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。

好在控制西瓜苦味的基因只有一个，而且这个基因可能在四千多年前发生了突变，导致野生西瓜苦味消失，甜味增加。碰巧非洲人发现了这种不苦的西瓜，于是将其繁殖起来，并不断对其甜度、大小、瓜瓤颜色等性状进行选择，无意中将一些有利基因保留了下来，逐渐驯化成后来广泛栽培的甜西瓜。

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。

据统计，由吴明珠主持选育并经过省级审定的有29个西甜瓜品种，其中，西瓜早、中、晚熟配套品种10个，甜瓜品种19个，这些品种的种植面积占到新疆西甜瓜种植面积的80%，因此吴明珠也被誉为新疆瓜类育种的主要开创者和奠基人。这些品种很多都成为我国西甜瓜育种的亲本，为我国西甜瓜育种工作的发展做出了重要贡献。吴明珠因为在西甜瓜育种领域的突出贡献，1999年当选为中国工程院院士。

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。

但是，当二倍体植物和四倍体植物杂交，实际上是含有一套染色体的二倍体配子与含有两套染色体的四倍体配子结合，形成了三倍体细胞。西瓜的三倍体细胞含有三套染色体，每套染色体有11条，可以编号为第1-11号染色体，这样每1号染色体都有3条同源染色体，而在减速分裂时，只有当3条同源染色体中的1条分配给一个配子，另外2条同源染色体进入另外一个配子，而且第1-11号染色体的3条同源染色体都按此分配，才能形成可育的单倍体配子和二倍体配子，但是这种情况的概率只有大约千分之一。当第1-11号染色体的3条同源染色体中任何1条发生了错乱，将会导致两个配子都无法成活。因此，绝大多数情况下，三倍体西瓜是不育的，不能形成正常的种子，不过它们的果实还是非常正常的。

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