生命科学发展趋势

生命科学发展的特点、生命科学发展的特点、趋势和前沿趋势和前沿 生命科学与生物技术仍然是世界科技发生命科学与生物技术仍然是世界科技发展最为迅速的领域之一，取得了一系列突破展最为迅速的领域之一，取得了一系列突破性进展。性进展。总体看来：总体看来：分子生物学分子生物学、生物化学、生物化学、细胞生物学细胞生物学、发育、发育生物学、生物学、遗传学遗传学、神经科学、神经科学、免疫学等将继免疫学等将继续成为解析生命活动的本质的主要领域。续成为解析生命活动的本质的主要领域。同时，随着新技术和新学科的兴起，同时，随着新技术和新学科的兴起，生命科学研究变得更加趋于生命科学研究变得更加趋于系统化系统化规模化规模化数字化数字化形成了以：形成了以：系统（整合）研究生命系统（整合）研究生命的的 现象与本质为方向；现象与本质为方向；以以多学科交叉多学科交叉为基础：为基础：分析与整合并重、微观与宏观相结合分析与整合并重、微观与宏观相结合的研究的研究体系；体系；探讨生命的本质和起源，将是生命科学基础探讨生命的本质和起源，将是生命科学基础研究的发展趋势。研究的发展趋势。1 1，一大批生物基因组测序的完成催生了一大批生物基因组测序的完成催生了一批相关研究领域。一批相关研究领域。20032003年完成的人类基因组计划使科学家拥有年完成的人类基因组计划使科学家拥有一张接近完整的人类基因组图谱一张接近完整的人类基因组图谱。之后，其它之后，其它40004000多种生物的基因组作图和测多种生物的基因组作图和测序也陆续完成。序也陆续完成。对基因、基因组结构和功能研究：对基因、基因组结构和功能研究：形成了结构基因组学、形成了结构基因组学、功能基因组学功能基因组学、比比较基因组学较基因组学、转录组学、转录组学、蛋白质组学蛋白质组学、表表型组学和代谢组学型组学和代谢组学、RNARNA组学组学等新兴领域。等新兴领域。这些分支领域已成为生物学基础研究的重这些分支领域已成为生物学基础研究的重要方面。要方面。2 2，生物信息学迅速发展。生物信息学迅速发展。生物信息学：生物信息学：是基于是基于基因组基因组、蛋白组信息分析蛋白组信息分析的需要而的需要而出现的一门与出现的一门与信息科学、数学、计算机科信息科学、数学、计算机科学学等交叉的新兴领域。等交叉的新兴领域。其前沿问题包括：其前沿问题包括：基因组基因组信息结构复杂性；信息结构复杂性；序列特别序列特别是非编码区是非编码区信息分析；信息分析；基因组基因组结构与遗传语言结构与遗传语言；大规模基因、蛋白大规模基因、蛋白表达谱分析表达谱分析；基因表达的基因表达的网络调控网络调控；蛋白质相蛋白质相互作互作用的用的网络关系网络关系和特征；和特征；生物信息学中生物信息学中新理论、新方法和新技术新理论、新方法和新技术。生物信息学和其生物信息学和其 他学科他学科进一步进一步 交叉、融合交叉、融合，发展形成了发展形成了系统生物学系统生物学(整合生物学整合生物学)。其主要特征是从分子、细胞、器官其主要特征是从分子、细胞、器官 到到 机机体和从个体、群体到生态系统的不同层次体和从个体、群体到生态系统的不同层次 上生物信息的整合和定量化。上生物信息的整合和定量化。3 3，发育生物学研究不断深入。，发育生物学研究不断深入。发育生物学发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一，一直是生命科学中的前沿学科之一，目前的目前的热点研究领域热点研究领域是：是：以模式生物以模式生物如小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、线如小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、线虫、拟南芥、水稻等为对象，虫、拟南芥、水稻等为对象，发现新的与发育相关基因发现新的与发育相关基因 阐明它们的时空表达谱、阐明它们的时空表达谱、调控机理以及对调控机理以及对细胞行为和组织器官形成与分化的影响，细胞行为和组织器官形成与分化的影响，从分子和细胞水平从分子和细胞水平 阐述一些重要发育途径如胚胎诱导作用、胚阐述一些重要发育途径如胚胎诱导作用、胚层的形成和分化、组织器官发育、配子发层的形成和分化、组织器官发育、配子发育和细胞极性运动等的调控机理。育和细胞极性运动等的调控机理。4 4，干细胞研究的快速发展。干细胞研究的快速发展。干细胞干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，是研究细胞生物学基础科学问题胞的潜能，是研究细胞生物学基础科学问题的理想模型，也可以为难治性疾病提供细胞的理想模型，也可以为难治性疾病提供细胞来源。来源。目前，干细胞的定向分化、自我更新、干细目前，干细胞的定向分化、自我更新、干细胞的可塑性等是重要的基础研究。胞的可塑性等是重要的基础研究。5 5，小分子小分子RNARNA的发现和对其功能研究是近的发现和对其功能研究是近1010年来分子生物学领域最突出的热点之一年来分子生物学领域最突出的热点之一 小分子小分子RNARNA存在的广泛性和多样性存在的广泛性和多样性，提，提示小分子示小分子RNARNA可能有广泛的可能有广泛的生物功能生物功能。是调控基因表达和蛋白活性的重要方式。是调控基因表达和蛋白活性的重要方式。对具有调节功能的非编码对具有调节功能的非编码RNARNA分子的结分子的结构特征、调控方式以及生物学功能是近期重构特征、调控方式以及生物学功能是近期重要的研究方向。要的研究方向。6 6，多学科交叉促进了脑科学和认知科学的发，多学科交叉促进了脑科学和认知科学的发展。展。借助于近年来发展的各种具有借助于近年来发展的各种具有高空间和时高空间和时间分辨率间分辨率脑成像和信息处理技术脑成像和信息处理技术，大脑各种认，大脑各种认知功能神经机制的研究迅速发展。知功能神经机制的研究迅速发展。认知神经科学家们认知神经科学家们 从单个神经元、脑组织以及行为等多个层次，从单个神经元、脑组织以及行为等多个层次，对知觉、记忆、注意、语言、情绪、意识以及对知觉、记忆、注意、语言、情绪、意识以及复杂社会认知功能开展了系统研究，复杂社会认知功能开展了系统研究，对大脑认知功能的神经机制的理解有了重对大脑认知功能的神经机制的理解有了重要进展，要进展，并且建立了并且建立了认知的计算模型认知的计算模型。这些研究成果也对理解各种这些研究成果也对理解各种心理和精神疾心理和精神疾病病的的神经基础神经基础提供了科学依据提供了科学依据。7 7，全球变化、生物多样性和生态系统可持，全球变化、生物多样性和生态系统可持续发展成为宏观生物学研究的热点和前沿续发展成为宏观生物学研究的热点和前沿问题之一问题之一 全球变化驱动因素全球变化驱动因素的分析正在由的分析正在由单因单因素素和和单站点单站点向向多因素多因素和和区域性集成区域性集成的方向的方向发展，反映主导因素变异作用的一系列研发展，反映主导因素变异作用的一系列研究站点的完善和由这些站点构成陆地样带究站点的完善和由这些站点构成陆地样带的研究备受关注。的研究备受关注。生物多样性的研究生物多样性的研究更加重视其功能，重视遗传、更加重视其功能，重视遗传、物种和生境多样性格局的自然变化和对人为干物种和生境多样性格局的自然变化和对人为干扰的反应；扰的反应；生物入侵对生态系统的影响生物入侵对生态系统的影响，注重稀有和濒危，注重稀有和濒危物种的保护、恢复、发展和全球变化对生物多物种的保护、恢复、发展和全球变化对生物多样性影响的机制和过程。样性影响的机制和过程。发展生态系统的理论和技术发展生态系统的理论和技术，揭示受损生态系揭示受损生态系统的恢复和重建机制已成为生态系统可持续发统的恢复和重建机制已成为生态系统可持续发展的重要研究内容。展的重要研究内容。8 8，生命科学基础研究已成为农业科技创新的源头生命科学基础研究已成为农业科技创新的源头动力。动力。利用生物技术实现了利用生物技术实现了基因基因在在动物、植物、微动物、植物、微生物间的转移和重组生物间的转移和重组，动植物育种进入一个崭新，动植物育种进入一个崭新的时期。的时期。一些农业生物（如水稻、家蚕、鸡等）一些农业生物（如水稻、家蚕、鸡等）全基因组全基因组序列测定序列测定的完成又促进了本世纪初的完成又促进了本世纪初“农业生物功农业生物功能基因组能基因组”研究的全面开展。研究的全面开展。未来未来5 5至至1010年（或年（或2020年）间年）间 围绕围绕“重要农业生物重要农业生物（植物、动物、微生物）（植物、动物、微生物）农艺、生产、品质农艺、生产、品质等等重要性状重要性状的的遗传遗传、生长发育生长发育分子调控机理分子调控机理”的研究将全面展开，并将对农业的研究将全面展开，并将对农业发展产生重要影响。发展产生重要影响。另外，向资源节约和高效方向发展，保证农另外，向资源节约和高效方向发展，保证农产品（产品（食品食品）的）的质量和安全质量和安全也将是农业基础研究也将是农业基础研究的重要方向。的重要方向。9 9，生物科学与其它学科的，生物科学与其它学科的交叉和渗透交叉和渗透更加更加广泛与深入广泛与深入 生命科学的很多重要的里程碑式的成果生命科学的很多重要的里程碑式的成果都离不开物理学、化学等学科的贡献都离不开物理学、化学等学科的贡献,如：如：X X射线晶体衍射射线晶体衍射对对DNADNA双螺旋结构的确定、双螺旋结构的确定、各种先进设备各种先进设备用于精确和高通量的基因测序、用于精确和高通量的基因测序、数学和计算机技术数学和计算机技术对基因组测序的整合和分析对基因组测序的整合和分析等极大地推动了分子生物学的发展。等极大地推动了分子生物学的发展。过去十年来，学科交叉逐步形成了一些具有重过去十年来，学科交叉逐步形成了一些具有重要科学意义和应用前景的研究领域，具有代表要科学意义和应用前景的研究领域，具有代表性的有：性的有：生物信息学、生物信息学、组织工程学、组织工程学、分子影像学、分子影像学、认知科学等。认知科学等。多学科、多层次揭示生命的基本规律成为生命多学科、多层次揭示生命的基本规律成为生命科学重要的交叉研究领域。科学重要的交叉研究领域。随着国家对基础研究的重视和科研投入的不随着国家对基础研究的重视和科研投入的不断增长，我国科技人员在生命科学的基础研究方断增长，我国科技人员在生命科学的基础研究方面获得了明显的成绩。直接表现为我国近几年科面获得了明显的成绩。直接表现为我国近几年科学论文的数量有了很大的提高，代表基础研究水学论文的数量有了很大的提高，代表基础研究水平的平的SCISCI文章文章数量已上升到世界数量已上升到世界前六位前六位。在较短的。在较短的时间内缩短了与国际先进水平的差距。时间内缩短了与国际先进水平的差距。在基础生物学方面，中国科学家承担了在基础生物学方面，中国科学家承担了人类基因组人类基因组1 1的测序的测序，完成了，完成了国际国际HapMapHapMap计划计划中单倍型作图中单倍型作图1010的任务和的任务和2121号与号与3 3号染色体号染色体SNPSNP作图计划。作图计划。在在家蚕、家禽和水稻家蚕、家禽和水稻的基因组测序和功能基因组等的基因组测序和功能基因组等研究方面获得了一些国际领先或先进的研究成果，研究方面获得了一些国际领先或先进的研究成果，发表了发表了水稻基因组水稻基因组的的框架序列框架序列，并在世界率先绘制，并在世界率先绘制完成了完成了家蚕基因组家蚕基因组“框架图框架图”。在结构生物学领域，成功地解析了在结构生物学领域，成功地解析了多个蛋白质多个蛋白质及其及其复合物的的复合物的的三维结构三维结构，其中包括一批与重大疾病和重要生理功能相关的其中包括一批与重大疾病和重要生理功能相关的蛋白质的三维结构，这些三维结构的解析为阐明蛋白质的三维结构，这些三维结构的解析为阐明其分子作用机理或创新药物设计与筛选提供了重其分子作用机理或创新药物设计与筛选提供了重要依据。要依据。我国科学家还积极参与重要微生物基因组的我国科学家还积极参与重要微生物基因组的测序工作，迄今已完成了钩端螺旋体等测序工作，迄今已完成了钩端螺旋体等6 6个微生物个微生物的全基因组测序。的全基因组测序。“三志三志”（中国植物志中国植物志、中国动物志中国动物志、中国孢子植物志中国孢子植物志）编研工）编研工作进展顺利；作进展顺利；中国植物志中国植物志（中文版）已经完（中文版）已经完成，成为目前世界上最大的植物志。成，成为目前世界上最大的植物志。我国我国古生物学古生物学的一系列重大发现，如澄江动物化石群，瓮的一系列重大发现，如澄江动物化石群，瓮安动物化石群，辽宁鸟类化石以及辽宁古果等引起国际关安动物化石群，辽宁鸟类化石以及辽宁古果等引起国际关注。注。在在中国植物区系中国植物区系的起源、发展和进化以及家养动物起源、的起源、发展和进化以及家养动物起源、进化与遗传多样性方面也获得了一系列重要成果。进化与遗传多样性方面也获得了一系列重要成果。中国不仅是中国不仅是四大国际研究计划四大国际研究计划（世界气候研究计划（世界气候研究计划（WCRPWCRP）；国际地圈）；国际地圈生物圈计划（生物圈计划（IGBPIGBP）；全球环）；全球环境变化的人文因素（境变化的人文因素（IHDPIHDP）;国际生物多样性计划国际生物多样性计划（DIVERSITASDIVERSITAS）的参加国，还是）的参加国，还是IGBPIGBP的发起国之一，的发起国之一，在全球变化、生物多样性的国际合作研究中发挥在全球变化、生物多样性的国际合作研究中发挥着重要的作用。着重要的作用。近年来，我国科学家在国际顶级学术期刊如近年来，我国科学家在国际顶级学术期刊如CellCell、NatureNature、ScienceScience等以及权威性等以及权威性专业期刊的发文量明显增多，标志着我国基础研专业期刊的发文量明显增多，标志着我国基础研究快速发展，研究水平不断提高。究快速发展，研究水平不断提高。在在医学和农学医学和农学等国家需求领域，中国科学家等国家需求领域，中国科学家也取得了一些令世人瞩目的研究成果。也取得了一些令世人瞩目的研究成果。在农学领域在农学领域进一步深化了对杂种优势机理的认识，找到了进一步深化了对杂种优势机理的认识，找到了显显性、超显性、上位性性、超显性、上位性都可成为杂种优势形成的遗都可成为杂种优势形成的遗传组分以及可在同一遗传体系中共存现象的分子传组分以及可在同一遗传体系中共存现象的分子证据，提出了证据，提出了“上位性是杂种优势的主要遗传基上位性是杂种优势的主要遗传基础础”的学术观点。的学术观点。利用利用分子标记技术分子标记技术，在一些重要农作物中成功定，在一些重要农作物中成功定位和标记了多个功能基因位点，位和标记了多个功能基因位点，获得了一些具有自主知识产权的作物重要获得了一些具有自主知识产权的作物重要农艺性状相关的功能基因，农艺性状相关的功能基因，如如调控水稻分蘖的关键基因调控水稻分蘖的关键基因，影响，影响水稻机械强度水稻机械强度基因，磷诱导根系基因，磷诱导根系发生相关基因，发生相关基因，水稻磷饥饿水稻磷饥饿信号信号专一诱导表达标记基因、植物磷高效利用专一诱导表达标记基因、植物磷高效利用相关的转录因子、相关的转录因子、影响太湖猪高繁殖力影响太湖猪高繁殖力的主效的主效基因等。通过有效的突变体遗传分析和信号传基因等。通过有效的突变体遗传分析和信号传导途径研究，深化了对植物抗逆机制的认识。导途径研究，深化了对植物抗逆机制的认识。在国际上首先获得生长速度较快的在国际上首先获得生长速度较快的转基因鱼转基因鱼，在在鱼类异种细胞核移植与核质鱼类异种细胞核移植与核质关系的分析、两栖关系的分析、两栖类类卵球成熟和单性发育卵球成熟和单性发育等方面获得了具有重要国等方面获得了具有重要国际影响的成果。际影响的成果。利用细胞核移植和体细胞克隆成功地获得了利用细胞核移植和体细胞克隆成功地获得了克隆克隆牛、克隆羊和克隆猪牛、克隆羊和克隆猪等。等。我国有丰富的我国有丰富的野生植物和畜禽野生植物和畜禽种质资源种质资源，经过数十年的搜集、整理和，经过数十年的搜集、整理和分析，已经完成了对分析，已经完成了对一批优良种质资源一批优良种质资源的评价及鉴定的评价及鉴定，为进一步利用这些资源，为进一步利用这些资源奠定了基础。应该说，我国农业科学基奠定了基础。应该说，我国农业科学基础研究正面临非常好的发展机遇。础研究正面临非常好的发展机遇。在医学领域，我国科学家主持了在医学领域，我国科学家主持了肝脏蛋白质组国际合肝脏蛋白质组国际合作项目作项目，该项目将为医学研究提供重要的信息平台，该项目将为医学研究提供重要的信息平台，在国际上具有较大的影响。在国际上具有较大的影响。在心脑血管病，恶性肿瘤，内分泌与代谢性疾病，精在心脑血管病，恶性肿瘤，内分泌与代谢性疾病，精神与神经性疾病和遗传病的研究中神与神经性疾病和遗传病的研究中建立了重要的遗传建立了重要的遗传资源库资源库、信息数据库和高通量技术平台信息数据库和高通量技术平台，克隆和鉴定克隆和鉴定出若干单基因病和多基因复杂性疾病的致病基因或易出若干单基因病和多基因复杂性疾病的致病基因或易感基因。感基因。在肿瘤治疗上，以早幼粒白血病为模型，采用了全反在肿瘤治疗上，以早幼粒白血病为模型，采用了全反式维甲酸和式维甲酸和 三氧化二砷三氧化二砷联合用药，大大提高了无瘤生存率，联合用药，大大提高了无瘤生存率，使之成为少数可以治愈的肿瘤，促进了化学基因组使之成为少数可以治愈的肿瘤，促进了化学基因组学的发展，也促进了以机制作为设计的和筛选靶向学的发展，也促进了以机制作为设计的和筛选靶向药物与先导化合物的新药研发。在精神分裂症为代药物与先导化合物的新药研发。在精神分裂症为代表的复杂性疾病发生机理的系统、整合分析中，初表的复杂性疾病发生机理的系统、整合分析中，初步建立起多元联合分析体系，取得了一系列有价值步建立起多元联合分析体系，取得了一系列有价值的成果。的成果。另外，我国在另外，我国在血吸虫和多种病原体基因组血吸虫和多种病原体基因组测序、功能研究、药物及疫苗研究方面也取得显著测序、功能研究、药物及疫苗研究方面也取得显著成果成果。乙肝疫苗等乙肝疫苗等在预防和控制我国高发传染病在预防和控制我国高发传染病中发挥了重要作用。中发挥了重要作用。基因工程药物、疫苗以及检测诊断试剂盒基因工程药物、疫苗以及检测诊断试剂盒等已步入产业化轨道。等已步入产业化轨道。高通量药物筛选已经步入实用阶高通量药物筛选已经步入实用阶段。具有我国特色的中药成份作用机理研段。具有我国特色的中药成份作用机理研究取得了进展，中药基因组学研究为中药究取得了进展，中药基因组学研究为中药品种、产地和毒副反应的鉴别和质量标准品种、产地和毒副反应的鉴别和质量标准化提供了可能性。化提供了可能性。随着学术交流和合作的日渐加强，交叉研究在我国也随着学术交流和合作的日渐加强，交叉研究在我国也获得了迅速发展。获得了迅速发展。在生物大分子研究领域在生物大分子研究领域：我国已拥有多学科、多层次、多：我国已拥有多学科、多层次、多技术平台的研究队伍和较好的工作基础，在细胞膜弹性理技术平台的研究队伍和较好的工作基础，在细胞膜弹性理论、论、DNADNA大分子弹性和生物信息学等领域都做出了突出成大分子弹性和生物信息学等领域都做出了突出成绩。绩。感觉神经生物学领域发展迅速感觉神经生物学领域发展迅速，在知觉的基因表达、视觉，在知觉的基因表达、视觉的脑机制、学习与记忆、脑的发育及可塑性等方面获得了的脑机制、学习与记忆、脑的发育及可塑性等方面获得了有国际影响力的研究成果。分子影像学研究发展迅速。此有国际影响力的研究成果。分子影像学研究发展迅速。此外，在学习与记忆的化学基础研究、微量分析、单细胞单外，在学习与记忆的化学基础研究、微量分析、单细胞单分子分析、高通量分析（包括生物转化、某些生物过程的分子分析、高通量分析（包括生物转化、某些生物过程的化学介入或干扰研究）等方面有了很好的研究积累。化学介入或干扰研究）等方面有了很好的研究积累。我国虽然在生命科学领域取得了突出成绩，但我国虽然在生命科学领域取得了突出成绩，但与美、欧、日等发达国家相比仍有相当大的与美、欧、日等发达国家相比仍有相当大的差距差距。虽然近年来研究论文数量增长很快，但具有虽然近年来研究论文数量增长很快，但具有原始创原始创新性新性的高质量论文较少，在世界生命科学的高质量论文较少，在世界生命科学权威学术权威学术杂志杂志的文章数量还较少。的文章数量还较少。分析我国生命科学基础研究现状，分析我国生命科学基础研究现状，主要差距在于主要差距在于：(1)(1)原创性学术思想少，跟踪和模仿研究多；（原创性学术思想少，跟踪和模仿研究多；（2 2）基础研究投入不足；基础研究投入不足；(3)(3)缺乏良好的研究体系和平台，缺乏良好的研究体系和平台，国际竞争力不强；国际竞争力不强；(4)(4)缺乏处于国际前沿的缺乏处于国际前沿的高素质研究团队高素质研究团队，在国际权，在国际权威学术杂志上发表的研究论文还是个别和零星的，并威学术杂志上发表的研究论文还是个别和零星的，并且过分地依靠个别科学家；且过分地依靠个别科学家；(5)(5)学科和领域交叉的机学科和领域交叉的机制不畅，其中有科研运行体制的问题，也与国家层面制不畅，其中有科研运行体制的问题，也与国家层面的引导有关；的引导有关；(6)(6)数据共享性差，多数研究基本上是数据共享性差，多数研究基本上是各自为阵和从头开始，造成不必要的重复和浪费；各自为阵和从头开始，造成不必要的重复和浪费；（7 7）研究技术和手段发展滞后；（）研究技术和手段发展滞后；（8 8）项目评审与资）项目评审与资助机制有待进一步完善。上述问题应当在助机制有待进一步完善。上述问题应当在“十二五十二五”期间引起重视并予以改进。期间引起重视并予以改进。在未来五年中，生命科学在未来五年中，生命科学基础研究基础研究 要特别注意培植要特别注意培植新兴领域和学科生长点新兴领域和学科生长点，优先支，优先支持具有重大科学意义和价值的基础研究。持具有重大科学意义和价值的基础研究。充分利用基因组学、蛋白质组学和生物信息学充分利用基因组学、蛋白质组学和生物信息学所所取得的理论和技术成就，取得的理论和技术成就，带动带动遗传、发育、细胞、遗传、发育、细胞、免疫、神经、进化和生态学等前沿领域的发展。免疫、神经、进化和生态学等前沿领域的发展。注重在基因组学、蛋白组学、分子影像学、神注重在基因组学、蛋白组学、分子影像学、神经科学和生物信息学等前沿领域发展自己的长处经科学和生物信息学等前沿领域发展自己的长处和特色，积极参与国际竞争。和特色，积极参与国际竞争。在在农学和医学领域农学和医学领域，要以国家需求为目标开展，要以国家需求为目标开展基础研究，努力解决涉及食品安全、生态安全、防基础研究，努力解决涉及食品安全、生态安全、防病治病和生物产业发展的深层次基础问题。病治病和生物产业发展的深层次基础问题。农学基础研究农学基础研究要围绕要围绕“保证使我国在未来保证使我国在未来1010 2020年间逐步成为世界农业基础科学创新与农业高年间逐步成为世界农业基础科学创新与农业高新技术创新研究方面的先进国家新技术创新研究方面的先进国家”的目标而开展；的目标而开展；大力支持以大力支持以揭示调控重要农业生物（植物、动物、揭示调控重要农业生物（植物、动物、微生物）农艺、产量、品质、抗病虫等重要性状的微生物）农艺、产量、品质、抗病虫等重要性状的遗传、生长发育分子调控机理为目标的自由探索遗传、生长发育分子调控机理为目标的自由探索；进一步推动我国在食品安全，资源高效利用和农业进一步推动我国在食品安全，资源高效利用和农业生态学方面基础研究的发展。生态学方面基础研究的发展。医学基础研究医学基础研究要充分发掘和利用我国丰富的医学资源要充分发掘和利用我国丰富的医学资源（包括（包括各种疾病家系各种疾病家系和病例、隔离人群、天然药物资源、病和病例、隔离人群、天然药物资源、病原微生物和复杂的自然环境等），以原微生物和复杂的自然环境等），以重大疾病的发生、发展重大疾病的发生、发展机理与防治为主线机理与防治为主线，开展相关的基础医学、预防医学、临床，开展相关的基础医学、预防医学、临床医学基础和药学的前沿研究。从不同层次（分子、细胞、组医学基础和药学的前沿研究。从不同层次（分子、细胞、组织器官、个体、群体乃至生态和生物圈）上揭示疾病成因和织器官、个体、群体乃至生态和生物圈）上揭示疾病成因和机理，逐渐将临床医学、基础医学、预防医学和药学研究加机理，逐渐将临床医学、基础医学、预防医学和药学研究加以整合，实现由疾病治疗向治疗与预防相结合的研究过渡，以整合，实现由疾病治疗向治疗与预防相结合的研究过渡，由结构研究向结构与功能相结合过渡，更加注重功能表现与由结构研究向结构与功能相结合过渡，更加注重功能表现与调控机制的研究，重视对正常生理状态的维持和调节机理的调控机制的研究，重视对正常生理状态的维持和调节机理的认识，大力发展具有认识，大力发展具有中国特色的中医药学中国特色的中医药学。要大力提倡和鼓励要大力提倡和鼓励学科交叉与合作学科交叉与合作。针对未来国。针对未来国际上科技前沿和我国科技及产业发展的需求，根据我际上科技前沿和我国科技及产业发展的需求，根据我国的学科交叉现状，相对集中地资助分子影像学、认国的学科交叉现状，相对集中地资助分子影像学、认知科学与生物大分子相互作用规律等研究。加强生物知科学与生物大分子相互作用规律等研究。加强生物组织的功能化定量研究，力争在感觉神经信息处理及组织的功能化定量研究，力争在感觉神经信息处理及模拟，分子成像的理论和方法等方面取得突破。模拟，分子成像的理论和方法等方面取得突破。不断完善基金管理和资助模式，坚持自由探索和不断完善基金管理和资助模式，坚持自由探索和宏观引导相结合，贯彻科学问题的宏观引导相结合，贯彻科学问题的 双来源双来源 和基金发和基金发展的展的“双驱动双驱动”原则，以培养杰出人才、营造创新和原则，以培养杰出人才、营造创新和开放合作的学术氛围为宗旨，进一步完善基金管理，开放合作的学术氛围为宗旨，进一步完善基金管理，加强对优秀科学家的连续和长期资助，培养创新学术加强对优秀科学家的连续和长期资助，培养创新学术团队，造就一批具有国际竞争力的研究队伍，进一步团队，造就一批具有国际竞争力的研究队伍，进一步提升我国生命科学基础研究的水平。提升我国生命科学基础研究的水平。1.1.重要组织器官发育的细胞与分子基础重要组织器官发育的细胞与分子基础 发育生物学是当今生命科学中的一门前沿学科，主要发育生物学是当今生命科学中的一门前沿学科，主要利用小鼠、斑马鱼、爪蟾、海胆、果蝇、线虫、拟南芥、利用小鼠、斑马鱼、爪蟾、海胆、果蝇、线虫、拟南芥、水稻等模式生物研究生物体从精子和卵子的发生、受精、水稻等模式生物研究生物体从精子和卵子的发生、受精、胚胎发育、生长，到衰老、死亡的规律。胚胎发育、生长，到衰老、死亡的规律。目前的热点研究目前的热点研究领域是领域是从分子和细胞水平阐述一些重要发育途径的调控机从分子和细胞水平阐述一些重要发育途径的调控机理，这些发育途径包括胚胎诱导作用、胚层的形成和分化、理，这些发育途径包括胚胎诱导作用、胚层的形成和分化、组织器官发育、配子发育和细胞的极性运动等，发现新的组织器官发育、配子发育和细胞的极性运动等，发现新的发育相关基因，阐明它们的时空表达谱、表达调控机理和发育相关基因，阐明它们的时空表达谱、表达调控机理和对细胞行为和组织器官形成与分化的影响。对细胞行为和组织器官形成与分化的影响。主要科学问题：主要科学问题：发育过程中基因时空表达的遗传和表发育过程中基因时空表达的遗传和表观遗传调控机制；机体形成时的格式化（观遗传调控机制；机体形成时的格式化（patterningpatterning）；组）；组织和器官形成中细胞分化和移动的分子基础；以动物发育织和器官形成中细胞分化和移动的分子基础；以动物发育为模型研究人类重大疾病的发生发展机制等。为模型研究人类重大疾病的发生发展机制等。2.2.基因和基因组的结构和功能基因和基因组的结构和功能 以基因组计划为先导的大规模生物基因测序，为人类以基因组计划为先导的大规模生物基因测序，为人类认识复杂生命现象的本质，揭示生物发生、发育、进化及认识复杂生命现象的本质，揭示生物发生、发育、进化及其与环境的关系提供了重要的信息。如何解读和注释基因其与环境的关系提供了重要的信息。如何解读和注释基因组测序获得的海量数据，成为今后的研究重点，也成为世组测序获得的海量数据，成为今后的研究重点，也成为世界各国竞争的焦点。目前对基因和基因组的结构和功能研界各国竞争的焦点。目前对基因和基因组的结构和功能研究，形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学究，形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学等新的快速发展的研究领域。等新的快速发展的研究领域。主要科学问题：主要科学问题：基因组结构与遗传语言，其中包括非基因组结构与遗传语言，其中包括非编码编码DNADNA的鉴定和功能研究；基因组的鉴定和功能研究；基因组DNADNA序列元件的鉴序列元件的鉴定及其生物学功能；基因表达的网络调控；从比较基因组定及其生物学功能；基因表达的网络调控；从比较基因组的角度研究基因起源；研究基因组学的新方法和新技术等。的角度研究基因起源；研究基因组学的新方法和新技术等。3蛋白质结构功能关系蛋白质结构功能关系 蛋白质结构功能关系是细胞生命活动的重要基础。蛋白质结构功能关系是细胞生命活动的重要基础。蛋白质的功能通过其结构、运动和相互作用得以实现。蛋蛋白质的功能通过其结构、运动和相互作用得以实现。蛋白质三维结构主要包括整体水平的肽链折叠方式、原子水白质三维结构主要包括整体水平的肽链折叠方式、原子水平的构象、分子的内在运动性和在不同条件下的结构变化，平的构象、分子的内在运动性和在不同条件下的结构变化，从而实现蛋白质分子间和亚基间、以及蛋白质与非蛋白质从而实现蛋白质分子间和亚基间、以及蛋白质与非蛋白质分子之间的相互作用。本领域鼓励在蛋白质结构和功能及分子之间的相互作用。本领域鼓励在蛋白质结构和功能及其相互关系等方面开展创新性研究。其相互关系等方面开展创新性研究。主要科学问题：主要科学问题：蛋白质三维结构与功能的关系；蛋白蛋白质三维结构与功能的关系；蛋白质分子在不同条件下的运动规律；蛋白质与其它生物大分质分子在不同条件下的运动规律；蛋白质与其它生物大分子的相互作用；氨基酸序列和三维结构之间的关联；原子子的相互作用；氨基酸序列和三维结构之间的关联；原子水平蛋白质结构与蛋白质折叠和功能的关系；膜蛋白和糖水平蛋白质结构与蛋白质折叠和功能的关系；膜蛋白和糖蛋白的结构及其在细胞生命活动中的功能等。蛋白的结构及其在细胞生命活动中的功能等。4 4，细胞信号转导的网络调节及效应细胞信号转导的网络调节及效应 生命活动离不开信息交流。细胞通过复杂的信号网生命活动离不开信息交流。细胞通过复杂的信号网络实现增殖、分化、运动、凋亡及其它生理活动并对其络实现增殖、分化、运动、凋亡及其它生理活动并对其进行精细的调节，以应对复杂的环境。尽管目前在这一进行精细的调节，以应对复杂的环境。尽管目前在这一领域已取得一些研究进展，但对生命活动的信息调控机领域已取得一些研究进展，但对生命活动的信息调控机制的认识还远非完善。由于疾病最终可归因于信号网络制的认识还远非完善。由于疾病最终可归因于信号网络的失调，其中的很多组分都可成为药物筛选的靶标，因的失调，其中的很多组分都可成为药物筛选的靶标，因此相关研究对人类健康也有深远的影响。此相关研究对人类健康也有深远的影响。主要科学问题：主要科学问题：信号网络新组分的鉴定和功能分析；信号网络新组分的鉴定和功能分析；信号网络组分间的相互作用及其调节机制；信号通路间信号网络组分间的相互作用及其调节机制；信号通路间的对话机制及生物学意义；信息整合机制和应答方式的的对话机制及生物学意义；信息整合机制和应答方式的系统整合生物学分析；生理与病理条件下信号传递的异系统整合生物学分析；生理与病理条件下信号传递的异同等。同等。5 5.细胞运动的分子机制细胞运动的分子机制 细胞运动是以细胞运动是以微管和微丝骨架支撑微管和微丝骨架支撑的的重要生命活动重要生命活动，包括包括细胞迁移、细胞分裂和胞内运输等细胞迁移、细胞分裂和胞内运输等，其共同特征是需，其共同特征是需要驱动蛋白的参与及细胞骨架的动态协调。要驱动蛋白的参与及细胞骨架的动态协调。在体内，细胞定向迁移需要胞外信号分子的引导，这一过在体内，细胞定向迁移需要胞外信号分子的引导，这一过程为胚胎发育、神经系统形成和免疫系统趋化功能所必须。程为胚胎发育、神经系统形成和免疫系统趋化功能所必须。细胞迁移异常将导致严重的疾病，而肿瘤的恶化也是细胞细胞迁移异常将导致严重的疾病，而肿瘤的恶化也是细胞迁移异常激活的结果。细胞运动性是细胞生物学领域中的迁移异常激活的结果。细胞运动性是细胞生物学领域中的一个重要的基础性理论问题。一个重要的基础性理论问题。主要科学问题：主要科学问题：细胞运动相关过程的分子机理；细胞细胞运动相关过程的分子机理；细胞运动的信号调控机制；驱动蛋白功能和特异性调节；微管运动的信号调控机制；驱动蛋白功能和特异性调节；微管和微丝系统的动态性调节和功能协调机制；细胞运动与胚和微丝系统的动态性调节和功能协调机制；细胞运动与胚胎发育、器官形成和疾病发生的关系等。胎发育、器官形成和疾病发生的关系等。6 6.膜系统及物质跨膜运输膜系统及物质跨膜运输 细胞作为生命活动的基本单元，不断地与外细胞作为生命活动的基本单元，不断地与外界进行物资交换。细胞内的物质运输和与外界物质交换界进行物资交换。细胞内的物质运输和与外界物质交换是生命的基本现象，它直接影响到细胞的增殖和分化。是生命的基本现象，它直接影响到细胞的增殖和分化。胞内运输涉及内膜系统的动态变化、囊泡运输、胞吞和胞内运输涉及内膜系统的动态变化、囊泡运输、胞吞和胞吐等重要过程。这些过程不仅为普通细胞所必须，在胞吐等重要过程。这些过程不仅为普通细胞所必须，在神经和腺体细胞中尤为重要。因此，膜系统和物质跨膜神经和腺体细胞中尤为重要。因此，膜系统和物质跨膜运输一直是细胞生物学研究的中心问题之一。运输一直是细胞生物学研究的中心问题之一。主要科学问题主要科学问题：囊泡运输、胞吞和胞吐的分子机制：囊泡运输、胞吞和胞吐的分子机制和调控，以及与信号转导的相互影响；核膜内外物质交和调控，以及与信号转导的相互影响；核膜内外物质交流机制；细胞周期中内膜系统的动态变化等。流机制；细胞周期中内膜系统的动态变化等。7.7.干细胞特性与定向分化干细胞特性与定向分化 干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，是研究细胞生物学基础科学问题如自我更新、的潜能，是研究细胞生物学基础科学问题如自我更新、定向分化和细胞可塑性的理想模型，也可以为疾病治疗定向分化和细胞可塑性的理想模型，也可以为疾病治疗和组织器官重建提供可能。目前对调控干细胞增殖和分和组织器官重建提供可能。目前对调控干细胞增殖和分化机制的认识还十分有限。化机制的认识还十分有限。主要科学问题：主要科学问题：干细胞增殖和分化的分子调控机制；干细胞增殖和分化的分子调控机制；体细胞核基因组重编程的机理以及重编程分子的鉴定；体细胞核基因组重编程的机理以及重编程分子的鉴定；线粒体基因组在体细胞核基因组重编程中的作用；疾病线粒体基因组在体细胞核基因组重编程中的作用；疾病相关的干细胞如肿瘤干细胞等的研究。相关的干细胞如肿瘤干细胞等的研究。8 8.免疫应答和免疫耐受的细胞和分子机制免疫应答和免疫耐受的细胞和分子机制 免疫应答机制与调节始终是免疫学的关键基础问题。迄免疫应答机制与调节始终是免疫学的关键基础问题。迄今包括淋巴细胞识别抗原后的活化、抗原信息处理、加工、今包括淋巴细胞识别抗原后的活化、抗原信息处理、加工、整合、提呈和转导，效应产生及免疫自稳的形成，共刺激信整合、提呈和转导，效应产生及免疫自稳的形成，共刺激信号分子及其信号调节网络，抗原提呈细胞的作用等重要过程号分子及其信号调节网络，抗原提呈细胞的作用等重要过程和环节的调控机制等基础免疫学问题仍有许多深入研究的空和环节的调控机制等基础免疫学问题仍有许多深入研究的空间，所以应该继续鼓励具有概念、理论和方法创新的相关命间，所以应该继续鼓励具有概念、理论和方法创新的相关命题研究，丰富对免疫学基本理论的认识。题研究，丰富对免疫学基本理论的认识。天然免疫系统不仅介导机体对病原生物的反应，而且为天然免疫系统不仅介导机体对病原生物的反应，而且为机体获得性免疫应答的启动提供信号。目前对天然获得性机体获得性免疫应答的启动提供信号。目前对天然获得性免疫应答的相互联系迄今了解还很少，因此深入了解天然免免疫应答的相互联系迄今了解还很少，因此深入了解天然免疫系统如何启动并调节获得性免疫应答已成为目前免疫学前疫系统如何启动并调节获得性免疫应答已成为目前免疫学前沿领域之一。沿领域之一。免疫耐受是另一个目前值得重点关注的研究领域。在免疫耐受是另一个目前值得重点关注的研究领域。在深入研究免疫耐受诱导及调节和消除的分子机理的基础上，深入研究免疫耐受诱导及调节和消除的分子机理的基础上，结合基于免疫耐受机制的临床治疗手段，为包含免疫性疾结合基于免疫耐受机制的临床治疗手段，为包含免疫性疾病、过敏性疾病、肿瘤、器官移植排斥等提供新的干预途病、过敏性疾病、肿瘤、器官移植排斥等提供新的干预途径和方法，并为疫苗设计提供重要的分子信息。径和方法，并为疫苗设计提供重要的分子信息。主要科学问题：主要科学问题：天然免疫与获得性免疫应答的相互联天然免疫与获得性免疫应答的相互联系和相互作用；免疫耐受诱导和消除的分子机理及其临床系和相互作用；免疫耐受诱导和消除的分子机理及其临床应用评价等。应用评价等。9 9精神、心理和行为的神经生物学基础精神、心理和行为的神经生物学基础 人与动物的行为均受遗传和社会两方面制约。行为学的人与动物的行为均受遗传和社会两方面制约。行为学的研究内容包括本能研究内容包括本能 (如求偶、生育、捕食和自我防御等如求偶、生育、捕食和自我防御等)，后，后天获得的技能天获得的技能(如学习和记忆等如学习和记忆等)，以及病理性改变（如精神，以及病理性改变（如精神与心理障碍等与心理障碍等)。行为受神经系统控制。行为受神经系统控制。研究遗传因素和生研究遗传因素和生存环境对神经系统形成与改变的调控，及其对精神、心理和存环境对神经系统形成与改变的调控，及其对精神、心理和行为的影响，将不仅促进脑高级功能的神经生物学基础研究，行为的影响，将不仅促进脑高级功能的神经生物学基础研究，而且还能为增进精神与心理健康提供理论基础。而且还能为增进精神与心理健康提供理论基础。主要科学问题：主要科学问题：行为的发生、发展和演化规律；利用模行为的发生、发展和演化规律；利用模式动物和人类遗传性精神与心理障碍疾病资源，鉴定和研究式动物和人类遗传性精神与心理障碍疾病资源，鉴定和研究与行为相关的功能和致病基因及作用机理；生存环境对神经与行为相关的功能和致病基因及作用机理；生存环境对神经系统发育、功能性修饰和病理性改变的影响，及其与行为形系统发育、功能性修饰和病理性改变的影响，及其与行为形成和改变的相关性；探寻治疗精神与心理障碍的新策略和新成和改变的相关性；探寻治疗精神与心理障碍的新策略和新方法。方法。10 10极端条件下的生命及其适应机制极端条件下的生命及其适应机制 在地球上，存在着形式多样的极端自然环境，例如：在地球上，存在着形式多样的极端自然环境，例如：热泉、深海、海底热溢口、深部地下、高寒雪线地区、南热泉、深海、海底热溢口、深部地下、高寒雪线地区、南极、盐碱湖、高辐射区域等。生活在极端自然环境中的生极、盐碱湖、高辐射区域等。生活在极端自然环境中的生物蕴涵着生命进化历程的丰富信息，代表着生命对于环境物蕴涵着生命进化历程的丰富信息，代表着生命对于环境的极限适应能力，推动着地球上的物质循环，是生物遗传的极限适应能力，推动着地球上的物质循环，是生物遗传和代谢多样性的宝藏。开展极端生物的研究对于揭示生命和代谢多样性的宝藏。开展极端生物的研究对于揭示生命的起源及演化规律，认识生命与环境的相互作用，促进极的起源及演化规律，认识生命与环境的相互作用，促进极端生物资源在生物技术等方面的应用具有重要意义。端生物资源在生物技术等方面的应用具有重要意义。主要科学问题：主要科学问题：生命对于极端自然环境的适应机制；生命对于极端自然环境的适应机制；极端生物的代谢特点及特殊代谢产物；典型极端自然环境极端生物的代谢特点及特殊代谢产物；典型极端自然环境中的生物物种结构、基因构成、协同适应机制及与环境的中的生物物种结构、基因构成、协同适应机制及与环境的相互作用相互作用。空间微重力环境下的生物响应机制。空间微重力环境下的生物响应机制。11.11.系统发育重建与分子进化系统发育重建与分子进化 进化是生命科学的基本问题之一，没有进化论的指导，进化是生命科学的基本问题之一，没有进化论的指导，生物学一切问题都难以解释。生物学一切问题都难以解释。2020世纪进化研究取得了显著世纪进化研究取得了显著进展，也带动和促进了相关领域的发展。基因组研究的突进展，也带动和促进了相关领域的发展。基因组研究的突破性进展为进化研究创造了难得的机遇。近年来我国在进破性进展为进化研究创造了难得的机遇。近年来我国在进化生物学领域取得了骄人成绩，如能抓住这一机遇，充分化生物学领域取得了骄人成绩，如能抓住这一机遇，充分利用我国丰富的生物种类和多样的环境条件这一优势，将利用我国丰富的生物种类和多样的环境条件这一优势，将会取得为世人瞩目的成绩。进化研究涉及的问题非常广泛，会取得为世人瞩目的成绩。进化研究涉及的问题非常广泛，在有限的时间内只能根据我国的特色和优势集中一些科学在有限的时间内只能根据我国的特色和优势集中一些科学问题进行探索。问题进行探索。主要科学问题：主要科学问题：结合结合DNADNA序列、形态和化石证据，重序列、形态和化石证据，重建生命之树（系统发育）；基因与基因组进化；进化发育建生命之树（系统发育）；基因与基因组进化；进化发育式样的多样性；适应性辐射和物种形成的分子机制等。式样的多样性；适应性辐射和物种形成的分子机制等。12，物种多样性与生态系统功能的关系物种多样性与生态系统功能的关系 生态系统功能是指生态系统执行其基本生态系统过程的能生态系统功能是指生态系统执行其基本生态系统过程的能力，包括水分的流动和储存、生物生产力、生物地球化学循力，包括水分的流动和储存、生物生产力、生物地球化学循环和生物多样性的维持等。生物多样性变化对生态系统功能环和生物多样性的维持等。生物多样性变化对生态系统功能过程的影响在于：改变对水分、养分和光能的利用效率；影过程的影响在于：改变对水分、养分和光能的利用效率；影响群落内食物关系响群落内食物关系(营养结构营养结构)；影响干扰发生的频率、程度和；影响干扰发生的频率、程度和范围。生物多样性是控制生态系统稳定性、生产力、养分动范围。生物多样性是控制生态系统稳定性、生产力、养分动态和外来种侵入的重要因素之一。我国是世界上物种多样性态和外来种侵入的重要因素之一。我国是世界上物种多样性资源最为丰富的国家之一，同时，由于长期以来人类活动的资源最为丰富的国家之一，同时，由于长期以来人类活动的强烈干扰和资源的不合理利用，物种多样性维持受到了极大强烈干扰和资源的不合理利用，物种多样性维持受到了极大的威胁，生态系统功能显著降低。因此，开展物种多样性与的威胁，生态系统功能显著降低。因此，开展物种多样性与生态系统功能关系的研究具有重要的理论和实践意义。生态系统功能关系的研究具有重要的理论和实践意义。主要科学问题：主要科学问题：物种多样性的形成、功能和维持机制；物种多样性的形成、功能和维持机制；生态系统内物种间相互作用的方式与机制；物种多样性与生生态系统内物种间相互作用的方式与机制；物种多样性与生态系统稳定性和演变的关系；物种多样性与外来种侵入的关态系统稳定性和演变的关系；物种多样性与外来种侵入的关系与机制；物种丧失（剔除）对生态系统功能的影响与机制系与机制；物种丧失（剔除）对生态系统功能的影响与机制等。等。13.13.我国重要资源生物的收集、评价及保护（存）我国重要资源生物的收集、评价及保护（存）我国地域辽阔，生态环境多样，生物种类丰富。许多野我国地域辽阔，生态环境多样，生物种类丰富。许多野生植物、动物可以作为粮食、蔬菜、花卉、草坪草、畜禽、生植物、动物可以作为粮食、蔬菜、花卉、草坪草、畜禽、药物等的种质来源，它们不仅是常规育种的材料，而且蕴涵药物等的种质来源，它们不仅是常规育种的材料，而且蕴涵有特殊的基因资源（如：抗病、抗旱等）；微生物、包括占有特殊的基因资源（如：抗病、抗旱等）；微生物、包括占总数总数99%99%以上的未培养微生物是生物技术赖以发展的重要资源。以上的未培养微生物是生物技术赖以发展的重要资源。我国在生物资源收集、评价和利用方面有一定积累，但由于我国在生物资源收集、评价和利用方面有一定积累，但由于基础研究滞后，导致了资源保护和利用远远落后于经济发展基础研究滞后，导致了资源保护和利用远远落后于经济发展的需要，而大量资源由于没有得到有效保护和利用，流失和的需要，而大量资源由于没有得到有效保护和利用，流失和灭绝现象严重。系统收集、保存重要资源生物，深入研究其灭绝现象严重。系统收集、保存重要资源生物，深入研究其遗传及代谢特点，对于保护和利用我国丰富的遗传资源、推遗传及代谢特点，对于保护和利用我国丰富的遗传资源、推动我国种植业、养殖业和生物技术产业的可持续发展具有重动我国种植业、养殖业和生物技术产业的可持续发展具有重要意义和紧迫性。要意义和紧迫性。主要科学问题：主要科学问题：我国重要野生动植物和微生物及其基因我国重要野生动植物和微生物及其基因资源的调查和收集；重要资源动、植生物的遗传学评价以及资源的调查和收集；重要资源动、植生物的遗传学评价以及繁殖和保护策略；重要资源生物代谢功能及产物的研究；重繁殖和保护策略；重要资源生物代谢功能及产物的研究；重要性状基因的鉴定和克隆。要性状基因的鉴定和克隆。14.14.农业资源高效利用农业资源高效利用 我国人口已超过我国人口已超过1313亿，农业资源相对短缺，包括耕地资亿，农业资源相对短缺，包括耕地资源、水资源、光资源和土壤重要营养元素不足已成为我国农源、水资源、光资源和土壤重要营养元素不足已成为我国农业可持续发展的重要限制因素。如何提高以上资源的利用效业可持续发展的重要限制因素。如何提高以上资源的利用效率以缓解农业资源的供需矛盾和可能出现的对农业生态环境率以缓解农业资源的供需矛盾和可能出现的对农业生态环境的影响，是保障我国粮食安全、经济安全、生态安全和可持的影响，是保障我国粮食安全、经济安全、生态安全和可持续发展的重大科技需求，也是我国建设小康社会的重要保障。续发展的重大科技需求，也是我国建设小康社会的重要保障。主要科学问题：主要科学问题：重要农作物区域化、集约化化栽培的基重要农作物区域化、集约化化栽培的基础研究；农作物对光能、水分和养分高效利用的生理和遗传础研究；农作物对光能、水分和养分高效利用的生理和遗传机理；高效、节能和环境友好型设施农业的基础研究；农业机理；高效、节能和环境友好型设施农业的基础研究；农业生物资源的高效利用。生物资源的高效利用。1515，农作物、林木生物灾害预防与可持续控制农作物、林木生物灾害预防与可持续控制 农作物和林木的病、虫、草、鼠等一直是农林生产中的重农作物和林木的病、虫、草、鼠等一直是农林生产中的重要限制因素。近年来，农林生物灾害在以惊人的速度发展，农要限制因素。近年来，农林生物灾害在以惊人的速度发展，农业生产结构调整、品种更迭及气候变迁以及天然林破坏和退化、业生产结构调整、品种更迭及气候变迁以及天然林破坏和退化、人工林的物种结构简单和基因窄化等为生物灾害的大发生创造人工林的物种结构简单和基因窄化等为生物灾害的大发生创造了条件，也使病、虫、草、鼠等有害生物的发生和发展规律不了条件，也使病、虫、草、鼠等有害生物的发生和发展规律不断变化。外来生物入侵所造成的威胁也愈加严重，由此也产生断变化。外来生物入侵所造成的威胁也愈加严重，由此也产生了新的生态和经济安全问题。加强农作物、林木生物灾害预防