综述：基因编码的基于甜菜红素的RUBY可视化报告系统：生物过程的非侵入性监测

（编辑推荐）本综述系统阐述了基于甜菜红素（betalain）的RUBY报告系统——一种无需仪器或外源底物、通过肉眼可见红/黄色信号的非侵入性检测工具。该技术自2020年应用以来，在环境污染物检测、非生物/生物胁迫（abiotic/biotic stress）响应监测、宿主-寄生虫互作研究等领域展现出独特优势，其低成本特性更使其成为分子生物学教育的理想教具。

　　

Highlights
近年来，基于甜菜红素合成的RUBY可视化报告系统彻底改变了传统分子标记技术的局限性。与需要荧光显微镜（fluorescence-based reporters）或酶底物（enzymatic reporters）的传统方法不同，RUBY通过内源性合成红色/黄色色素实现肉眼可见的信号输出。这种特性使其在植物科学领域大放异彩——从苔类植物（liverworts）到高等植物，甚至在家蚕（silkworms）中均验证了其普适性。研究者通过模块化改造原始载体，已实现对抗旱基因启动子响应、重金属污染指示等场景的精准监测。

Abstract
作为第三代遗传报告系统，RUBY的核心优势在于突破了对昂贵设备（如共聚焦显微镜）和化学底物（如X-Gal）的依赖。甜菜红素代谢通路在转基因体系中的重建，使得细胞内的转录翻译活动直接转化为显色反应。在农业领域，该技术被用于实时追踪病原体侵染过程；在基础研究中，其与CRISPR-Cas9联用成功可视化了表观遗传修饰的动态变化。值得注意的是，由于色素可跨组织扩散，当前版本在单细胞分辨率应用中仍存在优化空间。

（创新应用）
• 环境监测：通过融合重金属响应启动子，构建的RUBY变体可直观显示土壤镉污染程度
• 生物互作：在寄生植物-宿主共培养体系中，色素积累模式揭示了养分转移的时空特征
• 教育示范：仅需普通光照培养箱，学生即可观察转基因拟南芥中光周期诱导的基因表达

（技术展望）
尽管存在背景色素干扰等问题，但RUBY与新型纳米材料、微流控芯片的结合，有望开发出可穿戴式生物传感器。其"所见即所得"的特性，或将推动合成生物学（synthetic biology）在资源匮乏地区的普及应用。