紅西瓜，黃西瓜

十七世紀的西瓜。圖片來源：維基百科。

西瓜的瓜肉是什麼顏色？大家可能會說，不是紅的就是黃的。其實西瓜的祖先的瓜肉是白的，是人們不斷的育種產生了紅肉西瓜與黃肉西瓜。幾百年前的西瓜，甚至不像現在的西瓜有那麼飽滿的瓜肉，而是看起來更像...番茄或甜椒？

不論是紅西瓜或黃西瓜，其實它們都是同種。最近位於中國北京的國家西瓜甜瓜改良中心（the National Watermelon and Melon Improvement Centre）為了要瞭解西瓜的瓜肉顏色是怎麼產生的，進行了一些研究。

過去已知紅肉西瓜的顏色來自番茄紅素（lycopene），而黃肉西瓜則含有較多的堇菜黃素（violaxanthin）。研究團隊把一種黃肉西瓜「Cream of Saskatchewan」與紅肉西瓜「97103」雜交，在雜交第二代（F2）得到黃肉與紅肉的比例是3：1，顯示了瓜肉顏色可能是由單一基因決定的。

接著研究團隊便以「據圖選殖」（map-based cloning）法找到了這個基因，它是一個番茄紅素β-環化酶（lycopene β-cyclase，ClLCYB）。在番茄，番茄紅素β-環化酶負責將番茄紅素轉為β-胡蘿蔔素（β-carotene）：缺乏這個酵素會使得番茄變紅。

研究團隊發現，在紅肉西瓜裡高度表現番茄紅素β-環化酶會造成番茄紅素降低，於是產生了橘色的西瓜。但是比較了211種栽培種西瓜卻發現，這個基因在不同瓜肉顏色的西瓜裡的轉錄並沒有差別。

會不會是蛋白質被送到不能發揮功用的地方了呢？研究團隊進一步檢驗番茄紅素β-環化酶在細胞中的位置，結果也沒有分別。那麼會不會是酵素的活性？結果也還是沒有差別。

那麼到底是怎麼一回事呢？研究團隊仔細比較過以後發現，唯一的差別是：紅肉西瓜裡的番茄紅素β-環化酶量很低。

到底是什麼讓這個酵素的量變低了？研究團隊以MG132（一種蛋白酶體抑製劑）處理西瓜，結果發現瓜肉就由紅變橘/黃了。也就是說，紅肉西瓜的瓜肉顏色是因為番茄紅素β-環化酶被「泛素-蛋白酶體系統」（ubiquitin–proteasome system）給分解了，造成番茄紅素無法被轉為β-胡蘿蔔素，於是就有了黃肉西瓜。

至於為什麼在紅肉西瓜裡的「泛素-蛋白酶體系統」會特別去分解它的番茄紅素β-環化酶？這就有待進一步的研究來發現囉！至於到底紅肉西瓜（番茄紅素多）還是黃肉西瓜（堇菜黃素、β-胡蘿蔔素多）對身體好，其實它們對健康的益處是各有千秋，就不需要去計較太多啦！

參考文獻：

Surridge, C. Red melon, yellow melon. Nat. Plants (2020). https://doi.org/10.1038/s41477-020-00754-4