中國農業科學院鄭州果樹研究所在西瓜甜瓜基礎與應用研究領域取得新進展

趙勝杰

中國農業科學院鄭州果樹研究所瓜類種質改良研究中心長期從事西瓜甜瓜種質資源的收集保存、鑒定評價、創新利用等基礎性工作。本中心現收集保存西瓜甜瓜種質資源4 000余份，重點對生產中具有重要影響的抗生物與非生物脅迫及優良果實品質性狀進行了系統鑒定。在種質資源表型精準鑒定的基礎上，綜合利用基因組、代謝組等組學技術及生物信息學分析手段深入剖析了西瓜甜瓜進化歷史和重要果實品質性狀形成的分子遺傳機制。2019年11月2日，國際權威學術期刊《自然-遺傳學》（Nature Genetics）以2篇長篇幅研究論文（Research Article）在線發表了相關科研成果，并同期配發了德國萊布尼茲植物遺傳研究所Martin Mascher教授等人撰寫的專評和社論，《Nature Reviews Genetics》主編Linda Koch教授也對該成果進行了強調（highlight），并對研究成果給予了高度評價，彰顯了我國在瓜類作物基因組學與分子育種領域的國際領先地位。全基因組變異圖譜構建為西瓜甜瓜種質資源研究提供了新的理論框架和組學數據，也為西瓜甜瓜分子育種提供了大量的基因資源和選擇工具。基于基因組學的研究基礎，本中心系統開展了重要農藝性狀基因挖掘、功能分析和分子標記開發應用等研究。先后發掘出西瓜抗枯萎病、病毒病及甜瓜抗霜霉病、白粉病等優異等位基因，克隆獲得控制西瓜黏籽性狀、果實形狀、果皮及種皮色澤、短蔓、無杈和后綠等與果實品質和株型相關的重要功能基因，首次從野生西瓜分離和定位了影響酸味和果肉硬度的基因，開發高通量KASP和InDel、CAPS標記20余個。同時，鑒定到200余個與甜瓜產量、品質及形態相關的200余個基因位點，并發掘了與甜瓜皮色、肉色、苦味、酸味、果面溝等性狀相關的基因，首次發現厚皮和薄皮甜瓜亞種在苦味、酸味及果實大小馴化過程中分別馴化了不同的基因，存在著不同的馴化機制。建立了西瓜抗枯萎病、病毒病、白粉病及果肉顏色性狀的分子標記輔助選擇技術體系，創制優質抗病廣適西瓜甜瓜育種材料100余份。選育“鄭抗”系列、“中農”系列、“眾天”系列、“中甜”系列優良西瓜甜瓜新品種30余個，年均推廣面積超過6.67萬hm2（100萬畝）。近5年，本中心發表高水平研究論文20余篇，先后獲省部級獎勵3項。

中國農業科學院鄭州果樹研究所瓜類種質改良研究中心為全國西瓜甜瓜科研與生產協作組組長單位，全國西瓜甜瓜區域試驗的牽頭單位，中國園藝學會西甜瓜專業委員會、中國西瓜甜瓜協會掛靠單位，承建有國家瓜果改良中心、國家西甜瓜中期庫等科研平臺。先后多次承擔國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家西甜瓜產業技術體系、國家863、國家科技支撐等項目。在西瓜甜瓜砧木品種選育與嫁接栽培技術研究、西瓜甜瓜功能性成分積累及調控機制研究、多倍體西瓜抗逆機制研究等方面居國內領先地位。西瓜甜瓜病毒病害研究、轉基因抗病毒、基因工程疫苗創制和健康種子檢測等方面也處于國內領先水平。