中国农业科学院郑州果树研究所在西瓜甜瓜基础与应用研究领域取得新进展

赵胜杰

中国农业科学院郑州果树研究所瓜类种质改良研究中心长期从事西瓜甜瓜种质资源的收集保存、鉴定评价、创新利用等基础性工作。本中心现收集保存西瓜甜瓜种质资源4 000余份，重点对生产中具有重要影响的抗生物与非生物胁迫及优良果实品质性状进行了系统鉴定。在种质资源表型精准鉴定的基础上，综合利用基因组、代谢组等组学技术及生物信息学分析手段深入剖析了西瓜甜瓜进化历史和重要果实品质性状形成的分子遗传机制。2019年11月2日，国际权威学术期刊《自然-遗传学》（Nature Genetics）以2篇长篇幅研究论文（Research Article）在线发表了相关科研成果，并同期配发了德国莱布尼兹植物遗传研究所Martin Mascher教授等人撰写的专评和社论，《Nature Reviews Genetics》主编Linda Koch教授也对该成果进行了强调（highlight），并对研究成果给予了高度评价，彰显了我国在瓜类作物基因组学与分子育种领域的国际领先地位。全基因组变异图谱构建为西瓜甜瓜种质资源研究提供了新的理论框架和组学数据，也为西瓜甜瓜分子育种提供了大量的基因资源和选择工具。基于基因组学的研究基础，本中心系统开展了重要农艺性状基因挖掘、功能分析和分子标记开发应用等研究。先后发掘出西瓜抗枯萎病、病毒病及甜瓜抗霜霉病、白粉病等优异等位基因，克隆获得控制西瓜黏籽性状、果实形状、果皮及种皮色泽、短蔓、无杈和后绿等与果实品质和株型相关的重要功能基因，首次从野生西瓜分离和定位了影响酸味和果肉硬度的基因，开发高通量KASP和InDel、CAPS标记20余个。同时，鉴定到200余个与甜瓜产量、品质及形态相关的200余个基因位点，并发掘了与甜瓜皮色、肉色、苦味、酸味、果面沟等性状相关的基因，首次发现厚皮和薄皮甜瓜亚种在苦味、酸味及果实大小驯化过程中分别驯化了不同的基因，存在着不同的驯化机制。建立了西瓜抗枯萎病、病毒病、白粉病及果肉颜色性状的分子标记辅助选择技术体系，创制优质抗病广适西瓜甜瓜育种材料100余份。选育“郑抗”系列、“中农”系列、“众天”系列、“中甜”系列优良西瓜甜瓜新品种30余个，年均推广面积超过6.67万hm2（100万亩）。近5年，本中心发表高水平研究论文20余篇，先后获省部级奖励3项。

中国农业科学院郑州果树研究所瓜类种质改良研究中心为全国西瓜甜瓜科研与生产协作组组长单位，全国西瓜甜瓜区域试验的牵头单位，中国园艺学会西甜瓜专业委员会、中国西瓜甜瓜协会挂靠单位，承建有国家瓜果改良中心、国家西甜瓜中期库等科研平台。先后多次承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家西甜瓜产业技术体系、国家863、国家科技支撑等项目。在西瓜甜瓜砧木品种选育与嫁接栽培技术研究、西瓜甜瓜功能性成分积累及调控机制研究、多倍体西瓜抗逆機制研究等方面居国内领先地位。西瓜甜瓜病毒病害研究、转基因抗病毒、基因工程疫苗创制和健康种子检测等方面也处于国内领先水平。