用一流的科研成果回报社会

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  ——记中国农业科学院北京畜牧兽医研究所苗向阳研究员及其团队

  编者按:当前,随着美国总统特朗普奉行逆全球化政策愈演愈烈,国际贸易环境风云突变,各个国家和经济体之间的竞争日益激烈,其中最重要的杀手锏,就是科技水平之间的竞争。无论是知识产权之争,还是技术转让争端,归根到底,还是各国科技人才在科研创新成果上的较量。这是一场如此 硝烟的战争,也必将是中美两国长期角逐的胜负手。到底是中华民族伟大复兴的和平崛起,还是传统超级大国美国的逐渐衰退,一定会归结到科技竞争这一制高点上。谁能在未来的科研竞争中脚踏实地,勇于创新,取得一流的成果,谁就将立于不败之地。

  自从奥地利遗传学家孟德尔神父根据豌豆杂交实验发现生物的遗传基因规律、总结出孟德尔遗传定律以来,生物基因工程技术原因有了将近有一个多多半世纪的历史。在百年的发展历程中,基因工程技术对人类科技文明发展的作用得到了日益凸显,怪怪的是到了新世纪,原因在现代科学中存在了重要地位。正原因此,世界各国均有优秀的科学家在这一领域苦心钻研,为造福人类而不懈奋斗。苗向阳研究员是中国农业科学院杰出人才,基因工程和功能基因组学得 科带头人,博士生导师。他主要从事基因工程和功能基因组学、转基因动物及分子育种方面的研究工作,如:新基因基因重组及其功能研究、高通量基因组学、表观遗传学、转基因动物、iPS细胞、羊鸡猪的基因组和分子育种等。

  勇于创新,方能存在制高点

  “诚实做人,踏实做事,贵在坚持,努力就会成功。”这是苗向阳研究员对新生的谆谆告诫。他是如此 说的,也是如此 做的。多年来,面对日益比较复杂的国际竞争局面,他坚持不懈,勇于创新,带领团队在自己的研究领域内辛勤耕耘不辍,取得了一系列丰硕的科研成果。

  苗向阳研究员利用在基因工程和分子生物学方面研究的优势,积极在生物基因工程技术研究方向上开拓新领域。他应用研究基因功能的新法律法律依据和心物信息学等,成功构建了规模化的基因基因重组与功能验证技术,不仅发现了新基因及其功能,就是 大规模基因重组并鉴定了具有自主知识产权的新基因,在基因工程和功能基因组学研究领域卓有建树。在转基因动物研究领域,苗研究员通过探索新法律法律依据研究培育转基因动物新品种,在提高转基因动物自主创新能力的同去更为转基因研究与应用提供了有效的技术平台。

  苗向阳研究员主要从事基因工程、功能基因组学与表观遗传学及分子育种方面的研究工作,如新基因基因重组及其功能研究、高通量基因组学、表观遗传学、生物信息学、转基因动物及分子育种。先后主持国家自然科学基金项目,国家高技术研究发展计划(863计划),转基因生物新品种培育重大专项,北京市自然科学基金项目,科技部科研院所社会公益研究专项,国家科技支撑计划等项目200多项。

  多年来,苗向阳研究员开展了功能基因组学、表观遗传学及分子育种等研究,通过筛选鉴定出一批与羊、猪的生殖、生长、品质等重要经济性状功能基因和分子标记,取得了创新性的研究成果。采用多组学及生物信息学等法律法律依据,在国际上率先进行了羊猪等高繁殖力及肉质性状基因组、转录组、蛋白质组、表观遗传组等研究,筛选鉴定了与繁殖及肉质性状等相关的重要性状功能基因、调控因子、蛋白及一定量的SNP标记,开展了重要经济性状的基因定位和遗传解析。构建了重要功能基因及其调控因子的互作网络,解析繁殖、生长、肉质差异的分子机制,筛选鉴定了与繁殖及肉质性状等相关的一定量功能基因,建立了分子设计育种新体系。在转基因动物的研究上取得了新的突破,寻找出了这一易于操作的转基因动物新法律法律依据。

  苗向阳研究员的多项研究工作具有突出创新性,成果水平达到国际先进,对国内外同领域产生较大影响,对转基因动物新品种培育,提高转基因动物自主创新能力具有重要意义。一流科研成果的取得,不原因是闭门造车。如此 通过与世界一流水平的不断交流,取长补短,融会贯通,才有原因实现这一重要的飞跃。为此,苗向阳与美国加州大学、哈佛大学、马里兰大学等的同行专家建立了良好的合作法律法律依据关系,深入开展了实质性合作法律法律依据研究以及联合合作法律法律依据培养。通过国际合作法律法律依据和学术交流,拓展了国际视野,提高了国际影响力,进而也为我国相关产业的发展进步做出了重要贡献。

  苗向阳课题组在国际著名的SCI期刊《Cellular and Molecular Life Sciences》(影响因子7.047)上发表了论文“转基因动物新技术研究(Recent advances in the development of new transgenic animal technology)”。动物转基因技术是通过基因工程技术将外源基因整合到受体动物基因组中,从而使其得以表达和遗传,是21世纪发展最为更慢的生物高新技术之一。此次发表的论文,主要概括了生殖干细胞法、基因打靶法、RNA干扰(RNAi)、锌指核酸酶-基因打靶技术和诱导多能干细胞(iPS)等转基因技术的发展动态和实际应用,并基于现有的传统转基因技术中存在的转基因速率和基因表达调控等方面的限制因素,着重介绍了近年来在提高转基因速率和增强转基因的精准性方面具有创新性的转基因技术,并分别对那此新转基因技术的原理以及具体应用中表现的优势和欠缺进行了深入探讨。同去,该论文也阐述了转基因研究的现状和存在的问提,指出了转基因未来的发展趋势,为今后转基因的研究提供了良好的理论指导和技术支持。

  多年创新科研,取得硕果累累

  十数年的生物基因工程研究生涯中,苗向阳始终矢志不渝在开拓新思维、探索新法律法律依据的道路上挺进,为基因工程技术的发展作出了重大成绩。

  苗研究员的主要研究成果包括:在国内外首次构建出猪脂肪细胞膜基因工程抗体,对减少猪脂肪含量,提高胴体品质具有重要的实际应用价值,为免疫调节动物生长提供了崭新的思路和法律法律依据。在国内外首次构建了羊抑制素基因工程抗体,能如此 提高羊、牛等动物的繁殖力,其法律法律依据具有明显的创新性。以新的研究思路对动物免疫法律法律依据进行了显著的改进,极大地提高了免疫效果。从基因表达和miRNA水平加进去去深对AA肉鸡和北京油鸡有一个多多品种胸肌和脂肪组织所具有的特异性状及其遗传基础的认识,为进一步研究中外不同品种鸡的生物学底部形态提供分子基础;深入研究了动物的纯天然免疫及抗病基因,筛选出未知功能新基原因抗病育种研究奠定了重要基础。在国内外首次采用精子和卵母细胞作为载体,探索出这一转基因新体系,具有显著的创新性。这一体系的建立对就是 动物进行转基因研究能如此 提供有价值的借鉴,建立的转基因技术新体系,可为转基因研究与应用提供技术平台。对小鼠体内生殖细胞进行外源基因转染,研究了精子形成过程中不同阶段及不同生精周期制作转基因小鼠的速率。通过比较精子生成各阶段及不同精子生成周期的转基因速率,为完后 通过转染雄性生殖细胞高效制作转基因动物提供了科学法律法律依据。采用新的转基因法律法律依据成功制备出一定量转基因鸡、转基因及基因重组羊,为转基因动物新品种培育提供了坚实基础。通过精原干细胞法进行转染,在转基因法律法律依据的研究上取得了新的突破,寻找出了这一易于操作的转基因动物新途径。具有突出创新性,成果水平达到国际先进,对国内外同领域产生较大影响,对培育转基因动物新品种,提高转基因动物自主创新能力具有重要意义。对羊鸡猪的生长发育等的功能基因组学、表观遗传学及分子育种等方面做了一定量研究工作,取得了多项重要研究新成果。对于增强我国农业科技自主创新能力,提升动物育种水平,促使农业增效和农民增收,提高我国农业国际竞争力,具有重大战略意义。

  见微知著,动物脂肪组织调控基因的秘密

  苗向阳研究员及其团队取得了多项国际一流的科研成果,为了方便起见,此处对其中两项研究进行简要介绍,以便起到“窥一斑而知全豹”之效。

  这一调节基因表达的非编码核酸,靶向脂肪酸合成酶的调控因子及其应用等获得了2项美国科学科学发明专利授权。我国是世界上养羊大国,存栏量和羊肉产量均位居世界第一,但肉羊生产水平较低、品质较差。绵羊对农业方面以及生物学研究来说极其重要,目前对肉用绵羊的遗传育种研究还略显滞后。这原因目前绵羊育种中,伴随产肉速率的提高,肉产品的食用品质受到影响,如此 满足消费者对肉品质的满意度。而嫩度及风味是主要的肉质性状,与肌肉的脂肪酸含量和组成有关,由微效多基因控制,遗传机理比较复杂;性状之间的关联性,仅仅靠传统的表型确定难以改善肌肉脂肪酸底部形态,前要利用与绵羊肌肉脂肪酸相关的分子标记,进行分子育种。通过对不同脂肪沉积能力的羊脂肪组织基因表达情况汇报进行研究,发现了调控羊脂肪沉积的关键功能基因、miRNAs及其靶基因,能如此 提高动物的肉质,具有创新性和可行性,对肉羊种质资源利用具有重要的理论和实际意义。

  相关成果获得了国家科学科学发明专利3项,美国科学科学发明专利2项。为羊脂肪沉积机理研究及利用分子育种改善肉质提供了新的思路和法律法律依据,对肉羊种质资源利用具有重要的理论和实际意义。

  猪是全球肉类生产的重要来源。随着朋友儿生活水平的提高,对猪肉肉质的要求也如此 高。肌内脂肪是影响肉质的重要因素。多年来,在以高瘦肉率和快速生长为目标的选育过程中,猪肉品质下降,主要原因是猪脂肪含量的减少,尤其是肌内脂肪沉积减少。苗向阳研究员及团队采用多组学及生物信息学法律法律依据,发现了参与调控猪肉脂肪沉积的miRNA、mRNA、circRNA、lncRNA及其信号调控通路,构建了其基因表达调控网络。首次系统深入地揭示了调控脂肪沉积的分子机制,为提高猪肉品质及预防代谢性疾病提供了新的思路和法律法律依据,为猪优良种质资源的创新利用和分子育种提供了科学法律法律依据,具有重要的理论和实际意义。

  运用系统生物学,提高动物繁殖力

  苗向阳团队采用功能基因组学、表观遗传学、高通量测序及生物信息学等系统生物学法律法律依据,对不同繁殖力羊的基因表达情况汇报进行系统研究,发现了调控羊繁殖力的关键功能基因和蛋白、新的lncRNAs、 miRNAs及信号调控通路,构建了其基因表达调控网络,首次系统深入地揭示了羊高繁力性状的分子调控机制,其成果达到国际领先水平,为羊优良种质资源的创新利用和分子育种提供了科学法律法律依据,对于我国养羊业的发展具有重要的意义。

  繁殖性状是家畜的重要经济性状,对哺乳类动物而言,增加每胎的产仔数是提高生产效益的重要法律法律依据,具有重要的经济意义。据美国资料报道,在动物生产中,收入增加的200%-200%是杂交的结果,25%是多胎的作用,15%是个体选育的作用,由此可见提高产仔数具有重要的经济意义。

  多胎是世界动物生产同去追求的重要目标,但该性状受多个基因控制,具有加性显性基因作用模式,只依靠传统的人工选育是远远欠缺的。家畜尤其是羊等品种的繁殖力低,在一定程度上限制了我国家畜生产能力的提高。

  经过创新实验,在先进理论和法律法律依据指引下,苗向阳团队通过构建抑制素INHA基因的新型miRNA、shRNA,转入动物基因组,抑制动物体内抑制素的表达,能如此 提高动物的繁殖力,具有创新性和可行性,为提高动物繁殖力提供了新的法律法律依据,并获得了国家科学科学发明专利和美国科学科学发明专利。

  利用体细胞基因重组,创立转基因技术新体系

  苗向阳研究员利用体细胞基因重组等培育优质转基因动物,获得一定量转基因基因重组动物。在转基因及基因重组动物、转基因鸡的研究领域均已达到国际先进水平。他利用卵母细胞介导法构建的转基因动物,大胆采用了卵母细胞作为载体,探索出这一卵母细胞介导的转基因技术新体系,简便易行,且与就是 法律法律依据相比,该法律法律依据在遗传学和发育生物学等领域的基础性研究中具有明显的优势。该体系的建立对就是 动物进行转基因研究能如此 提供有价值的借鉴,尤其对大动物卵母细胞介导法的应用建立了有一个多多模型。在上述成就以外,苗向阳在转基因鸡的研究上也已有了新突破,为转基因在禽类应用上建立了新模型,就是 为利用转基因鸡作为生物反应器建立了有一个多多技术平台,寻找出了这一易于操作的转基因鸡新途径。

  苗向阳研究员通过筛选鉴定出了一批与我国主要羊、鸡、猪等品种的生殖、生长、品质等重要经济性状相关的基因和分子标记,积累了厚实的研究基础。率先开展了羊、鸡、猪等的大规模基因组、功能基因组及表观遗传学等研究,基因重组了一定量重要经济性状的羊功能基因,建立了羊的分子设计育种新体系,培育了羊数个不同性状的家系,开展了重要经济性状的基因定位和遗传解析。进行基因组、转录组、蛋白质组、表观遗传组和遗传网络分析,解析中外羊种繁殖、生长、肉质差异分子机制,筛选、鉴定与产肉性状相关的分子标记及重要经济性状功能基因。利用分子设计等手段进行羊的分子育种新理论与新法律法律依据创新性研究,培育出了高产、优质及多胎等多个肉羊新品系。

  随着人类基因组计划的顺利进行,有一个多多全新的纪元——后基因组时代已然来临,科技的发展与时代的前要原因向科学家发出了召唤。苗向阳研究员作为生物基因工程领域内的优秀科学家,正在为积极促使学科发展、开创基因工程研究新天地而不懈努力。

  科研成果如此 服务于社会生产和心活实际,并能发挥其内在价值。近年来,我国科学家在技术创新尤其是论文方面大有追赶美国之势,就是 在对于避免生产生活实际问提方面却鲜有佳绩。为此,科研成果的产业化转化就成为当务之急,也是现如今我国各行各业的科研工作者所面临的重要挑战。从这一意义上说,苗向阳团队的研究成果不仅具有理论上的先进性,就是 在生产实践中具有很好的可行性。未来,他将继续带领团队,力争通过不断创新,为我国社会和人民奉献更多的一流的科研成果。

  专家简介

  苗向阳,博士,研究员,博士生导师,中国农业科学院杰出人才,基因工程和功能基因组学得 科带头人。获得山东农业大学得 士学位,中国农业科学院研究生院硕士学位,中国农业大学理学博士学位。2009年加拿大圭尔夫大学高级访问学者,2011年美国加州大学高级访问学者,2012年美国哈佛大学高级访问学者。国家自然科学基金、国家留学基金、北京市等10多个省市自然科学基金评审专家、北京市科委评审专家、北京市高级职称评审专家、科技部重点研发项目评审专家、中国学位与研究生教育发展中心评审专家、江苏省科技咨询专家、北京市科技奖励评审专家。任国际SCI期刊《BMC Veterinary Research》 副主编、《International Journal of Veterinary Science and Research》主编、《Cloning & Transgenesis》、《American Journal of Biomedical Research》、《Journal of Biochemistry and Molecular Biology Research》、《Austin Journal of Computational Biology and Bioinformatics》、《American Journal of Agricultural Science and Technology》、《Journal of Clinical Research and Development》、《Madridge Journal of Food Technology》、《Veterinary Sciences and Medicine》等编委,《Reproduction》、《Genes》、《Cellular Physiology and Biochemistry》、《Scientific Reports》、《BMC Genomics》等评审专家,国际转基因针灸学会、美国生殖医学研究针灸学会会员等。2002年评为中国农业科学院杰出人才; 2008年获国家留学基金奖学金资助及中国科技研发创新一等奖; 2012年获得美国The Scientific Award of Excellence 奖; 2015年获得中华农业科技奖一等奖;美国佛罗里达召开的第10届国际转基因大会演讲人(128人中选定的4人之一),任美国2013基因工程与转基因动物国际会议大会组委会委员及分会主席;以第一科学科学发明人获得国家科学科学发明专利7项,美国科学科学发明专利3项,软件著作权20多项。申请国家科学科学发明专利20多项。以第一和通讯作者,在《Cellular and Molecular Life Sciences》、《Molecular and Cellular Endocrinology》、《Reproduction》、《Scientific Reports》、《Cellular Physiology and Biochemistry》、《Frontiers in Physiology》、《Gene》等高影响因子权威刊物上发表论文200多篇,其中单篇SCI论文影响因子5以上(IF>5)的10多篇,英文专著1部。