亲权鉴定技术在法医学和生物学领域具有重要作用,常用于确认亲子关系、祖孙关系等家族血缘关系。随着分子生物学技术的发展,常染色体短串联重复序列(Short Tandem Repeats,STR)分型技术成为亲权鉴定的重要手段之一。本文将重点探讨常染色体STR分型技术在祖孙关系鉴定中的应用及亲权指数(PI)的计算方法。
一、常染色体STR分型技术概述
STR是存在于基因组中的短DNA重复序列,通常由2至6个碱基组成,具有高度的遗传多态性。由于STR在群体中的等位基因频率较高,且具有较高的遗传稳定性,常染色体STR分型技术成为了亲缘关系鉴定中的核心工具。通过分析个体的STR位点,能够有效区分个体之间的遗传差异,并确定其亲缘关系。
二、亲权指数的概念及其计算原理
亲权指数(PI)是亲权鉴定中用于衡量两人之间血缘关系的指标之一。具体来说,PI的计算基于两个假设:第一,待测个体与参考个体存在生物学亲缘关系;第二,待测个体与参考个体不存在生物学亲缘关系。在每个STR位点上,PI表示在假定亲缘关系存在和不存在的情况下,某一等位基因分型在被测个体中出现的相对可能性。
亲权指数的计算公式为:
在亲子关系鉴定中,亲权指数的计算通常基于孟德尔遗传规律,通过分析父母子三方的基因型,计算每个STR位点上等位基因的传递概率。对于祖孙关系的亲权指数计算,虽然不涉及直接的父母子三方关系,但仍遵循相似的遗传规则。由于祖父母和孙子/孙女之间共享约50%的遗传物质,祖孙鉴定中的PI计算相对复杂,需要综合考虑多个STR位点。
三、祖孙关系亲权指数的计算步骤
在祖孙关系鉴定中,常染色体STR分型的亲权指数计算步骤与亲子关系鉴定类似,但由于祖孙关系的特殊性,计算时需特别注意两代之间的遗传特点。以下是计算步骤:
收集样本和STR分型数据
首先,从祖父母与孙子/孙女的样本中提取DNA,进行常染色体STR分型分析。每个个体的多个STR位点会生成对应的等位基因型。
确定候选等位基因
在每个STR位点,孙子/孙女的基因型应与祖父母的某一方共享至少一个等位基因。这是因为孙子/孙女从父母处继承了一半的DNA,而父母则从祖父母处继承了一半的DNA。
查找群体等位基因频率
在每个STR位点上,通过相关的基因频率数据库查找等位基因在群体中的频率。这些频率反映了在不假设亲缘关系存在的情况下,等位基因在群体中随机出现的概率。
计算每个STR位点的PI
每个STR位点的亲权指数计算公式为:
其中,q代表在待测等位基因在群体中的频率。当孙子/孙女与祖父母在某一STR位点共享一个等位基因时,可以根据该等位基因在群体中的频率q来计算亲权指数。若孙子/孙女的等位基因不符合祖孙遗传规律,则该位点的PI通常为0。
计算累积亲权指数(CPI)
祖孙关系鉴定通常不会只依赖于一个STR位点的结果,而是需要通过多个位点的分析来提高准确性。通过将各个位点的PI相乘,得出累积亲权指数(CPI)。CPI是各个位点PI的乘积,表示在所有位点上,假定存在亲缘关系的情况下,孙子/孙女的等位基因型相对于随机个体的可能性。
其中,PI_1、PI_2……PI_n表示每个STR位点的亲权指数。
评估结果
累积亲权指数(CPI)通常与临界值进行比较,用以确定祖孙关系是否成立。如果CPI值较高,通常认为祖孙关系存在的可能性较大;相反,如果CPI值较低或接近于1,说明祖孙关系不成立的可能性较高。
四、常染色体STR分型在祖孙关系鉴定中的优缺点
常染色体STR分型技术在祖孙关系鉴定中具有许多优点。首先,STR位点多样且高频率分布,能够提供高分辨率的遗传信息。其次,STR技术相对成熟,已经应用于多个亲缘关系鉴定场景。然而,由于祖孙关系的特殊性,该技术也存在一些局限。相比于直接的亲子关系,祖孙之间的基因传递过程较为复杂,累积亲权指数的计算需要更多的位点数据,尤其是在缺少中间一代父母的情况下,可能会影响鉴定结果的准确性。
五、总结
常染色体STR分型技术是祖孙关系鉴定中的重要工具,其亲权指数的计算基于等位基因频率和遗传规律。通过多个STR位点的累积分析,可以较为准确地评估祖孙关系。然而,祖孙关系鉴定的复杂性要求更加精确的位点选择和计算方法。未来,随着基因组学技术的进步,祖孙关系鉴定将会变得更加精确和高效,为家族关系鉴定和遗传学研究提供更为可靠的支持。
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