番木瓜（Carica papaya L.）是全球重要的熱帶果樹作物之一。其果實營養豐富，維生素和礦物質含量在水果中名列前茅，且富含番木瓜蛋白酶，在食品、醫藥和化妝品領域具有顯著的經濟價值。此外，番木瓜是開花植物中罕見的具有雌性，雄性和雌雄同株三種性別的物種，是研究植物性別決定機制的理想體系。盡管番木瓜具有重要的研究和經濟價值，但其遺傳轉化存在周期長、成本高、重復性差及基因編輯效率低等問題，嚴重制約了功能基因組學研究和精準育種進程。

2026年2月20日，《園藝研究》Horticulture Research在線發表了我校岳晶晶和明瑞光團隊題為“Establishing efficient multi-gene editing tools for papaya”（構建多個高效的番木瓜基因編輯技術體系）的研究論文。

該研究團隊在番木瓜中首次建立了一種不依賴組織培養的毛狀根快速轉化系統。通過引入可視化的RUBY報告基因，研究人員在30天內可從番木瓜真葉外植體誘導獲得轉基因毛狀根，建立了“毛狀根快速預篩選—穩定轉化驗證”的技術策略。這一突破使研究人員無需等待一年獲得完整再生植株再檢測編輯效率，即可在毛狀根階段對基因編輯靶點活性進行高通量快速篩選。在此基礎上，團隊優化了番木瓜胚性愈傷組織的三階段誘導流程，系統提升了遺傳轉化與再生效率，將轉基因植株的獲得周期縮短了8個月。針對番木瓜性別分化相關基因CpWIP3，研究團隊利用毛狀根系統對多組sgRNA進行活性預篩選，并經穩定的遺傳轉化驗證，轉基因植株的編輯效率達到79.3%，顯著降低了因靶點無效帶來的試錯成本。

更為重要的是，該研究首次在番木瓜中成功構建并應用了腺嘌呤堿基編輯器（ABE）和胞嘧啶堿基編輯器（CBE）。通過對七個不同啟動子的系統性比較，研究證實番木瓜內源啟動子CpACT及木薯葉脈黃化病毒啟動子CmYLCV均可高效驅動堿基編輯器實現單核苷酸精準轉換。其中ABE8e系統可實現高效A→G精準替換，CBE系統在目標位點獲得高比例C→T轉換，同時檢測到少量C→G等非典型替換事件。這為番木瓜實現“單堿基分辨率”的精準改良奠定了重要技術基礎，也為其分子設計育種提供了有力支撐。

圖1 番木瓜CDB毛狀根遞送系統：快速篩選陽性植株并驗證編輯活性

綜上，本研究首次建立了基于毛狀根的番木瓜基因編輯位點快速預篩選系統，并首次在番木瓜中開發出高效的腺嘌呤和胞嘧啶單堿基編輯工具，實現了單堿基水平的精準編輯，為番木瓜性別相關性狀解析與定向育種改良提供關鍵技術支撐。研究構建了涵蓋“靶點快篩—工具優化—穩定轉化”的完整精準育種技術體系，為我國熱帶作物生物育種技術的自主創新及產業高質量發展奠定了重要基礎。未來，通過精準編輯關鍵功能基因，有望定向培育高產、抗逆、抗病、耐貯運等綜合性狀優良的番木瓜新品種。

圖2 番木瓜基因編輯流程示意圖

福建農林大學碩士研究生王博洧，科研助理林增和南方科技大學曹雪松博士后為論文共同第一作者，福建農林大學岳晶晶教授、明瑞光教授和南方科技大學朱健康教授為論文通訊作者，該研究得到國家自然科學基金項目（32472697）、福建省“雛鷹計劃”青年拔尖人才項目以及福建省自然科學基金優秀青年基金項目（2024J09026）科研項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag049

通訊作者簡介：

岳晶晶，福建農林大學海峽聯合研究院基因組學研究中心/園藝學院教授、博士生導師，福建省“雛鷹計劃”青年拔尖人才，福建省C類人才。中國植物生理與植物分子生物學學會“青年女科學家獎”獲得者。近年來以番木瓜為研究對象，開展性別演化與決定研究及番木瓜分子育種平臺建立與遺傳育種工作。已在Nature Genetics（封面故事）、Nature Communications、Current Biology、Plant Physiology等國際高水平期刊發表論文21篇；主持國家自然科學基金項目2項、福建省自然科學基金優秀青年基金項目等省級項目3項，授權國家發明專利2項；擔任Horticulture Research、aBIOTECH雜志青年編委。