生命科学发展趋势讲义

生命科学发展的特点、趋势和前沿一、生命科学发展的特点、趋势和前沿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，取得了一系列突破性进展。

总体看来：

分子生物学、生物化学、细胞生物学、发育生物学、遗传学、神经科学、免疫学等将继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，生命科学研究变得更加趋于系统化规模化数字化形成了以：系统（整合）研究生命的现象与本质为方向；以多学科交叉为基础：分析与整合并重、微观与宏观相结合的研究体系；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。

1，一大批生物基因组测序的完成催生了一批相关研究领域。2003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。之后，其它4000多种生物的基因组作图和测序也陆续完成。生命科学进展突出表现在：对基因、基因组结构和功能研究：形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA组学等新兴领域。这些分支领域已成为生物学基础研究的重要方面。

2，生物信息学迅速发展。生物信息学：是基于基因组、蛋白组信息分析的需要而出现的一门与信息科学、数学、计算机科学等交叉的新兴领域。其前沿问题包括：基因组信息结构复杂性；序列特别是非编码区信息分析；基因组结构与遗传语言；大规模基因、蛋白表达谱分析；基因表达的网络调控；蛋白质相互作用的网络关系和特征；生物信息学中新理论、新方法和新技术。生物信息学和其他学科进一步交叉、融合，发展形成了系统生物学(整合生物学)。其主要特征是从分子、细胞、器官到机体和从个体、群体到生态系统的不同层次上生物信息的整合和定量化。

3，发育生物学研究不断深入。

发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一，目前的热点研究领域是：

以模式生物如小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、线虫、拟南芥、水稻等为对象，

发现现新新的的与与发发育育相相关关基基因因阐明明它它们们的的时时空空表表达达谱谱、、调调控控机机理理以以及及对对细细胞胞行行为为和和组组织织器器官官形形成成与与分分化化的的影影响响，，从分分子子和和细细胞胞水水平平阐述述一一些些重重要要发发育育途途径径如如胚胚胎胎诱诱导导作作用用、、胚胚层层的的形形成成和和分分化化、、组组织织器器官官发发育育、、配配子子发发育育和和细细胞胞极极性性运运动动等等的的调调控控机机理理。。4，干干细细胞胞研研究究的的快快速速发发展展。。干细细胞胞具有有在在体体外外大大量量增增殖殖和和分分化化为为多多种种细细胞胞的的潜潜能能，，是是研研究究细细胞胞生生物物学学基基础础科科学学问问题题的的理理想想模模型型，，也也可可以以为为难难治治性性疾疾病病提提供供细细胞胞来来源源。。目前前，，干干细细胞胞的的定定向向分分化化、、自自我我更更新新、、干干细细胞胞的的可可塑塑性性等等是是重重要要的的基基础础研研究究。。5，小小分分子子RNA的发发现现和和对对其其功功能能研研究究是是近近10年来来分分子子生生物物学学领领域域最最突突出出的的热热点点之之一一小分分子子RNA存在在的的广广泛泛性性和和多多样样性性，提提示示小小分分子子RNA可能能有有广广泛泛的的生物物功功能能。是调调控控基基因因表表达达和和蛋蛋白白活活性性的的重重要要方方式式。。对具具有有调调节节功功能能的的非非编编码码RNA分子子的的结结构构特特征征、、调调控控方方式式以以及及生生物物学学功功能能是是近近期期重重要要的的研研究究方方向向。。6，多多学学科科交交叉叉促促进进了了脑脑科科学学和和认认知知科科学学的的发发展展。。借助助于于近近年年来来发发展展的的各各种种具具有有高空空间间和和时时间间分分辨辨率率脑成成像像和和信信息息处处理理技技术术，大大脑脑各各种种认认知知功功能能神神经经机机制制的的研研究究迅迅速速发发展展。。认知神经经科学家家们从单个神神经元、、脑组织织以及行行为等多多个层次次，对知觉、、记忆、、注意、、语言、、情绪、、意识以以及复杂杂社会认认知功能能开展了了系统研研究，对大脑认认知功能能的神经经机制的的理解有有了重要要进展，，并且建立立了认知的计计算模型型。这些研究究成果也也对理解解各种心理和精精神疾病病的神经基础础提供了科科学依据据。7，全球变变化、生生物多样样性和生生态系统统可持续续发展成成为宏观观生物学学研究的的热点和和前沿问问题之一一全球变化化驱动因因素的分析正正在由单因素和单站点向多因素和区域性集集成的方向发发展，反反映主导导因素变变异作用用的一系系列研究究站点的的完善和和由这些些站点构构成陆地地样带的的研究备备受关注注。生物多样样性的研研究更加重视视其功能能，重视视遗传、、物种和和生境多多样性格格局的自自然变化化和对人人为干扰扰的反应应；生物入侵侵对生态态系统的的影响，注重稀稀有和濒濒危物种种的保护护、恢复复、发展展和全球球变化对对生物多多样性影影响的机机制和过过程。发展生态态系统的的理论和和技术，揭示受损损生态系系统的恢恢复和重重建机制制已成为为生态系系统可持持续发展展的重要要研究内内容。8，生命命科学基基础研究究已成为为农业科科技创新新的源头头动力。。利用生物物技术实实现了基因在动物、植植物、微微生物间间的转移移和重组组，动植物物育种进进入一个个崭新的的时期。。一些农业业生物（（如水稻稻、家蚕蚕、鸡等等）全基因组组序列测测定的完成又又促进了了本世纪纪初“农农业生物物功能基基因组””研究的的全面开开展。未来5至10年（或20年）间围绕“重要农业业生物（植物、、动物、、微生物物）农艺、生生产、品品质等重要性状状的遗传、生长发育育分子调调控机理理”的研究究将全面面展开，，并将对对农业发发展产生生重要影影响。另外，向向资源节节约和高高效方向向发展，，保证农农产品（（食品）的质量和安安全也将是农农业基础础研究的的重要方方向。9，生物科学与与其它学科的的交叉和渗透更加广泛与深深入生命科学的很很多重要的里里程碑式的成成果都离不开开物理学、化化学等学科的的贡献,如：X射线晶体衍射射对DNA双螺旋结构的的确定、各种先进设备备用于精确和高高通量的基因因测序、数学和计算机机技术对基因组测序序的整合和分分析等极大地地推动了分子子生物学的发发展。过去十年来，，学科交叉逐逐步形成了一一些具有重要要科学意义和和应用前景的的研究领域，，具有代表性性的有：生物信息学、、组织工程学、、分子影像学、、认知科学等。。多学科、多层层次揭示生命命的基本规律律成为生命科科学重要的交交叉研究领域域。二、我国的研研究现状和取取得的重要进进展随着国家对基基础研究的重重视和科研投投入的不断增增长，我国科科技人员在生生命科学的基基础研究方面面获得了明显显的成绩。直直接表现为我我国近几年科科学论文的数数量有了很大大的提高，代代表基础研究究水平的SCI文章数量已上升到到世界前六位。在较短的时时间内缩短了了与国际先进进水平的差距距。在基础生物学学方面，中国国科学家承担担了人类基因组1％的测序，完成了国际HapMap计划中单倍型作图图10％的任务和21号与3号染色体SNP作图计划。在家蚕、家禽和和水稻的基因组测序序和功能基因因组等研究方方面获得了一一些国际领先先或先进的研研究成果，发发表了水稻基因组的框架序列，并在世界率率先绘制完成成了家蚕基因组“框架图”。在结构生物学学领域，成功功地解析了多个蛋白质及其复合物的的的三维结构，其中包括一批批与重大疾病病和重要生理理功能相关的的蛋白质的三三维结构，这这些三维结构构的解析为阐阐明其分子作作用机理或创创新药物设计计与筛选提供供了重要依据据。我国科学家还还积极参与重重要微生物基基因组的测序序工作，迄今今已完成了钩钩端螺旋体等等6个微生物的全全基因组测序序。“三志””（《中国植物志》、《中国动物志》、《中国孢子植物物志》）编研工作进进展顺利；《中国植物志》（中文版）已已经完成，成成为目前世界界上最大的植植物志。我国古生物学的一系列重大大发现，如澄澄江动物化石石群，瓮安动动物化石群，，辽宁鸟类化化石以及辽宁宁古果等引起起国际关注。。在中国植物区系系的起源、发展展和进化以及及家养动物起起源、进化与与遗传多样性性方面也获得得了一系列重重要成果。中国不仅是四大国际研究究计划（世界气候研研究计划（WCRP）；国际地圈圈——生物圈计划（（IGBP）；全球环境境变化的人文文因素（IHDP）;国际生物多样样性计划（DIVERSITAS））的参加国国，还是IGBP的发起国之一一，在全球变化、、生物多样性性的国际合作作研究中发挥挥着重要的作作用。近年来，我国国科学家在国国际顶级学术术期刊如《Cell》》、《Nature》、《Science》》等以及权威威性专业期期刊的发文文量明显增增多，标志志着我国基基础研究快快速发展，，研究水平平不断提高高。在医学和农学学等国家需求求领域，中中国科学家家也取得了了一些令世世人瞩目的的研究成果果。在农学领域域进一步深化化了对杂种种优势机理理的认识，，找到了显性、超显显性、上位位性都可成为杂杂种优势形形成的遗传传组分以及及可在同一一遗传体系系中共存现现象的分子子证据，提提出了“上位性是杂杂种优势的的主要遗传传基础”的学术观观点。利用分子标记技技术，在一些重重要农作物物中成功定定位和标记记了多个功功能基因位位点，获得了一些些具有自主主知识产权权的作物重重要农艺性性状相关的的功能基因因，如调控水稻分分蘖的关键键基因，影响水稻机械强强度基因，，磷诱导根根系发生相关基基因，水稻磷饥饿饿信号专一诱导表表达标记基基因、植物物磷高效利利用相关的的转录因子子、影响太湖猪猪高繁殖力力的主效基因因等。通过过有效的突突变体遗传传分析和信信号传导途途径研究，，深化了对对植物抗逆逆机制的认认识。在国际上首首先获得生生长速度较较快的转基因鱼，在鱼类异种细细胞核移植植与核质关系的分析析、两栖类类卵球成熟和和单性发育育等方面获得得了具有重重要国际影影响的成果果。利用细胞核核移植和体体细胞克隆隆成功地获获得了克隆牛、克克隆羊和克克隆猪等。我国有丰富富的野生植物和和畜禽种质质资源，经过数十十年的搜集集、整理和和分析，已已经完成了了对一批优良种种质资源的的评价及鉴鉴定，为进一步步利用这些些资源奠定定了基础。。应该说，，我国农业业科学基础础研究正面面临非常好好的发展机机遇。在医学领域域，我国科科学家主持持了肝脏蛋白质质组国际合合作项目，该项目将将为医学研研究提供重重要的信息息平台，在在国际上具具有较大的的影响。在心脑血管管病，恶性性肿瘤，内内分泌与代代谢性疾病病，精神与与神经性疾疾病和遗传传病的研究究中建立了重要要的遗传资资源库、信息数据库库和高通量量技术平台台，克隆和鉴定定出若干单基基因病和多多基因复杂杂性疾病的的致病基因因或易感基基因。在肿瘤治疗疗上，以早早幼粒白血血病为模型型，采用了了全反式维维甲酸和三氧化二砷砷联合用药，，大大提高高了无瘤生生存率，使使之成为少少数可以治治愈的肿瘤瘤，促进了了化学基因因组学的发发展，也促促进了以机机制作为设设计的和筛筛选靶向药药物与先导导化合物的的新药研发发。在精神神分裂症为为代表的复复杂性疾病病发生机理理的系统、、整合分析析中，初步步建立起多多元联合分分析体系，，取得了一一系列有价价值的成果果。另外，我国国在血吸虫和多多种病原体体基因组测测序、功能能研究、药药物及疫苗苗研究方面面也取得显显著成果。乙肝疫苗等等在预防和控控制我国高高发传染病病中发挥了了重要作用用。基因工程药药物、疫苗苗以及检测测诊断试剂剂盒等已步步入产业化化轨道。高通量药物物筛选已经经步入实用用阶段。具具有我国特特色的中药药成份作用用机理研究究取得了进进展，中药药基因组学学研究为中中药品种、、产地和毒毒副反应的的鉴别和质质量标准化化提供了可可能性。随着学术交交流和合作作的日渐加加强，交叉叉研究在我我国也获得得了迅速发发展。在生物大分分子研究领领域：我国已拥拥有多学科科、多层次次、多技术术平台的研研究队伍和和较好的工工作基础，，在细胞膜膜弹性理论论、DNA大分子弹性性和生物信信息学等领领域都做出出了突出成成绩。感觉神经生生物学领域域发展迅速速，在知觉的的基因表达达、视觉的的脑机制、、学习与记记忆、脑的的发育及可可塑性等方方面获得了了有国际影影响力的研研究成果。。分子影像像学研究发发展迅速。。此外，在在学习与记记忆的化学学基础研究究、微量分分析、单细细胞单分子子分析、高高通量分析析（包括生生物转化、、某些生物物过程的化化学介入或或干扰研究究）等方面面有了很好好的研究积积累。我国虽然在在生命科学学领域取得得了突出成成绩，但与与美、欧、、日等发达达国家相比比仍有相当当大的差距。虽然近年年来研究论论文数量增增长很快，，但具有原始创新性性的高质量论论文较少，，在世界生生命科学权威学术杂杂志的文章数量量还较少。。分析我国生生命科学基基础研究现现状，主要差距在在于：(1)原原创性学学术思想少少，跟踪和和模仿研究究多；（2）基础研研究投入不不足；(3)缺缺乏良好的的研究体系系和平台，，国际竞争争力不强；；(4)缺缺乏处于国国际前沿的的高素质研究究团队，在国际权权威学术杂杂志上发表表的研究论论文还是个个别和零星星的，并且且过分地依依靠个别科科学家；(5)学学科和领域域交叉的机机制不畅，，其中有科科研运行体体制的问题题，也与国国家层面的的引导有关关；(6)数据共共享性差，，多数研究究基本上是是各自为阵阵和从头开开始，造成成不必要的的重复和浪浪费；（7）研究技技术和手段段发展滞后后；（8））项目评审审与资助机机制有待进进一步完善善。上述问问题应当在在“十二五五”期间引引起重视并并予以改进进。三、“十二二五”发展展战略构想想在未来五年年中，生命命科学基础研究要特别注意意培植新兴领域和和学科生长长点，优先支持持具有重大大科学意义义和价值的的基础研究究。充分利用基基因组学、、蛋白质组组学和生物物信息学所取得的理理论和技术术成就，带动遗传、发育育、细胞、、免疫、神神经、进化化和生态学学等前沿领领域的发展展。注重在基因因组学、蛋蛋白组学、、分子影像像学、神经经科学和生生物信息学学等前沿领领域发展自自己的长处处和特色，，积极参与与国际竞争争。在农学和医学学领域，要以国家家需求为目目标开展基基础研究，，努力解决决涉及食品品安全、生生态安全、、防病治病病和生物产产业发展的的深层次基基础问题。。农学基础研研究要围绕“保证使我国国在未来1020年间逐步成成为世界农农业基础科科学创新与与农业高新新技术创新新研究方面面的先进国国家”的目标而而开展；大大力支持以以揭示调控重重要农业生生物（植物物、动物、、微生物））农艺、产产量、品质质、抗病虫虫等重要性性状的遗传传、生长发发育分子调调控机理为为目标的自自由探索；进一步推推动我国在在食品安全全，资源高高效利用和和农业生态态学方面基基础研究的的发展。医学基础研研究要充分发掘掘和利用我我国丰富的的医学资源源（包括各种疾病家家系和病例、隔隔离人群、、天然药物物资源、病病原微生物物和复杂的的自然环境境等），以以重大疾病的的发生、发发展机理与与防治为主主线，开展相关关的基础医医学、预防防医学、临临床医学基基础和药学学的前沿研研究。从不不同层次（（分子、细细胞、组织织器官、个个体、群体体乃至生态态和生物圈圈）上揭示示疾病成因因和机理，，逐渐将临临床医学、、基础医学学、预防医医学和药学学研究加以以整合，实实现由疾病病治疗向治治疗与预防防相结合的的研究过渡渡，由结构构研究向结结构与功能能相结合过过渡，更加加注重功能能表现与调调控机制的的研究，重重视对正常常生理状态态的维持和和调节机理理的认识，，大力发展展具有中国特色的的中医药学学。要大力提倡倡和鼓励学科交叉与与合作。针对未来来国际上科科技前沿和和我国科技技及产业发发展的需求求，根据我我国的学科科交叉现状状，相对集集中地资助助分子影像像学、认知知科学与生生物大分子子相互作用用规律等研研究。加强强生物组织织的功能化化定量研究究，力争在在感觉神经经信息处理理及模拟，，分子成像像的理论和和方法等方方面取得突突破。不断完善基基金管理和和资助模式式，坚持自自由探索和和宏观引导导相结合，，贯彻科学学问题的"双来源"和基金发展展的“双驱驱动”原则则，以培养养杰出人才才、营造创创新和开放放合作的学学术氛围为为宗旨，进进一步完善善基金管理理，加强对对优秀科学学家的连续续和长期资资助，培养养创新学术术团队，造造就一批具具有国际竞竞争力的研研究队伍，，进一步提提升我国生生命科学基基础研究的的水平。四、国家层层面优先资资助领域1.重要要组织器官官发育的细细胞与分子子基础发育生物学学是当今生生命科学中中的一门前前沿学科，，主要利用用小鼠、斑斑马鱼、爪爪蟾、海胆胆、果蝇、、线虫、拟拟南芥、水水稻等模式式生物研究究生物体从从精子和卵卵子的发生生、受精、、胚胎发育育、生长，，到衰老、、死亡的规规律。目前的热点点研究领域域是从分子和细细胞水平阐阐述一些重重要发育途途径的调控控机理，这这些发育途途径包括胚胚胎诱导作作用、胚层层的形成和和分化、组组织器官发发育、配子子发育和细细胞的极性性运动等，，发现新的的发育相关关基因，阐阐明它们的的时空表达达谱、表达达调控机理理和对细胞胞行为和组组织器官形形成与分化化的影响。。主要要科科学学问问题题：：发育育过过程程中中基基因因时时空空表表达达的的遗遗传传和和表表观观遗遗传传调调控控机机制制；；机机体体形形成成时时的的格格式式化化（（patterning）；；组组织织和和器器官官形形成成中中细细胞胞分分化化和和移移动动的的分分子子基基础础；；以以动动物物发发育育为为模模型型研研究究人人类类重重大大疾疾病病的的发发生生发发展展机机制制等等。。2.基因因和和基基因因组组的的结结构构和和功功能能以基基因因组组计计划划为为先先导导的的大大规规模模生生物物基基因因测测序序，，为为人人类类认认识识复复杂杂生生命命现现象象的的本本质质，，揭揭示示生生物物发发生生、、发发育育、、进进化化及及其其与与环环境境的的关关系系提提供供了了重重要要的的信信息息。。如如何何解解读读和和注注释释基基因因组组测测序序获获得得的的海海量量数数据据，，成成为为今今后后的的研研究究重重点点，，也也成成为为世世界界各各国国竞竞争争的的焦焦点点。。目目前前对对基基因因和和基基因因组组的的结结构构和和功功能能研研究究，，形形成成了了结结构构基基因因组组学学、、功功能能基基因因组组学学、、比比较较基基因因组组学学等等新新的的快快速速发发展展的的研研究究领领域域。。主要要科科学学问问题题：：基因因组组结结构构与与遗遗传传语语言言，，其其中中包包括括非非编编码码DNA的鉴鉴定定和和功功能能研研究究；；基基因因组组DNA序列列元元件件的的鉴鉴定定及及其其生生物物学学功功能能；；基基因因表表达达的的网网络络调调控控；；从从比比较较基基因因组组的的角角度度研研究究基基因因起起源源；；研研究究基基因因组组学学的的新新方方法法和和新新技技术术等等。。3．蛋白质结结构－功功能关系系蛋白质结结构－功功能关系系是细胞胞生命活活动的重重要基础础。蛋白白质的功功能通过过其结构构、运动动和相互互作用得得以实现现。蛋白白质三维维结构主主要包括括整体水水平的肽肽链折叠叠方式、、原子水水平的构构象、分分子的内内在运动动性和在在不同条条件下的的结构变变化，从从而实现现蛋白质质分子间间和亚基基间、以以及蛋白白质与非非蛋白质质分子之之间的相相互作用用。本领领域鼓励励在蛋白白质结构构和功能能及其相相互关系系等方面面开展创创新性研研究。主要科学学问题：：蛋白质三三维结构构与功能能的关系系；蛋白白质分子子在不同同条件下下的运动动规律；；蛋白质质与其它它生物大大分子的的相互作作用；氨氨基酸序序列和三三维结构构之间的的关联；；原子水水平蛋白白质结构构与蛋白白质折叠叠和功能能的关系系；膜蛋蛋白和糖糖蛋白的的结构及及其在细细胞生命命活动中中的功能能等。4，细胞信号号转导的的网络调调节及效效应生命活动动离不开开信息交交流。细细胞通过过复杂的的信号网网络实现现增殖、、分化、、运动、、凋亡及及其它生生理活动动并对其其进行精精细的调调节，以以应对复复杂的环环境。尽尽管目前前在这一一领域已已取得一一些研究究进展，，但对生生命活动动的信息息调控机机制的认认识还远远非完善善。由于于疾病最最终可归归因于信信号网络络的失调调，其中中的很多多组分都都可成为为药物筛筛选的靶靶标，因因此相关关研究对对人类健健康也有有深远的的影响。。主要科学学问题：：信号网络络新组分分的鉴定定和功能能分析；；信号网网络组分分间的相相互作用用及其调调节机制制；信号号通路间间的对话话机制及及生物学学意义；；信息整整合机制制和应答答方式的的系统整整合生物物学分析析；生理理与病理理条件下下信号传传递的异异同等。。5.细胞胞运动的的分子机机制细胞运动动是以微管和微微丝骨架架支撑的重要生命命活动，包括细胞迁移移、细胞胞分裂和和胞内运运输等，其共同同特征是是需要驱驱动蛋白白的参与与及细胞胞骨架的的动态协协调。在体内，，细胞定定向迁移移需要胞胞外信号号分子的的引导，，这一过过程为胚胚胎发育育、神经经系统形形成和免免疫系统统趋化功功能所必必须。细细胞迁移移异常将将导致严严重的疾疾病，而而肿瘤的的恶化也也是细胞胞迁移异异常激活活的结果果。细胞胞运动性性是细胞胞生物学学领域中中的一个个重要的的基础性性理论问问题。主要科学学问题：：细胞运动动相关过过程的分分子机理理；细胞胞运动的的信号调调控机制制；驱动动蛋白功功能和特特异性调调节；微微管和微微丝系统统的动态态性调节节和功能能协调机机制；细细胞运动动与胚胎胎发育、、器官形形成和疾疾病发生生的关系系等。6.膜系统及及物质跨膜运运输细胞作为生命命活动的基本本单元，不断断地与外界进进行物资交换换。细胞内的的物质运输和和与外界物质质交换是生命命的基本现象象，它直接影影响到细胞的的增殖和分化化。胞内运输输涉及内膜系系统的动态变变化、囊泡运运输、胞吞和和胞吐等重要要过程。这些些过程不仅为为普通细胞所所必须，在神神经和腺体细细胞中尤为重重要。因此，，膜系统和物物质跨膜运输输一直是细胞胞生物学研究究的中心问题题之一。主要科学问题题：囊泡运输、、胞吞和胞吐吐的分子机制制和调控，以以及与信号转转导的相互影影响；核膜内内外物质交流流机制；细胞胞周期中内膜膜系统的动态态变化等。7.干细胞胞特性与定向向分化干细胞具有在在体外大量增增殖和分化为为多种细胞的的潜能，是研研究细胞生物物学基础科学学问题如自我我更新、定向向分化和细胞胞可塑性的理理想模型，也也可以为疾病病治疗和组织织器官重建提提供可能。目目前对调控干干细胞增殖和和分化机制的的认识还十分分有限。主要科学问题题：干细胞增殖和和分化的分子子调控机制；；体细胞核基基因组重编程程的机理以及及重编程分子子的鉴定；线线粒体基因组组在体细胞核核基因组重编编程中的作用用；疾病相关关的干细胞如如肿瘤干细胞胞等的研究。。8.免疫应答和免免疫耐受的细细胞和分子机机制免疫应答机制制与调节始终终是免疫学的的关键基础问问题。迄今包包括淋巴细胞胞识别抗原后后的活化、抗抗原信息处理理、加工、整整合、提呈和和转导，效应应产生及免疫疫自稳的形成成，共刺激信信号分子及其其信号调节网网络，抗原提提呈细胞的作作用等重要过过程和环节的的调控机制等等基础免疫学学问题仍有许许多深入研究究的空间，所所以应该继续续鼓励具有概概念、理论和和方法创新的的相关命题研研究，丰富对对免疫学基本本理论的认识识。天然免疫系统统不仅介导机机体对病原生生物的反应，，而且为机体体获得性免疫疫应答的启动动提供信号。。目前对天然然－获得性免免疫应答的相相互联系迄今今了解还很少少，因此深入入了解天然免免疫系统如何何启动并调节节获得性免疫疫应答已成为为目前免疫学学前沿领域之之一。免疫耐受是另另一个目前值值得重点关注注的研究领域域。在深入研研究免疫耐受受诱导及调节节和消除的分分子机理的基基础上，结合合基于免疫耐耐受机制的临临床治疗手段段，为包含免免疫性疾病、、过敏性疾病病、肿瘤、器器官移植排斥斥等提供新的的干预途径和和方法，并为为疫苗设计提提供重要的分分子信息。主要科学问题题：天然免疫与获获得性免疫应应答的相互联联系和相互作作用；免疫耐耐受诱导和消消除的分子机机理及其临床床应用评价等等。9．精神、心理理和行为的神神经生物学基基础人与动物的行行为均受遗传传和社会两方方面制约。行行为学的研究究内容包括本本能(如求偶、生育育、捕食和自自我防御等)，后天获得的的技能(如学习和记忆忆等)，以及病理性性改变（如精精神与心理障障碍等)。行为受神经经系统控制。。研究遗传传因素和生存存环境对神经经系统形成与与改变的调控控，及其对精精神、心理和和行为的影响响，将不仅促促进脑高级功功能的神经生生物学基础研研究，而且还还能为增进精精神与心理健健康提供理论论基础。主要科学问题题：行为的发生、、发展和演化化规律；利用用模式动物和和人类遗传性性精神与心理理障碍疾病资资源，鉴定和和研究与行为为相关的功能能和致病基因因及作用机理理；生存环境境对神经系统统发育、功能能性修饰和病病理性改变的的影响，及其其与行为形成成和改变的相相关性；探寻寻治疗精神与与心理障碍的的新策略和新新方法。10．极端条件下下的生命及其其适应机制在地球上，存存在着形式多多样的极端自自然环境，例例如：热泉、、深海、海底底热溢口、深深部地下、高高寒雪线地区区、南极、盐盐碱湖、高辐辐射区域等。。生活在极端端自然环境中中的生物蕴涵涵着生命进化化历程的丰富富信息，代表表着生命对于于环境的极限限适应能力，，推动着地球球上的物质循循环，是生物物遗传和代谢谢多样性的宝宝藏。开展极极端生物的研研究对于揭示示生命的起源源及演化规律律，认识生命命与环境的相相互作用，促促进极端生物物资源在生物物技术等方面面的应用具有有重要意义。。主要要科科学学问问题题：：生命命对对于于极极端端自自然然环环境境的的适适应应机机制制；；极极端端生生物物的的代代谢谢特特点点及及特特殊殊代代谢谢产产物物；；典典型型极极端端自自然然环环境境中中的的生生物物物物种种结结构构、、基基因因构构成成、、协协同同适适应应机机制制及及与与环环境境的的相相互互作作用用。空间间微微重重力力环环境境下下的的生生物物响响应应机机制制。。11.系统统发发育育重重建建与与分分子子进进化化进化化是是生生命命科科学学的的基基本本问问题题之之一一，，没没有有进进化化论论的的指指导导，，生生物物学学一一切切问问题题都都难难以以解解释释。。20世纪纪进进化化研研究究取取得得了了显显著著进进展展，，也也带带动动和和促促进进了了相相关关领领域域的的发发展展。。基基因因组组研研究究的的突突破破性性进进展展为为进进化化研研究究创创造造了了难难得得的的机机遇遇。。近近年年来来我我国国在在进进化化生生物物学学领领域域取取得得了了骄骄人人成成绩绩，，如如能能抓抓住住这这一一机机遇遇，，充充分分利利用用我我国国丰丰富富的的生生物物种种类类和和多多样样的的环环境境条条件件这这一一优优势势，，将将会会取取得得为为世世人人瞩瞩目目的的成成绩绩。。进进化化研研究究涉涉及及的的问问题题非非常常广广泛泛，，在在有有限限的的时时间间内内只只能能根根据据我我国国的的特特色色和和优优势势集集中中一一些些科科学学问问题题进进行行探探索索。。主要要科科学学问问题题：：结合合DNA序列列、、形形态态和和化化石石证证据据，，重重建建生生命命之之树树（（系系统统发发育育））；；基基因因与与基基因因组组进进化化；；进进化化发发育育式式样样的的多多样样性性；；适适应应性性辐辐射射和和物物种种形形成成的的分分子子机机制制等等。。12，，物种种多多样样性性与与生生态态系系统统功功能能的的关关系系生态态系系统统功功能能是是指指生生态态系系统统执执行行其其基基本本生生态态系系统统过过程程的的能能力力，，包包括括水水分分的的流流动动和和储储存存、、生生物物生生产产力力、、生生物物地地球球化化学学循循环环和和生生物物多多样样性性的的维维持持等等。。生生物物多多样样性性变变化化对对生生态态系系统统功功能能过过程程的的影影响响在在于于：：改改变变对对水水分分、、养养分分和和光光能能的的利利用用效效率率；；影影响响群群落落内内食食物物关关系系(营养养结结构构)；影影响响干干扰扰发发生生的的频频率率、、程程度度和和范范围围。。生生物物多多样样性性是是控控制制生生态态系系统统稳稳定定性性、、生生产产力力、、养养分分动动态态和和外外来来种种侵侵入入的的重重要要因因素素之之一一。。我我国国是是世世界界上上物物种种多多样样性性资资源源最最为为丰丰富富的的国国家家之之一一，，同同时时，，由由于于长长期期以以来来人人类类活活动动的的强强烈烈干干扰扰和和资资源源的的不不合合理理利利用用，，物物种种多多样样性性维维持持受受到到了了极极大大的的威威胁胁，，生生态态系系统统功功能能显显著著降降低低。。因因此此，，开开展展物物种种多多样样性性与与生生态态系系统统功功能能关关系系的的研研究究具具有有重重要要的的理理论论和和实实践践意意义义。。主要要科科学学问问题题：：物种种多多样样性性的的形形成成、、功功能能和和维维持持机机制制；；生生态态系系统统内内物物种种间间相相互互作作用用的的方方式式与与机机制制；；物物种种多多样样性性与与生生态态系系统统稳稳定定性性和和演演变变的的关关系系；；物物种种多多样样性性与与外外来来种种侵侵入入的的关关系系与与机机制制；；物物种种丧丧失失（（剔剔除除））对对生生态态系系统统功功能能的的影影响响与与机机制制等等。。13.我国国重重要要资资源源生生物物的的收收集集、、评评价价及及保保护护（（存存））我国国地地域域辽辽阔阔，，生生态态环环境境多多样样，，生生物物种种类类丰丰富富。。许许多多野野生生植植物物、、动动物物可可以以作作为为粮粮食食、、蔬蔬菜菜、、花花卉卉、、草草坪坪草草、、畜畜禽禽、、药药物物等等的的种种质质来来源源，，它它们们不不仅仅是是常常规规育育种种的的材材料料，，而而且且蕴蕴涵涵有有特特殊殊的的基基因因资资源源（（如如：：抗抗病病、、抗抗旱旱等等））；；微微生生物物、、包包括括占占总总数数99%以上上的的未未培培养养微微生生物物是是生生物物技技术术赖赖以以发发展展的的重重要要资资源源。。我我国国在在生生物物资资源源收收集集、、评评价价和和利利用用方方面面有有一一定定积积累累，，但但由由于于基基础础研研究究滞滞后后，，导导致致了了资资源源保保护护和和利利用用远远远远落落后后于于经经济济发发展展的的需需要要，，而而大大量量资资源源由由于于没没有有得得到到有有效效保保护护和和利利用用，，流流失失和和灭灭绝绝现现象象严严重重。。系系统统收收集集、、保保存存重重要要资资源源生生物物，，深深入入研研究究其其遗遗传传及及代代谢谢特特点点，，对对于于保保护护和和利利用用我我国国丰丰富富的的遗遗传传资资源源、、推推动动我我国国种种植植业业、、养养殖殖业业和和生生物物技技术术产产业业的的可可持持续续发发展展具具有有重重要要意意义义和和紧紧迫迫性性。。主要要科科学学问问题题：：我国国重重要要野野生生动动植植物物和和微微生生物物及及其其基基因因资资源源的的调调查查和和收收集集；；重重要要资资源源动动、、植植生生物物的的遗遗传传学学评评价价以以及及繁繁殖殖和和保保护护策策略略；；重重要要资资源源生生物物代代谢谢功功能能及及产产物物的的研研究究；；重重要要性性状状基基因因的的鉴鉴定定和和克克隆隆。。14.农业业资资源源高高效效利利用用我国国人人口口已已超超过过13亿，，农农业业资资源源相相对对短短缺缺，，包包括括耕耕地地资资源源、、水水资资源源、、光光资资源源和和土土壤壤重重要要营营养养元元素素不不足足已已成成为为我我国国农农业业可可持持续续发发展展的的重重要要限限制制因因素素。。如如何何提提高高以以上上资资源源的的利利用用效效率率以以缓缓解解农农业业资资源源的的供供需需矛矛盾盾和和可可能能出出现现的的对对农农业业生生态态环环境境的的影影响响，，是是保保障障我我国国粮粮食食安安全全、、经经济济安安全全、、生生态态安安全全和和可可持持续续发发展展的的重重大大科科技技需需求求，，也也是是我我国国建建设设小小康康社社会会的的重重要要保保障障。。主要要科科学学问问题题：：重要要农农作作物物区区域域化化、、集集约约化化化化栽栽培培的的基基础础研研究究；；农农作作物物对对光光能能、、水水分分和和养养分分高高效效利利用用的的生生理理和和遗遗传传机机理理；；高高效效、、节节能能和和环环境境友友好好型型设设施施农农业业的的基基础础研研究究；；农农业业生生物物资资源源的的高高效效利利用用。。15，农作物、林木木生物灾害预预防与可持续续控制农作物和林木木的病、虫、、草、鼠等一一直是农林生生产中的重要要限制因素。。近年来，农农林生物灾害害在以惊人的的速度发展，，农业生产结结构调整、品品种更迭及气气候变迁以及及天然林破坏坏和退化、人人工林的物种种结构简单和和基因窄化等等为生物灾害害的大发生创创造了条件，，也使病、虫虫、草、鼠等等有害生物的的发生和发展展规律不断变变化。外来生生物入侵所造造成的威胁也也愈加严重，，由此也产生生了新的生态态和经济安全全问题。加强强农作物、林林木生物灾害害预防与控制制的基础研究究，已经成为为保证农林业业持续稳定发发展所迫切需需要解决的重重大科学问题题。主要科学问题题：重要生物灾害害的成灾原因因及危害机理理；主要有害害生物种群的的可持续控制制；农作物和和林木抗性资资源发掘和种种质创新；入入侵有害生物物的检疫、监监测和预警系系统研制等。。16.重要动物疫病病的病原学及及致病机制近年来，猪瘟瘟、鸡新城疫疫、对虾白斑斑综合症等一一些常发的重重大畜禽传染染病尚未得到到根本控制，，病原的耐药药性越来越复复杂和严重，，而高致病性性禽流感等烈烈性传染病还还在不断出现现（甚至有时时对人类也构构成了威胁）），每年造成成的经济损失失十分巨大。。有关动物重重要病原（包包括病毒、细细菌和寄生虫虫）的基础研研究滞后，导导致防控技术术水平与发达达国家相比差差距较大。为为了能有效控控制畜禽的重重要疫病，应应尽快开展相相关的基础研研究工作。主要科学问题题：重要动物病毒毒病的发病机机制、病毒变变异－致病性性和抗原性三三者间的关系系；病毒与宿宿主相互作用用的分子机制制；病毒克服服机体免疫屏屏障，形成持持续感染、免免疫耐受和免免疫逃逸的机机制；人畜共共患病病原在在不同宿主体体内的感染途途径、靶细胞胞上的受体特特点以及影响响病原组织嗜嗜性的关键分分子位点；重重要动物疫病病的病原生态态学等。17，重要水生生物物优化养殖的关键基础为了合理利用用我国的水产产资源和可持持续地发展生生态养殖，一一方面要加强强对我国特有有、名贵、有有重要经济价价值水生生物物的繁殖生物物学研究；另另一方面应加加强水生生物物对栖息地环环境变化的相相应机理和对对重要环境胁胁迫因素的耐耐受能力和耐耐受机理方面面的研究工作作。主要科学问题题：水生生物体对对环境胁迫反反应的细胞和和分子基础；；胁迫信号在在体内传递的的方式及后续续反应；耐受受性的产生机机理；重要名名贵经济水生生生物的繁殖殖生物学等。。18，食品安安全的重要基基础研究食品安全与人人民健康密切切相关。食品品生产过程中中农药、兽药药残留、化肥肥过量施用及及食品加工过过程中滥用添添加剂等问题题，都可能对对食品安全和和人类健康造造成危害，还还影响到我国国农产品的国国际竞争力。。开展食品安安全相关的重重要基础研究究，是国民经经济和社会发发展的重大需需求，具有重重要的科学意意义和应用前前景。主要科学问题题：农用化学物质质（农药、兽兽药、化肥等等）在生物体体内代谢机理理及其对农畜畜产品营养品品质形成的影影响；农业化化学物质残留留物高通量、、原位、快速速、灵敏的检检测方法研究究；食品中残残留化学物质质、食品添加加剂、天然毒毒素的生物安安全评估体系系；转基因食食品对人类长长期和潜在影影响的评价；；农用化学物物质残留对人人体健康和环环境影响效应应评价；食品品加工贮运过过程中产生的的生物性、化化学性有毒有有害物质的检检测技术方法法；农业生态态系统的污染染特别是土壤壤污染对食品品安全的影响响等。19，重要传染病病病原体的病原原学及其与宿宿主相互作用用病原体和宿主主相互作用是是决定感染、、疾病转归及及传播流行的的关键。近年年来面对我国国一些重要传传染病的流行行和发病特点点发生了变化化，以及某些些动物源性疾疾病病原体可可能越过种的的屏障传至人人体，进而可可能形成人间间传播的潜在在威胁等新的的挑战，迫切切需要我们进进一步在宏观观（群体）和和微观层面深深入开展与感感染发生、临临床疾病的发发生发展和传传播流行密切切相关的病原原体遗传特性性及其变异规规律、与宿主主相互作用的的细胞和分子子生物学基础础研究，这将将对我国传染染病控制的理理论和实践的的发展产生根根本的影响。。研究重点应应置于我国发发病率高或近近年重新抬头头的重要传染染病（如肝炎炎、结核和血血吸虫病等））和具有重大大潜在威胁的的新发传染病病。主要科学问题题：病原体或其特特定基因型、、重组体与宿宿主相互作用用的细胞和分分子基础；病病原体基因（（基因型）及及重组体在人人群中的分布布特点；特定定基因（基因因型）与临床床病谱的关系系及与抗病原原治疗关系；；病原体基因因（基因型））与宿主免疫疫应答、遗传传学特征之间间的关系以及及抗感染免疫疫应答及调节节与疾病转归归和传播流行行的关系等。。20．恶性肿瘤和和心脑血管病病等重大疾病病发生发展机机理多因素多基因因参与形成的的复杂性状疾疾病，特别是是恶性肿瘤、、心脑血管疾疾病等严重威威胁着人民的的生命和健康康，已成为全全世界重要的的医学目标之之一。无疑，，结合我国的的实际情况，，研究我国高高发和死亡率率高的恶性肿肿瘤、心脑血血管病等重大大疾病的发生生发展机理及及防治策略是是极为重要和和迫切的。主要科学问题题：恶性肿瘤、心心脑血管病等等重大疾病的的发生发展及及转归的多因因素整合分析析；疾病发生生发展不同阶阶段的分子分分型与标志物物筛选；疾病病发生的遗传传背景、分子子发病学和分分子病理学；；神经、内分分泌和免疫调调节与疾病发发生的关系等等。21.创新药物的关关键基础创新药物基础础研究包括药药物的发现、、药物构效关关系、药物输输运系统、药药效的评价等等方面。其中中药物的发现现是基础，而而药物新靶标标的发现和确确证将是新药药发现的重要要源头和关键键。人类利用用药物对疾病病治疗所涉及及的药物靶标标还不到500个，主要是受受体酶类、各各种离子通道道和核受体等等，只占理论论存在靶标数数的10％左右。因此此，充分利用用人类基因组组计划提供的的基因信息，，在这一领域域取得进展和和突破是有可可能的。主要科学问题题：基于基因组信信息和其它原原理的药物作作用新靶标的的发现；药物物新靶标的评评价；药物新新靶标的确认认；药物新靶靶标与药物作作用机制及与与其功能活性性的关系等22，营养、代谢与与相关疾病发发病的机制我国目前面临临着营养缺乏乏与营养过度度的双重挑战战，即在农村村和边远地区区人群面临营营养缺乏的同同时，慢性非非传染性疾病病患病率迅速速上升。这些些慢性非传染染性疾病（如如：代谢综合合征，包括肥肥胖、高血压压、糖尿病、、血脂异常等等），一方面面与遗传因素素有关，另一一方面多与不不适当的营养养素摄入有关关，所以也称称为营养相关关性疾病。上上述疾病严重重威胁人类健健康，从根本本上防治这些些营养相关疾疾病，需要对对发病机制进进行深入了解解。主要科学问题题：构建我国不同同种族人群营营养相关基因因表达数据库库；寻找与人人体营养素需需要量相关的的分子标记物物，根据个体体的营养素需需求和差异指指导个体的营营养与膳食；；具有健康促促进作用的植植物化学物筛筛选及其预防防营养相关疾疾病的分子机机制；体重超超重及肥胖、、糖尿病、高高血压等营养养相关疾病的的分子营养学学机制等。23.衰老相关疾病病的发生与转转归机理人口老龄化已已成为全球性性问题，我国国也将步入老老龄化社会。。由于人口老老龄化所带来来的一系列健健康和医学问问题，特别是是伴随衰老而而至的退行性性疾病，严重重影响人口质质量和生活质质量，已引起起各国政府与与公众的广泛泛重视。“衰衰老”是老年年退行性疾病病的根源，认认识衰老机理理，可以更好好地解释衰老老相关疾病的的发生和转归归机理，同时时也为预防老老年退行性疾疾病提供重要要的理论指导导。主要科学问题题：衰老的细胞、、分子和遗传传基础；环境境因素对衰老老进程的影响响；老年脑衰衰退及其相关关疾病（如老老年性痴呆，，帕金森氏病病、老年性精精神神经病等等）发生机理理及预防策略略；老年性运运动系统和免免疫系统疾病病的发生机理理及预防策略略等。24.中医药关键基基础理论建立于临床实实践和古代哲哲学思想上的的中医基础理理论强调机体体五脏六腑的的协调统一，，重视疾病发发生发展过程程中内因对外外来致病因素素的反应以及及脏腑功能的的相互制约，，体现了以““关系本体论论”的辨证思思维方法来思思考和认识疾疾病的特点。。以往的研究究实践表明，，以还原论思思想为基础的的实验科学虽虽然解释了中中医基础理论论的一些现象象和规律，但但对于基于““关系本体论论”中医基础础理论的科学学解释具有很很大的局限性性。追随生物物学理论和方方法论变革的的趋势，即从从局部观向整整体观拓展，，从线性思维维走向整体思思维，从注重重分析转变为为分析与综合合相结合，中中医基础理论论研究需探索索运用复杂思思维与方法，，充分采用现现代生命科学学中整体性研研究方法和相相应的研究技技术开展对中中医藏象、病病机和方剂配配伍等研究，，揭示中医药药调控理论的的生物学基础础，推进中医医现代化的进进程。中药现代化是是中医现代化化的重要组成成部分，也是是可期待的产产生突破的科科学领域。复复方是基于方方剂配伍理论论的中医临床床投药形式。。当前值得重重点关注的是是中药体内过过程的研究，，它对于阐明明中药的作用用机理，指导导临床合理用用药至关重要要。在实践上上要鼓励采用用现代分析技技术研究中药药复杂体系的的体内过程，，解释中药及及其复方体内内药效物质及及作用环节或或组效靶点（（位）效应，，以及药代与与毒代动力学学规律等。主要科学问题题：中医药调控理理论的生物学学基础；基于于中医藏象、、病机和方剂剂配伍等基