光明网：为番木瓜发起一场没有硝烟的“科技保卫战”——转基因培育技术在番木瓜品种改良中的应用
作者：井敏敏
来源：南亚热带作物研究所
日期：2025-01-10
番木瓜是国际第四大畅销热带、亚热带特色水果，起源于中南美洲北部，于17世纪传入我国，目前在华南地区广泛栽培，是我国岭南特色水果。番木瓜果实味甜而清香，富含丰富的类胡萝卜素、氨基酸、矿物质和维生素等营养物质，有“百益果王”之称。然而，在番木瓜的历史栽培和发展过程中，经历了木瓜环斑病毒危机，番木瓜进入了灭绝与抢救之间的博弈，经过各国科学家不懈努力，通过转基因培育技术等技术，重新稳住了番木瓜在我们水果食谱上的地位。
番木瓜图
番木瓜环斑病毒——全球番木瓜种植业最具毁灭性的病害
20世纪40年代美国初次对番木瓜环斑病毒病进行了报道，番木瓜环斑病毒（prsv）是迄今为止感染番木瓜最广泛、最具有破坏性的病毒，属于马铃薯y病毒科马铃薯y病毒属家族一员，主要通过机械损伤和蚜虫传播，发病率高、传播快、危害重，成为番木瓜的一种毁灭性病害。番木瓜环斑病毒会严重危害到番木瓜全生长期，从苗期到结果期都会存在，造成番木瓜叶片花叶，茎及叶柄形成浸渍状条纹，果实出现环斑，严重时可造成番木瓜植株死亡，大面积减产，甚至绝产，严重威胁了番木瓜种植生产。
番木瓜感染prsv症状（premchand u等, 2023）
1992年，番木瓜环斑病毒在夏威夷爆发，仅仅两年时间使整个puna地区的番木瓜几乎绝产，并迅速席卷全球数十个国家及地区，在我国华南地区大规模流行，可以说是番木瓜环斑病毒在番木瓜界掀起了一场“世界大战”，番木瓜产业岌岌可危。
1994年夏威夷感染prsv的番木瓜园（gonsalves d, 2004)
植物基因工程技术成为番木瓜产业的“救命稻草”
最初，人们采用化学防治、交叉保护、田间综合管理、传播媒介防治等措施，均无法有效地控制番木瓜环斑病毒。因此，培育抗病番木瓜品种成为防治prsv病害的根本途径，但由于番木瓜抗病资源匮乏，遗传背景狭窄，传统的杂交育种未能培育出优异的抗病新品种。
直至1986年，第一株转烟草花叶病毒tmv外壳蛋白基因的烟草问世，给番木瓜育种带来了新思路，转基因番木瓜的研究从此拉开帷幕。1990年fitch等首次建立以胚性愈伤组织为受体的共培养转化体系，获得首例转prsv外壳蛋白基因番木瓜，随即1992年利用基因枪法获得抗prsv新品系，1998年转基因番木瓜彩虹“rainbrow ”和日升“sun-up”在夏威夷商业化种植，挽救了夏威夷番木瓜产业。2004年davis等针对美国佛罗里达州当地优势prsv株系h1k，通过转基因筛选出高抗植株x17-2，并应用于生产。
图片由ai生成
与此同时，我国在番木瓜转基因工作方面取得了突出成绩，“九五”“十五”期间，中国热带农业科学院热带生物技术研究所、中国科学院微生物研究所联合攻关，获得了具有延缓病毒侵染能力的转基因番木瓜品系。20世纪90年代，华南农业大学通过基因工程技术获得了转基因番木瓜强抗品系“华农1号”，并于2006年经我国农业部转基因生物安全委员会批准，获得商业化证书，这是我国首例转基因番木瓜生产许可。2009年，中国台湾学者培育出抗prsv和pldmv（番木瓜畸叶嵌纹病毒）的双抗转基因番木瓜。2017年，贾瑞宗等利用rnai基因沉默技术，获得转基因株系474，对海南主产区prsv具有抗病性。
植物基因工程技术在育种工作中异军突起，为病虫害的防治扩宽了渠道，同时，转基因番木瓜的问世，让人们在番木瓜环斑病毒的这场战役中吹响胜利的号角。
转基因番木瓜示意图
番木瓜的“保卫战”并未停息
科学家们在克服番木瓜环斑病困扰的过程中，力图通过提升番木瓜产业发展研究基础和技术水平，集成关键技术，提高番木瓜标准化生产和质量安全水平。在国内，科技工作者对番木瓜种苗繁育、栽培种植技术进行了较多的研究。广州市果树研究所、广西农业科学院生物技术研究所在番木瓜资源收集、杂交育种和组织培养苗、扦插苗技术研发方面做了大量工作。云南省热带作物研究所不断探索番木瓜标准化生产种植技术。2010年，我国颁发番木瓜农业转基因生物安全证书，正式引进转基因番木瓜商业种植，为有选择性引进国外番木瓜优异基因资源和优良品种提供了保障。
同时，植物病毒种类繁多且狡诈多变，番木瓜生产上面临的抗病、优质、稳定等品种问题仍然存在，番木瓜的“保卫战”并未偃旗息鼓。为充分挖掘番木瓜种质资源的抗病基因，有望利用新兴的分子生物学技术如crispr基因编辑技术创制出更多番木瓜优异品种，满足消费者个性化需求，推动番木瓜产业健康发展。
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