我国应采取哪些有效政策来提高农业发展的科技水平

根据我国建设现代农业的要求和当前农业科技发展的“瓶颈”制约，今后一段时期内应在以下方面实现战略性突破。

　1、应在一些战略高技术领域和抢占科技制高点方面取得重大突破。

　现代农业的本质是发达的科技型产业。我国现代农业的发展要想跟上农业发达国家现代农业的步伐，就必须赶上世界农业科技革命的浪潮，在一些关键性的重大技术领域保持领先。

　①农业生物技术的研究应走在世界前列。经过20多年的发展，生物技术已经从探索实验阶段进入生产应用阶段，尤其是在现代农业生产的应用上取得了显著的经济效益。目前广泛应用于农业的生物技术主要有生物育种技术、微生物工程技术、转基因技术等。

　生物育种技术：通过生物育种技术可培育出优良作物品种，以提高产量或培育出具有特种抗病、抗虫、抗逆的经济作物新品种。目前应用较多的先进育种技术有植物组织培养、有性杂交育种、单倍体育种和诱变育种。

　微生物工程技术：指利用微生物的特色功能通过现代化装备，生产有用物质或把微生物直接应用于工农业生产的一种技术体系。主要包括：第一，利用基因工程技术改造农用工程微生物菌株；第二，利用微生物特有的转化、分解有机物和无机物的能力，制成微生物农药和微生物化肥。

　转基因技术：所谓转基因技术就是把外源目的基因导入生物体，以定向改变其生物性状或得到预期的代谢产物，建立活体‘生物工厂”。

　胚胎工程技术和克隆技术：动物的体外受精、胚胎分割、性别控制、核移植等胚胎工程技术和克隆技术已趋成熟和实现商业化，并将给养殖业的发展带来革命性的变化。

　②农业信息技术的研发应赶上世界先进水平。农业信息化技术是现代信息技术在农业领域的应用，包括农业资源环境监测、农业生产、农业市场、农业科技教育和农业宏观决策等各个环节的信息化。当前的研究重点：一是农业数据库和农业信息网络体系的建设，包括农业资源环境信息、农情信息和农业市场信息的搜集、整理、建库和网络体系建立；二是农业信息应用软件的研究开发，如农业专家决策支持系统，生态和生物系统建模，仪器设备的自动化控制软件等；三是研究符合中国国情的精准农业技术，即“3S”技术在农业上的应用技术。

　③农业工程技术的研究开发应跟上时代步伐。国际上以精细化工、新型材料、自动控制、航空航天等为代表的现代工程技术加速了对农业的武装。紧密贴近作物营养需求，工艺农艺相结合以及高效、多元、无公害的肥料生产和施肥技术体系正在形成；灌溉正由传统的沟输畦灌向着激光平地与低压管道输水，精细灌溉与水肥药联用相结合的节水农业方向发展；工厂化种植和养殖，是工程设计、新型材料、自动控制、专用品种、专门栽培和饲养与植保防疫技术相结合的一种先进生产和管理方式。

　2、应在保障农产品有效供给的技术领域取得重大突破。

　①农作物超高产新品种的选育应取得新的重大突破。在未来相当长时期内，大力提高单位面积产量始终将是我国农作物育种的主要目标之一。当前我国的超级稻研究已经取得一定突破，通过品种矮秆化和品种间杂种优势利用，我国水稻单位面积产量水平已实现了两次大的突破，现已育成了“两优培九”（籼稻）、“沈农265”（粳稻）等一批超高产新品种，每公顷产量能达11－12吨，目前正向选育每公顷能产15吨的超级稻品种前进。今后要在对超级稻进行继续研究的基础上，不断加大超级稻的产业化开发力度，同时在知识产权保护方面不断加强，使我国水稻育种技术始终处于世界前列。在继续不断推进超级稻研究的基础上，还要进一步推进超高产小麦、超高产玉米等农作物新品种的选育，确保我国人口不断增长条件下的粮食安全。

　②在动植物良种繁育技术方面取得突破。我国的良种繁育技术应紧紧跟上世界潮流，特别是应充分利用现代生物技术的有用成果，同时应有效利用我国国内丰富的动植物物种资源，使我国的良种繁育技术走在世界前列。但传统上我国良种繁育的主要目标是追求高产，今后应作适当调整，在注重单产的基础上，重点提高品质和抗性，在稳定提高品质的基础上，重点专攻专用品种的培育；应加强良种繁育基地建设，充分利用已有良种和引进新品种，大力推进育、繁、推一体化和种子加工标准化，加速良种产业化进程；加强动植物种质资源的筛选、保护和创新利用，特别是在利用基因工程技术育种方面应取得突破。

　③规模化、集约化养殖技术的研究开发应取得突破。要加强现代化高效养殖技术的研究，加强规模化、集约化养殖所需的现代化养殖设施、环境净化设施的研究设计，大力发展规模化、集约化、可持续发展的现代化养殖业。以畜禽的产业化发展为基点，在加强畜禽集约化养殖技术引进示范的基础上，以生物技术为主线，主攻畜禽良种基因工程选育、良种胚胎的工厂化生产、饲草饲料资源开发利用的微生物优势菌株的筛选，以及生物制剂、疫苗、饲料及饲料添加剂的研究与开发，加速畜牧业由食粮畜禽为主向草食畜禽为主的结构转变。同时，围绕水产资源的开发利用，大力加强沿海地区淡水、海水养殖及重大疫病控制技术的研究与开发。

3、应在提高农产品的质量和效益方面的技术领域取得重大突破。

　现代农业是高度发达的商品农业，生产的目的是通过交换而实现收益。因而生产的产品不仅产量高，更要求质量好、花色品种多、安全性高，能够满足消费者多层次的需求。为了实现这一目标，必然要求有相应技术作支撑。

　①应在农产品质量检测与控制和食物安全性评价等技术方面有突破。我国在农产品质量检测与控制和食物安全性评价方面同国际先进水平相差较远，面对国际农产品贸易的绿色壁垒和技术壁垒，迫切需要我国加强这方面的研究开发步伐。我国应尽快在农产品质量检测技术、程序和方法，农产品标准化生产技术规程，农产品质量标准等方面取得突破；应重点突出转基因食品的检测技术、主要农产品污染检测技术、土壤农药残留、重金属污染等监测与控制技术和农产品质量检测仪器设备的制造技术等，力争使我国农产品质量检测技术和设备在短时间内达到国际先进水平，使农产品质量标准和安全性评价方面尽快与国际通行标准接轨。

　②农业标准化生产技术应有重大突破。我国农业在标准化方面一直比较滞后。随着我国经济的发展以及生活水平提高给消费者消费习惯带来的变化，农产品的生产规格标准化已引起了重视，农产品的质量标准也摆上了议程。今后应重点加强农业生产技术的标准化操作规程的研究和制定，加强农业产前、产后加工、服务体系标准的研究和制定，加强与国际市场接轨的农业生产资料、农产品以及农产品加工品质量标准的研究和制定。

③应在设施农业生产技术方面取得突破。设施农业技术包括工厂化种、养殖业的建筑设施，如塑料大棚、日光温室、连栋温室、畜禽舍、水产养殖场等研究与设计；新型建筑材料的开发应用；棚室光、温。水、气、热及土壤养分等环境因子的调控技术与工厂化育苗技术及配套设备设施的研制与开发；适于设施种植业的小型农机具的研制与开发；设施灌溉技术、施肥技术、栽培技术、病虫害生物防治技术和种植模式的研究与开发；设施养殖业的动物行为监视。识别与饲养技术；设施种养殖业系统仪器设备和机具的研究与开发等。

　④应在生物农药、生物肥料等方面的研制取得突破。农业生物技术中微生物基因重组技术的出现，掀起了农用生物制剂产业的革命，新一代生物农药。动物疫苗、生物肥料、生长调节剂等将如雨后春笋。有害生物的综合防治、农业生态系统的调控等也将为农业环保和可持续发展开辟新的途径。为了迎合绿色食品、有机食品生产的需要，我国生物农药、生物菌肥等的研制开发也已取得一些成果，今后要在研制更加有效的生物农药、生物菌肥等方面下功夫，并在生物农药、生物肥料的大规模产业化开发方面取得突破。

　4、应在保证农业资源高效利用和农业生态安全方面的技术领域取得重大突破。

　农业是多功能的产业。现代农业不仅追求最大的经济效益，还要追求可观的生态效益，因而，现代农业生产是建立在资源的合理有效利用和可持续发展的基础之上，建立在无污染、无公害、健康安全的基础之上。为此，农业科技需要在以下几方面取得突破：

　①国家农业生物安全方面的技术研究。一是外来入侵生物的预防与控制，建议建立“国家外来入侵生物预防与控制中心”，重点开展入侵生物灾害应急控制与公共危机管理研究，建立应急与快速反应体系，开展外来生物入侵的预警与预防、检测与监测。控制与管理的基础性研究。二是农业转基因生物的安全评价，建议成立“国家转基因生物安全评价研究中心”，围绕加强我国转基因生物安全管理和促进产业发展的总目标，在不同层次上研究揭示基因操作对受体生物遗传变异影响的机理，系统探索转基因生物对农业资源与生态系统影响的规律，制定与国际接轨的转基因生物安全评价技术标准，发展转基因生物对生态环境影响的预测与控制理论和方法。

　②农业资源合理利用与保护技术。重点加强动植物物种资源的有效保护技术、农业资源调查与监测技术，水资源的利用与保护技术，水污染防治技术；土地整治与合理利用技术，水上保持技术、防止耕地沙化的关键技术，土壤培肥与精确施肥技术，林果生态工程技术，草、灌、乔综合治理配置模式等；加强农村能源工程技术的研究与开发，包括可再生能源的开发和综合利用，生物质能的开发利用；农业废弃物处理与利用技术等。

　③植物重大病虫害和动物疫病综合控制技术。在继续加强高效低污染化学农药（兽药）研制的基础上，重点加强病虫害的生物控制技术及其主要病虫害的区域监测预报及综合控制技术等方面的突破，使农产品中的农药残留量控制在WTO规则要求的标准之内，增强出口创汇能力。农作物病虫害防治，重点是要以区域生态系统为单元，以水稻、棉花等病虫害和重大突发性病虫害为主攻对象，研究提出一套高效、安全、实用、优化生态环境的综合治理配套技术。畜牧方面，重点研究集约化饲养场疫病综合防治技术以及兽医疑难病和新出现疫病的诊断和治疗方法，努力减少畜禽病死率。要加强对包括生物饲料、生物（有机川B料、生物（有机）农药、高效低毒低残留农药等在内的无公害农产品生产技术体系研究，大力发展有机农业。

　④节水农业技术。大力发展节水农业是我国农业发展的永恒主题。针对我国水资源严重短缺的实际，以提高农业水资源利用率为核心，在充分研究农作物生长、生理习性和需水规律的基础上，主攻旱作节水农业精细栽培与灌溉技术的研究与开发，根据不同生态类型区域，分别建立以培育和利用抗旱节水品种为基础，工程节水、农艺节水、管理节水相结合，节水、保水、蓄水技术相结合的综合技术体系，大幅度提高农业水资源利用率。

　5、应在提升传统农村工业和乡镇企业的技术领域取得突破。

　我国人多地少的国情和一家一户分散经营的现实，决定了农业的更加弱质性，千家万户的小生产难以应对千变万化的大市场，在这种情况下发展现代农业，只能是走农工商一体化产加销一条龙的农业产业化运作模式。为此，农业科技需要在以下方面取得突破：

　①农副产品精深加工技术。针对国际、国内两个市场的多种需求，重点加强粮、棉、油、果、菜、茶、畜禽、水产等大宗农产品精深加工技术的研究开发以及现代技术装备的弓除开发，功能食品、营养食品。方便食品的开发技术，名、特、优、新农产品的加工工艺技术以及农产品加工机械设备等，争取尽快创立名牌，为培植对农业发展起拉动作用的龙头企业提供技术支撑。第一，应研究和开发与国际接轨的现代化农产品加工工艺和关键技术，开发符合我国国情的经济实用的现代化农产品加工设备，以替代进口设备，从而加快农业加工企业的技术改造与更新步伐。第二，应研究开发农产品精深加工系列产品和副产品综合利用，精深加工产品所获得的效益远远高于农产品本身的效益。第三，应加速农产品加工品的质量标准、安全性标准的研究和制订。

　②农副产品贮运、保鲜技术。借鉴农业发达国家优质农产品贮运、保鲜先进经验和技术，加快研究开发适合我国国情的从农产品保鲜贮藏特别是产地贮藏、保鲜运输，到货架销售的一系列冷链技术与装备，加快研究开发适应于果蔬、花卉等鲜活农产品贮藏、保鲜的以气调库为主的现代化保鲜贮藏设备，大幅度降低农产品因贮藏、保鲜不当而引发的巨大损失。

　6、应在现代农业科技武装和塑造一批新型农业劳动者大军方面取得突破。

　①在农科教结合上应有大的突破。发展高产优质高效农业，科技进步是关键。提高产量要靠科技进步，提高质量要靠科技进步，降低消耗、提高效益也要靠科技进步，尤其是要重视农业高新技术的开发应用。推动科技进步，必须发挥人才的作用。人才培养要靠教育，特别是要提高全体农民的文化素质和科技素质，这是现代农业发展的规律。所以，只有把农业、科技、教育三者结合起来，才能推动农业的现代化。

　②在对农村教育的投资上应有大的突破。要增加投资，切实保证和增加农村学校教职工的工资水乎，保持和壮大农村中小学校高素质的师资队伍；要增加投资，彻底改变农村中小学校基础设施落后、陈旧的状况，使农村九年制义务教育真正落到实处。现代农业的发展，无疑需要国家在物质资本方面给以相当数量的投入，但仅仅依靠单一的物质资本投入，而“离开了大量的人力资本投资”是根本无法实现农业现代化的。要切实把物质资本投资与人力资本投资作为我国现代农业发展的两翼，任何条件下都必须保证二者投入的协调发展，否则只会贻误我国传统农业向现代农业转变的历史进程。

　③农村教育师资队伍壮大的政策上应有大的突破。

　各级地方政府应在坚决贯彻执行国家关于鼓励教师、科技人员到农村工作政策的同时，从各地区的实际情况出发，因地制宜地从工资、住房、医疗、子女就业、业务学习等诸方面采取切实可行的综合优惠政策措施，并通过地方法律予以认可，来保障监督有关政策的实施，以利于培育一支长期稳定的农村教育师资队伍。

克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。

克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。

克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的“复制品”。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了“克隆羊”和“克隆猴”。克隆技术的成功，被人们称为“历史性的事件，科学的创举”。有人甚至认为，克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。

克隆技术可以用来生产“克隆人”，可以用来“复制”人，因而引起了全世界的广泛关注。对人类来说，克隆技术是悲是喜，是祸是福？唯物辩证法认为，世界上的任何事物都是矛盾的统一体，都是一分为二的。克隆技术也是这样。如果克隆技术被用于“复制”像希特勒之类的战争狂人，那会给人类社会带来什么呢？即使是用于“复制”普通的人，也会带来一系列的伦理道德问题。如果把克隆技术应用于畜牧业生产，将会使优良牲畜品种的培育与繁殖发生根本性的变革。若将克隆技术用于基因治疗的研究，就极有可能攻克那些危及人类生命健康的癌症、艾滋病等顽疾。克隆技术犹如原子能技术，是一把双刃剑，剑柄掌握在人类手中。人类应该采取联合行动，避免“克隆人”的出现，使克隆技术造福于人类社会。

克隆技术研究现状

一、克隆的早期研究

克隆一词是英文单词clone的音译，作为名词，clone通常被意译为无性繁殖系。同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的，例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆，例如：同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而，天然的哺乳动物克隆的发生率极低，成员数目太少（一般为两个），且缺乏目的性，所以很少能够被用来为人类造福，因此，人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样，克隆一词就开始被用作动词，指人工培育克隆动物这一动作。

目前，生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊“多莉”，以及其后各国科学家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同，细胞核移植技术，特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法，故人们往往把它称为动物克隆技术。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由汉斯·施佩曼在1938年提出，他称之为“奇异的实验”，即从发育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出细胞核，将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。

从1952年起，科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，我国童第周教授领导的科研组，首先以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年，施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊，其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年，维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年，尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚胎；对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验，也都做了尝试。但到1995年为止，成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。

二、克隆羊“多莉”的意义和引起的反响

以上事实说明，在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化；在实践上证明了，利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植，并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作，从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

在理论上，利用同样方法，人可以复制“克隆人”，这意味着以往科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。因此，“多莉”的诞生在世界各国科学界、政界乃至宗教界都引起了强烈反响，并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。各国政府有关人士、民间纷纷作出反应：克隆人类有悖于伦理道德。尽管如此，克隆技术的巨大理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的步伐，从而使动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。

三、近3年来克隆研究的重要成果

克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮，随后，有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月，即“多莉”诞生后1个月，美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过，他们都是采用胚胎细胞进行克隆，其意义不能与“多莉”相比。同年7月，罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”（Polly）。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。

1998年7月，美国夏威夷大学Wakayama等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，这是继“多莉”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了与“多莉”不同的、新的、相对简单的且成功率较高的克隆技术，这一技术以该大学所在地而命名为“檀香山技术”。

此后，美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息；日本科学家的研究热情尤为惊人，1998年7月至1999年4月，东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方（石川县、大分县和鹿儿岛县等）家畜试验场以及民间企业（如日本最大的奶商品公司雪印乳业等）纷纷报道了，他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管／子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。

2000年6月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍，所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得，与克隆“多莉”的技术完全不同，这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。

在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，1998年1月，美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎，这一研究结果表明，某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。

四、克隆技术的应用前景

克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。

转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。

体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100％的阳性转基因动物。采用此法，Schnieke等（Bio Report，1997）已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50％。Cibelli（Science，1997）同样利用核移植法获得3头转基因牛，证实了该法的有效性。由此可以看出，当今动物克隆技术最重要的应用方向之一，就是高附加值转基因克隆动物的研究开发。

胚胎干细胞（ES）是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型，来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞，使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。目前，科学家已成功分离到人ES细胞（Thomson等1998，Science），而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞，肌肉细胞和血细胞），用于替代疗法。这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。

克隆技术在基础研究中的应用也是很有意义的，它为研究配子和胚胎发生，细胞和组织分化，基因表达调控，核质互作等机理提供了工具。

五、克隆技术存在的问题

尽管克隆技术有着广泛的应用前景，但离产业化尚有很大距离。因为作为一个新兴的研究领域，克隆技术在理论和技术上都还很不成熟，在理论上，分化的体细胞克隆对遗传物质重编（细胞核内所有或大部分基因关闭，细胞重新恢复全能性的过程）的机理还不清楚；克隆动物是否会记住供体细胞的年龄，克隆动物的连续后代是否会累积突变基因，以及在克隆过程中胞质线粒体所起的遗传作用等问题还没有解决。

在实践中，克隆动物的成功率还很低，维尔穆特研究组在培育“多莉“的实验中，融合了277枚移植核的卵细胞，仅获得了“多莉”这一只成活羔羊，成功率只有0.36％，同时进行的胎儿成纤维细胞和胚胎细胞的克隆实验的成功率也分别只有1.7％和1.1％，即使是使用“檀香山”技术，以分化程度较低的卵丘细胞为核供体，其成功率也只有百分之几。

此外，生出的部分个体表现出生理或免疫缺限。以克隆牛为例，日本、法国等国培育的许多克隆牛在降生后两个月内死去；到2000年2月，日本全国已共有121头体细胞克隆牛诞生，但存活的只有64头。观察结果表明，部分犊牛胎盘功能不完善，其血液中含氧量及生长因子的浓度都低于正常水平；有些牛犊的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常发育；克隆动物胎儿普遍存在比一般动物发育快的倾向，这些都可能是死亡的原因。

即使是正常发育的“多莉”，也被发现有早衰迹象。染色体的末端被称为端粒，它决定着细胞能够分裂的次数：每一次分裂端粒都会缩短，而当端粒耗尽后细胞就失去了分裂能力。1998年，科学家发现“多莉”的细胞端粒比正常的要短，即其细胞处于更衰老的状态。当时认为，这可能是用成年绵羊的细胞克隆“多莉”造成的，使其细胞具有成年细胞的印记，但这一解释目前受到了挑战，美国马萨诸塞州的医生罗伯特·兰扎等用培养的衰老细胞克隆牛，得到6头小牛，出生5～10个月后发现这些克隆牛的端粒比普通同龄小牛要长，有的甚至比普通新生小牛的端粒还长。现在还不清楚这一现象的原因，也不清楚为何与“多莉“的情况有巨大差别。但这一实验说明，在一些情况下克隆过程能改变成熟细胞的分子钟，使其“恢复青春”，关于这种变化对克隆动物寿命的影响，还有待于进一步观察。

除了以上的理论和技术障碍外，克隆技术（尤其是在人胚胎方面的应用）对伦理道德的冲击和公众对此的强烈反应也限制了克隆技术的应用。但几年来克隆技术的发展表明，世界各科技大国都不甘落后，谁也没有放弃克隆技术研究。这一点上英国政府的态度非常具有代表性，在1997年2月底宣布中止对“多莉”研究小组投资后不到1个月，英国科技委员会就对克隆技术发表专题报告，表明英国政府将重新考虑这一决定，认为盲目禁止这方面的研究并不是明智之举，关键在于建立一定的规范利用它为人类造福。

一个细菌经过20分钟左右就可一分为二；一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄；仙人掌切成几块，每块落地就生根；一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎，一年内就能长出数百株草莓苗……凡此种种，都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代，这就是无性繁殖，无性繁殖的英文名称叫“Clone”，译音为“克隆”，实际上，英文的“Clone”起源于希腊文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”，凡来自一个祖先，经过无性繁殖出的一群个体，也叫“克隆”。这种来自一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。

自然界的许多动物，在正常情况下都是依靠父方产生的雄性细胞（精子）与母方产生的雌性细胞（卵子）融合（受精）成受精卵（合子），再由受精卵经过一系列细胞分裂长成胚胎，最终形成新的个体，这种依靠父母双方提供性细胞、并经两性细胞融合产生后代的繁殖方法就叫有性繁殖，但是，如果我们用外科手术将一个胚胎分割成两块，四块、八块……最后通过特殊的方法使一个胚胎长成两个、四个，八个……生物体，这些生物体就是克隆个体，而这两个、四个、八个……个体就叫做无性繁殖系（也叫克隆）。

可以这样说，关于克隆的设想，我国明代的大作家吴承恩已有精彩的描述——孙悟空经常在紧要关头拔一把猴毛变出一大群猴子，猴毛变猴就是克隆猴。

1979年春，中国科学院武汉水生生物研究所的科学家用鲫鱼囊胚期的细胞进行人工培养，经过385天59代连续传代培养后，用直径10微米左右的玻璃管在显微镜下从培养细胞中吸出细胞核，在此同时，除去鲫鱼卵细胞的核，让卵细胞留出空间作好接纳囊胚细胞核的准备，一切准备就绪后，把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鲫鱼卵细胞内，得到了囊胚细胞核的卵细胞在人工培养下大部分夭亡了，在189个这种换核卵细胞中，只有两个孵化出了鱼苗，而最终只有一条幼鱼度过难关，经过80多天培养后长成8厘米长的鲫鱼。这种鲫鱼并没有经过雌、雄细胞的结合，仅仅是给卵细胞换了个囊胚细胞的核，实际上是由换核卵产生的，因此也是克隆鱼。

在克隆鲫鱼出现之前，英国牛津大学的科学家已经在1960年和1962年，先后用非洲一种有爪的蟾蜍（非洲爪蟾）进行过克隆试验。试验方式是先用紫外线照射爪蟾卵细胞，破坏其中的核，然后依靠高超的外科手术从爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞中取出核，并把这些细胞的核精确地放进已被紫外线破坏了细胞核的卵细胞内，经过精心照料，这些换核卵中终于有一部分长出了活蹦乱跳的爪蟾，这种爪蟾也不是经过精细胞和卵细胞州结合产生的，所以也是克隆爪蟾。

我国著名生物学家童第周先生在1978年成功地进行了黑斑蛙的克隆试验，他将黑斑蛙的红细胞的核移人事先除去了核的黑斑蛙卵中，这种换核卵最后长成能在水中自由游泳的蝌蚪。

鱼类换核技术的成熟和两栖类换核的成功，使一批从事良种培育工作的科学家激动不已，既然鲫鱼的囊胚细胞核取代鲫鱼卵细胞核后能得到克隆鱼，那么异种鱼换核能否得到新的杂种鱼呢？我国科学家首先提出了这个问题，也首先解决了这个问题，就是培养克隆鲫鱼成功的那个研究所，设法把鲤鱼胚胎细胞的核取代了鲫鱼卵细胞的核。鲤鱼细胞核和鲫鱼卵细胞质居然能相安无事，并开始了类似受精卵分裂发育的过程，最后长出有“胡须”的“鲤鲫鱼”，这种鱼有“胡须”，生长快，完全像鲤鱼，但它的侧线鳞片数和脊椎骨的数目与鲫鱼相同，而且鱼味鲜美不亚于鲫鱼。这种人工克隆新鱼种的出现为鱼类育种开辟了新途径。

对科学的追求是永无止境的，鱼类，两栖类克隆的成功自然而然地使科学家把目光投向了哺乳类。美国和瑞士的科学家率先从灰色小鼠的胚胎细胞中取出细胞核，用这个核取代黑色小鼠受精卵细胞核。实际上，这个黑色小鼠的受精卵在精细胞核刚进入卵细胞后，就把精细胞核连同卵细胞的核一起除去。灰鼠胚胎细胞的核移人黑色小鼠的去核受精卵后，在试管里人工培养了四天，然后再把它植人白色小鼠的子宫内、经几百次灰、黑、白这样的操作以后，白色小鼠终于生下了三只小灰鼠。

去年2月27日出版的英国“自然”杂志公布了爱丁堡罗斯林研究所威尔莫特等人的研究成果：经过247次失败之后，他们在前年7月得到了一只名为“多利”的克隆雌性绵羊。

“多利”绵羊是如何“创造”出来的呢？威尔莫特等学者先给“苏格兰黑面羊”注射促性腺素，促使它排卵，得到卵之后，立即用极细的吸管从卵细胞中取出核，与此同时，从怀孕三个月的“芬多席特”六龄母羊的乳腺细胞中取出核，立即送人取走核的“苏格兰黑面羊”的卵细胞中，手术完成之后，用相同频率的电脉冲刺激换核卵，让“苏格兰黑面羊”的卵细胞质与“芬多席特”母羊乳腺细胞的核相互协调，使这个“组装”细胞在试管里经历受精卵那样的分裂、发育而形成胚胎的过程，然后，将胚胎巧妙地植人另一只母羊的子宫里。到去年7月，这只“护理”体外形成胚胎的母羊终于产下了小绵羊“多利”。“多利”不是由母羊的卵细胞和公羊的精细胞受精的产物，而是“换核卵”一步一步发展的结果，因此是“克隆羊”。

“克隆羊”的诞生，在世界各国引起了震惊，它难能可贵之处在于换进去的是体细胞的核，而不是胚胎细胞核。这个结果证明：动物体中执行特殊功能、具有特定形态的所谓高度分化的细胞与受精卵一样具有发育成完整个体的潜在能力。也就是说，动物细胞与植物细胞一样，也具有全能性。

克隆技术会给人类带来极大的好处，例如，英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的a-1抗胰蛋白酶的母羊。这种羊奶的售价是6千美元一升。一只母羊就好比一座制药厂，用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢？最好的办法就是“克隆”。同样，荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛，以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊，这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖？答案当然还是“克隆”。

母马配公驴可以得到杂种优势特别强的动物——骡，骡不能繁殖后代，那么，优良的骡如何扩大繁殖？最好的办法也是“克隆”，我国的大熊猫是国宝，但自然交配成功率低，因此已濒临绝种。如何挽救这类珍稀动物？“克隆”为人类提供了切实可行的途径。

克隆动物还对于研究癌生物学、研究免疫学、研究人的寿命等都有不可低估的作用。

不可否认，“克隆绵羊”的问世也引起了许多人对“克隆人”的兴趣，例如，有人在考虑，是否可用自己的细胞克隆成一个胚胎，在其成形前就冰冻起来。在将来的某一天，自身的某个器官出了问题时，就可从胚胎中取出这个器官进行培养，然后替换自己病变的器官，这也就是用克隆法为人类自身提供“配件”。

有关“克隆人”的讨论提醒人们，科技进步是一首悲喜交集的进行曲。科技越发展，对社会的渗透越广泛深入，就越有可能引起许多有关的伦理、道德和法律等问题。我想用诺贝尔奖获得者，著名分子生物学家J.D.沃森的话来结束本文：“可以期待，许多生物学家，特别是那些从事无性繁殖研究的科学家，将会严肃地考虑它的含意，并展开科学讨论，用以教育世界人民。”