黄瓜、甜瓜、西瓜、冬瓜、南瓜、葫芦等，都是葫芦科植物。在百万年为单位的演化历程中，逐渐分化成了不同的物种，在经过人类的驯化、选育，才成为了今天的模样。
这些来自同一个祖先的植物，究竟经历了什么，才变成了如今形状不同、口味不同，甚至用途也不同的作物呢？近日，国际权威学术期刊《自然通讯》在线发表了冬瓜基因组和变异组研究成果，阐明了黄瓜、甜瓜、西瓜、葫芦、冬瓜和南瓜等瓜类作物的基因组演化历史，揭示了冬瓜等果实在驯化和育种改良过程中由小变大的分子机制。
葫芦科共有的基因组加倍事件。受访者供图
瓜类作物基因组演化史
该研究首次绘制了冬瓜的基因组精细图谱，并据此揭示了瓜类作物的基因演化历史。
研究发现，冬瓜含有27000多个基因，重复序列的大量扩增导致基因组比其他瓜类作物大2至3倍。同时，通过比较，研究人员还发现，冬瓜是所有已知瓜类作物中保留祖先基因状态最多的作物。许愿超介绍说，“在植物的演化中，会不断出现染色体断裂、融合的现象，并由此产生各种丰富多彩的新物种。然而，研究发现，冬瓜在演化中，染色体断裂、融合的现象最少，所以它保留了最多祖先的染色体。”以冬瓜基因组为参考，通过比较基因组学的方法，推断出所有瓜类作物起源于一个拥有15条染色体的祖先基因组。
冬瓜果实从小变大的原因
瓜类作物的果实发育都经历了由小变大的过程，“实际上，野生冬瓜果实非常小，长度小于10厘米，只有鸡蛋大小。而大多数冬瓜品种果实巨大，长度可以达到1米，重量达到50斤左右。”论文第一作者，中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士许愿超告诉新京报记者。该研究在冬瓜基因组精细图谱的基础上，又分析了146份冬瓜资源，构建了全基因组遗传变异图谱，解释了冬瓜由小变大的秘密。
研究发现，冬瓜起源于印度，果实变大经历了两步进化过程，第一步是从野生种到地方种，地方种主要在云南西双版纳地区；第二步是从地方种到栽培种，更大更长，并且人类对冬瓜进行了人为选择，栽培种分为有腊粉和无腊粉的两种，后者就是常说的黑皮冬瓜。在驯化过程中有上千个基因发生了变化，其中两个控制冬瓜果实大小的候选基因还在黄瓜、西红柿等果实发育过程中起到重要作用。
葫芦科植物中，西瓜、甜瓜等味道甜美，是鲜食的佳品，但冬瓜、南瓜等，却要加工后才好吃？为什么会出现这样的区别？
许愿超认为，这可能和人类的选择有关，“野生的葫芦科植物，都是不能吃的，有的还特别苦。在人类驯化和培育的过程中，可能会偶然发现，某一个变得好吃了，就把它留下来，不断培育，使它越来越好吃。还有一些可能不那么好吃，但加工后也能吃，也留下了下来，加以培育。所以，人类的需求不同、选择不同，决定了它们的进化方向也不同”。
