特種經濟動物分子生物學國家重點實驗室

吉林省省部共建特種經濟動物分子生物學國家實驗室依託中國農業科學院特產研究所建設。本重點實驗室圍繞國家重大需求和產業發展，在特種經濟動物優異種質資源基因克隆、功能驗證、遺傳轉化與套用；特種經濟動物新型分子標記及其檢測；特種經濟動物幹細胞、鹿茸生物反應器、麝香細胞工程等；特種經濟動物特有的生物學特性、遺傳、免疫和代謝機理等方面取得了豐碩的成果，研究已處於同類或相關研究的前列，部分研究已達到國際領先水平。

基本介紹

• 中文名：特種經濟動物分子生物學國家重點實驗室
• 外文名：State key laboratory for molecular biology of special economic animals
• 所屬地區：中國 長春

實驗室簡介

特種經濟動物分子生物學國家重點實驗室，近五年來組織和主持了80%的同類型國家課題。著重解決經濟動物基因資源整理整合、高效養殖增值、生物反應器原理、繁殖障礙機理、器官發生和再生機制及其產品的產生機制、生產方法、生產周期過長、產品質量控制等重大科技問題。開展基因遺傳轉化、部分功能基因獲取和鑑定方法、幹細胞分化和分子標記、差異蛋白分離，分子遺傳圖譜構建生物反應器和生物學模型構建等相關技術研究工作，開展國際合作與交流16次。近五年來獲得成果48項，其中國家科技進步二等獎1項，出版專著11部，在國家核心期刊上發表論文332篇，SCI論文42篇。實驗室現有固定研究人員90人，其中高級研究員31人。實驗室共設4個研究單元，每個研究單元有學科帶頭人2～3人。每年來實驗室從事客作研究人員達30人左右、研究生40人左右。實驗室建設特種經濟動物優異種質資源基因組學、特種經濟動物分子育種學、特種經濟動物幹細胞工程、特種經濟動物特有的生物學模型四個研究單元，通過2～3年的建設，按照“開放、交流、聯合、競爭”的方針，將實驗室建成具有國際一流水平的實驗室。

實驗室架構

實驗室主任介紹

楊福合男，1957年生，研究員，博士研究生導師，特種動物分子生物學國家重點實驗室主任，中國農業科學院特產研究所所長，兼農業部特種經濟動植物及產品質量監督檢驗測試中心主任、國家畜禽遺傳資源委員會委員、國家特種動物品種審定專業委員會主任委員、中國農學會特產學會理事長、中國畜牧業協會副會長、省動物保健品協會會長、中韓鹿科技交流協會會長、省政協委員。農業部有突出貢獻中青年專家，享受國務院政府特殊津貼，吉林省高級專家，農業部科技委委員，吉林特研生物技術有限責任公司董事長。

楊福合研究員

中國著名特種經濟動物種質資源及遺傳育種專家，長期從事特種經濟動物種質資源收集、整理、保存、利用及遺傳資源管理等研究工作；先後主持國家及省部級重點科研攻關項目31項，其中，取得科研成果19項,主持完成的“梅花鹿、馬鹿高效養殖增殖技術”，2004年獲得國家科技進步二等獎。目前主持國家自然條件平台建設項目“特種經濟動物資源收集整理和共享試點建設”和農業部行業計畫項目“我國不同生態區珍貴毛皮動物高效養殖關鍵技術研究”。在國內外專業期刊及學術會議發表、交流論文79篇。主筆出版著作6部。培養博士研究生、碩士研究生28名。

實驗室常務副主任簡介

李春義，男，1959年生，博士，研究員，博士研究生導師，國際著名鹿茸研究專家，中國農業科學院二級崗位傑出人才。曾任紐西蘭茵沃梅皇家農業科學院研究員（AgResearch Invermay Agricultural Centre）、項目主持人，現任特種經濟動物分子生物學國家重點實驗室（中國）常務副主任；1985年畢業於中國農業科學院研究生院獲碩士學位，1997年畢業於紐西蘭奧塔哥（Otago）大學醫學院獲博士學位。已培養研究生19名（含海外研究生），其中博士生6名。

李春義研究員

從事鹿茸生物學研究30餘年，共發表學術論文80餘篇（SCI收錄50餘篇），參加相關的國際會議30餘場，撰寫專著4本；曾獲得1990年中國科學技術協會頒發的“中國青年科技獎”，2002年吉林省“科學技術進步二

等獎”（第一名），2002年中國農業科學院“科學技術進步二等獎”（第一名），2003年World Research Promotion Council 頒發的“傑出科學家獎”，2005年“國家科學技術進步二等獎”（第三名）；事業上的成就得到了國際同行們的廣泛認可，應邀在第一屆（2000年，加拿大Banff）、第二屆（2004年，紐西蘭Queenstown）和第三屆（2011年，中國長春）國際鹿茸科學及產品技術大會，以及第六屆（2006年，捷克Prague），第七屆（2010年，智利Huilo）國際鹿生物學大會上做全會報告。並已被邀請將在第八屆國際鹿生物學大會上做全會報告（2014年，哈爾濱）。

多年來堅實的研究工作取得了卓越成就，最大貢獻是促進了鹿茸作為生物醫學模型的發展，將對人類健康事業做出巨大的貢獻；同時這些年的研究成果也為大幅度提高鹿茸產量奠定了基礎。

實驗室科研隊伍

本實驗室現有固定人員90人，其中研究員16人，副研究員18人；具有博士學位的35人，具有碩士學位的22人；博士生導師6人，碩士生導師18人；專職技術員和實驗員3人，專職科研秘書1人。

學術委員會成員

姓名	性別	職稱	職務	工作單位
孟安明	男	院士	學術委員會主任	清華大學生命科學院
李春義	男	研究員	學術委員會副主任	中國農業科學院特產研究所
樊武舫	男	研究員	學術委員	河北大學生命科學院教授
馮書堂	男	研究員	學術委員	吉林省特種經濟動物分子重點實驗室
劉國慶	男	研究員	學術委員	北京大學醫學部基礎醫學院
劉文川	男	研究員	學術委員	NationalUniversityofSingapore
劉以訓	男	研究員	學術委員	中國科學院動物研究所
楊福合	男	研究員	學術委員	中國農業科學院特產研究所
張興義	男	研究院	學術委員	吉林大學第二臨床醫院

學術委員會主任介紹

孟安明，男，1963年出生，院士，研究員，現任中科院動物研究所所長。教育部長江學者計畫特聘教授。1983年本科畢業於西南農學院農學系，獲農學學士學位；1987－1990年，在英國諾丁漢大學就讀並獲得博士學位；1990－1992年，北京農業大學博士後；2007年當選為中國科學院院士，2008年被評為開發中國家科學院院士。主要從事動物分子遺傳機理及發育調控研究。

孟安明院士

實驗室研究方向

1.特種經濟動物種質資源與分子育種：

對特種經濟動物優異種質資源基因組測序、基因克隆、功能驗證、遺傳轉化與套用；開發特種經濟動物低成本、高效率新型分子標記及其檢測技術，利用DNA重組技術，克隆和構建抗病毒基因，並通過轉基因手段導入動物種系染色體內，構建轉基因動物，再結合常規育種技術，培育抗病毒動物新品系，建立特種經濟動物分子育種技術平台；

2.特種經濟動物分子調控：

開展對鹿茸生長及其發育的分子調控、毛皮動物繁殖機理、茸鹿性別控制、以及營養素與毛囊發育相關基因等項目的深入研究；

3.特種經濟動物細胞、組織工程：

研究和建立特種經濟動物幹細胞、鹿茸生物反應器、麝香細胞工程等高等動物研究的新模式、新領域和新技術、新產品生產途徑；

4.特種經濟動物生物醫學模型：

探索研究鹿、藍狐、紫貂和水貂等特種經濟動物特有的生物學特性、遺傳、創傷修復免疫和代謝機理，為高等動物器官再生、雄性不育、脂肪代謝與肥胖症、提高繁殖率等提供理論、方法和技術基礎。

　　

研究亮點

亮點一：建立鹿茸生物反應器的研究

本課題組在多年研究的基礎上發現了鹿茸發生及再生的關鍵組織，並確定這些組織含有大約500萬個生茸幹細胞，這些幹細胞高度集中且易於操作，這為同過感染幹細胞來生產器官生物反應器奠定了基礎。採集生茸幹細胞組織後，利用合適載體將外源的標記基因LacZ導入生茸幹細胞中（圖1），再通過手術移植將成功標記的幹細胞移植回供體鹿的合適部位（圖2），可在移植處形成能夠穩定表達外源基因的轉基因鹿茸（圖3），目前本實驗正在進行中。下一步的研究工作集中於:含有目的蛋白基因的載體構建和外源基因導入條件最佳化，以獲得能夠穩定表達外源目的基因的哺乳動物器官生物反應器，使鹿茸在具有傳統保健價值的同時，還能生產高附加值的活性蛋白藥物。

亮點二：鹿茸再生機制研究

鹿茸是唯一能夠周期性再生的哺乳動物器官（圖1），揭示其再生機理對再生生物學及再生醫學的發展具有非常重要的意義。通過組織剔除和移植實驗，我們發現鹿茸發生的組織基礎為位於鹿頭部額骨生茸區的骨膜。同體異位移植生茸區骨膜可在移植區域產生一個完整的可以周期性脫落並再生的異位鹿茸。另一個精巧的實驗驗證了鹿茸再生的組織基礎為角柄（種永久性骨樁，鹿茸在其上脫落和再生）骨膜（圖2）。通過LacZ基因標記實驗發現，後生的鹿茸及角柄骨膜均為生茸區骨膜的直接衍生物。進一步的研究證明，生茸區骨膜細胞和角柄骨膜細胞均為特殊的成體幹細胞，這些細胞均表達特定的胚胎幹細胞表面標記物，在適當的條件下可以向多種成體細胞進行分化，它們被統稱為鹿茸幹細胞，因此鹿茸的再生是一個基於幹細胞的過程。這一發現將對再生生物學和再生醫學有重大意義。

亮點三：鹿茸再生相關小分子物質的研究

鹿茸的再生需要鹿茸幹細胞及其微環境的相互作用，而這種相互作用是通過交換一些小的信號分子來完成的。這些小分子物質在鹿茸再生過程中起著不可或缺的作用。本研究團隊成功建立一套共培養體系，可以在離體的條件下最大程度地模擬活體情況下鹿茸幹細胞與其微環境中各種支持細胞的相互作用，並取得了一些新的發現。由此系統製備的條件培養液對大鼠皮膚的傷口癒合具有明顯促進作用（圖1）；另外該條件培養液還有刺激血管生成及神經修復的功能（圖2）。下一步的工作將集中於條件培養液中特異性組分的分離鑑定及生物學功能的驗證。

亮點四：鹿茸幹細胞及其微環境的研究

我們的研究發現鹿茸幹細胞的存在及發揮作用需要它們處於特定的微環境中。在鹿茸的發生過程中，生茸區骨膜組織上覆蓋的皮膚構成了鹿茸幹細胞所需的特定微環境。利用不透膜阻隔了幹細胞與幹細胞微環境間相互作用的通路，鹿茸的生成也相應地被阻斷，相反半透膜卻未能阻止鹿茸的萌發（圖1）。在裸鼠模型中，裸鼠的皮膚也不能構成生茸區骨膜萌發所需的微環境，也不能和移植的生茸區骨膜相互作用，並將自身轉化成茸皮，而共移植生茸區骨膜及頭皮，卻形成了鹿茸樣突起並使得頭皮向茸皮轉化（圖2）。鹿茸的再生同樣也需要角柄骨膜被其上覆蓋的皮膚通過物理和化學的途徑相激發。角柄遠端1/3的致敏區及近端2/3的休眠區，它們在鹿茸再生中起著不同的作用。當致敏區與皮膚微環境被人為阻隔時，鹿茸的再生沒有受到影響，形成了一個無皮的二槓茸。而休眠區被阻隔後，卻未能實現鹿茸的再生。總而言之，鹿茸的發生及再生都需要鹿茸幹細胞其上覆蓋皮膚中特定微環境的參與，它們之間通過可擴散的誘導因子進行交流，這些因子的分離及鑑定將對解開鹿茸再生之謎及再生醫學的發展具有重要的意義。

亮點五：母鹿生茸和公鹿再生二次茸

正常情況下，只有公鹿生茸，而母鹿不生茸（圖1）。在清楚地揭示了鹿茸生長發育的前提下，我們建立了通過搭配的穴位內注射微量AH複合製劑誘發母鹿生茸的方法。在不影響母鹿正常繁殖的情況下，成功誘發了母鹿生茸。誘發單側生茸的成功率為67 %，雙側生茸成功率為5 %（圖2），鹿茸平均長度為18.25 cm，鮮重50.05 g，乾重23.18 g，多不分叉。對實驗鹿整個繁殖過程觀察，沒有發現任何異常現象。受配率為100 %，產仔率為85 %（正常產仔率為80 %左右）。對母鹿茸與公鹿茸的比較研究表明，在組織結構、藥化成分和藥理作用上完全相同。因採用穴位內注射，用藥量少，又由於此誘導方法不影響母鹿正常繁殖，操作簡便（約需5分鐘左右），所生母鹿茸與公鹿茸的成分基本相同，為進一步研究鹿茸生長發育機制和母鹿生茸的實用化打下了堅實的基礎。另外，正常情況下每頭公鹿每年只生一次茸，但通過我們建立的方法，可以使公鹿在不影響來年長茸的情況下，再生一次二槓或三叉茸。這些年來，公鹿再生二次茸已創產值超億元。

亮點六：水貂、藍狐規模化高效養殖

由中國農業科學院特產研究所楊福合研究員主持完成的吉林省科技發展計畫項目“水貂、藍狐規模化高效養殖關鍵技術研究與示範”取得了豐碩的研究成果，該成果於2011年分別榮獲“中國農業科學院科學技術成果一等獎”和“吉林省科技進步二等獎”。

該研究提出了適合我國珍貴毛皮動物（水貂、藍狐）規模化養殖的飼養和管理模式，為我國毛皮動物產業的可持續發展提供了科技支撐和技術示範。獲得的主要成果包括：（1）研發了幼齡水貂、母貂補飼飼料配方9個，制定了大中型水貂養殖場規模化飼養操作規程、生產管理技術規範、水貂皮初加工操作規程、水貂毛皮質量評價指標體系、毛皮儲運技術5套，篩選出水貂高效雜交組合1套，制定了適合我國水貂、狐飼養模式1個，研製出水貂標準化棚舍1套；（2）制定了大中型水貂養殖場生產管理技術規範1套，制定了毛皮動物品種審定標準、黑色水貂種貂標準、北極狐種狐國家標準3個，建立了水貂養殖場最佳化布局決策支持系統1套，研製了水貂下腳料綜合開發利用技術1項，對藍狐飼料添加三聚氰胺和三聚氰酸毒性進行了系統評價；（3）建立了水貂犬瘟熱病毒、水貂腸炎細小病毒PCR檢測方法，並組裝試劑盒2套，研製出北極狐化膿性子宮內膜炎多價滅活疫苗1個，保護率達80%，將酶製劑套用於水貂飼料，為水貂飼料外源酶添加提供了科學依據。項目獲得專利4項、軟體著作權1項。

該項目所研究的內容具有較強的創新性，對我國珍貴毛皮動物（水貂、藍狐）養殖具有理論意義和實用價值，達到國際先進水平。同時，項目獲得的技術成果已經在吉林、黑龍江、遼寧、山東、河北等省區的22個示範場、349個養殖場進行了示範推廣，取得了顯著的經濟效益和社會效益。據2009～2011年可計算的效益統計顯示，累計推廣規模達1831367隻，累積新增經濟效益達14208.11萬元。

亮點七：動物重大動物疫病診斷試劑與疫苗

課題組主要針對影響家畜養殖業發展及野生經濟動物的重大傳染病進行快速診斷方法的探討及新型有效疫苗的開發研究。

（1）圍繞毛皮動物、寵物等病毒性流行病開展深入廣泛的研究，研製開發有效的疫苗和快速診斷方法，並對其免疫機制進行研究，研製的產品有效地控制傳染病對毛皮動物的危害，為養殖業的發展作出長足貢獻。目前，主要負責公益性行業（農業）科研專項經費項目任務書“寵物診斷試劑蛋白穩定劑與疫苗耐熱保護劑凍乾技術研究與示範”的研究工作。

（2）牛病毒性腹瀉病毒及牛傳染性鼻氣管炎病毒的活疫苗已經完成臨床前研究，目前正在申報臨床實驗。課題組研製的牛傳染性鼻氣管炎和牛病毒性腹瀉活疫苗，已經申報農業部臨床試驗。開展了新型疫苗、診斷試劑生產工藝與關鍵技術研究，構建了牛副流感反向遺傳系統平台，研製了口蹄疫新型基因工程疫苗。

（3）“高致病性豬繁殖與呼吸綜合徵活疫苗（TJM株）”研製工作現已獲得中華人民共和國新獸藥證書。臨床套用取得了巨大的經濟效益和社會效益，對我國豬藍耳病的防控做出了突出貢獻。

（4）目前已經開展了動物布魯氏菌病、鹿結核病、毛皮動物銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）病，以及寵物細菌病等多項人獸共患細菌病的研究，已研製出牛布魯氏菌病快速診斷試劑盒1套。

實驗室承擔公益性行業（農業）科研專項、“十一五”支撐計畫、“十二五”支撐計畫、863課題、主持和參加完成科研項目25項，取得科技成果20項，其中獲獎成果15項。申請專利10餘項，獲得專利2項。主持完成“毛皮動物（貂、狐、貉）生物製品產業化開發”，2009年獲得吉林省科技進步一等獎。在國內外發表學術論文百餘篇，其中SCI收錄論文20篇。

亮點八：動物病毒病防控關鍵技術研究與套用

本成果以提升我國動物病毒病綜合防控能力為目標，以畜禽、經濟動物、野生動物重要病毒病及人獸共患病毒病為對象，開展了病原學、流行病學、重要基因功能、診斷、疫苗等防控技術研究與產品開發。歷時30年，建立了病原-診斷-疫苗等動物病毒病綜合防控技術支撐體系。研究成果在我國動物病毒病綜合防控、突發疫情應急處置中得到廣泛套用，為促進養殖業可持續發展、保障社會公共衛生安全和國民經濟健康穩定發展發揮了積極作用。

通過建立的動物病毒病防控技術支撐體系，在阻擊禽流感、防控甲型H1N1流感、控制瀕危野生動物與經濟動物疫病流行，以及汶川震後防疫和重大活動中均發揮了重要作用。2種診斷試劑盒及7種疫苗實現產業化生產，在全國推廣使用21.6億頭（羽）份，平均降低感染率51%，死亡率28%，新增產值25.6億元，挽回經濟損失211.9億元，為推動科技進步和養殖業穩定持續發展作出了重要貢獻。

亮點九：毛皮動物傳染病防制

毛皮動物傳染病防制組主要圍繞危害特種經濟動物飼養業發展的常見病、多發病開展病原流行病學、發病機理、診斷以及診斷製劑、疫苗的研究。目前獲得新獸藥證書4項，專利3項。現有固定研究人員10人，其中博士5人，現有高級專業技術職稱5人。先後承擔國家科技部和吉林省科技廳重點項目7項，科研經費500餘萬元。共獲得省、部級獎勵6項。近5年來先後完成了水貂犬瘟熱活疫苗、水貂細小病毒性腸炎滅活疫苗、狐狸腦炎活疫苗的研製和開發，獲得了3種新獸藥證書,申報國家發明專利4項；發表學術論文80篇，其中SCI收錄論文5篇。

亮點十：特種經濟動物營養與飼養

特種經濟動物營養與飼養創新團隊是在1997年中國農業科學院特產研究所經濟動物室營養課題組的基礎上逐步組建起來的，現在有正式研究人員16人，其中研究員4人，博士5人，碩士7人，在讀博、碩研究生7人。研究領域主要有特種經濟動物營養需要與新飼料評價、特種經濟動物微生物營養、特種經濟動物分子營養和特種經濟動物健康養殖與動物福利4個方面。近5年來到位科研經費3000餘萬元，隨著各級科研項目的完成，以及不同專業領域高學歷年輕科研人才的加入，已形成一支梯隊結構合理、研究範圍廣泛深入，研究水平逐步提高，在國內外該領域具有一定影響力的優秀團隊。主要研究梅花鹿、水貂、狐、貉、雉雞、野鴨等經濟動物的營養需要與飼料科學。目前團隊已經與紐西蘭、韓國、俄羅斯、芬蘭、丹麥等國的科研院所、大學等建立了長期科技交流與合作關係，並已啟動相關的國際合作項目，大幅度提升我國特種動物產業的國際知名度和地位。初步構建我國特種經濟動物健康養殖的理論和套用體系框架，搭建穩定良好的特種動物營養調控、飼養標準制定、飼料產品開發、特種動物產業開發技術平台。

近五年來，在團隊首席專家的帶領下獲得吉林省科技進步二等獎1項，吉林省科技成果2項，吉林省自然科學學術成果獎2項，發表學術論文40餘篇，其中SCI收錄10餘篇。主編鹿與毛皮動物飼養與疾病防治及其他養殖技術方面相關書籍10餘部，獲國家發明專利授權2項，實用新型授權專利1項，新產品證書6個，培養博士及碩士研究生12名。

亮點十一：特種動物繁殖

特種動物繁殖團隊主要圍繞特種動物（茸鹿、毛皮獸、麝鼠、珍禽等）生殖生理和繁殖技術開展研究，促進其在家養、集約化條件下健康生長和繁殖，並生產出數量多、質量高的產品。現在固定研究人員10人，其中博士4人，高級專業技術職稱4人。先後承擔國家科技部和吉林省科技廳相關項目15項，科研總經費500餘萬元，取得科研成果11項，獲省部級獎勵6項。近年來重點開展了梅花鹿、馬鹿、狐、貉等同期發情、卵泡發育、胚胎移植、精液分離、精準輸精及麝鼠良種繁育、香藥理活性等方面的研究及技術推廣，獲取國家專利3項，軟體著作權1項，發表學術論文60餘篇，主編著作12部。

亮點十二：鹿產品PCR檢測

本課題組主要建立了塔里木馬鹿、馴鹿、水鹿、馬鹿、鹿源性鹿產品單重PCR檢測方法，研製了檢測試劑盒，並申報了專利。建立了梅花鹿、馬鹿、塔里木馬鹿、赤鹿、馴鹿、水鹿Multiplex PCR方法，並申報了專利。建立了豬、牛、羊、雞、梅花鹿和馬鹿Multiplex PCR方法，並申報了專利。對市場上購買鹿產品進行檢測，鹿茸、鹿胎、鹿鞭、鹿筋、鹿尾、鹿血產品的偽品檢出率分別為79%、83%、100%、57%、28.5%、57%。

基礎條件與技術服務

基礎條件與技術服務以“服務科研”為宗旨，搭建高水平的共享技術平台。以公共中心儀器室為基礎，建立蛋白質組學、基因組學、細胞學、公用基礎實驗等實驗技術平台，裝備先進的大型儀器設備，培養高水平、專業化的科研儀器管理與運行的人才隊伍和建立規範的管理機制。目前已擁有超高液相色譜儀、氣象色譜儀、流式細胞儀等大型儀器設備，擁有蛋白純化、全自動細菌鑑定系統等先進儀器設備。依託大型儀器設備開展基因克隆測序、蛋白純化、分析及鑑定、活體細胞與生物切片成像及分析等專業化實驗。為科研課題以及面向社會，提供高質量的基礎條件保障和技術服務。

實驗室開放與對外交流

特種動物分子生物學重點實驗室注重加強與國內外優勢科研院所、重點實驗室間的交流與合作，通過定期學術交流，增進了解，形成良性互動；通過設立開放課題，吸引優秀人才，開展合作研究。此外，還通過加強與產業界合作，有效的促進了科研成果的快速轉化。

近年來，實驗室的國際交流能力也不斷提升，通過接待外國專家來訪和實驗室科研人員出訪，進一步加強了實驗室與外方科研機構的聯繫與合作，擴大了實驗室的國際學術交流平台，帶來了更多更廣闊的的合作機遇。提高了實驗室在特種動物研究領域的研究水平，得到了國際同行的認可。