甜瓜,因其口感清甜、,早已成为人们餐桌上的常见水果,深受喜爱。鲜为人知的是,甜瓜的祖先——野生甜瓜,味道却是苦涩且酸楚的。那么,这一变化是如何发生的呢?
最近,《自然—遗传学》期刊在线发布了两篇重要研究,涉及西瓜与甜瓜的基因组研究成果。通过这项研究,科学家们成功构建了西瓜和甜瓜的全基因组变异图谱,揭示了这两种水果的驯化历程,以及果实品质背后的遗传分子机制。
驯化:植物演化的漫长过程
驯化,实际上是人类文明进程中的一项重要成就,它将野生动植物的自然繁殖方式转变为人为控制的过程。简而言之,不仅动物,植物同样可以通过驯化来改变。
“驯化是一个相对的概念,意味着植物或动物从野生状态转变为经过人为选择和控制的品种。在植物的驯化过程中,经过长时间的定向选择,它们的遗传特性逐渐发生变化,变得更加适应新的环境,或者是更符合人类的需求。”黄三文教授解释道。
在对甜瓜的研究中,科学家们分析了来自不同地区的千余份甜瓜种质,经过对其中560多万个单核苷酸多态性(SNP)的比对,得出结论:甜瓜的驯化过程经历了至少三次独立的事件,其中两次发生在印度,一次发生在非洲。科学家发现,薄皮甜瓜和厚皮甜瓜的祖先,分别源自印度不同的野生种群。
“野生甜瓜的生长力和结果能力异常强大,果实体积仅为现代甜瓜的千分之一甚至万分之一,而且果实味道酸苦,没有甜味。”黄教授进一步补充道。
通过长期的人工选择,人类不断从自然变异中挑选出具有更好农艺性状的甜瓜品种,最终演化成我们今天所见的甜瓜形态和味道。
从小果到大果,甜味的由来
例如,野生甜瓜的果实非常小,而人类为了提高产量,便有意识地选择果实较大的进行繁殖。经过世代累积,这种“优选性状”逐渐得以固定,使得如今的甜瓜果实比野生品种大出几百倍。在甜瓜的驯化过程中,人类还成功地去除了其原有的苦味和酸味,最终赋予其自然的甜美口感。这些改变,最终成就了今天的甜瓜——外形诱人,口感甘甜。
驯化与、嫁接的区别
那么,、杂交、嫁接与驯化之间有什么不同呢?这些概念常常被混淆,但本质上它们有着显著的差异。
黄三文教授详细解释道:“驯化是一个漫长且自然的过程,人与植物之间的互动通过不断的选择和积累,改变了植物的遗传性状,但没有直接修改其基因。杂交是驯化的一种手段,它通过将不同品种的优势性状结合,加速了植物改良的进程。而技术则是一种更为直接的方式,它通过外源基因的引入,快速改变植物的某一特定性状。”
他还指出,尽管嫁接是一种常见的植物繁殖技术,但与驯化不同,嫁接只是在当代组合砧木和接穗的特性,不会改变植物的遗传物质,因此也无法传递到下一代。
驯化的持续性与挑战
那么,是否所有的水果都可以经过驯化呢?黄教授认为,只有那些对人类有食用价值的植物才有可能被驯化。尽管现代水果的产量和品质已经有了显著提高,但驯化的过程并非一蹴而就,它是一个长期且无止境的过程。
“在改良水果的口感和外观的某些天然的抗病性、抗逆性等特征可能会有所退化。驯化是一个复杂且需要持续关注的过程,不可能一蹴而就。”黄三文教授总结道。
通过这些基因组学的研究,科学家不仅揭示了甜瓜从野生到驯化的演变历史,也为未来的水果改良提供了重要的基因学依据。