國家重大科學研究計劃

國家重大科學研究計劃，是國家重點基礎研究發展計劃（簡稱973計劃）的一部分，由中國科技部開展。該計劃起初涉及蛋白質研究、量子調控研究、納米科學研究、發育與生殖研究等4大領域。後來，增加全球變化研究和幹細胞研究，成為6大領域。

中國科技部每年發布國家重大科學研究計劃的重點資助領域。

根據《國家重點基礎研究發展計劃和重大科學研究計劃2014年重要支持方向》，蛋白質研究重點領域包括：

1.重要生物大分子的結構生物學研究

研究具有重要生理和藥理功能的生物大分子複合體（含RNA-蛋白複合體）的三維結構；研究具有重要生理和藥理功能的膜蛋白（特別是真核膜蛋白）及其與配體和下游調控蛋白複合物的三維結構。支持綜合運用多學科方法開展蛋白質的結構研究與功能詮釋，揭示其作用的分子機制和生物學功能。

2. 重要生理與病理過程的蛋白質組學研究（C類）

針對重要生理過程或重大疾病的病理過程，應用深度覆蓋、動態比較、定量、目標蛋白質組等技術，重點研究其蛋白質組的表達譜和修飾譜，發現和驗證若干重要的分子標誌物/靶點，揭示蛋白質組（群）及其相關通路的調控規律，以及生理或病理意義。

3. 蛋白質研究的新技術與新方法（C類）

發展蛋白質定性基礎上的高精度定量、高分辨結構測定、相互作用和動態過程研究的新技術新方法。特別關注生物大分子複合體、膜蛋白、修飾蛋白質的結構分析和相互作用研究的實驗和理論計算新技術新方法；修飾代謝物、金屬離子等對蛋白質功能調控機制研究的新技術新策略；高靈敏蛋白質標記及其動態跟蹤和影像技術。

4. 蛋白質生成、加工、降解及其調控

研究非編碼RNA在蛋白質生成、加工和降解過程中的調控作用；研究膜受體等功能蛋白質在翻譯過程中的質量控制機制以及病原體對翻譯調控的逃逸和抑制機制。

5. 蛋白質生物學功能研究

針對細胞生命過程中的重大科學問題，研究參與基因轉錄調控和信號轉導過程的關鍵蛋白質及其複合物的生物學功能，以及與這些關鍵蛋白質調控相關的非編碼RNA生物學功能。

6. 複雜疾病和衰老過程的系統生物學研究

針對複雜疾病和衰老過程的高度複雜性，整合分子、細胞、組織、機體等層次，開展系統生物學研究。系統分析鑒定疾病發生或衰老過程中時序性相關的蛋白質改變及其與基因、代謝分子間的相互作用；闡明其調控網路對疾病發生髮展進程的影響及分子機理。綜合利用生物信息學和分子網路分析，發現和評價疾病分子標誌物和干預靶點。

根徠據2014年重要支持方向，量子調控研究重點領域包括：

1. 低維體系量子輸運和拓撲態的量子調控

研究低維量子體系中的量子輸運和關聯效應及其新奇量子現象，研究低維體系的自旋-軌道耦合、局域電場、贗磁場、載流子動力學、帶隙等的調製機理，研究低維體系中的拓撲現象，如狄拉克點的拓撲性及其調控原理，探索量子線中的馬約拉納費米子。

2. 強自旋-軌道耦合體系中的關聯效應及其量子態調控

研究重原子化合物中的奇異量子態和物性，發展和完善與重原子高軌道電子相關的物性表徵技術，揭示相互作用競爭導致的多種自由度之間的耦合與制約機制，探索具有新奇量子特性的新結構和材料；研究基於外場和自旋-軌道耦合的輸運特性及多自由度調控，開發電子關聯和多種自由度之間相互作用的調控手段。

3. 過渡金屬氧化物界面的新奇量子現象

研究過渡金屬氧化物界面的新奇量子態和量子現象及其應用，發展原子尺度的精確可控生長技術，製備高品質的氧化物薄膜和異質結構；研究表面、界面的精細原子構型、電子特性及外場下的動力學行為。

4. 低維量子功能材料與器件

研究具有奇異物性的低維磁性量子功能材料與器件，研究與自旋-軌道耦合、關聯和量子相干相關的新奇量子效應及其調控原理；發展製備高品質的單晶與異質結構的新材料體系、新方法，研究宏觀量子有序態在外場調控下的動力學、輸運和光學特性。

5. 量子相干器件和微納光子結構的量子調控（C類）

研究微波、射頻等與量子比特器件的耦合及退相干機制，發展多量子比特和多諧振腔的製備技術, 實現多量子比特的耦合糾錯和運算門操作，探索多體問題的量子模擬；研究光場與微納光子結構的耦合、非線性相互作用及導致的量子現象，製備高品質光子微腔，研究局域光子態與電子量子態的耦合及產生的量子效應。

6. 固態量子計算的關鍵物理問題（C類）

研究固態量子信息處理系統在經典和量子光場驅動下的行為，發展單量子態探測和控制的實驗手段，建立處理退相干的動力學方法；研究基於關聯繫統的量子計算方案，通過實驗模擬各種固體關聯效應。

根據該研究計劃2014年重要支持方向，納米研究重點領域包括：

1. 納米材料與結構中的基礎問題

有重大應用需求前景的特種納米材料研製及基礎研究，極端條件下納米結構製備；納米材料的本徵結構與性能關係研究。

2. 納米加工方法、檢測與標準

納米結構的新型加工、檢測與集成方法; 納米標準物質的製備與檢測方法。

3. 納米信息器件及集成（C類）

有實用化意義的新型納米器件（感測、光電轉換、光波導、顯示、壓電電子等器件）及應用基礎；納米器件集成系統的設計和製備方法。

4. 納米生物與醫藥（C類）

針對重大疾病診治和再生醫學的基於納米技術的新方法、新材料和新藥物；納米尺度生物學過程的基本問題。

5. 納米環境材料與技術

納米材料的環境過程、生物效應與安全性；納米材料與技術在環境資源利用和污染治理中的應用；納米技術在資源高效再生中的應用。

6. 能源納米材料與技術

能量高效轉換與存儲納米材料研究和開發；納米材料與技術在高轉換效率太陽電池的應用；有重大應用價值的納米催化材料。

發育與生殖研究

根據該研究計劃在2014年重要支持方向，發育和生殖研究重點領域包括：

1. 神經系統發育及分化的調控機制

利用模式動物，重點研究神經發育、微環路建立的分子細胞機制，揭示神經系統發育的調控機理和關鍵因子，為理解神經系統疾病的發病機理和診斷提供科學依據。

2. 重要組織和器官發育與再生的分子基礎

利用多種模式動物，研究並揭示骨骼、淋巴、心血管和腎臟等特定細胞、組織或器官發育、分化、再生和穩態保持的信號通路和關鍵調控因子，為新葯篩選、疾病診治和干預提供科學依據。

3. 發育相關重大疾病的遺傳和分子機理（C類）

利用臨床資源及模式動物，通過遺傳學、表觀遺傳學或環境因素分析，揭示發育相關重大疾病，如聽覺障礙形成，貧血和新生兒呼吸系統疾病的細胞、組織或器官的分子調控機制，建立相關疾病的早期診治和干預新技術。

4. 精子發生與男性不育的分子基礎

闡釋精子發生與成熟過程中的遺傳和表觀遺傳調控機理，探索精子質量維護的新方法，為診治男性不育症及研發男性避孕藥提供基礎。

5. 受孕與生殖調控（C類）

重點研究卵子發育的分子機制，環境內分泌干擾物對雌性生殖的影響，受孕的免疫調節，以及相關生殖調控新技術，為女性生殖健康提供理論基礎。

6. 植物器官發育與可塑性的分子調節機制

以模式植物和作物為對象，研究植物胚胎與器官發育、生長與衰老的調控網路，闡釋植物器官發育可塑性的調節機制，揭示植物生殖關鍵過程的分子機理。

根據2014年的重要支持方向，幹細胞研究重點領域包括：

1. 成體幹細胞的命運決定機制與功能研究

研究成體幹細胞（如神經、造血幹細胞）發生、發育、分化及維持的分子調控機制；研究幹細胞與微環境的相互作用以及信號傳導的機理；研究幹細胞與功能器官形成和修復的關係及其分子機理。

2. 多能幹細胞向中胚層分化機理研究

重點研究多能幹細胞誘導分化成中胚層細胞過程中的分子調控網路、表觀遺傳學、染色體的重塑、結構生物學、誘導因子和微環境等；驗證多功能細胞分化為中胚層細胞的生理功能，建立標準化的高效誘導分化和細胞分離純化體系。

3. 單倍體幹細胞獲得與倍性維持機制研究

研究單倍體或其他異倍體幹細胞建系與分化過程中的染色體倍性維持的機制；揭示細胞周期調控異倍體細胞的編程與重編程的機理；建立基於單倍體幹細胞的高通量基因修飾、藥物篩選和基因功能鑒定體系。

4. 轉分化與重編程過程的表觀遺傳調控

利用和開發現代分子生物學手段（如高解析度質譜、高通量序列分析等），研究成體幹細胞乾性維持、轉分化和重編程的表觀遺傳機理；研究包括但不僅局限於DNA和/或RNA本身及其相互作用蛋白的物理與化學修飾。

5. 幹細胞微環境的體外模擬（C類）

針對幹細胞體外培養、擴增、定向分化和轉分化的技術瓶頸和科學問題，研究幹細胞在微環境中發育、擴增和定向分化的規律及調控機制，利用納米等新材料或技術等模擬體內幹細胞微環境，建立幹細胞向組織發育和三維構建的關鍵技術與應用平台。

6. 重大疾病幹細胞治療機制及策略研究（C類）

利用ES/iPS細胞或成體幹細胞定向分化技術，針對心臟或肝臟等疾病，建立相關幹細胞移植方法，研究幹細胞移植后的體內分化與命運調控、宿主反應、移植安全性與有效性、治療機制與評價指標等；開展規範的臨床前研究，制訂相關重大疾病幹細胞治療的方案和標準。

根據2014年度的重要支持方向，全球變化研究重點領域包括：

1. 氮循環過程、機理及其影響（C類）

研究不同尺度氮循環關鍵過程，揭示自然過程和人類活動變化對氮循環影響的機制，評估氮循環在天氣和氣候、大氣環境變化和生物地球化學循環中的作用。

2. 區域氣候變異過程、機理和氣候變化對糧食安全的影響

研究全球變化背景下區域氣候變異關鍵物理過程和特徵，揭示其變異機理、成因和早期信號，評估區域氣候異常對全球變化的反饋作用；研究環境和氣候變化對農業生產的作用機理，揭示環境和氣候因子與糧食安全的關係，評估不同情景下環境和氣候變化對我國糧食安全的影響。

3. 土壤碳潛力評估和自然及人為碳排放氣候效應

研究土壤有機碳變化過程、機制，檢測生態系統土壤碳儲量的快速變化、影響因素、源匯特徵及其對全球變化的作用；檢測自然與人為碳排放過程，揭示碳排放與氣溫變化之間的關係和作用機制，發展區域碳排放模式，評估自然過程與人類活動對全球變化的影響。

4. 典型地區生態系統變化特徵和城市化氣候效應

研究全球變化背景下典型地區氣候、水分和地表變化過程，揭示其生態系統響應特徵和規律，評估全球變化背景下生態系統安全閾值和保護方案；研究城市地面特徵，評估城市化氣候效應，完善大氣邊界層參數化方案，揭示城市化在地球系統氣候模式中的影響途徑和機制。

5. 全球地表覆蓋和能量水分交換監測、模擬和預估

監測全球地表覆蓋變化，揭示全球地表覆被變化過程及其與氣候變化相互作用機理，發展和完善陸面-氣候耦合模式，評估地表覆蓋變化對全球變化及生態系統的影響；研究地球表層能量水分交換過程，揭示其變化規律與機理，完善能量水分交換過程模型，模擬和預估地球表層能量水分交換過程及其對全球變化的作用。

6. 地球工程基礎理論、效應和風險評估（C類）

研究地球工程在不同減緩氣候變化目標下影響氣候的理論依據，開展地球工程效應模擬研究，評估各種地球工程方案實施的氣候情景、技術可行性、經濟效益及其對生態系統和社會經濟發展的影響；探索新的地球工程途徑、方案和理論，開展地球工程效應模擬研究，評估其可行性、效應和風險。

7. 全球變化與社會可持續發展模擬與評估（C類）

構建群體協同和時空分析方法體系，探討全球變化背景下有序人類活動與可持續發展的關係，發展碳減排、增匯與區域可持續發展理論和模式，提出人類適應全球變化綜合策略。