說到西瓜和甜瓜,，你腦海中第 一個出現(xiàn)的關(guān)鍵詞是什么,？相信很 多人想到的是“甜”。 可是你知道嗎,？野生西瓜和甜 瓜又小又苦,，以甜瓜為例,，野生果實 只有 2到 3克，現(xiàn)代栽培甜瓜體重增 加了 100 多倍到 2000 倍不等,。究竟 它們?nèi)绾巍澳嬉u”成今天“又大又甜” 的樣子,？11月2日終于有科學家從基 因組學角度說明白了。 11 月 2 日凌晨,，國際權(quán)威期刊 《自然——遺傳學》以 2 篇長篇幅研 究 論 文（ResearchArticle）在 線 發(fā) 表了瓜類作物基因組研究的最新科 研成果,，這兩項成果分別構(gòu)建了甜瓜 和西瓜的全基因組變異圖譜，揭示了 兩種水果的馴化歷史及果實品質(zhì) 的遺傳分子機制,。 據(jù)了解,，這兩項研究 由中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基 因組研究所（簡稱“深圳基 因組所”）協(xié)同北京農(nóng)林科 學院、中國農(nóng)科院鄭州果 樹研究所,、美國康奈爾大 學等國內(nèi)外多家學術(shù)機構(gòu) 共同完成,。
西瓜和甜瓜從哪兒來？
深圳基因組所所長,、研究員黃 三文是這兩篇論文的共同通訊作 者,，與“瓜”有緣的他在 2019年初,， 憑借“黃瓜基因組和重要農(nóng)藝性狀 基因研究”獲得 2018 年度國家科 技獎自然科學獎二等獎。
黃瓜是以黃三文為代表的中 國科學家在世界上第一次破譯了 基因組的蔬菜作物,。這次他又帶領(lǐng) 團隊向西瓜與甜瓜發(fā)起了科研攻 勢,。“葫蘆科西瓜屬的西瓜和葫蘆 科甜瓜屬的甜瓜可以說是同一科 的‘近親’,，兩種瓜都是重要的經(jīng)濟 水果,，西瓜年產(chǎn)量約為 9000萬噸， 甜瓜年產(chǎn)量約為 3200 萬噸,，深受 消費者喜愛,。”科研人員告訴記者,， 這兩種瓜都已有數(shù)千年的栽培歷 史,，但它們是怎么進化到現(xiàn)在的樣 子，它們的起源和馴化過程都不明 確,，另外功能基因信息的缺乏也是 這兩種瓜遺傳品質(zhì)改良的重 要瓶頸,。
為了讓西瓜和甜瓜 的育種更科學，中國 農(nóng)科院鄭州果樹所在 世界范圍內(nèi)收集了 千余份甜瓜種質(zhì)資 源,，并與北京市農(nóng) 林科學院一起在全 世界收集到了 400 多 份 西 瓜 種 質(zhì) 資 源，然后利用深圳 基因組所先進的基 因組學創(chuàng)新研究平 臺,，對兩種瓜的基因組序列進行研究分析,。
拼 接 出 世 界 上 迄 今 為止最完整西瓜基因組
西瓜研究團隊首先采用單分 子測序、光學圖譜與 Hi-C 三維基 因組聯(lián)合分析,，完成了高質(zhì)量的西 瓜基因組序列組裝,，拼接出了世界 上迄今為止最完整的西瓜基因組 序列。通過對 400多份種質(zhì)資源開 展了基因組變異分析,，共鑒定近 2000萬個堿基之間的差異,。
在此基礎(chǔ)上，研究團隊首次明 確了西瓜 7個種之間的進化關(guān)系,， 分析驗證了現(xiàn)代栽培西瓜的“祖 先”可能是來自非洲蘇丹地區(qū)的野 生黏籽西瓜,，也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代栽培西 瓜的某些抗病能力來自于“祖先” 的優(yōu)良基因。此外,，鑒定獲得了與 果實含糖量,、瓤色、形狀等性狀關(guān) 聯(lián)的 43 個信號位點,，提供了關(guān)鍵 候選基因,。
甜瓜3次獨立馴化結(jié) 果“異曲同工”
跟西瓜有所不同，現(xiàn)代栽培甜 瓜分為了兩個外觀與口感完全不同 的兩大類,，分別是厚皮甜瓜和薄皮 甜瓜,，依據(jù)是其幼果有無表面絨毛,。
甜瓜研究團隊分析了千余份 甜瓜種質(zhì)資源的基因組變異后，共 鑒定出 560萬個堿基之間的差異,。 科研人員發(fā)現(xiàn)甜瓜栽培史上可能 發(fā)生過 3次獨立馴化事件,。其中一 次發(fā)生在非洲地區(qū)；另外兩次發(fā)生在亞洲地區(qū),，分別產(chǎn)生了現(xiàn)在的以 哈密瓜為主要代表的厚皮甜瓜,，以 及以香瓜為代表的薄皮甜瓜。3 次 獨立馴化,，結(jié)果“異曲同工”,，都導 致野生甜瓜失去了苦味和酸味并 獲得了甜味。
此外,，研究團隊通過全基因組 關(guān)聯(lián)分析等手段,，定位了 200余個 與甜瓜苦味、酸味,、果實大小等性 狀相關(guān)的候選基因和位點,。
將大幅提升育種速度
據(jù)介紹，這兩項研究受到中國 農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程,、國家自然科 學基金,、國家重點研發(fā)計劃、深圳 市孔雀計劃和大鵬新區(qū)等資助,。這 兩項研究成果的發(fā)表將進一步強 化中國在瓜類作物基因組學與分 子育種領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位,。
《自然——遺傳學》高度重視這 兩項研究，同期配發(fā)了《甜瓜和西瓜 的甜蜜基因》為題的專評和《甜蜜測 序》為題的社論,。專評指出,，這兩項 研究利用群體基因組和數(shù)量遺傳工 具，揭示了馴化如何改變西,、甜瓜的 果實品質(zhì),；社論認為，基因組學正在 加速我們對自己喜愛食物（包括西,、 甜瓜）的起源,、進化和生物學的理 解，指出農(nóng)業(yè)基因組學旨在提高人 類賴以生存的農(nóng)作物的產(chǎn)量和品 質(zhì),，將會帶來“甜蜜”的回報,。
“西瓜與甜瓜通過傳統(tǒng)育種方 法，大概要 5 到 6 年才能培育出一 個品種,?！笨蒲腥藛T表示，此次研究 將大幅提高西瓜與甜瓜的育種速 度。未來,，我們將可能很快能夠品 嘗到新品種的西瓜和甜瓜,。
