【深圳商报】“顺藤摸瓜”揭开西瓜甜瓜逆袭秘密

　　说到西瓜和甜瓜，你脑海中第 一个出现的关键词是什么？相信很 多人想到的是“甜”。 可是你知道吗？野生西瓜和甜 瓜又小又苦，以甜瓜为例，野生果实 只有 2到 3克，现代栽培甜瓜体重增 加了 100 多倍到 2000 倍不等。究竟 它们如何“逆袭”成今天“又大又甜” 的样子？11月2日终于有科学家从基 因组学角度说明白了。 11 月 2 日凌晨，国际权威期刊 《自然——遗传学》以 2 篇长篇幅研 究 论 文（ResearchArticle）在 线 发 表了瓜类作物基因组研究的最新科 研成果，这两项成果分别构建了甜瓜 和西瓜的全基因组变异图谱，揭示了 两种水果的驯化历史及果实品质 的遗传分子机制。 据了解，这两项研究 由中国农科院深圳农业基 因组研究所（简称“深圳基 因组所”）协同北京农林科 学院、中国农科院郑州果 树研究所、美国康奈尔大 学等国内外多家学术机构 共同完成。

　　西瓜和甜瓜从哪儿来？

　　深圳基因组所所长、研究员黄 三文是这两篇论文的共同通讯作 者，与“瓜”有缘的他在 2019年初， 凭借“黄瓜基因组和重要农艺性状 基因研究”获得 2018 年度国家科 技奖自然科学奖二等奖。

　　黄瓜是以黄三文为代表的中 国科学家在世界上第一次破译了 基因组的蔬菜作物。这次他又带领 团队向西瓜与甜瓜发起了科研攻 势。“葫芦科西瓜属的西瓜和葫芦 科甜瓜属的甜瓜可以说是同一科 的‘近亲’，两种瓜都是重要的经济 水果，西瓜年产量约为 9000万吨， 甜瓜年产量约为 3200 万吨，深受 消费者喜爱。”科研人员告诉记者， 这两种瓜都已有数千年的栽培历 史，但它们是怎么进化到现在的样 子，它们的起源和驯化过程都不明 确，另外功能基因信息的缺乏也是 这两种瓜遗传品质改良的重 要瓶颈。

　　为了让西瓜和甜瓜 的育种更科学，中国 农科院郑州果树所在 世界范围内收集了 千余份甜瓜种质资 源，并与北京市农 林科学院一起在全 世界收集到了 400 多 份 西 瓜 种 质 资 源，然后利用深圳 基因组所先进的基 因组学创新研究平 台，对两种瓜的基因组序列进行研究分析。

　　拼 接 出 世 界 上 迄 今 为止最完整西瓜基因组

　　西瓜研究团队首先采用单分 子测序、光学图谱与 Hi-C 三维基 因组联合分析，完成了高质量的西 瓜基因组序列组装，拼接出了世界 上迄今为止最完整的西瓜基因组 序列。通过对 400多份种质资源开 展了基因组变异分析，共鉴定近 2000万个碱基之间的差异。

　　在此基础上，研究团队首次明 确了西瓜 7个种之间的进化关系， 分析验证了现代栽培西瓜的“祖 先”可能是来自非洲苏丹地区的野 生黏籽西瓜，也发现了现代栽培西 瓜的某些抗病能力来自于“祖先” 的优良基因。此外，鉴定获得了与 果实含糖量、瓤色、形状等性状关 联的 43 个信号位点，提供了关键 候选基因。

　　甜瓜3次独立驯化结 果“异曲同工”

　　跟西瓜有所不同，现代栽培甜 瓜分为了两个外观与口感完全不同 的两大类，分别是厚皮甜瓜和薄皮 甜瓜，依据是其幼果有无表面绒毛。

　　甜瓜研究团队分析了千余份 甜瓜种质资源的基因组变异后，共 鉴定出 560万个碱基之间的差异。 科研人员发现甜瓜栽培史上可能 发生过 3次独立驯化事件。其中一 次发生在非洲地区；另外两次发生在亚洲地区，分别产生了现在的以 哈密瓜为主要代表的厚皮甜瓜，以 及以香瓜为代表的薄皮甜瓜。3 次 独立驯化，结果“异曲同工”，都导 致野生甜瓜失去了苦味和酸味并 获得了甜味。

　　此外，研究团队通过全基因组 关联分析等手段，定位了 200余个 与甜瓜苦味、酸味、果实大小等性 状相关的候选基因和位点。

　　将大幅提升育种速度

      据介绍，这两项研究受到中国 农科院科技创新工程、国家自然科 学基金、国家重点研发计划、深圳 市孔雀计划和大鹏新区等资助。这 两项研究成果的发表将进一步强 化中国在瓜类作物基因组学与分 子育种领域的国际领先地位。

　　《自然——遗传学》高度重视这 两项研究，同期配发了《甜瓜和西瓜 的甜蜜基因》为题的专评和《甜蜜测 序》为题的社论。专评指出，这两项 研究利用群体基因组和数量遗传工 具，揭示了驯化如何改变西、甜瓜的 果实品质；社论认为，基因组学正在 加速我们对自己喜爱食物（包括西、 甜瓜）的起源、进化和生物学的理 解，指出农业基因组学旨在提高人 类赖以生存的农作物的产量和品 质，将会带来“甜蜜”的回报。

　　“西瓜与甜瓜通过传统育种方 法，大概要 5 到 6 年才能培育出一 个品种。”科研人员表示，此次研究 将大幅提高西瓜与甜瓜的育种速 度。未来，我们将可能很快能够品 尝到新品种的西瓜和甜瓜。