good genetic polymorphisms in Zhejiang She ethnic group, which are suitable for individual identification and paternity identification in forensic application.

Key words: forensic genetics, massively parallel sequencing, short tandem repeat （STR）, polymorphism, genetic, ForenSeq^TM DNA Signature Prep kit, She ethnic group, Zhejiang

中图分类号:

DF795.2

屈轶龄, 林源, 杨子豪, 陶瑞旸, 夏若成, 曹正军, 高瑞祥, 于欢, 王紫薇, 杨琪, 张晓春, 张素华, 李成涛. ForenSeq^TM DNA Signature Prep试剂盒在浙江畲族人群中的法医学应用[J]. 法医学杂志, 2021, 37(6): 817-824.

Yi-ling QU, Yuan LIN, Zi-hao YANG, Rui-yang TAO, Ruo-cheng XIA, Zheng-jun CAO, Rui-xiang GAO, Huan YU, Zi-wei WANG, Qi YANG, Xiao-chun ZHANG, Su-hua ZHANG, Cheng-tao LI. Forensic Application of ForenSeq^TM DNA Signature Prep Kit in Zhengjiang She Ethnic Group[J]. Journal of Forensic Medicine, 2021, 37(6): 817-824.

图/表 6

参考文献 16

1	侯一平. 法医物证学[M].4版.北京：人民卫生出版社，2016：53.
	HOU Y P. Forensic genetics[M]. 4th ed. Beijing： People’s Medical Publishing House，2016：53.
2	张素华，边英男，赵琪，等. 二代测序技术在法医学中的应用进展[J].法医学杂志，2016，32（4）：282-289，295. doi：10.3969/j.issn.1004-5619.2016.04.012.
	ZHANG S H， BIAN Y N， ZHAO Q， et al. Review of second generation sequencing and its application in forensic genetics[J]. Fayixue Zazhi，2016，32（4）：282-289，295.
3	NOVROSKI N M M， KING J L， CHURCHILL J D， et al. Characterization of genetic sequence variation of 58 STR loci in four major population groups[J]. Forensic Sci Int Genet，2016，25：214-226. doi：10.1016/j.fsigen.2016.09.007.
4	CHURCHILL J D， SCHMEDES S E， KING J L， et al. Evaluation of the Illumina^® Beta Version ForenSeq^TM DNA Signature Prep Kit for use in genetic profiling[J]. Forensic Sci Int Genet，2016，20：20-29. doi：10.1016/j.fsigen.2015.09.009.
5	GUO F， YU J， ZHANG L， et al. Massively parallel sequencing of forensic STRs and SNPs using the Illumina^® ForenSeq^TM DNA Signature Prep Kit on the MiSeq FGx^TM Forensic Genomics System[J]. Forensic Sci Int Genet，2017，31：135-148. doi：10.1016/j.fsigen.2017.09.003.
6	金荣. 浙江的少数民族[J].中国民族，1990（2）：20.
	JIN R. Minorities in Zhejiang Province[J]. Zhongguo Minzu，1990（2）：20.
7	巩五虎，薛少华，张岩，等. SiFa^TM 23 Plex试剂盒（提取测试版）在汉族人群中的法医学调查[J].法医学杂志，2017，33（5）：516-521. doi：10.3969/j.issn.1004-5619.2017.05.015.
	GONG W H， XUE S H， ZHANG Y， et al. Forensic investigation in Han population by SiFa^TM 23 Plex Kit （beta version）[J]. Fayixue Zazhi，2017，33（5）：516-521.
8	ZHU B F， ZHANG Y D， SHEN C M， et al. Developmental validation of the AGCU 21+1 STR kit： A novel multiplex assay for forensic application[J]. Electrophoresis，2015，36（2）：271-276. doi：10.1002/elps.201400333.
9	CRNJAC J， OZRETIĆ P， MERKAŠ S， et al. Investigator Argus X-12 study on the population of northern Croatia[J]. Genet Mol Biol，2017，40（1）：80-83. doi：10.1590/1678-4685-GMB-2015-0261.
10	LUO Y， WU Y， QIAN E， et al. Population genetic analysis of 36 Y-chromosomal STRs yields comprehensive insights into the forensic features and phylogenetic relationship of Chinese Tai-Kadai-speaking Bouyei[J]. PLoS One，2019，14（11）：e224601. doi：10.1371/journal.pone.0224601.
11	WARSHAUER D H， LIN D， HARI K， et al. STRait Razor： A length-based forensic STR allele-calling tool for use with second generation sequencing data[J]. Forensic Sci Int Genet，2013，7（4）：409-417. doi：10.1016/j.fsigen.2013.04.005.
12	EXCOFFIER L， LISCHER H E L. Arlequin suite ver 3.5： A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows[J]. Mol Ecol Resour，2010，10（3）：564-567. doi：10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x.
13	刘亚举，张俊涛. 几款遗传学分析软件在法医生物统计中的应用[J].河南科技大学学报（医学版），2014，32（1）：62-64.
	LIU Y J， ZHANG J T. Application of several genetic analysis softwares to forensic biological statistics[J]. Henan Keji Daxue Xuebao （Medical science），2014，32（1）：62-64.
14	PARSON W， BALLARD D， BUDOWLE B， et al. Massively parallel sequencing of forensic STRs： Considerations of the DNA commission of the International Society for Forensic Genetics （ISFG） on minimal nomenclature requirements[J]. Forensic Sci Int Genet，2016，22：54-63. doi：10.1016/j.fsigen.2016.01.009.
15	刘宝年，张雅琪，邵诚臣，等. 二代测序技术在法医遗传学中的应用研究进展（2011~2016）[J].中国法医学杂志，2017，32（5）：480-483，487. doi：10.03618/J.ISSN.1001-5728.2017.05.010.
	LIU B N， ZHANG Y Q， SHAO C C， et al. Research progress in the application of next-generation sequencing in forensic genetics[J]. Zhongguo Fayi-xue Zazhi，2017，32（5）：480-483，487.
16	CHURCHILL J D， CHANG J， GE J， et al. Blind study evaluation illustrates utility of the Ion PGM^TM system for use in human identity DNA typing[J]. Croat Med J，2015，56（3）：218-229. doi：10.3325/cmj.2015.56.218.

基因座	引物序列（5'→3'）	Tm/℃	GC/%	染料	浓度/（μmol·L^-1）
DYS505	F：TCTGGCGAAGTAACCCAAAC	58.11	50.00	FAM	2
DYS505	R：TCGAGTCAGTTCACCAGAAGG	59.39	52.38	FAM	2
DYS612	F：CTTGTTGAGATGGTGCAGAAAGG	60.06	47.83	FAM	2
DYS612	R：TCTAGAGCCAAAAAGGGAACTGA	59.35	43.38	FAM	2

基因座	引物序列（5'→3'）	Tm/℃	GC/%	染料	浓度/（μmol·L^-1）
DYS505	F：TCTGGCGAAGTAACCCAAAC	58.11	50.00	FAM	2
DYS505	R：TCGAGTCAGTTCACCAGAAGG	59.39	52.38	FAM	2
DYS612	F：CTTGTTGAGATGGTGCAGAAAGG	60.06	47.83	FAM	2
DYS612	R：TCTAGAGCCAAAAAGGGAACTGA	59.35	43.38	FAM	2

基因座	等位基因数		提升率/%	基因座	等位基因数		提升率/%
基因座	PCR-CE	MPS	提升率/%	基因座	PCR-CE	MPS	提升率/%
A-STR				X-STR
CSF1PO	7	7	0	DXS10103	6	7	16.67
D10S1248	7	7	0	DXS8378	4	4	0
D13S317	7	7	0	DXS10074	8	8	0
D16S539	6	6	0	DXS7132	6	6	0
D17S1301	7	7	0	DXS10135	18	26	44.44
D18S51	14	14	0	DXS7423	5	5	0
D5S818	7	7	0	HPRTB	6	6	0
D6S1043	12	12	0	Y-STR
FGA	13	13	0	Y-GATA-H4	4	4	0
Penta D	7	7	0	DYS505	5	5	0
Penta E	15	15	0	DYS481	6	6	0
TH01	6	6	0	DYS460	3	3	0
TPOX	5	5	0	DYS448	4	4	0
D19S433	10	11	10.00	DYS439	3	3	0
D20S482	7	8	14.29	DYS438	2	2	0
D7S820	7	8	14.29	DYS437	2	2	0
vWA	7	8	14.29	DYS392	2	2	0
D22S1045	6	7	16.67	DYS391	2	2	0
D1S1656	10	12	20.00	DYS390	3	5	66.67
D4S2408	5	6	20.00	DYS389Ⅱ	4	7	75.00
D2S441	7	10	42.86	DYS389Ⅰ	3	3	0
D8S1179	8	13	62.50	DYS385a/b	5	5	0
D3S1358	6	10	66.67	DYS19	4	4	0
D9S1122	6	10	66.67	DYF387S1	7	14	100.00
D2S1338	10	21	110.00	DYS522	4	4	0
D12S391	9	20	122.22	DYS533	3	3	0
D21S11	9	22	144.44	DYS549	3	3	0
				DYS570	5	5	0
				DYS576	4	4	0
				DYS643	4	4	0
				DYS635	5	7	40.00
				DYS612	6	6	0

基因座	等位基因数		提升率/%	基因座	等位基因数		提升率/%
基因座	PCR-CE	MPS	提升率/%	基因座	PCR-CE	MPS	提升率/%
A-STR				X-STR
CSF1PO	7	7	0	DXS10103	6	7	16.67
D10S1248	7	7	0	DXS8378	4	4	0
D13S317	7	7	0	DXS10074	8	8	0
D16S539	6	6	0	DXS7132	6	6	0
D17S1301	7	7	0	DXS10135	18	26	44.44
D18S51	14	14	0	DXS7423	5	5	0
D5S818	7	7	0	HPRTB	6	6	0
D6S1043	12	12	0	Y-STR
FGA	13	13	0	Y-GATA-H4	4	4	0
Penta D	7	7	0	DYS505	5	5	0
Penta E	15	15	0	DYS481	6	6	0
TH01	6	6	0	DYS460	3	3	0
TPOX	5	5	0	DYS448	4	4	0
D19S433	10	11	10.00	DYS439	3	3	0
D20S482	7	8	14.29	DYS438	2	2	0
D7S820	7	8	14.29	DYS437	2	2	0
vWA	7	8	14.29	DYS392	2	2	0
D22S1045	6	7	16.67	DYS391	2	2	0
D1S1656	10	12	20.00	DYS390	3	5	66.67
D4S2408	5	6	20.00	DYS389Ⅱ	4	7	75.00
D2S441	7	10	42.86	DYS389Ⅰ	3	3	0
D8S1179	8	13	62.50	DYS385a/b	5	5	0
D3S1358	6	10	66.67	DYS19	4	4	0
D9S1122	6	10	66.67	DYF387S1	7	14	100.00
D2S1338	10	21	110.00	DYS522	4	4	0
D12S391	9	20	122.22	DYS533	3	3	0
D21S11	9	22	144.44	DYS549	3	3	0
				DYS570	5	5	0
				DYS576	4	4	0
				DYS643	4	4	0
				DYS635	5	7	40.00
				DYS612	6	6	0

群体遗传学参数	基于重复序列多态性	基于片段长度多态性
27个A-STR（n=50）
多态信息含量（PIC）	0.756 7（0.556 7~0.911 3）	0.732 4（0.556 7~0.872 8）
个体识别率（DP）	0.905 1（0.791 2~0.968 0）	0.892 7（0.791 2~0.956 8）
累积个体识别率（CDP）	1-8.87×10^-30	1-4.14×10^-28
二联体非父排除率（PE_duo）	0.451 4（0.240 1~0.714 3）	0.395 6（0.201 3~0.621 1）
三联体非父排除率（PE_trio）	0.634 5（0.432 5~0.838 2）	0.585 6（0.385 5~0.774 7）
累积二联体非父排除率（CPE_duo）	0.999 999 962 640 657	0.999 999 289 201 538
累积三联体非父排除率（CPE_trio）	0.999 999 999 999 633	0.999 999 999 983 129
7个X-STR（n=50）
多态信息含量（PIC）	0.701 9（0.476 0~0.928 3）	0.686 3（0.451 8~0.898 3）
女性个体识别率（DP_f）	0.879 9（0.722 6~0.991 5）	0.869 7（0.700 6~0.983 7）
男性个体识别率（DP_m）	0.743 2（0.558 4~0.932 1）	0.728 9（0.534 2~0.905 8）
累积女性个体识别率（CPD_f）	0.999 970 057 036 496	0.999 999 929 094 268
累积男性个体识别率（CPD_m）	0.999 999 972 797 382	0.999 949 621 034 335
二联体平均非父排除率	0.576 7（0.410 6~0.870 7）	0.558 7（0.313 2~0.822 5）
三联体平均非父排除率	0.701 9（0.476 0~0.928 3）	0.686 3（0.451 8~0.898 3）
累积二联体平均非父排除率	0.998 776 019 866 265	0.998 078 374 414 182
累积三联体平均非父排除率	0.999 922 179 142 742	0.999 868 063 580 329
24个Y-STR（n=22）
单倍型总数	19	19
唯一单倍型数目	17	17
出现2次单倍型数目	1	1
出现3次单倍型数目	1	1
单倍型多样性（HD）	0.982 683 983	0.982 683 983
基因多样性（GD）	0.173 2~0.925 8	0.173 2~0.887 4
单倍型分辨能力（DC）	0.863 636 364	0.863 636 364
单倍型匹配概率（HMP）	0.061 983 471	0.061 983 471

ForenSeq^TM DNA Signature Prep试剂盒在浙江畲族人群中的法医学应用

Forensic Application of ForenSeq^TM DNA Signature Prep Kit in Zhengjiang She Ethnic Group

RichHTML

PDF (PC)