（来源：科普中国）

如果让一个育种家来形容理想中的西瓜，会是什么样？

许勇的答案是：“好看、好吃、好种、好卖。”

这个答案听起来简单，却很难真正做到。几十年前，人们对西瓜的要求，可能更看重个头大、产量高、耐储运；如今，城市家庭人口变小了，小西瓜更受欢迎，消费者还会挑甜度、口感和瓤色。

与此同时，西瓜的生产地也在变化，一些服务国内冬季市场的西瓜已经从海南、云南延伸到缅甸、老挝等地，品种既要好吃，又要耐储运、抗病，还得适应当地的种植条件。

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需求一直在变，但育种家面对的问题始终没有变：怎样从成千上万的西瓜材料里，尽快找到自己真正想要的那个？

许勇，国家西甜瓜产业技术体系首席科学家、北京市农林科学院蔬菜研究员，从 1994 年开始组建自己的西瓜遗传育种团队。

那时，西瓜育种仍主要依靠常规技术。老一代育种专家即将退休，年轻的研究人员开始接手这个领域。许勇没有沿着传统育种的道路继续走下去，而是把目光投向了当时还很新的分子遗传学。

他的想法很直接：如果能够看懂西瓜的遗传密码，是不是就能知道，一只西瓜为什么甜、为什么脆、为什么红，又为什么抗病？他想做的，是把西瓜这个物种的“密码”先读出来。

 一无所有的开局 

故事的起点，要回到上世纪 90 年代。

1994 年，老一代育种专家相继退休，西瓜一线育种人才面临断档。当时年仅二十多岁的许勇在陈杭、陈殿奎、王永健等老前辈的支持下，挑起重担独立组建了课题组。

彼时的常规育种主要“靠经验筛选”，育种家必须把西瓜种进田里，等结果成熟后才能凭肉眼和经验反复选择性状。在这种极具盲目性和随机性的摸索中，杂交出一代好品种往往需要七到十年。

“基因组是一个物种的遗传密码，破译了密码，就等于打开了生命活动的‘黑匣子’。”许勇回忆道。

2000 年左右，随着测序技术的发展，人类基因组与模式植物全基因组相继发布。但对于西瓜这种经济作物而言，全基因组测序在当时的技术与经费条件下，简直是天方夜谭。2002 年，许勇前往美国北卡州立大学做访问学者，开始默默给西瓜核心材料“97103”构建文库；2005 年，他作为中国代表加入国际葫芦科基因组计划。

转机出现在 2008 年。那一年，黄三文院士在深圳召集园艺作物基因组研讨会，黄瓜基因组的研究取得了新进展，这给了许勇很大的鼓舞——既然黄瓜能行，西瓜怎么就不能行？

2008 年年底，黄三文院士在深圳华大基因组召集园艺作物基因组研讨会，许勇研究员与基因组测序资助单位农友公司研发负责人及现任百迈客生物科技公司郑洪坤总经理的合影。| 解读专家提供

然而，现实很残酷：当时，他们没有政府项目支持，也没有经费保障，更缺少能够做生物信息学分析的人才，团队只能一点点往前摸索。

为了推动研究，许勇四处奔走，凭借前期的研究积累与此前结识的国际种业巨头达成合作，多家种业公司开始提供经费支持。对这些企业来说，西瓜完整的基因组信息意味着未来育种可以拥有更好的工具；对许勇团队来说，这些支持也意味着他们此前积累的研究终于有了继续往下走的机会。

测序工作终于在深圳华大开展，但研究的过程却一波三折——测序样本一度遭遇微生物污染，不得不全部推倒重测；企业投入后带来的数据发表限制也让文章发表几度延期。直到后来，“十二五”科技部基因组专项提供了支持，康奈尔大学费章君教授团队加入，生物信息学分析能力才得到补强。

终于，2012 年，团队在《自然·遗传学》（Nature Genetics）发表了全球首张西瓜全基因组参考图谱。这篇论文不仅登上了顶刊，更让世界在西瓜基因组学领域听到了中国声音。西瓜育种自此有了第一张提供“统一页码”的参考基因组草图。

但地图画出来以后，新的问题也接踵而来。

 地图上还有很多“空白” 

如果说 2012 年的第一篇顶刊解决了“西瓜基因组是什么”的问题，那接下来的任务，就是让这张图谱真正为育种所用。这一次，研究对象不再是一只西瓜，而是一大群西瓜。

2019 年，团队再次在《自然·遗传学》发文，通过 414 份西瓜材料的重测序，回答了“不同西瓜之间全基因组位点有何差异”，揭示了人类在西瓜驯化和改良中选中了什么。

西瓜果实品质性状的驯化和改良 | 解读专家提供

但在当时，测序仪虽然能产生海量基因数据，却无法直接告诉研究者，一只西瓜究竟有多甜、多硬、瓤色有多深。要让 DNA 变异与具体性状对应，西瓜还是得在田里种出来，完成生长和结果。不同材料的遗传背景不同，成熟期不同，采收时间也不同，都会影响最后的判断。

为了尽可能把这些差异弄清楚，团队花了 3 年时间，在北京海淀、延庆和海南三亚开展表型鉴定。田里的西瓜一批批长出来，实验数据也一批批积累起来。

只有把这些“看得见的西瓜”与“看不见的 DNA”对应起来，研究人员才能知道哪一段 DNA 决定了何种性状，这正是分子辅助育种提高效率的前提。以前，一块地只能种 100 株，育种家也只能在 100 株里挑选；有了分子检测后，他们可以在苗期检测一千株甚至一万株幼苗的 DNA，提前排除不合格材料，把最优秀的种子种进地里，将有限的土地和时间留给更有希望的后代。

许勇将这种变化形象地比作手机和 AI 带来的效率飞跃：虽然检测的样本量成倍放大，但真正种下去的材料反而更加精准。

到了 2026 年，他们更进一步，联合美国康奈尔大学费章君团队在《自然·遗传学》发表了关于西瓜群体水平超级泛基因组的最新研究成果。这一次，他们将西瓜属全部7个种纳入，把西瓜群体的遗传结构变异“一网打尽”。

如今，基于这些研究所建立的分子标记与选择模型，不仅让简单质量性状的预测精度最高可达 97%，也使育种家只需在幼苗期采集叶片 DNA 就能提前预知甜度、抗病等关键性状。在这一系列分子育种技术的加持下，西瓜的育种周期已从过去的 7-10 年大幅缩短到 3-4 年。

 走出“象牙塔” 

“基础研究发顶刊是提高人类认知，但如果不转化成工具、不变成田里的品种，就无法形成创新的闭环。”许勇坦言。

在许勇看来，当下的瓜果产业正面临着剧烈的市场变革。

过去的夏天，一家人围着切一个十几斤的大西瓜消暑，但如今家家有空调，奶茶、鲜切水果品类极大丰富，大瓜“吃一半扔一半”造成浪费，这就倒逼市场向小型精品瓜转型。

此外，农业品种一旦单一，很容易陷入一哄而上的价格战，就像早期的“阳光玫瑰”葡萄一样。适度竞争是动力，但单一品种的盲目扩种只会带来伤害，育种端必须提供差异化的“武器”。

不仅如此，西瓜的种植版图还在不断拓展。随着国内土地集约化发展与高附加值作物（如蓝莓、哈密瓜）对土地的挤占，国内冬季西瓜的种植基地大幅向华南、云南以及缅甸、老挝等东南亚国家转移。

面对这些剧烈的产业震荡，实验室里的基因技术成为了破局的关键支撑。

针对大城市对高品质、特色水果的需求，团队利用瓤色分子标记聚合技术，选育出“京彩”系列彩虹瓤、橙黄瓤小型西瓜。其中，“京彩 1 号”的 β-胡萝卜素含量是普通红瓤瓜的 4 倍以上，让西瓜从单一的消暑品变成了高附加值的“健康零食”。

“京彩”系列西瓜 | 北京市农业农村局

技术还可以为东南亚产区“大跨越”提供支持。东南亚种植反季节西瓜虽然土地和劳动力便宜，但高温高湿、病害严重，且需要长途颠簸数千公里返销北方市场（如冬季暖气房消费旺盛的东北），普通品种根本经不住折腾。

团队从野生种质中精准导入抗病和硬脆基因，剔除不良遗传累赘，培育出兼具高糖与耐储运特性的“京美 10K”。如今，“京美 10K”系列在缅甸、老挝等东南亚国家累计推广超过 100 万亩，成为当地冬季生产返销国内的主导品种，在内外的累计总推广面积超过 960 万亩，把种业核心掌控权牢牢留在国内。

结语：

从 1994 年临危受命的一间简陋课题组，到 2026 年执掌全球西瓜基因组学的话语权；从揣着材料四处找企业赞助，到培育出的“京欣”“京美”“都蜜”等系列品种累计推广超 3000 万亩、支撑全国西瓜自主选育品种市场占有率达 98% 以上……许勇和他的团队走完了一条从“田间发现问题”到“实验室破译机理”，再“回到田间重塑产业”的完整闭环。

用许勇的话说：“这项研究从刚开始设计就是一个理论—技术—产品创新链不断螺旋式上升的过程，每一个理论与技术突破，都能在育种实际上找到应用的场景，其实有非常多的惊喜与小成就不断鼓舞团队永远向前。回顾过去的 3 个 7 年，并未感到漫长，反而感觉时间过得太快。”

如今，他们又将这套成熟的分子育种体系拓展到了甜瓜、哈密瓜等更多作物上，并开启了定点基因编辑的探索。在实验室与田野之间，这群中国科学家正在用一串串基因代码，继续书写着属于中国人的“甜蜜传奇”。

参考文献

[1]Guo S, et al. The draft genome of watermelon and resequencing of 20 diverse accessions, https://doi.org/10.1038/ng.2470, Nature Genetics, 2012.

[2]Guo S, et al. Resequencing of 414 cultivated and wild watermelon accessions identifies selection for fruit quality traits, https://doi.org/10.1038/s41588-019-0518-4, Nature Genetics, 2019.

[3]Deng Y, et al. A telomere-to-telomere gap-free reference genome of watermelon and its mutation library, https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.06.010, Molecular Plant, 2022.

[4]Zhang Y, et al. Telomere-to-telomere Citrullus super-pangenome provides direction for watermelon breeding, https://doi.org/10.1038/s41588-024-01823-6, Nature Genetics, 2024.

[5]Sun H, et al. Population-level super-pangenome reveals genome evolution and empowers precision breeding in watermelon, https://doi.org/10.1038/s41588-026-02598-8, Nature Genetics, 2026.

[6]张洁等,《西瓜新品种“京美10K”》, https://www.ahs.ac.cn/CN/10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0229，《园艺学报》，2021年

[7]北京市农业农村局，《破解“甜蜜”密码 确定中国西瓜的世界地位》， https://nyncj.beijing.gov.cn/nyj/zwgk/ztgk/dssjzgbjzydh/zxsjdjzz/436262730/index.html

[8]《京种绘京彩：科技育种带来的“甜蜜革命”》， https://nyncj.beijing.gov.cn/nyj/zwgk/ztgk/dssejzgbjzydh/jzhjc/743746971/index.html

作者丨何雨濛 逸骁

解读专家 | 许勇 国家西甜瓜产业技术体系首席科学家 北京市农林科学院蔬菜研究员

审核丨张洁 北京市农林科学院蔬菜研究所副所长

策划丨张林林

责编丨何雨濛