北京大学现代农业研究院在山东潍坊峡山生态经济开发区种植有20亩大棚试验西瓜，一共30000多个西瓜，他们一个一个切开调查。

全部都要切开调查，有必要吗？

“当然有，只有研究透每一个西瓜的性状，才能真正了解自己的研究材料。“北京大学现代农业研究院研究员、院长助理邓云向《中国科学报》介绍道。

和其他领域的科学家们皮肤不同，邓云更黑一些，这是常常钻进西瓜地里的结果。正是与西瓜的日夜相伴，让北京大学现代农业研究院在成立后的五年内，成果不断。

近日，他们又在《自然-遗传学》上发表研究成果。该研究绘制了西瓜属全部7个种的28份代表性材料的端粒（染色体最末端的一段DNA序列）到端粒（T2T）高质量基因组图谱，成功构建首个属级T2T水平超级泛基因组。有了这份研究成果，培育即好吃又抗病耐逆的西瓜品种不再是遥不可及。

7月23日，好消息陆续传来：该研究刚被《自然》遴选为“研究亮点”并展开了进一步报道。

而对于一众“皮肤黝黑”的育种家们来说，“培育出能够让农业增效，让农民增收，被老百姓夸口称赞的好品种”的目标也越来越近。

邓云在拍摄泛基因组西瓜材料照片

张兴平在调查西瓜

“西瓜军团”的精准目标

炎炎夏日，清凉甘甜的西瓜成为许多人的解暑良方。目前，西瓜全球年产量接近1亿吨，享有“水果之王”的美誉。

中国作为种瓜和吃瓜的第一大国，生产和消费了全球总量的60%以上，也成为世界上西瓜种质创新和品种选育最为活跃的国家。西瓜产业在乡村振兴和农民致富中发挥着重要作用。

然而，即使我国已经在品种种源方面实现了完全自主可控，气候变化与病虫危害，仍然不断威胁着西瓜生产，许多年来，如何改良品种，提高抗病耐逆性成为世界育种家们面对的共同问题。

2019年，北京大学现代农业研究院正式启动。

随后，一群身怀“十八般武艺”的专家们汇集于此，其中包括与西瓜打了一辈子交道，被业内称为“世界瓜王”的研究员张兴平、在中国农业科学院研究了十五年西瓜的邓云、负责农业组学大数据平台的研究员何航、负责单细胞组学和单分子分析平台的研究员李博生等。

在这儿，他们与“水果之王”西瓜展开了较量。

西瓜原产非洲，当前人们所吃到的口味甘甜的西瓜都是经过驯化后的栽培西瓜，含糖量已经超过10%，甚至更高，而野生西瓜含糖量只有2%左右。

”栽培西瓜经过长期的驯化和品种改良后，丢失了大量抗病耐逆基因。“邓云介绍道，“但是，野生西瓜生长在自然恶劣环境中，抗病耐逆性很强。”

因此，从计划启动之初，团队的目标明确而坚定，就是要将野生西瓜中的抗病耐逆优良基因‘植入’到栽培西瓜中。

这个目标容易实现吗？

“2022年，我们团队发布了一个栽培西瓜的T2T基因组，共注释到了24205个基因，”邓云笑说。

而他们的目标，就是要从如此庞大的基因库中，在不损害栽培西瓜含糖量、风味等性状的前提下，只精准将野生西瓜的抗病基因导入进去。

盖房先垒低地基，育种先种西瓜。深入进西瓜田，才能全方位了解西瓜。

海南省四月份，大棚里气温接近四十度，他们同普通瓜农一样“泡“在棚里工作。早上出去，中午湿透着回去洗澡换衣服，下午同样如此，一天下来，汗珠不断，换的两身衣服也从没有干过，晚上还得加班加点看文献和分析数据。

邓云说：“生长在地里的西瓜外观什么样，抗病性如何，切开以后裂不裂果，果皮厚不厚，含糖量如何，都是田间观察的工作，对自己的材料有充分的认识，是必要的。”

和美国农业部专家进行视频沟通

和国外测序公司视频会议

比西瓜还要了解西瓜

西瓜要一口一口吃，目标也要一步步实现。

泛基因组是一个物种中所有个体基因组信息的总和，构建泛基因组可以有效解决单一参考基因组带来的信息缺失和分析偏差。而超级泛基因组则代表一个属内所有物种的基因组信息，尤其蕴含了野生种中丰富的基因组变异，是对泛基因组的进一步扩展，在远缘杂交和基因发掘等方向具有重要应用前景。

想要将野生西瓜中的抗病耐逆优良基因导入到栽培西瓜，最好先得到野生西瓜的参考基因组，然后再构建包含所有野生种的西瓜属超级泛基因组。

收集西瓜属全部7个种的代表性材料成为团队首要解决的问题。

项目启动时团队已收集了五个种的材料，并从中国农科院国家种质资源研究库引进第六个种。而最后一个种也就是诺典西瓜的获取，困扰团队许久。

从国外引进种质资源程序复杂、审核严格，团队历经千难险阻终于拿到了诺典西瓜的种子，然而播种后一个月、两个月都没有一点发芽迹象。团队想尽办法，用赤霉素处理、组培等等方法都进行了尝试，最终均以失败告终。

“后来，张兴平老师得知美国农业部种质资源中心有我们所需要这份材料，而且有植株，我们立刻联系相关负责人以及美国测序公司，由美国农业部种质资源中心的合作伙伴取样后送到测序公司，公司进行测序后再将结果反馈给国内。“邓云回忆。

回顾如何解决，邓云解释轻松，两三句话就将耗时一整年多的过程概括完成。

在他们看来，这只是实现目标的必经历程，没有难易点之分，只要完成即可。被晒得黝黑的皮肤，在大棚里湿透的衣服，都只是过程。

“我以前皮肤是很白的，“邓云笑着说道，”但是在地里做育种工作这么多年，很难不晒黑，我们团队其他育种家都和我肤色差不多。“

接受采访前，邓云刚走出北大农研院的育种大棚。

也正是对每份西瓜材料都了如指掌，才能使他们在后期投稿，面对审稿人质疑“材料不对“时，第一时间不是自我怀疑，而是摆出证据。

他们花费近一个月的时间，仔细查找材料信息和审稿人的相关文章，并与种质资源库负责人进一步核实后，委婉回复了对方。

“作为一个研究了西瓜四十多年的人，张兴平老师可以说是全世界对西瓜最了解的人。”邓云笑着说，“我们对材料是非常自信。”

邓云（左）和张兴平（右）在调查植株生长情况

邓云（左）和张兴平（右）在调查瓜

张兴平在调查西瓜，发现好的组合

握紧接力棒   向构建西瓜属超级泛基因组图谱冲刺

构建T2T水平超级泛基因组的过程，如同一场三棒接力赛。第一棒是深入田间地头，种植材料，不断取样，第二棒送样测序，第三棒则是数据分析。

田间湿透衣服的第一棒完成后，就到了测序阶段。

应用最先进的HiFi、HiC和、ONT等三代测序技术，虽然完成了基因组的初组装，但是仍然难以做到全部实现T2T和无缺口的组装。

2021年底，随着李博生加入团队，利用自己研发的选择性测序方法和超长测序技术填补了基因组的存在和端粒，全部基因组均实现了T2T和无缺口的组装。

继李博生完成测序工作后，何航带领团队夜以继日完成最后冲刺，常常做数据分析做到半夜两三点。

每两周开一次组会，讨论进展、分析结果、分享新的发现，是接力赛顺利完成交接棒的原因。

“顶层设计、严格把握细节、沟通分析进度，团队每个人都在张兴平老师的带领与激励下，埋头苦干，朝目标持之以恒的迈进。”邓云说。

终于，他们的研究成果发表在了《自然-遗传学》，实现了西瓜科研领域的重大突破。他们构建了西瓜属T2T超级泛基因组，这也是世界首次最全面的西瓜属基因组序列图谱和变异图谱。

中国科学院院士黄三文评价道：“首个T2T水平的西瓜属超级泛基因组是令人兴奋的研究成果，这项研究为优良抗性基因的发掘和研究奠定了基础，为更好利用野生资源改良育种指明了方向。”

这一次，他们向最终目标迈进了一大步。

论文一经发出，国际葫芦科作物大会终身成就奖获得者、美国农业部蔬菜实验室瓜类遗传资深研究员Amnon Levi亦给予高度评价道——“ 这是西瓜上至今一项不可思议、最详细和最完美的研究！”

“该项研究为西瓜精准分子设计育种提供了最高质量最全面的参考基因组，有助于更加快速准确的挖掘功能基因和开发育种技术。”邓云沉稳表示，“虽然最终目标还没有实现，但我们从来没有动摇过。”

被问及有何感想时，他真诚地说道，“研究院提供的经费和支持，是让我们安心投入科研工作的最重要原因，我们都相信，只要做自己想做的，一切结果一定是水到渠成。“

邓云他们如同种子，被汇聚并扎根在北京大学现代农业研究院的沃土中，始终怀着“让农业增效、让瓜民增收“的愿景，日复一日的吸收雨露，竭力让更广片的土壤乘到他们洒下的阴凉……

论文相关信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-024-01823-6

https://doi.org/10.1038/d41586-024-02265-0

（以上图片均为受访者提供）