基于STR和HLA多態(tài)性的中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)研究
本文關(guān)鍵詞：基于STR和HLA多態(tài)性的中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《山東大學(xué)》 2010年
基于STR和HLA多態(tài)性的中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)研究
尹方方
【摘要】： 人類群體遺傳學(xué)(population genetics)是一門通過研究人群的遺傳結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律來探討人群進(jìn)化機(jī)制的遺傳分支學(xué)科。人群遺傳結(jié)構(gòu)是指遺傳變異在群體內(nèi)或群體間的分布樣式以及在空間、時(shí)間上具有其特定的結(jié)構(gòu)性和異質(zhì)性。人類群體遺傳結(jié)構(gòu)是人口遷移、人群融合、自然選擇、漂變、地理和社會(huì)隔離、突變等眾多因素綜合作用下的時(shí)空隨機(jī)過程。研究人群的遺傳變異在空間上的結(jié)構(gòu)性、異質(zhì)性及其變化規(guī)律(即空間遺傳結(jié)構(gòu))具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義：①對于闡明特定地區(qū)內(nèi)人口遷移、人群融合、自然選擇、漂變、地理和社會(huì)隔離、突變等因素對人群進(jìn)化的影響和探討人類起源與擴(kuò)展等方面具有重要的遺傳學(xué)和人類學(xué)意義；②對于開展復(fù)雜疾病基因定位的關(guān)聯(lián)研究(特別是全基因組關(guān)聯(lián)研究)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；③對于藥物基因組學(xué)研究和區(qū)域化疾病預(yù)防和治療措施的制定具有指導(dǎo)意義；④對于區(qū)域化法醫(yī)DNA數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建具有指導(dǎo)作用。 中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,國內(nèi)外許多相關(guān)的中國人群的群體遺傳學(xué)研究已取得了一大批重要研究成果,闡明了中國人群的遺傳結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出空間異質(zhì)性和空間結(jié)構(gòu)性的特征,從分子遺傳學(xué)角度,勾畫出了中國人群遷移的路線草圖,描繪出了中國人群基因流動(dòng)的空間軌跡,比較系統(tǒng)地分析了南北人群遺傳差異及其地理界限,但不同學(xué)科或同一學(xué)科的不同研究的結(jié)論并非完全吻合,甚至互相矛盾。例如,姓氏遺傳信息顯示出南、北人群的區(qū)別,并且地區(qū)分界限在南方的武夷山和南嶺一帶,而采用經(jīng)典的血清學(xué)和酶學(xué)標(biāo)記發(fā)現(xiàn)南、北人群之間的地理界限大約以長江為界。 因此,面對不同研究得出的不同結(jié)論,甚至是相互矛盾的結(jié)論,要求我們必須從不同側(cè)面入手,深入研究中國人群的空間遺傳結(jié)構(gòu)特征,以揭示中國人群南、北差異空間異質(zhì)性的表現(xiàn)形式和內(nèi)在機(jī)制,特別是要推斷南、北人群之間的空間遺傳的地理界限。本課題組在以往的研究中已經(jīng)系統(tǒng)地分析了基于mtDNA(母系)和Y染色體(父系)的中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)特征,為了對比分析不同遺傳標(biāo)記(和不同位點(diǎn))的空間遺傳結(jié)構(gòu)差異和挖掘利用其遺傳結(jié)構(gòu)特有信息,本研究將基于大規(guī)模人群調(diào)查的中國人群13個(gè)STR位點(diǎn)(選擇中性)和HLA-A,B位點(diǎn)(被認(rèn)為有選擇壓力)標(biāo)記多態(tài)性空間數(shù)據(jù)庫,在GIS框架內(nèi),采用空間遺傳學(xué)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,系統(tǒng)研究中國人群STR和HLA多態(tài)性的空間遺傳結(jié)構(gòu)特征；并通過對比分析,探討不同標(biāo)記不同位點(diǎn)的空間遺傳結(jié)構(gòu)在空間自相關(guān)特征、地理遺傳梯度和地理遺傳界限等方面的差異。主要研究結(jié)果如下： (1)基于STR分子遺傳標(biāo)記系統(tǒng)的中國人群空間遺傳學(xué)特征：①不同STR位點(diǎn)之間的空間自相關(guān)、地理遺傳梯度及地理界限特征各不相同,提示中國人群的STR遺傳結(jié)構(gòu)具有位點(diǎn)異質(zhì)性特征。②STR在中國人群中的地理遺傳梯度以南-北走向?yàn)橹?東-西走向?yàn)榇危荒?北走向與東-西走向的混合出現(xiàn)可能反映了中國歷史上群體的遷徙和融合的南-北遷移和東-西遷移過程。③不同語系之間存在潛在的遺傳差異,同一語系往往具有同質(zhì)的遺傳結(jié)構(gòu)地理區(qū)域。④地理界限主要分布在邊遠(yuǎn)山區(qū)、不同語系群體之間的局部的特殊地理地帶,說明群體間存在地理隔離和語言屏障造成的遺傳差異；⑤中國人群STR位點(diǎn)空間遺傳結(jié)構(gòu)的地理界限具有空間尺度依賴性。根據(jù)所有漢族和非漢族群體資料進(jìn)行的地理界限分析結(jié)果顯示,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的地理界限主要分布在周邊地區(qū)漢族與少數(shù)民族之間的地帶；而僅用漢族群體資料分析時(shí),具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的地理界限只分布在一些漢族分布區(qū)域內(nèi)某些局部的地理區(qū)域。⑥在秦嶺-淮河流域,STR(選擇中性)的南、北漢族人群之間雖然存在一些貫穿東西的地理界限,但沒有發(fā)現(xiàn)貫穿于秦嶺-淮河一線具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的任何連續(xù)性的地理遺傳界限。 (2)基于HLA分子遺傳標(biāo)記系統(tǒng)的中國人群空間遺傳學(xué)特征：①HLA-A,B位點(diǎn)的空間自相關(guān)、地理遺傳梯度及地理界限特征各不相同,提示中國人群的HLA遺傳結(jié)構(gòu)具有位點(diǎn)異質(zhì)性特征。②HLA-A與HLA-B的地理遺傳梯度分布不一致。HLA-A位點(diǎn)的地理遺傳梯度主方向?yàn)槟?北走向,這與中國人群遷移主方向基本一致。而HLA-B位點(diǎn)卻沒有呈現(xiàn)明顯的地理遺傳梯度方向性,但分布于中國北部地區(qū)的阿爾泰語系群體與其它中國群體之間HLA-B差異明顯。③HLA-A與HLA-B的地理遺傳界限分布也不一致。包括所有群體時(shí),對于HLA-A位點(diǎn),僅在淮河流域,有一條閉合的有統(tǒng)計(jì)顯著性的局部地理界限。對于HLA-B位點(diǎn),新疆地區(qū)的阿爾泰語系與內(nèi)地漢族群體之間有一條具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的地理界限。④對于HLA位點(diǎn),在南方漢族和北方漢族之間,檢測到一條與mtDNA標(biāo)記地理界限類似的貫穿秦嶺-淮河的東-西方向地理界限,但缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對于HLA-B位點(diǎn)在南、北漢族人群之間沒有發(fā)現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的任何連續(xù)性的地理遺傳界限。⑤HLA-A位點(diǎn)的地理遺傳梯度主方向與選擇中性的STR位點(diǎn)的地理遺傳梯度主方向一致(均為南-北走向),且與中國人群遷移的主方向吻合,結(jié)合亞洲人群HLA-A位點(diǎn)選擇中性的研究結(jié)論,提示中國人群HLA-A位點(diǎn)南北走向的地理遺傳梯度方向性,主要是人口遷移的結(jié)果,受選擇壓力的可能性很小。⑥HLA-B位點(diǎn)缺乏與HLA-A和STR那樣的南-北走向的地理遺傳梯度主方向,也與南-北走向的中國人口遷移主方向不吻合,結(jié)合亞洲人群HLA-B位點(diǎn)受自然選擇的研究結(jié)論,本研究推測可能因HLA-B位點(diǎn)受選擇的主方向和人口遷移的主方向相反,抵消了其南-北走向的選擇性地理遺傳梯度。 (3)中國人群四種不同遺傳標(biāo)記系統(tǒng)(mtDNA、Y-染色體、HLA和STR)的空間遺傳學(xué)特征對比：①四種不同遺傳機(jī)制標(biāo)記系統(tǒng)的空間自相關(guān)、地理遺傳梯度及地理界限特征各不相同,提示中國人群的遺傳結(jié)構(gòu)具有明顯的位點(diǎn)異質(zhì)性特征。②不同遺傳機(jī)制標(biāo)記系統(tǒng)的地理遺傳梯度存在差異性,但是四種不同遺傳標(biāo)記的分析結(jié)果均顯示：中國人群之間基因流動(dòng)的主導(dǎo)方向?yàn)槟?北方向,這與過去很長時(shí)期內(nèi)中國人口的由南向北或由北向南擴(kuò)張遷移方向基本一致,說明中國人群之間基因流動(dòng)的最主要的原因應(yīng)當(dāng)是人群擴(kuò)散。③南、北人群之間存在遺傳結(jié)構(gòu)差異,南-北漢族的遺傳結(jié)構(gòu)分界限在秦嶺-淮河一線,與劃分的中國自然、人文南-北地理分界限吻合,但不同遺傳標(biāo)記系統(tǒng)所展示的南-北人群遺傳結(jié)構(gòu)的地理分界限不同,存在位點(diǎn)異質(zhì)性。此外,南、北人群之間的地理遺傳界限,只有在僅使用漢族群體資料時(shí)才會(huì)出現(xiàn),這說明中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)的地理界限具有明顯的空間尺度依賴性,漢族與少數(shù)民族之間的遺傳距離(Fst)明顯大于漢族群體之間的遺傳距離。 概括總結(jié)本課題組對中國人群的mtDNA(母系)、Y-染色體(父系)、STR(選擇中性)和HLA(被認(rèn)為受選擇壓力)四種不同遺傳與進(jìn)化機(jī)制標(biāo)記系統(tǒng)的空間遺傳學(xué)特征,得出如下結(jié)論： (1)中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)存在明顯的位點(diǎn)異質(zhì)性特征：mtDNA(母系)、Y-染色體(父系)、STR(選擇中性)和HLA(被認(rèn)為受選擇壓力)四種不同遺傳機(jī)制標(biāo)記系統(tǒng)的空間自相關(guān)、地理遺傳梯度及地理界限特征各不相同。涉及中國人群的空間遺傳學(xué)問題時(shí),必須表明具體的遺傳標(biāo)記工具,不能籠統(tǒng)的一概而論。 (2)盡管不同位點(diǎn)間存在異質(zhì)性,但中國人群基因流動(dòng)的主方向?yàn)槟?北方向。中國人群之間基因流動(dòng)的最主要的原因應(yīng)當(dāng)是人群擴(kuò)散所致,受自然選擇的影響很小。這種南-北走向的地理遺傳梯度主方向是中國歷史上多層面的、定向的、連續(xù)的人群遷移和族群混合所遺留下的空間遺傳結(jié)構(gòu)痕跡,反映了因群體擴(kuò)張、遷移和混合所致的基因流動(dòng)的主方向。 (3)中國南北人群之間存在遺傳結(jié)構(gòu)差異,南-北漢族的分界限在秦嶺-淮河一線,與中國自然、人文南-北綜合地理分界限吻合,但不同遺傳標(biāo)記系統(tǒng)所展示的南-北人群遺傳結(jié)構(gòu)的地理分界限不同,存在位點(diǎn)異質(zhì)性。概括而言,母系群體空間遺傳結(jié)構(gòu)是造成中國南、北漢族間地理界限的本底和基礎(chǔ),而以父系為主的二千年來的群體向南多次擴(kuò)張和遷移一次又一次地沖淡了南、北群體差異的程度,自然選擇因素并沒有使南-北人群之間產(chǎn)生具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的地理分界限。 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于：①對中國人群的四種遺傳標(biāo)記mtDNA(母系)、Y-染色體(父系)、STR(選擇中性)和HLA(被認(rèn)為受選擇壓力)的空間遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,指出中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)具有位點(diǎn)異質(zhì)性特征。②明確了中國人群因流動(dòng)的主方向?yàn)槟?北方向,其主要原因應(yīng)當(dāng)是人群擴(kuò)散和遷移所致,受自然選擇的影響很小。③闡明了中國南、北漢族的分界限在秦嶺-淮河一線,與中國自然、人文南-北地理分界限吻合,但不同遺傳標(biāo)記系統(tǒng)所展示的南、北人群遺傳結(jié)構(gòu)的地理分界限不同,存在位點(diǎn)異質(zhì)性。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R394.5
【目錄】：
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本文關(guān)鍵詞：基于STR和HLA多態(tài)性的中國人群空間遺傳結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
，本文編號(hào)：144482
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