我国生命科学研究近期重大科研成果

　　

我国植物生物反应器研究取得重大科研成果 

  由中国农业科学院生物技术研究所范云六院士领导的课题组，从我国国情和可持续性发展角度出发，通过长达7年的攻关，在利用玉米种子生物反应器生产高活性植酸酶研究上取得突破性进展，开发了一项节能、环保、低成本生产植酸酶的高新技术：利用玉米种子生物反应器生产的第二代植酸酶产品。

        植酸酶是性质优良的饲料添加剂，可以把玉米等饲料原料中大量存在的植酸磷分解成无机磷，提高单胃动物对饲料磷的利用率和动物的生产性能，降低动物粪便中磷的排泄量。欧盟各成员国、加拿大以及美国等发达工业国家为此从上世纪九十年代就制定了养殖业强制使用植酸酶的政策，东南亚日本、韩国近期也将出台法律，把它作为一种“绿色磷”用以取代传统的无机磷酸盐，在环境保护中发挥了巨大作用。  

        早在上世纪九十年代，国内外相继开发了第一代植酸酶产品，即微生物发酵方式生产植酸酶。由于使用第一代植酸酶，我国养殖业每年少用磷酸氢钙80～120万吨，养殖业向环境排泄的磷可减少30%以上，氮可减少10%以上，以2004年为例，养殖业少向环境排放了近4.2万吨磷，折合25万吨磷酸氢钙。

        通过微生物发酵方式生产植酸酶其能源消耗通常是生产成本的20%左右。近几年来我国经济持续增长，但是我国的单位GDP能耗却是发达国家的6-7倍。探索低成本、节能降耗方式生产植酸酶在我国有重要的意义。

        考虑到玉米是重要的也是最佳的饲料加工原料，我国玉米总需求量的近80%用于饲料加工，在家禽和家畜饲料中的用量都在50%以上。范院士领导的课题组在第一代植酸酶产品的基础上，利用具有自主知识产权的植酸酶基因（ZL  97121731.9），于2000年开始了玉米种子生物反应器生产植酸酶的研究。

        与发酵生产方式相比，该生产方式：成本低。发酵方式生产植酸酶需要厂房、发酵罐、产品后加工设备等专门的生产设备；生产过程需要耗费化工原料；而以农业方式生产，不需要专门的生产设备。玉米能利用阳光、水分等生产植酸酶，原材料的费用低；耗能少。发酵方式不仅生产过程需要消耗大量能量而且产品后加工也要耗费能量；后加工通常是将发酵液与载体按比例混合，利用热空气干燥；或者在压力的作用下将液体雾化，通过热空气将雾滴干燥形成小的颗粒或粉末。这些过程都需要耗能。通常发酵方式的能耗是其生产成本的20%左右。而以农业方式生产，生产过程无需耗能，不需要进行后加工，生产的是直接作为饲用的表达的植酸酶玉米种子，不必进行酶的提取和纯化，酶能在种子中长期稳定保存，种子易于长距离运输和普及推广，无需酶类产品特殊的保存条件及考虑产品的剂型，因此非常节能。

        中国饲料工业标准要求：1公斤饲料中含0.5公斤玉米种子,  添加  500U  植酸酶添加剂。也就是说，要求1公斤的玉米种子中含1000单位的植酸酶。该项目表达植酸酶的玉米经过六代选育，得到了27个表达植酸酶并稳定遗传的玉米纯合系，植酸酶活性均在1,000  单位/公斤以上，最高的达到120,000  单位/公斤。动物饲喂实验结果表明，以玉米为载体生产的植酸酶与发酵生产的植酸酶功能相当，可以显著提高动物的生产性能，显著降低动物排泄物中磷的含量。可完全替代微生物发酵生产的植酸酶,满足饲料工业标准要求。

        为确保产品的生物安全性，该项目使用独特的技术，得到的27个玉米纯合系排除了质粒复制起始序列、抗生素选择标记等外源DNA序列。并且从中成功地选育到14个不含筛选标记Bar基因、仅保留植酸酶基因的纯系，达到了安全性最理想的要求。与该项目有关的专利有三项：ZL  97121731.9;  ZL200510105543.0;  ZL200610137652.5。

        2007年5月21日，由中国农业科学院生物技术研究所完成的“利用玉米种子生物反应器生产高活性植酸酶”项目通过农业部的科技成果鉴定。由中国科学院院士李振声先生为主任和戴景瑞院士、方荣祥院士等国内著名的遗传育种、分子生物学和动物营养学专家组成的鉴定委员会一致认为：该项目详实的分子生物学、生物化学、生理学、细胞学等实验分析结果表明，以玉米为载体生产的高活性植酸酶具备替代目前微生物发酵生产植酸酶功效。其技术水平达到国际同类研究的领先水平，具有广阔的应用前景。
 
 

 

中葡联合研究小黑麦穿梭育种和遗传改良技术取得进展

　　我国小黑麦育种技术在国际上处于领先地位，但由于我国小黑麦遗传基础相对比较狭窄，种质资源多样性不足，抗源材料比较单一，不适应新时期小黑麦育种需要。

　　中葡政府间国际科技合作项目“中葡小黑麦穿梭育种和遗传改良”，中国农业科学院作物科学研究所与葡萄牙UTAD大学合作，引进葡萄牙小黑麦优良品种（系）38份，通过与我国优良主导小黑麦品种（系）杂交，创制出一批产量高、品质优、抗性强的特异小黑麦育种材料，选择优良株系与我国小黑麦不育系组群进行小黑麦轮回选择育种，培育出39个具有鲜明特点的新品系，并利用MS2显性雄性核不育基因构建了小黑麦性状基因库。

　　新创制的优异新种质，其中8个苗头新品系产量较对照增产10%-35%，蛋白含量提高9%-16%，对白粉病免疫，高抗叶、条、秆锈，特别是对酸、碱的耐受力得到显著加强，已有3个优良品系升入鉴定试验。利用MS2不育基因构建的小黑麦性状基因库，对提高小黑麦育种效率，缩短育种周期功效显著。项目研发的利用MS2不育基因对小黑麦进行轮回选择的育种技术，居国际小黑麦育种技术领先水平。

　　该项目的实施，通过国际合作引进葡萄牙小黑麦优良品种，丰富了我国小黑麦的遗传基础和抗耐性优良基因，改进了我国小黑麦遗传资源多样性，对推动我国优良小黑麦育种进程具有重要意义。
 
心理所发表空间表征新成果 
 
心理研究所     
 
 
    近日，中科院心理所牟炜民课题组运动与重新定向中的自我中心和环境中心空间表征的研究发表在美国心理学会(APA)办的实验认知心理学核心期刊Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 2006, 32: 1274-1290上。

    牟炜民研究员及其合作者通过四个系列实验证明：在空间巡航时使用的空间表征以环境中心参照为主。观察者首先记忆由若干物体构成的一个场景中各物体的空间位置，然后戴上眼罩完成迷向前和迷向后两种条件下的物体指向任务。结果发现当观察者从场景外学习一个有明显内在参照系结构的场景时，被试在迷向后物体指向的一致性与更新后物体的指向一致性相当；而当观察者从场景内学习一个没有明显内在参照系结构的场景时，被试在迷向后物体指向的一致性要差于更新后物体的指向一致性。无论场景结构良好与否，迷向后的指向的一致性远高于随机水平。这些实验结果表明空间表征中存在着环境中心参照系和自我中心参照系两种表征；空间巡航主要依赖环境中心参照系，当不能形成良好的环境中心参照系表征时，被试可能使用自我中心参照系表征。

    空间参照系分为自我中心参照系和环境中心参照系两种。比如“物体A在我的左边”或者“建筑B在我的东边”，前者是以自我为中心参照系，后者是以环境为中心参照系。对于空间记忆是以何种参照系来组织的，一直是空间认知研究领域长期争论的问题。 

第二胎人工豢养长江江豚在中科院水生所顺利降生 
 
水生生物研究所     
 
 
    6月2日14时20分，在中国科学院水生生物研究所白暨豚馆又有一头长江江豚顺利降生。新生幼豚体长约70厘米，体重约5公斤，雄性。生产母豚是1999年从石首天鹅洲保护区引入的一头雌性江豚，今年已满9岁。该江豚曾于2005年7月5日顺利生产一头雄性江豚，这不仅是首例在人工环境下通过自然交配成功繁殖的长江江豚，也是世界上所有营淡水生活的鲸类动物第一次在人工饲养条件下繁殖成功。水生所科研人员通过粪便性激素监测和行为观察，确定此次该母豚怀孕时间为2006年6月20日前后，怀孕期约为11.5个月。由于2006年的繁殖季节该母豚曾与两头雄性江豚同池饲养，所以需要稍晚一些时间通过亲子鉴定才能确定新生幼豚的父亲。

    母豚在分娩前一周的食欲非常好，每天进食约5公斤，在6月2日上午出现分娩征兆，食欲不佳，在饲养池中独自缓慢游动，常在游动时弯曲身体。目前母豚和新生幼豚的行为都很正常，但是母豚现在的身体还比较虚弱，幼豚也没有度过脆弱期，白暨豚馆的科研工作人员正在对母豚和幼豚的行为和健康状况进行24小时的不间断监护。

    江豚，俗称“江猪”，是广泛分布于亚洲东部和南部沿海及部分江河的一种小型齿鲸，属于国家二级保护动物。中国水域的江豚包括三个亚种，其中长江江豚是仅生活在长江及其通江湖泊中的唯一的江豚淡水亚种，同时也是整个鼠海豚科唯一的淡水亚种。由于各种人类活动的影响，它们的栖息环境受到了严重破坏，种群数量下降迅速，据2006年中科院水生所组织的长江豚类考察结果估计，目前长江江豚种群数量约1100－1200头，不足上世纪90年代初的一半，生存形势非常严峻。水生所副所长、鲸类专家王丁博士表示，如果在短时间内长江环境不能得到有效改善，长江江豚的生存状况会进一步恶化，将会很快像白暨豚一样濒临灭绝的边缘。因此在开展长江环境保护工作的同时，还要及时开展半自然迁地保护和人工繁殖研究及保护工作。自1996年至今，水生所已成功饲养长江江豚达11年，包括从野外引进的2雄2雌4头成年江豚和在白暨豚馆出生的这两头幼豚，已形成一个由6头江豚构成的小型人工繁殖群体。王丁博士进一步介绍说，人工繁殖研究是农业部制定的《长江豚类保护行动计划》的重要组成部分，对于我们进一步深入了解江豚的繁殖生物学和生态学具有重要意义，将为制定科学的长江豚类保护措施提供重要帮助；同时长江江豚在人工饲养条件下的再次繁殖成功也丰富了我们在江豚繁殖管理方面的经验，为进一步扩大人工繁殖群体，以及在条件成熟的时候建立“长江江豚繁殖保护中心”做好了技术上的准备。