新京報訊（記者 周懷宗）西瓜是夏季水果之王,，蜜汁一般的甜瓜同樣是水果中最受歡迎的種類,。然而,，在遠古時代,，當它們還沒有被人類馴化時,，絕大多數甜瓜并不甜,，西瓜也不是紅色的,，同樣也不是甜的,。

　　

　　它們是怎么變甜的,？又是怎么變成今天的模樣的？一直以來爭議頗多,，甚至成了歷史之謎,。

　　

　　今天，這個謎底被揭開了,。

　　

　　北京時間11月2日零點,，《自然-遺傳學》以兩篇長文形式在線發(fā)表了兩項由我國科學家主導的瓜類作物基因組研究成果，并同時刊發(fā)了相應的專評和社評,。兩項研究分別構建了甜瓜和西瓜的全基因組變異圖譜,，在遺傳分子機制的層面，揭示了兩種水果的馴化歷史及果實品質的演變,。

　　

　　據介紹,，上述兩項研究是中國農科院鄭州果樹研究所、北京農林科學院及深圳農業(yè)基因組研究所協同創(chuàng)新的成果,。

　　

　　甜瓜,、西瓜馴化史。據《自然-遺傳學》

　　

　　西瓜的馴化史,，它們原本不紅也不甜

　　

　　在植物學里,，西瓜屬于葫蘆科西瓜屬，下有7個種。野生的西瓜并不甜,，有的還是苦的,，而且，絕大部分的野生西瓜瓤也不是紅色的,。

　　

　　大約4000年前,，人類開始第一次馴化栽培西瓜。最初的起源已經不可靠,，或許是某一個人類的祖先,，偶然發(fā)現了一個沒有苦味的變異種，覺得可以作為人類的食品,，因此決定栽培它,，然后在另外一次偶然的變異中，一個甜美多汁的西瓜出現了,，在獲取糖分非常困難的原始時代,，這個甜美多汁的西瓜，因此被廣泛栽培,，迅速傳播開來,，成為人類獲得糖分最便捷的途徑之一。

　　

　　國家西甜瓜產業(yè)技術體系首席科學家,、西瓜論文共同通訊作者,、北京市農林科學院研究員許勇告訴新京報記者，“西瓜是葫蘆科,，含有大量葫蘆素,，這是它苦味的來源，野生的西瓜大部分是苦的,?？辔队幸欢ǖ念A防病蟲害的功能，甜味則更容易誘發(fā)病蟲害,，所以從防御的角度看,，苦味是有利于野生西瓜生存和繁衍的?！?/span>

　　

　　當西瓜被人類馴化之后,，西瓜的果實大小、果肉含糖量,、味道,、瓤色、質地甚至口味都變得越來越適合人類需要,。據介紹,，此次研究“采用單分子測序,、光學圖譜與Hi-C三維基因組聯合分析，完成了高質量的西瓜基因組序列圖譜,。繼而對400多份種質資源開展了基因組變異分析,，共鑒定近2000萬個SNP。在此基礎上,，首次明確了西瓜7個種之間的進化關系,。同時確定了西瓜馴化的起源和系統(tǒng)進化關系”。

　　

　　西瓜馴化的秘密是如何被解開的,？許勇說，“基于全新一代西瓜基因組高質量精細圖譜,，我們鑒定獲得了與果實含糖量,、瓤色等多個重要農藝性狀關聯的基因組位點，為候選基因的精細定位和功能驗證提供了寶貴線索,。通過進一步進化和馴化分析,，系統(tǒng)解析了野生西瓜到栽培西瓜的基因組馴化歷史，鑒定獲得了西瓜含糖量,、瓤色,、苦味等重要品質性狀的選擇區(qū)域及候選基因，并利用CRISPR基因編輯技術對參與光合產物卸載的α-半乳糖苷酶基因ClAGA2進行了功能驗證,，首次揭示了西瓜‘甜蜜基因’馴化的秘密,。”

　　

　　甜瓜的馴化史,，茸毛決定“身份”

　　

　　和西瓜相比,，甜瓜的馴化史更加復雜。

　　

　　最早的甜瓜馴化事件,，同樣發(fā)生在非洲的蘇丹,。那里長期干旱，適宜甜瓜和西瓜生長,，這可能是它們在那里最早被馴化的原因之一,。

　　

　　但這一起源并非毫無爭議，近幾年來,，科學家們發(fā)現,，位于亞洲的印度可能也是甜瓜的起源地之一。

　　

　　一般來說,，甜瓜分為兩類,，厚皮甜瓜和薄皮甜瓜。厚皮甜瓜如哈密瓜,、網紋瓜等,，一共有11個變種,。薄皮甜瓜通常被稱為香瓜，有5個變種,。但區(qū)別兩者的主要標志,，卻不是皮的厚度，而是幼瓜表面是否有茸毛,，薄皮甜瓜有茸毛,，厚皮甜瓜沒有。

　　

　　在以前,，人們普遍認為兩類甜瓜同源而生,，但基因大數據分析顯示，它們來自不同的源頭,。

　　研究團隊歷時5年,，分析了千余份甜瓜種質資源的基因組變異，共鑒定了560萬個SNP,，共同構建了世界第一個甜瓜全基因組變異圖譜,，首次系統(tǒng)闡釋了甜瓜的復雜馴化歷史及重要農藝性狀形成的遺傳基礎。研究還受到中國農科院科技創(chuàng)新工程,、現代農業(yè)產業(yè)技術體系,、國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃,、廣東省珠江計劃,、深圳市孔雀計劃和大鵬新區(qū)等資助。

　　

　　甜瓜論文的第一作者,、中國農業(yè)科學院鄭州果樹研究所副研究員趙光偉告訴新京報記者,，“通過基因分析，我們發(fā)現,，現代甜瓜的祖先大都來自印度,，但薄皮甜瓜和厚皮甜瓜并非同一個祖先，而是來自兩個不同的野生群體,。這意味著,，甜瓜的馴化史中，出現過3次獨立的馴化事件,，第一次是非洲的馴化,，僅馴化出了原始的非洲栽培甜瓜類型。另外兩次都在印度,，這兩次馴化共同演化成現代甜瓜群體——薄皮甜瓜和厚皮甜瓜”,。

　　

　　薄皮甜瓜和厚皮甜瓜不是同一個祖先。研究發(fā)現,，至少有兩個證據證明這一點,。

　　

　　趙光偉介紹,，“第一是苦味的演變。通過分析,，我們發(fā)現薄皮甜瓜和厚皮甜瓜分別馴化不同的控制苦味形成的基因,。厚皮甜瓜的馴化更加徹底，苦味完全消失,，不管是幼瓜還是熟瓜,，都是不苦的。相對來說,，薄皮甜瓜的幼瓜是苦的,，成熟后瓜蒂部分也還有苦味，此外,，某些特定環(huán)境下如干旱,、低溫等，也會導致甜瓜變苦”,。

　　

　　第二個證據是酸味的演變，趙光偉說,，“野生的甜瓜,，不管哪種，熟了以后都帶有很強的酸味,，但栽培的都不酸,。2014年，以色列的一項研究認為,，甜瓜在馴化中通過PH基因的變異導致失去了酸味,。但我們發(fā)現，這一結論在厚皮甜瓜中是符合的,，但和薄皮甜瓜不符,，我們通過分析，在薄皮甜瓜中定位到了一種與檸檬酸合成相關的‘檸檬酸合成酶’基因,，存在著不同的馴化機制,。”

　　

　　未來我們會有更好吃的瓜嗎

　　

　　構建甜瓜和西瓜的全基因組變異圖譜,，究竟有何意義,？會讓未來的馴化和育種變得更容易嗎？我們會有更好吃的瓜嗎,？

　　

　　答案是肯定的,。西瓜論文第一作者、北京市農林科學院郭紹貴研究員說,，“在西瓜方面,，我們構建了全新一代西瓜基因組高質量精細圖譜,。有了這個基因組圖譜，未來的遺傳育種工作會變得更精準,。舉例來說,，以前我們想定位一個基因，只能在黑箱子里摸索,，摸到了就可以做到,，摸不到就無法獲得我們想要的結果。現在可以精準定位,，直接找到我們想要的優(yōu)勢基因,。此外，我們構建的西瓜全基因組遺傳變異圖譜,，可能幫助我們在未來的遺傳育種中,，有目的的聚合特定的基因，讓西瓜變得更好,。用比較通俗的話來舉例,，假如我們發(fā)現了一種抗性更好、產量更高的西瓜,，但味道不好,，怎么辦呢？以前我們只能慢慢摸索,，和甜的西瓜雜交,，可能很多次后，偶然會得到兼具兩者優(yōu)勢的新品種,，也可能不會,。但在未來，我們就可以直接定位甜的基因，把它組合進去，可以明確地知道我們可以得到兼具兩者優(yōu)勢的新品種”,。

　　

　　甜瓜的基因研究同樣為甜瓜遺傳育種工作提供了更好的基礎，趙光偉說,，“假如我們發(fā)現了某個糖度變異的甜瓜，它變得更甜了,，我們就可以找到這個變異的基因,，加以標記，通過分子標記的方法,，然后在育種中精準選擇,，就能得到更好的甜瓜品種”。

　　

　　為什么中國人更愛吃西瓜

　　

　　前不久,，一篇《中國人吃掉了世界上70%的西瓜》的文章火遍網絡,，該文章稱“2016年,，世界西瓜總產量1.17億噸，中國產量近8000萬噸,，占世界總產量的68.4%……占世界人口20%的中國人,，憑借一己之力種出了近70%的西瓜，又獨自吃光了它們,?！?/span>

　　

　　事實上，中國同樣是甜瓜的生產和消費大國,，趙光偉介紹,，“中國甜瓜的種植面積占全球45%以上，產量占全球55%以上,，都是世界第一,。所以，中國同樣也是甜瓜的消費大國”,。

　　

　　但即便如此,，在絕對數量上，甜瓜的產量和消費量遠遠不如西瓜,，統(tǒng)計數據顯示,，同樣在2016年，中國甜瓜的產量只有不到1200萬噸,，不到西瓜的六分之一。

　　

　　中國人為什么更愛吃西瓜,？中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所助理研究員練群推測,，這可能和飲食習慣有關，“相對來說,，中國人吃西瓜更多,，外國人吃甜瓜更多，其中原因很難解釋,，可能和飲食習慣有關,，也可能和夏季消費的特點有關，夏季炎熱,，水分含量更高的西瓜可能更受歡迎”,。

　　

　　西瓜、冷飲,、空調,，被稱為當代消暑的“三大神器”，趙光偉也覺得,，西瓜消費量更高,，或許和它主要在夏季成熟有關,。

　　

　　在網上，也有很多相關的猜測和討論,，有人認為中國人更愛吃西瓜,，是因為“中國大部分地方適合種西瓜，對普通人來說,，西瓜更容易獲得,，且價格更低，因此形成了特有的飲食習慣”,，不過,，是否真的如此？仍待探尋,。

　　

　　此外,，值得一提的是，并不是所有的西瓜都適合消暑,。在西瓜大家族中,，它還有很多不同功能的“兄弟”，許勇介紹,，“按照不同的分法,，西瓜可以細分為很多類型。植物學上的分法,，西瓜有7個種,。如果按照功能來分，又可以分為食用,、飼用,、藥用等，飼用西瓜在非洲種的比較多,，它雖然不苦,，但也不甜，所以用來當飼料,。還有藥用西瓜,，因為西瓜是葫蘆科植物，含有大量的葫蘆素,，而葫蘆素具有一定的保健價值,，所以也被用來入藥。不過藥用西瓜很苦,，比飼用西瓜更不適合食用,。”

　　

　　新京報記者 周懷宗