番木瓜（Carica papaya L.）是全球重要的热带果树作物之一。其果实营养丰富，维生素和矿物质含量在水果中名列前茅，且富含番木瓜蛋白酶，在食品、医药和化妆品领域具有显著的经济价值。此外，番木瓜是开花植物中罕见的具有雌性，雄性和雌雄同株三种性别的物种，是研究植物性别决定机制的理想体系。尽管番木瓜具有重要的研究和经济价值，但其遗传转化存在周期长、成本高、重复性差及基因编辑效率低等问题，严重制约了功能基因组学研究和精准育种进程。

2026年2月20日，《园艺研究》Horticulture Research在线发表了我校岳晶晶和明瑞光团队题为“Establishing efficient multi-gene editing tools for papaya”（构建多个高效的番木瓜基因编辑技术体系）的研究论文。

该研究团队在番木瓜中首次建立了一种不依赖组织培养的毛状根快速转化系统。通过引入可视化的RUBY报告基因，研究人员在30天内可从番木瓜真叶外植体诱导获得转基因毛状根，建立了“毛状根快速预筛选—稳定转化验证”的技术策略。这一突破使研究人员无需等待一年获得完整再生植株再检测编辑效率，即可在毛状根阶段对基因编辑靶点活性进行高通量快速筛选。在此基础上，团队优化了番木瓜胚性愈伤组织的三阶段诱导流程，系统提升了遗传转化与再生效率，将转基因植株的获得周期缩短了8个月。针对番木瓜性别分化相关基因CpWIP3，研究团队利用毛状根系统对多组sgRNA进行活性预筛选，并经稳定的遗传转化验证，转基因植株的编辑效率达到79.3%，显著降低了因靶点无效带来的试错成本。

更为重要的是，该研究首次在番木瓜中成功构建并应用了腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和胞嘧啶碱基编辑器（CBE）。通过对七个不同启动子的系统性比较，研究证实番木瓜内源启动子CpACT及木薯叶脉黄化病毒启动子CmYLCV均可高效驱动碱基编辑器实现单核苷酸精准转换。其中ABE8e系统可实现高效A→G精准替换，CBE系统在目标位点获得高比例C→T转换，同时检测到少量C→G等非典型替换事件。这为番木瓜实现“单碱基分辨率”的精准改良奠定了重要技术基础，也为其分子设计育种提供了有力支撑。

图1 番木瓜CDB毛状根递送系统：快速筛选阳性植株并验证编辑活性

综上，本研究首次建立了基于毛状根的番木瓜基因编辑位点快速预筛选系统，并首次在番木瓜中开发出高效的腺嘌呤和胞嘧啶单碱基编辑工具，实现了单碱基水平的精准编辑，为番木瓜性别相关性状解析与定向育种改良提供关键技术支撑。研究构建了涵盖“靶点快筛—工具优化—稳定转化”的完整精准育种技术体系，为我国热带作物生物育种技术的自主创新及产业高质量发展奠定了重要基础。未来，通过精准编辑关键功能基因，有望定向培育高产、抗逆、抗病、耐贮运等综合性状优良的番木瓜新品种。

图2 番木瓜基因编辑流程示意图

88038威尼斯硕士研究生王博洧，科研助理林增和南方科技大学曹雪松博士后为论文共同第一作者，88038威尼斯岳晶晶教授、明瑞光教授和南方科技大学朱健康教授为论文通讯作者，该研究得到国家自然科学基金项目（32472697）、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才项目以及福建省自然科学基金优秀青年基金项目（2024J09026）科研项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag049

通讯作者简介：

岳晶晶，88038威尼斯海峡联合研究院基因组学研究中心/园艺学院教授、博士生导师，福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才，福建省C类人才。中国植物生理与植物分子生物学学会“青年女科学家奖”获得者。近年来以番木瓜为研究对象，开展性别演化与决定研究及番木瓜分子育种平台建立与遗传育种工作。已在Nature Genetics（封面故事）、Nature Communications、Current Biology、Plant Physiology等国际高水平期刊发表论文21篇；主持国家自然科学基金项目2项、福建省自然科学基金优秀青年基金项目等省级项目3项，授权国家发明专利2项；担任Horticulture Research、aBIOTECH杂志青年编委。