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繁殖专业委员会杨利国:四十年磨一剑与异想天开

发布时间:2019-06-21

来源:繁殖专业委员会

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四十年磨一剑

古有“十年磨一剑”之诗,寓意做事情要有激情,努力要有长期性。科学研究更是如此,除有“磨剑”之心外,还应有“磨剑”的条件,如持续的经费资助。我的一项研究成果,如果没有各方面的支持,恐怕四十年也难磨成剑。

1561451093857095631.jpg牛虽然吃得是草,挤出的是奶,但与多胎动物相比,牛是单胎动物,配种受胎的牛仅有2%左右生双胎,还有大部分牛配不上种,无法产奶。为了提高牛的繁殖效率,我的硕士导师谢成侠教授早在上世纪50年代就有想法,即用人工方法诱导母牛生双胎,但在“文革”特殊原因,无法进行试验。1982年,我有幸成为他的学生,并接受了人工诱导母牛生双胎的任务,先后尝试了孕马血清促性腺激素(PMSG)超排、PMSG+抗PMSG和精液抑制素免疫等方法,最后获得人工诱导53.3%的妊娠母牛生双胎的好成绩,并得到农业部科技进步奖励。然而,该项技术的缺陷是操作复杂,成本较高,在当时养殖规模化程度不高的情况下,推广应用非常困难。为了简化操作程序,降低成本,从1998年开始,尝试抑制素基因免疫法,即将抑制素基因片段与乙肝表面抗原基因片段融合,构建真核表面质粒(即基因疫苗或DNA疫苗),注射给动物后,可产生抗抑制素的抗体,进而中和内源性抑制素,从而解除抑制素对促卵泡素(FSH)的抑制作用,有利于FSH发挥更好的作用,进而促进多卵泡发育、排卵,诱导母牛孪生。在这期间,虽然得到国家自然基金的多次资助,但因基金的任务偏向基础研究,而基因免疫涉及转基因生物安全问题,必须通过转基因生物安全评价并获得新兽药证书后,才能进行大规模推广应用。问题来了,做后续研究需要大笔经费,如何将此研究进行到底?向科技部门、农业部门申请项目需要有成熟技术为基础,将成果转让给兽药生产企业必须有转基因生物安全证书和一类新兽药证书,光有发明专利没有用,因为这是特殊行业。在坚持与放弃的困扰中度过数年,恰缝国家现代农业产业技术体系成立,给了我甘露,使该技术绝处缝生。迄今,不仅第一代抑制素基因疫苗已进入转基因生物安全评定的最后阶段,还在此基础上研究开发了第二代、第三代抑制素基因疫苗,并开发了促生长和泌乳的基因疫苗。最新的促生长和泌乳疫苗,只要将药物喷在鼻腔内2~3次,就可提高生长速度10%以上,操作非常简便,而且成本低,并适合规模化操作。


异想天开

异想天开常被作为贬义词来使用,类似于“癞蛤蟆想吃天鹅肉”。其实异想天开是人的天性,是科学研究者的享受,用来定义创新是再好不过了。创新就是异想天开!“异想”是创新的前提和过程,“天开”是创新的效果,只有“异想”,才会“天开”。“异想”就是要想人所未想、想人所不敢想不愿想、用不同于人的方式或思路去想。从这个角度来看,癞蛤蟆想吃天鹅肉不仅可以,而且可能! 科学研究需要有个性,不必拘泥于常规,创新是科学最看中的特点,科学研究就需要有异想天开的精神。

奶牛性别控制技术现已成熟,并在生产中得到大规模应用。然而,现有最好的技术是基于X精子和Y精子在染色质方面的显微差别,用流式细胞分类办法将其分离出来。由于流式细胞分类仪价格昂贵,加上分离效率低,增高了性控精液的生产成本。有什么办法让成本降下来?在体系的支持下,本团队异想天开,如果在X精子和Y精子之间找到特异性蛋白,就可制备特异性抗体,利用免疫沉淀原理就可将二者分开。本团队利用免疫学原理筛选得到Y 精子特异蛋白,用于制备抗Y 精子特异性抗体,然后用亲和免疫原理对奶牛精液进行分离,在国内外率先创立了奶牛性别控制免疫学方法,准确性可达95%,高于流式细胞分类法,而且操作简便,不需昂贵的流式细胞分类仪,成本较低(每个剂量仅需约20元,国际先进技术80元)。

体细胞克隆技术又称为体细胞核移植技术,是指将动物体细胞经过抑制培养,使细胞处于休眠状态,然后采用核移植的方法,利用细胞拆合或重组技术,将卵母细胞去核作为核受体,以体细胞或含少量细胞质的细胞核即核质体作为核供体,将后者移入前者中,构建重组胚,供体核在去核卵母细胞的胞质中重新编程,并启动卵裂,开始胚胎发育过程,妊娠产犊的技术。体细胞克隆技术的发明,在生物科学发展史上的确有里程碑的意义,但也存在一些问题,如克隆后代只有一种性别,无法进行有性繁殖。同样,孤雌生殖和孤雄生殖也只能产生一种性别的后代。此外,在种畜禽进出口过程中,无论哪国都不可能出口最好的种畜禽个体,但有可能出口一部分最好的种畜禽冷冻精液。因此,如果有办法利用进口的世界最优秀种畜禽个体冷冻精液生产两种性别的后代,则有可能进行有性繁殖,使该个体的后代愈来愈多?在体系的资助下,本团队又异想天开,基于体细胞克隆和孤雄生殖技术原理,研究开发了精子克隆技术,即利用进口的优秀种公牛冷冻精液和去核牛卵母细胞,成功获得34%的囊胚率,均高于体细胞克隆、孤雄或孤雌生殖等技术的国际先进水平。

奶牛体系和奶协提供许多国内外学术交流和考察的机会,为异想天开奠定了基础。三年前,湖北省宜昌市畜牧局沈洪学局长找到我,说宜昌市是旅游城市,要创建全国文明城市,市委市政府对畜牧场的环境污染控制问题非常重视,要我提出治理奶牛舍环境污染的问题。我回答说我是外行,建议他找相关专业人事,并提供有关人员联系信息。一段时间后,他再次找到我,开玩笑说这事交给我了,因为我是体系人员,而且是教养牛学的。真是赶鸭子上架,硬扛上我了。无奈之下,我只好分析现有牛场导致污染的原因(运动场是开放式的,雨水冲刷运动场是导致污水横溢的原因之一;此外,牛舍内除牛床外,都用水清洗,便产生了污水),回顾在国内外牛场、特别是以色列和意大利考察时感悟到的体会,查阅国内外相关文献资料,再次异想天开地提出奶牛床场一体化养殖的假想,即将现有牛舍的运动场加盖防雨棚,将牛舍内牛床隔栏撤除,使牛床与运动场联为一体,用无害化(发酵)处理后的牛粪做垫料。经过两年的实践,发现牛舍无异味、蚊虫和污水,奶牛产奶量、乳品质及繁殖提高,乳腺炎和肢蹄病发病率减少了,淘汰率降低了,周边居民再不投诉了。

个人简介

杨利国,男,湖南邵阳人。华中农业大学教授、博士生导师,动物繁殖与特经系系主任,动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室副主任,兼国际动物繁殖学会常务理事、国际山羊协会中国代表、中国动物繁殖研究会副理事长、中国奶业协会繁殖专业委员会主任、中国畜牧兽医学会养羊学分会副理事长、中国农业生物技术动物专业委员会常务委员等职务。曾主持完成国内外项目近30项,近5年来,在国内外公开发表相关研究论文141篇,其中SCI收录48篇,主编和参编著作9部。招收的国内外研究生中已毕业或出站硕博士和博士后260多人。

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