作为世界上最大的西瓜生产国,中国的西瓜育种如何满足人均吃瓜40公斤的需求?

序言

当前种业创新已经被提到国家战略高度,种业创新已经成为农业领域的热点议题,诸多政策、资源、人才等产业要素涌入种业,为种业发展提供了有力保障和坚实基础。在此种背景下,中国种业应该瞄准“卡脖子”关键问题,在种质资源发掘与庇护、基因编纂技术、转基因、农业适度规模化经营方面重点发力,提升中国种业的综合创新能力,提升中国农业现代化、规模化水平,加强农业的国际竞争力。

相较于水稻、玉米、大豆等主粮类种业被持续热议,果蔬、经济作物的育种似乎热度较低,但其重要性实不亚于主粮种业,也是我国种业自立自强、破解“卡脖子”局面的关键任务,同时事关老百姓的“菜篮子”和“果盘子”。有鉴于此,35斗拟推出“‘小’种业故事”系列专题文章,系统梳理果蔬育种的昨天、今天和明天,鉴往知来,呈现其中的关键面孔和关键人物,并为未来发展探寻一些标的目的。

回溯西瓜的历史,古埃及似乎是目前人们所发现的西瓜最早的培育地点。但数千年前的西瓜与现在我们所食用的西瓜大相径庭,其不仅果型小(直径约为5厘米)、还带有苦味、瓜瓤也呈现白色,彼时,在外形和味道上都没有优势的西瓜,人们或许连浅尝都显得为难。

之后,一次偶然的机会,人们无意间发现了一个没有苦味的变异种,随后,在另一次巧合中,一个带有些许甜味的西瓜被带到了人们面前。在糖分获取异常艰难的原始时代,西瓜开始被大量栽培,并迅速传播,成为了人类获得糖分的途径之一。

时间来到17世纪,彼时,西瓜的“外在”已和现在相差无几,但其“内涵”与现在比拟,却是相去甚远,意大利画家Giovanni Stanchi所画的油画很好地记录下了当时西瓜的状态,可食用部分少、果瓤偏白、瓜籽偏大、皮厚……摆在人们面前的种种“吃瓜”难题,都亟待解决。

图片来源:百度图片(如有侵权请联系删除)图:Giovanni Stanchi所画的西瓜

炎炎夏日,来一块清甜解暑的西瓜,多是一件美事。

而在日韩,西瓜则成为了“轻奢品”。韩国最大门户网站“NAVER”的检索结果显示,一个重约5公斤的西瓜被零售商标价26900韩元(约为人民币140元)进行售卖。在日本,西瓜切片卖的场景已经深入人心,日本超市里,一杯西瓜汁的价格甚至略高于一瓶威士忌,真可谓是“寸瓜寸金”。

西瓜产销总量占全世界60%以上,我国都为“吃瓜自由”做了哪些努力

将时针拨回到上个世纪七十至九十年代,彼时,西瓜育种在我国取得了较快的发展,在人们的殷殷期盼下,数千年前阿谁又苦又小的西瓜已经摇身一变,改良成为了今天汁水充盈、果肉清甜、香味浓郁、瓜籽较小甚至是没有瓜籽的热门水果。

七十年代摆布,我国从事西瓜科研工作的单位与人员数量大幅增长,先后培育出了西瓜优良新品种60余个;到了八十年代中后期,随着杂种一代的普及率的日益增高、地膜技术的不竭推广和使用以及人们生活水平的逐步增长,人们对西瓜育种提出了耐低温、外观佳、品质好等众多要求,市面上也涌现出了华欣、风光等代表品种,西瓜栽培区域不竭扩大,农民收益大大提高;九十年代后,随着温室大棚等设施的出现和推广,我国西瓜产量、质量迎来了“双提升”,西瓜育种也着重突出了“创新”二字,种质创新备受重视,为抢占西瓜育种制高点,我国科研工作者纷纷开展了创新研究,如湖南肖光辉就外源DNA导入抗枯萎病材进行创新。

除新品种的培育外,西瓜的种质资源收集和研究也是一件大事。中国农业出版社的数据显示,“七五”至“九五”(1986—1995)期间,西瓜种质资源的研究被列入“国家科技攻关项目”,截止2005年底,共完成西瓜种质资源编目1084份,繁种并进入国家农作物种质资源长期库1030份。

政策的陆续出台为西瓜育种事业提供了利好,2017年,《农业部办公厅关于印发《全国西瓜甜瓜产业发展规划(2015—2020年)》的通知》(以下简称:《通知》)颁布,《通知》的发布明确了未来十年产业发展的指导思想、基本原则和发展目标,更为保障西瓜产业可持续发展提供了强大助力。国家统计局和华经产业研究院统计的资显示,我国西瓜产销总量占全世界60%以上,在2012-2020年这几年间,我国每年西瓜产量保持在6000万吨以上,真可谓是“产瓜大国”。

数据来源:华经产业研究院 图:2012年-2020年我国西瓜产量(单位:万吨)

政府的重视与支持为西瓜事业的蓬勃发展提供了助力,我国西瓜产业当前兴盛局面的形成也离不开科研人员的汗水和努力,这其中“瓜奶奶”吴明珠的名字不成不提。

于1930年在湖北武汉出生的吴明珠大学在西南农学院(现西南大学)就读,毕业后的她进入了中央农村工作部工作,但一年后,她主动放弃了这个条件优渥的职位,毅然申请调往条件艰苦的新疆吐鲁番市鄯善县。

在温润天气中滋养出的吴明珠很快适应了本地的酷暑,在超过40摄氏度的夏季,她快速习惯了本地的饮食和生活,在瓜田中挥汗如雨已成为她的生活常态,在难耐的高温和繁重农活的磨砺下,她将本身真正“长”在了瓜田中。1973年,为加速推进西瓜选育进程,吴明珠决定去海南开辟南繁北育基地,“两头抓”让她如同迁徙的候鸟一般,在两地来回奔波。

多年的埋头苦干毕竟化作了甜蜜的瓜种,在吴秀珠耕耘在种瓜事业的五十余年间,她先后培育出了经国家审定的28个优质瓜种,红心脆、麒麟瓜……以及在1984年培育出的“王牌”——8424西瓜。

作为世界上西瓜甜瓜种植面积最大、栽培品种与产量最多的国家,我国也拥有着世界上参与人数最多、门类最全专业科技队伍,并且在西瓜甜瓜科研成果、选育和登记品种数量等方面都在国际上具有优势。在世界各国园艺学会,也独有中国专门设立西甜瓜专业委员会作为国家级专业学术组织。

生物技术与基因测序持续鞭策西瓜育种事业发展

前人栽树,后人乘凉。先辈们用汗水“打下”的瓜田,后人也得好好呵护。站在巨人的肩膀上,当前,众多科研人员和相关从业者也纷纷对西瓜育种展开了研究,并取得了必然成绩,相关成果已居于世界前列。

2006年至2020年,是我国在西瓜育种上的发展快速期,也是在西瓜育种技术和新品种选育方面实现“双赢”的黄金时段。生物技术与基因测序的发展使得西瓜育种迈进了一个全新的时代,我国也在西瓜全基因组草图、精细图谱、物理图谱与变异图谱绘制等方面实现了快人一步。

上述研究成果对明确西瓜物种进化与品质驯化分子机制提供了极大的助力,也为进入靶向育种、精准育种的西瓜育种4.0时代有着重要意义。35斗也统计了近年来部分机构和单位在西瓜基因事业上取得的突破和进展。

数据来源:据公开资收集 图:目前在西瓜基因事业上所取得的部分进展

同时,高通量分子标识表记标帜辅助育种技术的建立,交出了针对西瓜优异性状基因聚合效率低这一难题的“高分答卷”。现在,市面上的西瓜已经不再是单一地追求口感,人们对耐储、产量等提出了更高的要求,随着消费者们日益多元的口味需要,科研人员也使出了浑身解数,西瓜基因编纂技术的进步,就是对满足人们“口腹之欲”的解题思路,这一技术的发展对目前抗病、抗虫西瓜种质资源的创新提供了保障,也使得西瓜的单倍体诱导效率得以提高,未来,或将有着更加广阔的应用场景。

西瓜育种和市场推广的背后隐藏的是技术的不竭摸索和创新,以技术为底色,定能绘就西瓜事业上的辉煌成就。

未来已来,西瓜育种如何破解四大难题

要种出更好吃的瓜,部分技术难题只是迈出了第一步,剩下未知的育种旅途中,仍有众多难题需要人们去解决和并吞。

首先是基因编纂技术在我国发展时间不长,缺少“底蕴”,对该类作物的支持政策法规以及行业标准等都未完善。目前,我国通过基因编纂技术孕育出来的西瓜尽管有部分取得了成功,但基本其现状都是在实验室明珠蒙尘,尚未进入商业化的新品种推广环节。

其次是在提高瓜种抗病性方面,抗重大致灾病害的品种(如:霜霉病、蔓枯病、细菌性果斑病等)一直是目前所缺少的;对耐储藏、耐运输的品种也需要提高选育力度、加快选育进程;人们也在呼唤有助简约化栽培、节省时间和人力成本的适配机械化种植的品种;在当前多元化、差异化的消费观念下,人们也期盼能够诞生一些具有地方特色和品质特色的个性化品种,以满足不同需求。

此外,值得注意的是在瓜果育种增强知识产权的庇护力度,也是对西瓜育种的重要支撑。尽管对种业的知识产权庇护力度不强已成为行业通病,但与主粮作物比拟,瓜类这一领域的知识庇护更显匮乏,仍需加强执法力度,真正扭转当前甜瓜育种原创数量少、追随者、模仿者众多的现象。

再次,产业结构调整与市场需求以及家庭消费习惯的变化,也在呼吁着更“小”更“多功能”的西瓜。“小”指的是目前对小果型品种西瓜的需求增多,“多功能”则指的是对西瓜的功能性要求。当下,市面上已经涌现出高β胡萝卜素和高叶黄素的功能性新品种,让吃瓜的同时补充人体所必需或缺乏的营养元素,让西瓜成为“食疗”的原或许是未来育种的趋势,更是西瓜行业更新换代,引领产业升级和消费升级的“新时尚”。

上述种种限制成为了西瓜进一步发展的掣肘,但有问题就有解决办法,问题中潜藏着的还有一个人迹罕至却充满巨大潜力的新市场。

基因编纂技术是西瓜育种在创新性上的“发动机”,更是将来为西瓜事业发展所做的技术储备。面对难题,我们或许可以从阿根廷的做法中得到启示。2015年,阿根廷制定了世界上第一个基因编纂生物体相关法规,其中专门定义了如何监管基因编纂技术开爆发物的使用。未来,随着基因编纂技术的完善和政策的逐步放宽以及行业标准的制定,相信通过基因编纂技术孕育出的西瓜不会受到人们的冷眼,在加上各方的宣传和科普,民众对其的接受度也会逐步加强。

知识产权的庇护早已是老生常谈的问题,不仅需要监管部门、执法部门等发力,大力打击套牌、仿牌等行为,种植者们也应该有相关意识,不买无证产品,各方齐发力,才能将合力拧成一股绳。

仲夏时节,瓜果飘香。关于西瓜的甜蜜事业,未来还有很多畅想……

参考资

1.《一个西瓜140元?韩国水果价格上涨,西瓜暴涨三成,民众:吃西瓜很奢侈》

2.《5000年前的西瓜长啥样?要没有他们的努力,我们根本吃不到瓜》

3.《吃瓜,中国群众世界第1!1天吃掉3艘辽宁舰,每年吃掉全球70%西瓜》

4.《我国西瓜育种发展历程与展望》—— 张思远,王福建

5.《“瓜奶奶”吴明珠,夏天全靠她的西瓜续命!》

6.《中国西瓜甜瓜发展70年暨科研生产协作60年回顾与展望》

7.《破解种业难题丨瓜果:大多品种自主 特定种类存在知识产权问题》

8.《大兴的“京彩”——“土豪金”西瓜受青睐》

9.《我国西瓜育种技术创新与品种改良(2006-2020)》任 毅 宫国义 张 洁 郭绍贵 张海英 许 勇北京市农林科学院蔬菜研究所

“35斗”(ID:vcearth),作者:陈欣雨,经。

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