解开大熊猫的繁殖“密码”

在都江堰基地内玩耍的大熊猫。 本报记者 何海洋 摄

　　卧龙保护中心里的大熊猫。 本报记者 衡昌辉 摄

　　欢度生日的“熊猫公主”阳花。 本报特约通讯员 邱海鹰 摄

　　生理特征、高发的消化道疾病等因素导致圈养种群大熊猫繁育率低、成活率低，已经到了威胁种群存亡的程度。1987年-2000年，全世界圈养的大熊猫平均每年仅增加1.3只耗时13年，“大熊猫繁殖生物学与保护遗传学研究及应用”项目解决了大熊猫繁殖、健康与种群遗传管理三方面关键技术难题，累计繁育成活大熊猫110只，圈养种群提前17年实现“建立可自我维持种群”发展目标不只是针对大熊猫，部分科研成果已应用到华南虎、小熊猫、丹顶鹤等其他珍稀濒危野生动物保护上

　　成都市成华区熊猫大道1375号，一片田园风光中，成都大熊猫繁育基地就坐落在这里。

　　在每天如织的游人中，很少有人知道，这里花费13年的时光，只为解开大熊猫繁殖的密码。在攻关的过程中，科研团队所研发的技术累计繁育成活大熊猫110只——这就是在前不久荣获2014年度四川省科技进步一等奖的“大熊猫繁殖生物学与保护遗传学研究及应用”项目。

　　为何要耗时如此长时间开展此项目，项目的难点在哪里，意义何在？……6月3日上午，记者对此进行了采访。

　　为何攻关

　　繁殖率低，已到威胁种群存亡的程度

　　“圈养种群大熊猫繁育少、成活率低，甚至已经到了威胁种群存亡的程度。”问及为何要开展“大熊猫繁殖生物学与保护遗传学研究及应用”项目，项目组专家、成都大熊猫繁育基地研究中心主任侯蓉直言。

　　侯蓉介绍，1987年以前圈养种群的维系主要依靠从野外补充大熊猫。1987年-2000年，全世界圈养的大熊猫仅仅增加了17只，平均每年增加1.3只。到2000年，圈养大熊猫仅135只。

　　1996年，成都大熊猫繁育研究基地剃了“光头”，当年基地内成活的大熊猫数量为刺眼的“0”，一只新熊猫都没繁育成功。

　　为何繁殖率如此低？

　　首先是大熊猫的生理特征决定的。大熊猫一年仅发情及排卵一次，个别个体适时配种时间仅数小时，极难把握，加之必须实施非损伤性研究，常规技术无法实施、样本少等原因，导致常规适时配种技术不成熟。

　　其次，高发的消化道疾病（频繁排黏液便以及慢性腹泻）很容易导致圈养大熊猫罹患“营养不良综合征”（俗称“僵猫”），进而导致其丧失生育能力乃至死亡。有数据显示，圈养大熊猫的“黏液便”发病率几乎为100%，“营养不良综合征”发病率为15%。

　　再者，传统的大熊猫受孕采取“多雄配多雌”的婚配制度，很容易导致近亲繁殖，进而导致大熊猫后代质量不高。2003年，累计有121只父本不清的大熊猫，致使无法实施种群遗传管理。三种因素叠加，成为圈养大熊猫种群复壮的一道难题。

　　攻关之难

　　缺人、缺资金、缺技术，一切从零开始

　　想要攻克大熊猫繁育难题，必须进一步了解大熊猫生理规律，并加以利用。为此，基地准备开展“大熊猫繁殖生物学与保护遗传学研究及应用”项目研究，并开始着手数据收集等前期准备工作。

　　然而，刚刚起步的成都大熊猫繁育基地在这方面可谓“一穷二白”。由于此前大熊猫基础研究不足和物种的特殊性，当时人工驯养放归尚处于起步阶段，国内外并无可以借鉴的经验。所有的研究工作都具有开创性。而这，也注定科研团队一开始就面临诸多特殊的困难。

　　首先是穷，1996年前后，基地拿到了首笔专项资金——300万元。这笔钱主要用于组建科研实验室。当时，实验室连常规的仪器都没有，甚至连实验室的房屋都是用办公室改造而成的。

　　为了节省费用，当时20出头的侯蓉从成都市区购买器材后搭乘汽车、三轮车等工具回到基地，一次往返需要4个小时。即便如此，紧张的费用还是让基地捉襟见肘。为了合理利用资金，当时的项目科研员、现成都大熊猫繁育基地主任张志和甚至列出了表单，将各类设备的价格和重要性一一标明，根据财力和实际需要逐年增加器械。

　　其次是缺人，白手起家的基地内，各类专业人员奇缺，组建科研团队之初，只有3个技术人员。有一年，一只大熊猫幼仔无故死亡，为查明死因，基地方面不得不派人将遗体运往成都的医院进行微生物检查，“就是因为咱们没得这方面的人才。”“当时，基地专业人才的缺乏到了难以想象的地步。”张志和介绍，大熊猫繁育研究必须积累足够的样本，并且必须实施非损伤性研究，这就要求技术人员的研究从每天采集大熊猫尿液样本开始。但当时的基地，恰恰缺乏能检测大熊猫激素的技术员。为此，基地专门派出研究人员远赴美国学习相关技术。

　　怎么攻关

　　从采集大熊猫尿液开始，三大难题逐一破解

　　直到2002年，科研立项正式通过，人员、资金和设备也慢慢走上正轨，科研团队开始正式对大熊猫状况进行全面的跟踪和数据分析。

　　解开大熊猫繁殖“密码”，第一关就是要提高大熊猫受孕成功率。

　　2003年前后，在搜集了大量尿液数据后，课题组终于发现了蹊跷：应激反应与过早实施人工授精会影响大熊猫排卵，进而降低繁殖效率。

　　常规的大熊猫人工授精，需要在其麻醉的状态下进行。但是，麻醉有一定的负面效果——容易使大熊猫出现应激反应，而排卵前应激反应又导致排卵延迟。基于这些发现，研究团队决定，寻找最佳大熊猫人工授精时机。而这，又是一项复杂的工程。

　　“有点类似于现在的大数据分析。”张志和说，大熊猫的发情期跨度达2—3周，“但只有其中一天是最好的受精时机，只能加大监测力度。”每年大熊猫的发情期，所有的工作人员全部住在圈舍周围，就是为了观察大熊猫的一举一动。

　　寻找到最佳受孕时机，实际上只完成了一半的工作：即便适时人工授精，也不一定能受孕成功，这是由于传统的电刺激采精技术存在着量少、活力低、损伤大等弊端。

　　一次次采精失败后，有人提议：“大熊猫采精，是不是也可以借鉴其他动物按摩直肠的方式，延长采集精液工作时间呢？”在此基础上，团队发明了直肠按摩电刺激采精新技术。这一技术被广泛应用，其经典案例是大熊猫“美兰”的出生。

　　而针对频繁排“黏液便”和慢性腹泻问题，研究团队则从改善大熊猫饮食入手。

　　张志和告诉记者，传统饲养方式中，精料如鸡蛋、牛肉、牛奶等，比重占53%，竹子竹笋等只占47%。通过数据分析发现，大熊猫日均精料总能、干物质和蛋白质摄入量与排黏液便频率均呈正相关关系，传统饲养方式饲喂过多精料是导致大熊猫罹患消化道疾病的主要原因。

　　最简便的方法即改变饲养方式，但过程却极其曲折。张志和回忆，在探索最佳饲养配方的过程中，科研团队几乎是彻夜守护在大熊猫身边，每一次喂食，各种食材的重量精确到克，并且对各个食材在食谱中的分量进行反复调试——这项工作，一做就是8年。

　　张志和说，那个时候，每只大熊猫每天体重变化数据，都要汇总到他手上，进行多次统计分析，“哪怕是大熊猫瘦了一斤、少吃了一口，我们都要重新调试方案。”如今，最新的饲养配方是：竹子竹笋占比提高到90%，精料仅有10%，剔除所有的动物来源蛋白质。

　　针对大熊猫亲子关系不明的现状，团队将亲子鉴定列入了研究范围。

　　为给大熊猫做亲子鉴定，团队在新获得54个大熊猫微卫星DNA序列基础上，自主研发了20个高多态性且稳定的微卫星标记，建立起首个大熊猫微卫星数据库，专门研制出一种用于大熊猫亲子鉴定的试剂盒。与国内外其他研究机构不同的是,基地对微卫星进行筛选，并使用等位基因梯度，实现准确的基因分型。

　　截至目前，利用亲子鉴定技术，基地已完成159只个体亲子鉴定并全部登录大熊猫国际谱系，在此基础上实施圈养种群管理。

　　意义何在

　　14项专利，填补大熊猫研究多个领域空白

　　历时13年，“大熊猫繁殖生物学与保护遗传学研究及应用”项目团队初步攻克了圈养大熊猫繁殖、健康与种群遗传管理三方面关键技术难题。如果以数字来量化，项目先后获得发明专利9项、实用新型与外观设计专利5项。

　　其成果在国内外得到广泛的推广应用，帮助国内外6家机构繁育成活大熊猫31只，采用科研成果的圈养大熊猫种群数量在13年间增长176.6%，而同期其他圈养种群数量增长幅度只有72.3%。

　　伴随着大熊猫繁育成功率、成活率的提升，使圈养种群提前17年实现“建立可自我维持种群”发展目标。

　　侯蓉举例，科研团队所取得的成果还一定程度上改变了传统的大熊猫管理模式，采取新的饲养方式后，大熊猫排黏液便频率从过去的5.59次下降到1.64次；成年大熊猫体重显著增加，普遍高出5公斤左右；曾患有“营养不良综合征”的个体恢复健康并成功繁殖后代，再无新增病例出现，解决了这一严重危害大熊猫健康的疾病。

　　在长期对大熊猫遗传标记的筛选及测定方法的标准化中，科研团队建立并不断完善了大熊猫亲子鉴定技术，完成了159只个体亲子鉴定并全部录入大熊猫国际谱系。基于此对圈养种群实施了遗传管理。

　　省林业厅相关负责人介绍，这项技术，为此前国家林业局提出的“建立大熊猫个体档案，实现信息化管理，建立大熊遗传基因库和种群数据库”等提供了相关的技术支撑。

　　不仅仅是大熊猫，部分科研成果和经验，如通过亲子鉴定相关技术与种群遗传管理方法，已经推广应用到华南虎、小熊猫、丹顶鹤等其他珍稀濒危野生动物种群上。

　　此外，项目的相关技术促进我国大熊猫主题旅游及相关产业发展，项目实施期间产生了125.7亿元经济效益。