“枯藤老樹昏鴉，晚飯有魚有蝦，空調(diào)WiFi西瓜”，夏天的幸福是西瓜給的——一塊冰西瓜足以撫慰一天的勞累。

快說，你夢(mèng)里的場(chǎng)景是不是這樣？@魚山飯寬

西瓜堪稱“盛夏之王”，清爽解渴，甘味多汁，而且西瓜中含有大量葡萄糖、蘋果酸、及豐富的維生素C等物質(zhì)，且不含脂肪和膽固醇，愛瓜人士狂喜！最近看到一則新聞 ，說是山東瓜農(nóng)種出了90斤重的大西瓜！90斤，這個(gè)頭可不小，都趕上筆者的體重了，他為啥能種出這么大的西瓜？這是偶然事件還是可以復(fù)制的？隨著技術(shù)發(fā)展人類能否種出定制尺寸的果實(shí)？誒，不妨搬個(gè)小凳子，跟我一起吃吃這個(gè)“瓜”！

(資料圖片)

圖片來源：Veer圖庫

Part.1

西瓜為啥要結(jié)瓜？

首先，果實(shí)類型與形態(tài)的多樣化是自然選擇或人工馴化的結(jié)果，我們之所以有琳瑯滿目、種類繁多的水果，不過是植物們?yōu)榱俗约悍毖苌⑺鶐淼母碑a(chǎn)品。

在進(jìn)化的過程中，為了種子能夠更好的傳播，植物有很多妙招：比如像蒲公英一樣的借助風(fēng)力傳播、像蒼耳一樣粘附著動(dòng)物(皮毛)進(jìn)行傳播、像椰子、睡蓮等靠水傳播、像鳳仙花、豆莢等靠自己的彈射力傳播，還有一類就是像西瓜這樣在種子外皮上長(zhǎng)出一層美味多汁的果肉，這樣動(dòng)物或者人吃掉果肉后，種子（也就是西瓜子）就作為“廢棄物”，在他處為植物繁衍生息、開疆拓土了。就好像是為了生存繁衍，植物們紛紛使出各種小妙招，而西瓜，就選擇了用美味的瓜瓤包裹種子。

果實(shí)的多樣性（賀超英等: 果實(shí)起源與多樣化的進(jìn)化發(fā)育機(jī)制）

Part.2

碰上嘴饞的人類后，西瓜卷起來了！

當(dāng)遇到人類以后，果實(shí)的大小、口感、甜度等農(nóng)藝性狀開始被“定向培養(yǎng)”，植物育種學(xué)家也想了各種辦法對(duì)西瓜進(jìn)行改良。

傳統(tǒng)的育種方法是在眾多的親本里面選擇有優(yōu)良性狀的親本，進(jìn)行雜交，再種到地里看，挑選出集中了親本雙方優(yōu)良性狀的子代，育種目標(biāo)包括豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害及抗逆性、少籽、外觀好、耐貯運(yùn)。但這種方法多少有些碰運(yùn)氣的成分在里面，因?yàn)樗鼘?duì)由少量基因控制的質(zhì)量性狀較為有效、但很難集各種如優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性等多基因控制的性狀于一體。

兩種葫蘆科植物的馴化歷史（徐永陽等， Nature Genetics）

到了1953年，沃森和克里克搭建了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋模型，打開了分子遺傳學(xué)的大門，這也成為了現(xiàn)代水果育種的重要基石，開啟了分子育種時(shí)代。地球上的所有生物，長(zhǎng)的形狀、結(jié)構(gòu)、功能、大小，都是有一套基因編碼來控制的，是其在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果，西瓜當(dāng)然也不例外。

分子育種，就是通過分子標(biāo)記、轉(zhuǎn)基因、分子設(shè)計(jì)等手段，定向的把幾個(gè)甚至十幾個(gè)與特定性狀關(guān)聯(lián)的基因整合在同一個(gè)品種里，做出 “定制款”，比如耐低溫、耐高溫、高抗病性、抗裂等等，也包括西瓜的大小。

部分西瓜品種（中國農(nóng)業(yè)網(wǎng)）

Part.3

要想西瓜長(zhǎng)得好，水分光照不能少

當(dāng)然，影響西瓜大小的除遺傳基因以外，還有一個(gè)很重要的因素：環(huán)境條件，包括適時(shí)適量的光照、水分，養(yǎng)分條件等。如果說遺傳基因決定了西瓜個(gè)頭的上限，那么它的生長(zhǎng)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)條件就可以決定它能在多大程度上接近甚至突破這個(gè)上限，這就類似于人的身高：爸爸媽媽高的，孩子多半也會(huì)長(zhǎng)得很高，但爸爸媽媽個(gè)子不高的情況下，營(yíng)養(yǎng)好、運(yùn)動(dòng)足的孩子也可以突破父母的遺傳身高，長(zhǎng)成高個(gè)。

一般情況下，市場(chǎng)上常見的西瓜，小的一兩斤，大的一二十斤。由此可見，新聞中的這位瓜農(nóng)確是拿捏好了西瓜長(zhǎng)個(gè)的環(huán)境條件，用普通的大瓜品種培育出了超級(jí)大瓜，而且還好吃。

目前，吉尼斯世界紀(jì)錄上最大的西瓜是產(chǎn)自美國納西州的316斤巨無霸。雖然它的個(gè)頭比較大，但是瓜瓤空洞、特別粗糙，不是常見的水紅色，果肉偏白，口味并不好，吃起來口感不如一般的西瓜美味，究其原因可能是生長(zhǎng)期氮素營(yíng)養(yǎng)較豐富，加速了果實(shí)膨大的速度，但鉀素相對(duì)缺乏，不利于糖分的積累。而世界上最小的西瓜名叫“佩普基諾”（Pepquinos），也稱“拇指西瓜”，只有3厘米長(zhǎng)、直徑2厘米，它是來南美洲的一種野生植物，1987年一家荷蘭公司開始在美國和亞洲種植，但事實(shí)上，這貨只是長(zhǎng)得像西瓜的遠(yuǎn)親（西瓜是葫蘆科西瓜屬，拇指西瓜是葫蘆科番馬?兒屬 ）。

最萌個(gè)頭差（新浪新聞，紅網(wǎng)）

現(xiàn)在，我們對(duì)于西瓜圖譜構(gòu)建、重要性狀及基因的標(biāo)記與定位、基因的挖掘與分離、重要基因的遺傳轉(zhuǎn)化還處在起步階段，但隨著基因組序列、功能基因組工具的可用性以及控制果實(shí)發(fā)育的基因知識(shí)的不斷增長(zhǎng)，以后人們將能夠更快速、精準(zhǔn)的改良作物品種，實(shí)現(xiàn)“高級(jí)定制”。等到那一天，乘著西瓜船、乘坐西瓜熱氣球這樣的美夢(mèng)，有可能真的會(huì)實(shí)現(xiàn)！

出品：科普中國

作者：尹春梅（中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）

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