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“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,你夢里的場景是不是這樣?@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?誒,不妨搬個小凳子,跟我一起吃吃這個“瓜”!
圖片來源:Veer圖庫
Part.1
西瓜為啥要結(jié)瓜?
首先,果實類型與形態(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物(皮毛)進行傳播、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出一層美味多汁的果肉,這樣動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。
果實的多樣性(賀超英等: 果實起源與多樣化的進化發(fā)育機制)
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西瓜進行改良。
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。但這種方法多少有些碰運氣的成分在里面,因為它對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,開啟了分子育種時代。地球上的所有生物,長的形狀、結(jié)構(gòu)、功能、大小,都是有一套基因編碼來控制的,是其在長期進化的過程中適應(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)計等手段,定向的把幾個甚至十幾個與特定性狀關(guān)聯(lián)的基因整合在同一個品種里,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,還有一個很重要的因素:環(huán)境條件,包括適時適量的光照、水分,養(yǎng)分條件等。如果說遺傳基因決定了西瓜個頭的上限,那么它的生長環(huán)境、營養(yǎng)條件就可以決定它能在多大程度上接近甚至突破這個上限,這就類似于人的身高:爸爸媽媽高的,孩子多半也會長得很高,但爸爸媽媽個子不高的情況下,營養(yǎng)好、運動足的孩子也可以突破父母的遺傳身高,長成高個。
一般情況下,市場上常見的西瓜,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個的環(huán)境條件,用普通的大瓜品種培育出了超級大瓜,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期氮素營養(yǎng)較豐富,加速了果實膨大的速度,但鉀素相對缺乏,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、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,但事實上,這貨只是長得像西瓜的遠親(西瓜是葫蘆科西瓜屬,拇指西瓜是葫蘆科番馬?兒屬 )。
最萌個頭差(新浪新聞,紅網(wǎng))
現(xiàn)在,我們對于西瓜圖譜構(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發(fā)育的基因知識的不斷增長,以后人們將能夠更快速、精準(zhǔn)的改良作物品種,實現(xiàn)“高級定制”。等到那一天,乘著西瓜船、乘坐西瓜熱氣球這樣的美夢,有可能真的會實現(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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