1.2 条件与非条件QTL研究概述

传统上关于QTL定位的研究大多基于植物发育的某一特定阶段或者独立条件下的表型数据，通过遗传作图等手段得到的QTL即被称为非条件QTL（Unconditional QTL）[13]。非条件QTL分析获得的是数量性状基因表达的累加效应，忽略了基因的时空表达特性，不能充分反映数量性状的动态积累过程以及过程中QTL发生作用的规律和机制。

为了研究不同发育过程中数量性状基因表达的动态模式以及遗传效应，朱军[14]提出了条件QTL（Conditional QTL）的概念，并开发了用于分析条件遗传效应和发育遗传方差分量的遗传模型。条件QTL根据作物生长过程中不同发育阶段或某给定条件下，通过条件变量分析法计算得到性状的净效应值进行遗传作图，是对数量性状基因时空表达或多个数量性状基因综合表达的遗传信息的分解和解析。显然，条件QTL可以有效解析性状发育过程中的遗传信息，揭示不同时间段不同环境QTL的表达动态，丰富QTL定位的内容和扩大QTL定位的应用范围[15]。

大豆的R6~R7期是大豆籽粒迅速充实饱满的时期，蛋白质、脂肪和糖类代谢旺盛，是籽粒质地形成的关键时期，大豆品质的优劣主要与其发育过程有关[16]。现代发育遗传学已经探明在生物体的不同发育阶段，基因是按一定的时空秩序有选择地表达的，控制复杂性状的遗传机制在个体发育过程中会发生显著的变化[17]。因此要研究清楚大豆青籽粒硬度相关的遗传机制，对大豆籽粒硬度的发育行为的研究十分必要。Zhu[14]提出的发育数量遗传分析新方法可有效估算不同发育时期的条件遗传方差分量和净遗传效应：

基于t时刻的表型值用复合区间作图法进行非条件QTL定位，定位的QTL具有0→t时刻的遗传主效应，定位的遗传模型为：

y_j(t) =β_0(t) +β_((t))^* X_j^*+∑_i▒β_i(t)   X_ij+ε_j(t)

式中t表示t时刻，i表示第i个标记，j表示第j个RIL，其中y_j(t) 是t时刻第j个RIL的表型值；β_0(t) 是t时刻RIL群体的均值；β_((t))^*是t时刻累积的QTL效应；X_j^*是QTL效应的系数，X_j^*={0,1}；β_i(t) 是t时刻第i个标记的累积效应；X_ij是第i个标记效应的系数；ε_j(t) 代表机误。

同理，运用条件变量分析法分析t-1到t时刻增长净效应的条件表型值，利用复合区间作图法对条件QTL进行定位，分析发育动态QTL的增加净效应。定位的遗传模型为：

y_j(t∣t-1) =β_0(t∣t-1) +β_((t∣t-1))^* X_j^*+∑_i▒β_i(t∣t-1)   X_ij+ε_j(t∣t-1)

该方法已经被用于分析棉花[18]、水稻[19]、小麦[20]、玉米[21]、油菜[22]等作物的发育性状的遗传研究中。大豆中Sun D等[15]对大豆主茎荚数及株高的发育行为做了QTL定位，主茎荚数性状，在7个连锁群上LOD值大于3.4的定位到10个非条件QTL，5个条件QTL；株高性状，在7个连锁群上定位到13个非条件QTL和12个条件QTL。 此外还有很多研究者对大豆粒型粒重[23]、异黄酮与蛋白质、油份之间的遗传关系[23]、亚麻酸含量[25]和籽粒发育过程中蛋白质积累速率[26]等发育性状的QTL进行了研究。

菜用大豆籽粒硬度特性的研究对于菜用大豆的生产加工和品种选育具有重大意义。本文通过结合分子遗传连锁图谱，对菜用大豆籽粒硬度的条件与非条件QTL进行了动态的分析，旨在分子水平探索菜用大豆籽粒硬度的发育遗传机理。

1  材料与方法

1．1  实验材料与遗传图谱

本研究使用的NJRIKY群体来自于在鲜食期（R6）具有显著硬度差异的两个亲本：科丰1号（硬度1124.98g·mm）×南农1138-2（硬度984.34g·mm）衍生的184份F2:7:26代重组自交家系（recombinant inbred lines, RILs）。于2017年6月25日在南京农业大学国家大豆改良中心江浦实验站按照行长4m，行间距0.5m种植，每个家系根据随机区组设计设置2个重复。根据前期实验，从籽粒填充荚皮种穴约50%时开始到R7时期（具有成熟色泽）大约经历20天，每5d取样一次测定籽粒硬度，整个过程每个株系取样4次，其中：