PDF《青海大通上孙家寨古代居民 mtDNA 遗传分析》

收稿日期:2012-07-18;

定稿日期:2012-09-28 基金项目:国家自然科学基金资助项目 (31071102);

上海市哲学社会科学规划课题 (2010BZH005).

作者简介:张M胤(1984-),男,复旦大学现代人类学教育部重点实验室硕士研究生,主要从事古 DNA 分子生物学研究. 通讯作者:谭婧泽,女,讲师,Email:[email protected] 青海大通上孙家寨古代居民 mtDNA 遗传分析 张M胤 1,

2 ,徐智1,

2 ,许渤松1,

2 ,韩康信

3 , 周慧4,金 力1,

2 ,谭婧泽 1,

2 ( 1. 复旦大学现代人类学教育部重点实验室,上海 200433;

2. 上海人类学学会,上海 200433;

3. 中国社会科学院考古研究所,北京 100710;

4. 吉林大学生命科学学院,长春 130012) 摘要:利用古DNA手段对考古发掘出土的人类遗骸进行遗传分析, 是揭示当地古代人群来源的重要手段. 我们通过克隆测序和 PCR-RFLP 的方法,从来自青海大通上孙家寨的约 3000-3300 年前和

2000 年前两 个不同年代的牙齿样本中,成功得到

59 个线粒体高变 I 区和编码区的 SNP 位点的序列信息.之后我们 将所得序列与来自亚洲大陆的

34 个现代人群共

1833 个个体和

2 个不同年代的古代人群样本的线粒体序 列分别在个体和群体水平上作比较,结果表明这两个时期人群并不是一脉相承的. 关键词:古DNA;

线粒体 DNA;

卡约文化;

古羌族 中图法分类号 :Q987;

文献标识码 :A;

文章编号 :1000-3193(2013)02-204-15

1 简介我国青海大通上孙家寨一带地处河湟之间,秦以前为古羌人聚居区,两汉时期是多 民族杂居区域.上孙家寨墓地发掘出土的青铜时代卡约文化(距今约 3000-3300 年)墓葬 约1113 座,是目前已发掘卡约文化墓葬最多的一处.卡约文化是青海省古代各种文化遗 址中数量最多、分布范围最广的一种土著文化,东起甘肃青海交界处的黄河、湟水两岸, 西至青海湖周围,北达祁连山麓,南至阿尼玛卿山以北的广大地区均有分布,涉及的地区 有民和、乐都、平安、西宁、互助、大通、海晏、刚察、同仁、贵南、化隆、循化、贵德、 尖扎、湟中、共和等

10 多个县、市,分布范围相当广泛.在上孙家寨墓地还发掘出两汉 和魏晋初(距今约

2000 年)的墓葬

182 座.从这些汉晋墓葬的文化面貌来看,以汉文化 为主体,又明显保留有其他多种民族的文化因素. 《晋语 ・ 国语》中记载: 昔少典娶有虫乔氏,生黄帝、炎帝.黄帝以姬水成,炎帝 以姜水成.成而异德,故黄帝为姬,炎帝为姜. 炎帝属古羌族部落,部落众多.在后来 的战争中,炎帝部落大部分与黄帝部落互相融合,成为华夏族(今汉族的先民).炎帝部 ? ?

205 ? 落中的另一部分则西行或南下,与当地土著居民融合,成为汉藏语系中汉族和羌族以外的 其他民族的先民, 如藏族、 彝族、 纳西族等. 由此可见, 古羌族是中华民族重要的组成部分. 古DNA 是指保留在古代生物遗骸和遗迹中的遗传物质,是一种重要的遗传资源. 近年来随着人类遗传学及人类基因组研究的迅速发展,促生了在 DNA 分子水平上研究人 群的遗传学特征的方法,即分子人类学.其中,线粒体 DNA(mtDNA) 位于线粒体中,是 闭合的环状双链 DNA 分子,属于母系遗传.人类的 mtDNA 由16569 个碱基对组成,其 中非编码区里含有三个高变区 (Hypervariable Region, HVR),分为 HVRI (16024-16365)、 HVRII(73-340)、HVRIII(438-574)[1] .这三个高变区的 DNA 突变是非常高频和多态的,通 过检测高变区的 SNP 遗传标记,可以确定样品所属的单倍群 (Haplogroup),为分析个体 和群体的母系遗传特征提供重要的信息.对距今

1700 至1900 年的青海陶家寨遗址出土的

46 个样品的遗传特征分析显示,这一人群已比较接近藏缅语族人群和现代汉族 [2] .为了 进一步揭示古羌族和汉族之间的群体关系,我们分析了出土于青海大通上孙家寨两个不同 时期(3000-3300 年前和

2000 年前)的古代群体的 mtDNA 遗传特征,并确定了个体的单 倍群归属.群体比较分析显示,3000-3300 年前的卡约文化人群的母系遗传结构与现代西 南少数民族相近,而2000 年前人群的母系遗传构成更接近现代汉族.本研究为了解中国 西北地区少数民族的迁徙和汉族的形成,提供了重要信息.

2 材料与方法 2.1 材料 本文实验材料出自青海省大通县上孙家寨的大型古代墓地,由青海省文物考古研究 所的多位考古学者主持发掘和悉心采集.研究随机选取其中的

78 个个体,其中卡约文化 期34 个,汉代

44 个,材料均为牙齿. 为研究青海大通上孙家寨古代人群和周边地理人群之间的异同,我们选取了来自亚 洲大陆的

34 个现代人群共

1833 个个体和

2 个不同年代的古代人群作为比较(表1),具 体地理分布见图 1. 2.2 实验方法 参照 Xu Z 等的实验方法 [3] 进行样品的去污染预处理和粉碎、 DNA 抽提、mtDNA 片 段的 PCR 扩增、克隆测序等. 2.3 序列分析及 mtDNA 单倍群归属 以rCRS(Genbank accession number NC_012920)[4] 作为参照, 使用Lasergene 7.1.0 (DNASTAR,http://www.dnastar.com/),将克隆测序得到的序列进行比对.通过检索已发 表的现代人 mtDNA HVR I 数据库 [5] ,划分每个样品的单倍群归属.选择单倍群特异的编 码区 SNP,并通过微测序 (Minisequencing) 和限制性片段长度多态性 (Restriction fragment length polymorphism, RFLP) 进行分型以确定单倍群归属.Minisequencing 使用 ABI PRISM SNaPshotTM (Applied Biosystems) Multiplex Kit 进行单碱基延伸反应,引物见表 2,结果用 GeneScan? Analysis Software Version 3.7(Applied Biosystems) 分析,RFLP 使用的引物参照 ? ?

206 ?

32 卷表134 个现代人群和

4 个古代人群(加 表示)中单倍群的分布频率 Tab.1 Haplogroup frequencies of

34 modern and

4 ancient Chinese populations used for comparison with Shangsunjiazhai samples 编号 群体 数量 单倍型 A B B4 B5 C D D4 D5 F* F1 F2 F3 G

1 汉族 ( 青海 )

44 0.09 0.02 0.02 0.05 0.18 0.14 0.02 0.02

2 汉族 ( 内蒙 )

45 0.04 0.06 0.02 0.09 0.22 0.02 0.02 0.09 0.02

3 汉族 ( 陕西 )

85 0.08 0.03 0.06 0.05 0.25 0.1 0.04 0.1

4 汉族 ( 山西 )

53 0.08 0.08 0.02 0.02 0.21 0.06 0.04 0.08 0.02 0.04

5 汉族 ( 四川 )

58 0.04 0.11 0.1 0.01 0.17 0.02 0.01 0.1

6 汉族 ( 云南 )

70 0.05 0.11 0.05 0.05 0.1 0.06 0.15 0.02

7 蒙古族 ( 新疆 )

49 0.08 0.02 0.1 0.2 0.1 0.08 0.04

8 蒙古族 ( 青海 )

15 0.13 0.07 0.2 0.13 0.13

9 蒙古族 ( 内蒙 )

48 0.08 0.08 0.02 0.06 0.31 0.08 0.06 0.02

10 维吾尔族 ( 新疆 )

89 0.04 0.01 0.08 0.06 0.05 0.01 0.06

11 哈萨克族 ( 新疆 )

80 0.04 0.02 0.14 0.13 0.01 0.05 0.01 0.01

12 藏族 ( 云南 )

75 0.16 0.08 0.11 0.06 0.49 0.06 0.03

13 藏族 ( 青海 ) I

56 0.21 0.02 0.05 0.07 0.06 0.04

14 藏族 ( 阿里 )

46 0.2 0.02 0.04 0.11 0.0........