立夏将至，清凉解暑的西瓜早已被摆上货架。但由于其果皮的耐裂性与果肉品质紧密连锁，导致“耐裂品种不优质，优质品种不耐裂”的现象，时常影响吃瓜群众大快朵颐。

果实开裂是自然界中的常见现象，“瓜熟蒂落”有助于种子的传播和植物的繁衍。但从产业上来讲，田间和采后的果实开裂，却会降低经济效益和消费价值。因而，西瓜果皮坚硬耐裂同时果肉清脆爽口成为了一个重要育种目标。

经过多年研究，浙江大学农业与生物技术学院张明方教授课题组首次发现了与新鲜果实耐裂相关的基因，不仅为进一步阐明果实耐裂性机理提供了新见解，同时也有利于加速耐裂优质品种的精准育种，为通过分子标记辅助育种等技术改良西瓜品种的耐裂性提供了重要的靶标基因。

西瓜皮耐裂程度有了评价指标

西瓜从唐代经古丝绸之路进入中国，已历经自然选择和人工培育，但却一直没有很好的体系来评价西瓜皮的耐裂性。传统的育种家采用感官评价，通常将西瓜捏一把或者用刀切，这种方法完全凭育种者的经验，育种效率低，无法解析果实耐裂机制，也很难打破“耐裂品种不优质”的桎梏。

如何把耐裂性状用一个数值标记出来，是张明方课题组这次研究的第一个亮点。他们通过质构仪选用不同形状的探头，测量了果皮硬度、破裂性、破裂率、破裂力做功等8个不同评价指标。

“这些测量数据既涵盖了传统耐裂性判断的指标，更包含了很多传统方法无法测量的指标。”张明方解释道，准确量化耐裂性状、精准定位耐裂基因，能为培育耐裂品种提供重要的理论支撑，具有重要科学意义和应用前景。

张明方介绍说，果皮硬度就是测量西瓜在破裂瞬间受到的力，破裂性就是机械稳定施压导致果实的主动破裂情况，破裂率就是同样力切西瓜，会形成主动破裂周长。

根据这些前期指标，科研人员用耐裂性显著差异的西瓜进行杂交，并对400多个西瓜F2代开展实验性状调查。科研人员在对159个随机样本进行单株测序后发现，所有耐裂相关指标都共同定位到西瓜的10号染色体上，而果皮硬度数据锚定的区域最为清晰精确。

用叶片DNA可测出西瓜“血型”

在初步锁定10号染色体后，课题组创新了单株染色体片段来源分析方法，利用F2个别在候选区域发生重组的个体以及他们的自交后代F3群体，通过耐裂表型和基因型关联分析缩小候选区间，锁定关键基因，科研人员发现该区域存在一个ERF4 基因，是耐裂与否的重要因素。

课题组成员、浙大农业与生物技术学院胡仲远副教授表示，只用杂交第三代就能精确定位到基因，这是用传统基因定位方法无法做到的，都是得益于团队创新的表型评价体系和基因挖掘方法。

据介绍，在自然界的不同西瓜种质的10号染色体上，存在两种类型的等位基因ERF4-a和ERF4-b，与本实验的耐裂亲本拥有相同的ERF4-a基因的西瓜基本都耐裂;而具有ERF4-b基因的则表现为容易开裂;兼而有之的杂合类型，则表现为果皮坚硬，果肉较松脆。张明方用“血型”给这些西瓜样本打了个比方，耐裂的如果是A型，那么就可以把不耐裂的比成B型，兼而有之的则是AB型。

对准靶标得到育种“两全法”

功能基因的分子标记为西瓜育种筛选带来了新的可能。

“在之前如果需要筛选品种，需要大量的人力物力栽培巨大的种群进行大量的普查式的性状研究，而有了分子靶标，就可以先对各类品种资源进行苗期筛选，再选择带有目标基因的少量个体进行田间种植。”张明方说。

“比如耐裂优质西瓜的选育，我们不再需要在每个世代开展耐裂性选择，只需选择出A或AB血型的材料再开展田间种植，再从中选育果肉品质佳又较耐裂的个体繁育后代。”胡仲远解释道，这样不仅可以减少每季的种植量，而且不用担心耐裂基因在育种过程中“丢失”，获得目标品种的时间也将大大缩短。“将自然界已有的优质基因筛选出来，进而开发相关分子标记，可以大大提高育种的精度和速度。

不断发掘抗逆、抗病、优质等相关功能基因，并利用分子标记辅助育种技术，将各种有益性状高效地集合到的育种材料中，选育出田间-物流-餐桌“三全其美”的西瓜新品种，成为了张明方团队西瓜精准育种的新方向。上述研究成果近日已发表于国际知名植物学术期刊《植物生物技术杂志》。(江耘)

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