1956年，吴放弃在北京工作的机会，主动要求调往新疆吐鲁番从事瓜果良种培育工作。在40多年间，吴培育出了许多哈密瓜、西瓜、甜瓜良种，其中包括着名的“红心脆”甜瓜、“伊选”西瓜、“早佳”西瓜（俗名8424）、“皇后”甜瓜等。吴曾于1979年被任命为吐鲁番地区行署副专员，但其主要精力仍放在瓜果培育上。为此，她于1983年辞去副专员职务，调往新疆农科院工作。吴的培育基地分别设于吐鲁番和海南岛。1999年，吴明珠当选为中国工程院院士。