破解黄瓜基因密码，深圳这位科学家摘下国家自然科学奖

黄三文所带领的“黄瓜基因组和重要农艺性状基因研究”团队荣获2018年度国家自然科学奖二等奖

深圳新闻网1月8日讯（记者 欧淑清 通讯员 孟丽君）1月8日，2018年度国家科学技术奖励大会在北京召开，来自位于大鹏新区的中国农业科学院深圳农业基因组研究所所长黄三文所带领的“黄瓜基因组和重要农艺性状基因研究”团队（主要成员包括黄三文、张忠华、尚轶、金危危、陈惠明）荣获2018年度国家自然科学奖二等奖。

该团队完成了全球第一个蔬菜作物——黄瓜的基因组遗传密码，实现了我国蔬菜基因组学科从跟跑到领跑的重大跨越。同时，该团队从解决黄瓜的“苦味”入手，开创了从“基因组到新产品”的组学利用新道路，培育出‘蔬研’系列黄瓜品种，创造约80亿元的经济价值，使得苦黄瓜变成了“金”黄瓜。

2018年度国家科学技术奖共评选出278个项目和7名科技专家。其中，国家最高科学技术奖2人；国家自然科学奖38项，其中一等奖1项、二等奖37项；国家技术发明奖67项，其中一等奖4项、二等奖63项；国家科学技术进步奖173项，其中特等奖2项、一等奖23项、二等奖148项；授予5名外籍专家中华人民共和国国际科学技术合作奖。

科研人员品尝黄瓜

破解世界首个蔬菜作物基因密码，找准黄瓜“苦味开关”

黄瓜，现在是餐桌上常见的蔬菜之一，但原本却因果实极苦曾被作为草药使用过。经过长时间的“驯化”，也就是人工选择，保留了对人类有利的特点，逐渐从野生草药变为一种蔬菜。

“黄瓜的叶子依然保留着苦味，这是为了防御虫害、保护自己。”据黄三文介绍，研究发现，黄瓜的苦味是由葫芦素引起的，极低量的葫芦素就能引起明显的苦味，比典型的苦味剂咖啡因还要苦100倍左右。

“如何更加精准调控苦味基因，让它们在可食用部位不苦，在其他部位苦，从而既能保证果实品质，又能保证其仍具有防御虫害的能力，须从基因中找到黄瓜变苦的秘密开关。”黄三文团队也开始了寻找“苦味开关”之旅。

经过5年时间，该团队找到了合成苦味物质葫芦素C的9个基因，这9个基因源源不断地制造着苦味物质葫芦素C，苦味的出现由两个“主开关基因”控制。被驯化的黄瓜中，控制果实苦味的主开关常是关闭的，因而味道清爽，叶片苦味开关则开启着，以抵御虫害。但生长条件一不如意，一些“任性”的黄瓜便把果实上的苦味开关打开，9个基因立即生产葫芦素C，果实也就变苦了。

“为了让老百姓少吃‘苦’，我们科学家们多吃‘苦’。”为了判断黄瓜叶片苦不苦，该团队采取了最简单粗暴的方法，人工品尝。为了提高准确性，3人一组同时品尝，结果一致才能最终判定。最终，他们将60000株黄瓜，180000枚苦叶子逐一尝下来，终于找到了两株不苦的叶片，意味着这两株黄瓜的叶片开关失灵，种子则被非常金贵地保存了起来。依靠这两棵研究材料，团队找到了控制黄瓜叶片苦味的开关，对照其结构和功能在果实中寻找，又“顺藤摸瓜”地找到了控制黄瓜果实苦味的开关。

系列成果先后发表在《自然－遗传学》（Nature Genetics）和《科学》（Scinence）等国际顶尖期刊上，并得到国际学术界的高度评价，推动了作物分子设计育种时代的到来，带动了我国蔬菜学科研领域进入世界“领跑”行列。据统计，2009年黄瓜基因组成果发表以来，中国科研团队先后发表了10多项国际一流成果，涉及白菜、番茄和马铃薯等。

找准黄瓜“苦味开关”

黄瓜育种进入分子设计时代，创造出80亿元产值的“金”黄瓜

科研与产业对接，此前一直是我国科研工作亟待突破的关键点。该团队以基因组研究结果为基础，共克隆和定位了50多个农艺性状基因，推动黄瓜育种进入分子设计时代。发现了控制黄瓜苦味物质合成的9个基因，并发现有两个“开关”基因分别在叶片和果实中控制苦味物质的合成，在国际上首次阐明了植物次生代谢基因簇的精准调控机制。

科研人员发现，黄瓜只有雌花才能发育成商品瓜，发现M基因能够控制雌花的形成。M基因是黄瓜首个得到功能确证的重要农艺性状基因。

基于上述发现，通过精准分子育种，科研人员培育出雌花多、产量高、叶苦抗虫、果实不苦的“蔬研”2号、5号、12号系列品种，成功解决了华南黄瓜品种变苦而丧失商品价值的生产难题，并利用雌花控制基因提高了产量，累计推广约100万亩，创造约80亿元的经济价值，取得了显著的社会效益。下一步，还将解决“黄瓜越来越没有清香味”的问题，让百姓吃上更“精准美味”的黄瓜。