西瓜表皮的顏色和花紋,究竟有什么奧秘?西瓜籽為何有黑色也有淺黃色?西瓜蔓怎么那么長?
近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所劉文革團隊在西瓜重要農(nóng)藝性狀的遺傳定位方面取得重要進展,對西瓜果皮顏色、種皮顏色和節(jié)間長短3個性狀的重要功能基因進行了挖掘和功能分析,闡述了其遺傳和分子機理,并開發(fā)了分子標(biāo)記。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《理論與應(yīng)用遺傳學(xué)》《植物科學(xué)前沿》和《國際分子科學(xué)雜志》上。
在基因?qū)用娣治鑫鞴?/strong>
據(jù)介紹,該團隊利用雜交分離群體成功定位到控制這3個性狀的基因。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)西瓜果皮顏色由單基因控制,深綠對淺綠為顯性,該基因位于8號染色體上;控制西瓜種皮顏色的基因是3號染色體上一個編碼多酚氧化酶蛋白的基因,黑色種皮相對于淺黃色種皮為顯性;控制節(jié)間長短的基因是位于9號染色體上的一個編碼赤霉素3β-羥化酶蛋白的基因。
找到控制這三個性狀的基因之后,科學(xué)家們又通過實驗,揭示了基因是如何調(diào)控這三大性狀的,以及它們?nèi)绾芜z傳。
中國是世界上西瓜栽培和生產(chǎn)第一大國,西瓜的育種、生產(chǎn)影響著眾多的生產(chǎn)者和消費者。而果皮顏色、種皮顏色、節(jié)間長短是西瓜育種中具有重要經(jīng)濟價值的農(nóng)藝性狀,對提高西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量、減少栽培管理成本等,都具有積極的作用。
西瓜為什么有花紋,三大性狀各有作用
三大農(nóng)藝性狀受基因控制,它們又各有什么樣的作用呢?
翠綠中帶有條紋或花紋,是人們對西瓜皮普遍的印象,隨著西瓜品種的豐富,西瓜皮的顏色也變得越來越多,有綠色、黑色、黃色等,基因研究發(fā)現(xiàn)了顏色形成的機制。但為什么會形成這樣的顏色呢?
西瓜果皮顏色性狀相關(guān)基因的定位及分析。中國農(nóng)科院供圖
劉文革說,“大多數(shù)水果的表皮顏色都很漂亮,其目的是吸引動物去吃它,從而把它的種子帶到遠處,傳播開來。和西瓜相近的甜瓜,顏色更豐富、漂亮,也是如此。除此之外,我們發(fā)現(xiàn),顏色對西瓜的品質(zhì),可能也有一定的影響,比如黑、綠色的西瓜,表皮中含有的葉綠素更多,可能更好地進行光合作用,從而提升西瓜的品質(zhì)。我們找到控制果皮的基因,就能夠通過技術(shù)手段,選育出表皮顏色不同的西瓜,一方面適應(yīng)消費者不同的喜好,一方面也有可能在提升品質(zhì)方面有所幫助?!?/p>
西瓜的種子表皮并非都是黑色的,也有白色的,這在育種中有重要的作用,劉文革說,“比如我們要培育無籽西瓜的品種,用黑色種皮的種子雜交,可能會出現(xiàn)著色癟子,效果不好,那就改用白色種皮的種子”。
西瓜蔓節(jié)間長短是一個怎樣的概念?又有怎樣的影響?劉文革說,“簡單來說,可以看做是瓜蔓的長度,西瓜的瓜蔓很長,有的長達幾米,這就意味這它占地更大。我們發(fā)現(xiàn)了一些短節(jié)間的西瓜品種,這可以幫助我們培育短蔓西瓜,提高密植程度,從而提高產(chǎn)量?,F(xiàn)在有些大棚里把瓜蔓吊起來,也是為了節(jié)省土地,但只有小西瓜能用,大西瓜還是吊不起來”。
西瓜種皮顏色基因的定位與分析。中國農(nóng)科院供圖
外觀可以幫助挑瓜嗎
三大性狀都是人可以直接觀察到的,其中,除了瓜蔓長在地里,只有種植者看到之外,果皮顏色、種皮顏色都是消費者可以看到的。那么,了解這些性狀,對消費者挑瓜有幫助嗎?
如何挑選一個熟得恰到好處的西瓜?可能很多人都有買西瓜時拍一拍的經(jīng)歷,盡管未必真懂得挑瓜。在過去,也有觀點認(rèn)為,靠拍一拍來挑瓜,其實并無道理,不能真的挑出好瓜。
那么,到底能不能僅憑外觀、聲音等挑瓜呢?
劉文革表示,“這是可以的。西瓜的成熟度不同,果肉的密度就不同,敲擊不同密度的物體,聲音是有區(qū)別的。習(xí)慣也是如此,生的時候果肉密度大,熟大了,里面可能就空了,有一定經(jīng)驗的,確實可以通過聲音,做出大致的判斷。經(jīng)驗比較少的人,也有簡單的竅門。舉個例子,敲自己的頭,聲音相近的,是生的。敲自己的胸膛,聲音相近的就熟了,敲肚子,聲音相近的,是熟大了”。
除了聽覺之外,視覺、觸覺也能幫助人挑瓜,劉文革介紹,“生瓜和熟瓜的觸覺感受不一樣,西瓜剛結(jié)果時,外表有一層絨毛,可以理解為胎毛,學(xué)名叫剛毛。隨著西瓜長大,慢慢消失。所以熟的西瓜摸起來表面很光滑,如果不那么光滑,可能就是沒熟好。視覺上,主要看亮度,熟西瓜表皮光滑,會顯得很亮,不管黑色的、綠色的還是黃色的,都是如此。生的表皮不夠光滑,顏色相對就暗淡一些”。