无籽西瓜的“籽”去哪儿了

西瓜的祖先是“苦瓜”

现代的西瓜脆甜多汁，有夏季水果之王的美誉。马克·吐温在小说《傻瓜威尔逊》中写道:它是这个世界上所有珍品中的魁首，是上帝恩典给地球所有水果的王。当一个人品尝到西瓜，他就会知道天使们享用的是什么了。不过，如果让天使们品尝最早的西瓜，恐怕他们是不会感到快乐的。

野生的西瓜是一种小而圆的葫芦科植物，外皮坚硬、瓜瓤多呈白色，味道苦涩。野生西瓜之所以味苦，主要是其含有大量的葫芦素。这也是它们的防身术，食草动物可不太愿意去吃苦涩的食物，因此野生西瓜才得以繁衍生息。同样的原因，野生的黄瓜、南瓜、冬瓜、甜瓜、西葫芦、苦瓜等葫芦科植物也都是苦涩的，苦瓜至今仍然保留苦味。

各种各样的野生西瓜。（资料图/图）

栽培西瓜至少是在公元前后从非洲东北部传播至地中海沿岸国家，继而进入欧洲大陆和亚洲大陆。公元16世纪和18世纪，欧洲殖民者分别将西瓜带到美洲和大洋洲。公元9-10世纪，栽培型西瓜传至中国西北和东北的少数民族统治地区，随后很快经由丝绸之路传入中原地区，这也正是西瓜中文名字的由来。明代徐光启在《农政全书》中就说：“西瓜，种出西域，故名”。经明清两代发展，西瓜已在全国大多数地方种植和食用。

新中国成立以来，我国西瓜种植面积和产量均稳居世界首位。特别从20世纪90年代开始，我国西瓜产业进入快速发展阶段，西瓜产量从1990年的1000万吨飙升至2000年的5000万吨以上，一举让中国人实现了“吃瓜自由”。之后我国西瓜产量基本稳定在6000万吨左右，近年来占全球西瓜产量的60%左右，世界第2-10名国家西瓜产量总和也不及中国产量的三分之一。中国生产的西瓜绝大多数供本国消费，中国人均每年要吃掉40公斤以上的西瓜，远超世界上大多数国家，不愧是名副其实的“吃瓜群众”。

“吃瓜群众”离不开的育种家

中国人能当上“吃瓜群众”，实现“吃瓜自由”，离不开改革开放后各级政府对发展西瓜产业的重视，也离不开众多西瓜育种科学家的贡献，其中最令人敬佩的当数被称为“瓜奶奶”的吴明珠院士。

吴明珠1930年出生于湖北武汉的书香门第，1949年考入西南农学院（现为西南大学）园艺系，与“杂交水稻之父”袁隆平院士是同级校友。大学毕业后，吴明珠先后分配到重庆西南农林局、中共中央农村工作部工作，本来有机会留在北京工作，但是她却响应国家建设边疆的号召，主动请缨前往素有“瓜果之乡”美誉的新疆，希望能发挥自己的专业特长。

在乌鲁木齐地委农村工作部工作几个月后，吴明珠决定进一步深入基层，于是申请前往吐鲁番地区的鄯善县农技推广站工作，并获得组织批准。鄯善县是《西游记》里火焰山的所在地，由于常年高温少雨，很多地方寸草不生，鄯善县也是当时吐鲁番地区最贫穷的地方，但是这里到处都是瓜田，种着各类西瓜、甜瓜，这正是吴明珠希望发挥专业特长的好地方。不过当地瓜农采用传统的栽培技术，所种植的西瓜和甜瓜品种也都是农家种，没有经过系统改良，产量和品质都有很大的提升空间，于是吴明珠决心开展西甜瓜育种，这一干就是六十多年。

开展品种培育第一步是要尽可能多地收集育种素材。为了搜集种质资源，吴明珠和同事花了3年时间，走遍当地三百多个生产队，一块瓜地一块瓜地调查。吴明珠与瓜农同吃同住，学会了一口流利的维吾尔语，对瓜农的需求更加了解，也从瓜农手中收集到不少好品种。听说哪儿有好品种，就往哪儿赶，有时候不惜深入戈壁滩。最后终于收集了一百多份资料，整理出44个地方品种，成为后来育种的基本材料。如果不对这些地方品种进行收集整理，它们可能就会慢慢消失了。

这些地方品种各有特点，有的甜度高，有的个头大，有的产量高，有的抗病力强，有的耐储运，有的适应性广，但是这些优良性状“各自为政”，如何将这些优良性状集中在同一个品种里呢？这就需要运用现代育种技术。

收集整理好西瓜和甜瓜的地方品种之后，吴明珠接下来就和同事一起，对这些地方品种进行提纯，即让它们最主要的特点世世代代稳定下来，然后让具有不同特点的地方品种进行多亲本复合杂交，选育出集中多个优良性状的新品种。与此同时，吴明珠还积极利用辐射育种、分子育种等新的育种技术，不断创造新的西甜瓜种质资源，如“火州一号”西瓜、“皇后”甜瓜等，这些新品种的抗病性、适应性、果实品质、耐储运性等比原品种有了大幅提高。

为了加速育种速度，吴明珠借鉴水稻等农作物育种的做法，前往海南进行瓜类育种，不辞辛劳地和同事在新疆、海南之间奔波。吴明珠与内地育种机构积极合作，一方面将新疆本地的西甜瓜品种推广到内地，另一方面培育出适宜在内地种植的新品种，如吴明珠与上海育种机构合作培育的“8424”西瓜新品种，成为江浙一带及全国的主栽品种，经久不衰。

吴明珠院士。（资料图/图）

西瓜籽怎么变没的？

最早培育出无籽西瓜的是日本科学家，他们在20世纪40年代利用秋水仙素使得西瓜二倍体变成了四倍体，即西瓜染色体数量增加了一倍。二倍体西瓜和四倍体西瓜都是可育的，但是让二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交之后，就得到了不可育的三倍体西瓜，因为它们无法形成种子，变成了无籽西瓜。

可见，获得三倍体无籽西瓜的秘诀在于培育四倍体西瓜。普通西瓜都是二倍体的，正常情况下，它们的细胞有两套基本相同的染色体，每套染色体含有长短不同、特点各异的11条，即二倍体西瓜的细胞核中染色体数量共22条。

细胞在分裂过程中，细胞核中的染色体经过复制发生数量倍增，如西瓜染色体数量要从22条变成44条，之后再随机分配到两个子细胞中，每个子细胞都会获得两套染色体共22条，这样形成两个二倍体子细胞。当秋水仙素浸泡西瓜种子时，秋水仙素会给正处于分裂中期的细胞按下“暂停键”，让刚刚发生染色体倍增的细胞不再继续分裂，即四套染色体44条完整地保留在细胞中，并不形成子代细胞。不过，秋水仙素作用时间非常短，等其药效一过，细胞又开始迫不及待地进行分裂，这时候细胞已经变成了四倍体，含有44条染色体，它们的两个子细胞同样都是四倍体细胞。

种子的形成需要雌性配子和雄性配子的结合，而配子是生殖细胞发生减数分裂获得的，即生殖细胞分裂不是像普通细胞那样，需经历染色体数量倍增，而是要将两套染色体分别分配给两个子代细胞即配子，每个配子只获得一套染色体，相当于比原来生殖细胞染色体数量减少了一半，所以称为减数分裂。只有这样，各拥有一套染色体的雌性配子和雄性配子结合后，才能合二为一形成二倍体细胞，继续发育成二倍体种子和二倍体植物。四倍体生殖细胞也能发生减数分裂，配子结合后再形成四倍体种子，继而发育成四倍体植物。

无籽西瓜是这样的。（资料图/图）

没有籽，如何传宗接代？

育种家之所以热衷于培育三倍体西瓜，除了能利用多倍体技术生产无籽西瓜之外，还因为三倍体西瓜能同时利用杂交优势和染色体倍性优势。三倍体西瓜种子必须由二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交来生产，通过选择亲缘关系较远、各具特点的亲本，就有可能获得杂交优势显著的三倍体西瓜种子。理论上，染色体越多，其发生遗传变异的概率越大，产生优异性状的机会也就越多，就越有可能选育出性状优良的三倍体西瓜品种。因此，与二倍体西瓜相比，三倍体无籽西瓜往往具有更佳的口感、更高的产量、更强的耐贮运能力、抗病性和适应性等优点。

近年来，无籽西瓜市场需求非常大，美国人消费的西瓜80%以上为无籽西瓜，而我国无籽西瓜产量也占到全国西瓜产量的30%左右。要生产无籽西瓜，需要有大量的三倍体西瓜种子。前面提到，三倍体西瓜种子本身是不育的，无法通过自花授粉或三倍体杂交来生产，必须以二倍体西瓜作为父本，四倍体西瓜作为母本，经过人工授粉完成杂交，实现三倍体西瓜种子的持续生产。

要培育优良的无籽西瓜，首要任务是培育适合做母本的四倍体西瓜，除了含糖量高、皮薄、品质优良等要求外，种子多是必选项。而二倍体西瓜父本也不能含糊，需综合考虑果色、品质等性状。另外，不能简单地“拉郎配”，因为有时候即使父母都比较优秀，其后代也不见得更出色，因此还需要重点考察二倍体西瓜和四倍体西瓜的亲和力，即它们杂交后产生的三倍体西瓜是否具有优良的综合生产性能。

经过吴明珠院士等一代又一代育种科学家的持续努力，我国西瓜育种不断取得新进展，已累计培育上千个西瓜新品种，推动我国西瓜科研水平和单产水平持续提升，使得我国成为名副其实的世界西瓜科研和生产第一大国。

南方周末特约撰稿 汤波