排卵机制的研究：排卵是一个极为复杂的生理过程，日照、神经和内分泌的调节、酶的作用、能量供应等理化因子都参与这一调节过程，所以在60年代早期对排卵机制的了解非常肤浅。张先生着重探讨了鱼类和两栖类的排卵机制。

A两栖类排卵的研究：两栖类卵子离体跌卵的模型既经济又可随地取材，并且易于在体外观察，张先生认为两栖类卵巢应该是比较理想的材料。为了证明1957年他与导师Witschi教授提出卵巢－垂体－肾上腺皮质系统可能参与排卵作用的假说，张先生就致力于分析类固醇激素和垂体激素对排卵的直接和辅助作用。利用摘除垂体蟾蜍的卵巢块，研究了九种类固醇激素诱导排卵的能力，发现孕酮、脱氧皮质酮、睾酮和皮质激素呈现具有直接诱导排卵的作用；雌激素却能抑制垂体激素所引起的排卵作用。根据对9种类固醇激素结构的分析，认为3β-酮基有较强的排卵活性，20-酮基或17-酮基也均有作用，但11-羟基或酮基则有抑制排卵的效能。由激素诱导而跌出的卵子放入蟾蜍输卵管中裹胶并进行人工授精后，都能发育至蝌蚪并变态为成体，证明上述激素诱导排出的卵子都是经过正常的成熟过程。张先生还进一步研究了排卵过程中激素之间的协同作用，根据实验结果提出了一些初步的概念：（1）FSH除了促进卵巢雌激素的合成和卵子成熟外，还能激发卵细胞对其他激素的敏感性；（2）LH是诱导排卵的主要激素，但必须在FSH激发后或在其它激素辅助下才能发挥作用；（3）孕酮具有独立排卵的作用，而且作用时间远较LH短；（4）ACTH－肾上腺皮质激素有直接诱导排卵和辅助排卵的功能；其后还发现LH的排卵作用可被消炎痛所阻断，进一步揭示了LH的排卵作用需通过前列腺素。

鱼类排卵的研究：根据四大家鱼需要在大江中受到急流的刺激后才能产卵的现象，张先生推测硬骨鱼下丘脑所分泌的LH-RH肯定在排卵中起主导作用。当他的设想在实验室得到证实后，就建议我院上海生物化学所龚岳亭教授等合成LH-RH高效类似物，随后与长江水产所和中山大学林浩然教授合作进行大区域的家鱼催情试验，取得了明显的经济效益，并为解决家鱼在静水中产卵和长途跋涉运输的困难作出了重要的贡献。这一成果在八十年代初被国际上誉为激素应用的六大贡献之一。另方面选用催产率最高的草鱼作为排卵机制研究的材料，实验结果显示注射LH-RH有明显的催情作用，先通过促性腺激素的合成和分泌升高，然后再刺激卵子成熟、孕酮水平升高以及水解酶活性的提高，为产卵准备了必要的生理条件。利用电镜放射自显影技术在鱼的垂体细胞核内和核孔中观察到碘标记的LH-RH颗粒；同时也揭示了鱼类垂体的两种促性腺激素都合成于同一种细胞内，但是两种激素的颗粒大小不同，FSH颗粒大而LH颗粒小。

生殖内分泌的进化：文昌鱼是属于脊索动物的一个典型代表，在进化史上介于无脊椎和脊椎动物之间，在系统发育上占有非常重要的地位，当时对其生殖生理情况一无所知。放射免疫测定结果表明雌、雄文昌鱼的性腺都能合成性激素，除了雌激素在卵巢中的含量高于精巢外，其它两种激素无性别差异；文昌鱼的性腺对LH-RH-A和hCG都产生程度不同的反应，由此提示文昌鱼体内可能也存在神经肽和促性腺激素以及产生这些激素的组织或器官。应用免疫组化技术首次证实了哈氏窝组织是脊椎动物垂体的前身，且能合成LH样促性腺激素。后来又发现文昌鱼性腺中存在LH/hCG高亲和受体，这一发现为生殖内分泌系统的演化提供了重要的论据。

泌乳与乳腺分化的机制：为了提高牛奶的产量，张先生曾探讨了糖皮质激素刺激泌乳的机理。将可的松注射入摘除垂体或双摘除垂体和子宫的妊娠大鼠中，观察到可的松能阻止双摘除孕鼠乳腺小叶－腺泡的退化，其作用机制为（1）可的松刺激胎盘分泌大量促进乳腺分化的物质；（2）直接作用于腺泡启动乳汁合成；（3）阻止由于垂体和子宫－胎盘不存在而引起的结缔组织大量增生。通过电刺激大鼠鼻粘膜或子宫颈的实验，又得到了进一步的证实。

胚泡着床机理的研究：七十年代时，张先生认为胚泡着床过程主要涉及胚泡与母体子宫之间的相互作用，若阻断着床，不致影响中枢神经――生殖轴系，可以避免或降低全身性的副作用，通过对胚泡着床机理的研究，希望能为控制人口寻找更为简便、安全、经济和有效的措施。由于胚泡着床机理研究对于计划生育具有重要的指导意义，因而成为他所领导的研究室的主攻方向，在他的领导下开展了（1）鼠类胚泡hCG样物质及子宫内膜hCG样物质结合部位存在的证明；（2）大鼠胚泡LH-RH样物质及子宫内膜LHRH样物质结合部位存在的证明。

在他的学术思想影响下，研究室各组开展了高剂量LH-RH在大鼠中抗生育的作用、兔胚泡特异肽的分离纯化及生理功能的研究；早孕人绒毛和恒河猴胚泡干扰素的分离；早孕人滋养层组织功能以及功能调控的研究；大鼠胚泡植入的亚显微结构；纤溶蛋白酶激活因子及其抑制剂在大鼠胚泡着床中的作用；大鼠黄体功能的调控等等。九十年代国内开展这方面研究的单位像雨后春笋般地不断增多。