西瓜溯源五千年

科技无止境。即便是一只西瓜，被“科技”了也会给人类带来很多变化。“西瓜科学家”许勇希望通过西瓜的全基因图谱培育出一个完美的西瓜，更甜美、更脆爽、更，营养物质更丰富，甚至可以作为清洁能源的来源……

掌握西瓜的“矿产分布图”

五千年前，非洲南部炎热干旱的卡拉哈里沙漠，生长着大片的野生西瓜，当地土著在一天的狩猎和采集活动结束之后，饱饮西瓜的汁液。在非洲干燥、荒芜的大地中，它是当地土著和动物主要的水源。

和你我熟知的现代西瓜不同，非洲野生西瓜的皮质极其坚硬，脚踩不坏，肉白而味微苦。

五千年后，北京南郊的西瓜之乡庞各庄，瓜农程春华切开一个中等个头的西瓜，露出鲜红的瓜瓤，粉色的汁水流了一地。

“这是海南运来的西瓜。”程春华比画着。隆冬时节的北京不怎么适合西瓜的生长，程春华在她的日光温室里，把一粒粒西瓜的种子撒进土钵，来年五月，她将会收获大大小小，风味不一的西瓜。

这些西瓜很受欢迎，“瓜脆甜脆甜的，最好的时节，一天能卖几千斤。”

虽然它们的性状大小风味各异，但已经全然不是五千年前从炎热的非洲走出来的样子了。

北京市农林科学院蔬菜研究中心主任、国家西甜瓜产业技术体系首席科学家许勇研究员试图解开这个谜。

作为世界五大水果之一，西瓜一直是全球重要的经济作物和夏季消暑水果。据联合国粮农组织统计，我国西瓜年产量占世界的67%，也是全球西瓜人均消费量最大的国家。西瓜在调整我国农业种植结构、增加农民收入以及提高人民生活水平等方面发挥着重要作用。

“西瓜原产非洲，作为一种野生物种，并无甜味。现在人们食用的西瓜都是经过驯化栽培的，已经变得脆甜。我们研究要解决的一个主要问题，就是找到西瓜变甜的奥秘。”许勇和他的团队意识到，要想选育出好的西瓜品种，事半功倍的办法是找到这一物种的遗传密码，要在西瓜功能基因组学研究上下足功夫。

“掌握了基因组序列图谱，就好比有了矿产分布图，今后只要按图索骥就可以‘开矿’了。原来我们育种要靠大量的田间试验观察，费时费力，很多时候是靠运气，现在通过基因组序列图谱，能够更加容易获得抗病、甜味等性状。”许勇说道。

西瓜走出非洲之后

作为国际西瓜基因组计划的牵头人，许勇和康奈尔大学、深圳华大基因研究院、法国农业科学院等机构的科学家一起，成功绘制了全球第一张西瓜基因组序列图谱，打开了西瓜生命活动的黑匣子。

所有的植物在它的生长周期内所表现出来的全部的性状―产量、大小、风味、对抗病毒的能力，都是由某一种或某几种基因所调控的，简而言之，基因决定了一切。

美国在上个世纪末就由白宫制定了美国国家植物基因组计划，10年内投入了超过8亿美金，对一些重要的粮食作物，比如水稻、玉米、大豆，进行基因图谱的构建，为的是更深入地探究那些为人类所依赖的，能满足人类各种需求的植物的奥秘。

许勇和他的团队也意识到基因组研究的重要性，它是揭示西瓜全部奥秘的关键之所在。西瓜基因图谱的绘制，揭示了现代栽培西瓜的进化历程，非洲野生西瓜原本的21对染色体，通过复杂的断裂和融合，进化成现代西瓜特有的11对染色体。

西瓜走出非洲后，经过无数次的自然的或人工的选择，褪去了苦涩坚硬的外衣，口感变得更好，糖度也变得更高，变成了一种重要的经济作物。

根据许勇和他的团队的研究，虽然现代西瓜的商业品质在提升――产量更高，风味更好，颜色更美，但它的遗传基础越来越窄，野生西瓜中各种优良的基因大量丢失，制约了更高品质西瓜的培育。

重测序分析表明，大量抗病基因在从野生西瓜到现代栽培西瓜的进化和人工驯化过程中丢失。许勇据此找到了控制西瓜种植过程中最重要的几种病害――枯萎病、炭疽病、白粉病与病毒病的基因标记。

这正是西瓜基因图谱的现实意义，找到并恢复在数万年的进化过程种丢失的好基因，培育出“百毒不侵”的西瓜。

根据西瓜基因图谱，许勇和他的同事还清晰绘制了西瓜糖分的代谢与调控以及瓜氨酸代谢的基因网络。

在这张包含了23440个基因――与人类的基因数量大体相当的基因图谱上，你能找到几乎所有和西瓜性状相关的资源，产量、大小、颜色、糖分、营养成分、抗病性等。

用西瓜驱动汽车？

植物的基因组研究并不只为了满足好奇心，更是为了满足人类日益增长的对食物和清洁的生物能源的需求。

许勇愿意把基因图谱比作是卫星定位图，精确定位了控制西瓜各个性状的基因，这些基因信息能够极大地加快西瓜的培育速度，生产出更营养、更美味、更耐病害的品种。

实际上，他利用这张图谱，已经培育出更棒的西瓜品种――可以削皮吃的苹果西瓜。

通过基因调节，许勇除了让瓜瓤变得脆甜，还精确地控制了西瓜大小，重量约在一公斤，瓜皮只有1毫米厚，因此可以像苹果一样削食。

“小巧可爱，特别适合居家旅行，又脆又甜，15块钱一个，非常受欢迎。”种了16年西瓜的瓜农张世同这样评价他的新产品，他在西瓜大棚里试验性地种了2亩这个还来不及命名，被笼统地称为苹果西瓜的新品种。

除了苹果西瓜，还有转入抗病基因，更强壮的京欣4号西瓜。许勇所在的北京市农林科学院蔬菜研究中心所选育的京欣系列西瓜一直是华北华东市场的明星，“现在的京欣4号西瓜，在产量、抗裂性、抗病性上有一个质的飞跃，”许勇说，“我们育种家，就像调酒师，在生产者和消费者，品质和商业利益中寻找一个平衡。”

许勇也因此当选了中央电视台2013年度科技创新人物，获奖理由是“主持绘制完成了世界上第一张西瓜全基因组图谱，利用这张图先后培育出一系列抗病性强，口感好，糖度高的西瓜新品种。”

在许勇的规划里，他希望通过西瓜的全基因图谱培育出一个完美的西瓜，各种优良基因聚合在一个西瓜里，它可以更甜美、更脆爽、更、瓜皮更绿、果瓤更红、营养物质更丰富，瓜农和消费者想要什么，都能实现。

“现在看来还不能完全实现，当一个物种的基因组测序完成了，打开这个物种的奥秘的大门才刚刚打开而已。”许勇说。

以西瓜的甜度表达为例，西瓜果实发育的最后15天内，其果实的含糖量可以迅速提高到12%以上，许勇找到了控制西瓜变甜的核心基因，摸清了西瓜糖分代谢的轮廓，但是基因的调控细节，基因之间的相互关系，哪个基因起主导作用，还不为人知。

许勇希望摸清这些细节，将西瓜的含糖量在短时间内提高到甘蔗的水平――18%，然后利用发酵工艺将高糖分的西瓜转化为清洁的生物乙醇，添加到汽车中，就像巴西的甘蔗制成的生物乙醇成为本国第二大能源来源一样，开启西瓜的新天地。