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在DNA的任何區域內都可能會導致發生突變，在STR基因座也如此。由于存在一些信息不完全明了的機制，STR等位基因會隨時間而變化。理論上，一個STR基因座現有的所有等位基因技術都是由一些“先證者”個體需要經過千百萬年演變而來。突變的形式可能是單堿基的改變自己或者是提高整個系統重復數據序列長度的變化。STR突變的分子作用機制以及可能主要包括復制滑脫或有缺陷的DNA復制機制。

1. STR 等位基因突變的發現

DNA遺傳標記的突變可以比較子代和雙親的分型結果來判斷。父母三聯體包括父親、母親和至少一個孩子，并且檢測該三聯體的基因型。發現父母和子女之間等位基因的差異，可以認為是一種突變。因為大部分STR的突變率很低，所以需要檢測很多等位基因在親子間的傳遞，才能發現STR基因座的突變。

大多數STE突變主要涉及到了一個可以重復建設單位的獲得或丟失。因此，由于這些突變，VWA基因座的等位基因14可能在不同子代表現為13或15。STR基因座中父系突變比母系突變要頻繁的多。然而，僅依據進行基因型的組合方式很難確認發生突變等位基因技術究竟遺傳自親代匯總哪一方。

2. 突變率的檢測

由于平均突變率小于0.1% ，大約1000例父母和兒童之間的等位基因傳播需要檢測一些 STR 標記的突變。Brinkman 及其同事(1998)在9個 STR 位點檢測了10,884對父母及其子女之間的等位基因傳播，發現了23個突變。三個基因座(THO1，F13B，CD4)未發現突變。Sajintila 等(1999)了29640例5個 STR 和4個微衛星的父母和后代之間的等位基因傳遞，發現了18個突變(在3個 STR 位點發現11例: D3s1359，在 VWA 和 TH01發現11例)。TPOX 和 Fes/FPS 兩個 STR 均未檢測到突變。

我們在大量文獻的基礎上收集了13個核心STR基因座的突變率。大多數突變率與每1000個等位基因傳遞或生育事件中1 ~ 5個突變一致。突變率較低的STR基因座為CSF1PO、TH01、TPOX、D5S818和D8S1179。自然地，突變率高的STR基因座D21S11、FGA、D7S820、D16S539和D18S51具有高度多態性，且具有大量等位基因。