納米研究 納米研究等6個(ge) 國家重大科學研究
計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
總總目錄
一、納米研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
二、量子調控研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
三、蛋白質研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
四、發育與(yu) 生殖研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
五、幹細胞研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
六、全球變化研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
附件1：納米研究等6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃編製說明
納米研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................3
（一）總體(ti) 思路.....................................................................3
（二）發展目標.....................................................................3
三、主要任務...............................................................................4
（一）納米基礎科學問題研究.............................................4
（二）先進功能納米材料.....................................................4
（三）納米檢測與(yu) 加工方法、裝備與(yu) 標準.........................4
（四）納米信息材料與(yu) 器件.................................................5
（五）納米生物與(yu) 納米醫學.................................................5
（六）環境納米材料與(yu) 技術.................................................5
（七）能源納米材料與(yu) 技術.................................................6
（八）納米技術應用與(yu) 開發.................................................6
（九）納米技術安全性.........................................................6
四、保障措施...............................................................................7
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃.....................7
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.........7
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度.................................7
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.........................................7
1
一、形勢與(yu) 需求
          21世紀的納米科學技術正在成為(wei) 推動世界各國經濟發展的
主要驅動力之一。未來20至30年，納米科學技術有望廣泛應用
於(yu) 信息、能源、環保、生物醫學、製造、國防等領域，產(chan) 生新技
術變革，促進傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 改造和升級，並形成基於(yu) 納米技術的新興(xing)
產(chan) 業(ye) 。在信息領域，應用於(yu) 新一代的芯片、顯示器件和存儲(chu) 器中
並發揮關(guan) 鍵作用的納米器件，將形成未來信息產(chan) 業(ye) 的核心競爭(zheng)
力。在能源領域，納米技術能夠提供新型、高效能源和替代能源
（如鋰離子電池、太陽能電池、燃料電池、氫能）以及能源高效
利用中的關(guan) 鍵技術；在環保領域，納米技術將用於(yu) 治理原來難以
治理的水、空氣和土壤汙染。在生物醫學方麵，利用納米技術發
展疾病早期診斷技術、組織器官修複與(yu) 低毒高效治療技術等，已
經形成本世紀科學技術革新的大趨勢。
          各發達國家均對納米科學技術發展進行了戰略性布局，紛紛
設立納米科學技術計劃支持其發展。至今，發布國家級納米科學
技術發展規劃的國家已達60多個(ge) 。
          當前世界納米科學技術的發展呈現出以下特點：納米科學技
術向各個(ge) 領域快速滲透，由單一技術向集成技術轉變；多學科交
叉，集中解決(jue) 重大的科學挑戰問題或孕育重大突破的應用技術；
強調以應用為(wei) 導向，形成基礎研究-應用研究-技術轉移的一體(ti) 化
研究模式；由基礎研究向應用研究及產(chan) 業(ye) 化的轉變，全球大型企
2
業(ye) 越來越重視納米技術，產(chan) 業(ye) 化步伐明顯加快。
         “十一五”期間，我國在基礎研究方麵做出了一係列原創性
的重要成果，在國際上產(chan) 生重大影響，如發現了納米金屬銅的超
延展性，以及通過納米技術提高相關(guan) 材料導電性的新方法；“拍
攝”到能夠清楚分辨碳原子間單鍵和雙鍵的分子圖像；碳納米管
器件研究進入國際半導體(ti) 發展路線圖；合成了碳材料“家族”的
又一個(ge) 新的成員——石墨炔；揭示了蜘蛛絲(si) 集水的“多尺度協同
效應”機製；提出了“納米限域催化”的新概念，並應用於(yu) 催化
劑的創製，成功解決(jue) 了重整氫氣中微量CO造成燃料電池電極中
毒失活的國際性難題；合成出新型納米抗腫瘤藥物, 為(wei) 腫瘤治療
提供了新的手段和策略。至“十一五”末期，發表的SCI論文總
數世界第一，被引頻次位居世界第二。我國納米科學技術專(zhuan) 利授
權數量已位居世界第二，並製定了一係列國家和國際標準。
針對國家重大戰略需求，開展了一係列納米科學技術戰略高
技術研究，攻克了一係列關(guan) 鍵技術難題，取得了一批具有自主知
識產(chan) 權的研究成果，許多研究成果展現出廣闊的產(chan) 業(ye) 化應用前
景，例如：艾滋病的快速低成本定量檢測、基於(yu) 碳納米管的手機
觸摸屏、電力絕緣子防汙閃納米塗層技術、煤製乙二醇關(guan) 鍵催化
劑、應用於(yu) 鋰離子電池的碳納米管複合導電劑等納米技術獲得了
規模化應用。
         建成一批國家級納米科學技術基地。在北京建立了國家納米
科學中心，在天津建立了國家納米技術與(yu) 工程研究院，在上海建
3
立了納米技術及應用國家工程研究中心，在蘇州建立了國家納米
技術國際創新園，逐步形成了我國納米科學技術研發平台體(ti) 係，
有力推動了我國納米科學技術的快速發展，促進了納米科學技術
產(chan) 業(ye) 化進程。
          與(yu) 此同時，我國在納米器件、納米電子學、納米相關(guan) 裝備製
造等領域與(yu) 發達國家相比尚有差距。支撐納米科學技術發展的檢
測與(yu) 加工等儀(yi) 器嚴(yan) 重依賴歐美、日本等國家。
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
繼續貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要
        （2006-2020年）》，圍繞我國經濟與(yu) 社會(hui) 發展重大戰略需求和世
界納米科學技術的重大前沿基礎科學問題，以深化基礎研究和促
進產(chan) 業(ye) 化為(wei) 主線，促進納米科學技術與(yu) 經濟相結合，鼓勵相關(guan) 儀(yi)
器裝備研製創新，發揮我國在納米科學技術領域的高水平基礎研
究優(you) 勢，突出原始創新，搶占未來科技發展的製高點；推動基礎
研究-應用研究-技術轉移的一體(ti) 化進程，加快創新性成果的轉化#p#分頁標題#e#
速度，促進我國納米科學技術產(chan) 業(ye) 化的進程。
（二）發展目標
          在納米材料、器件和係統、生物醫學、測量表征等方麵取得
國際一流的原創性成果；在信息、生物醫藥、能源、環境、製造
等重要應用領域取得重大進展；促進納米綠色印刷製版、高密度
4
存儲(chu) 器、新型顯示、疾病快速診斷、水淨化、高效能源轉化等納
米材料、器件與(yu) 技術的規模化應用；培養(yang) 一批高水平的學術帶頭
人並形成在國際上有重要影響的研究團隊。
三、主要任務
（一）納米基礎科學問題研究
開展納米基礎理論研究，建立納米結構單元之間相互作用的
理論模型，揭示納米材料構效關(guan) 係，發展納米結構加工與(yu) 製造的
新理論、新方法，探討生命過程中的納米-生物界麵效應及納米
生物醫學方向的基本過程與(yu) 基礎理論問題。
（二）先進功能納米材料
開展多尺度、多層級納米材料和係統的基礎研究，納米材料
及製品服役性能和失效機理分析；在功能納米結構和材料的構
建，及與(yu) 之相應的電學、光學、熱學、力學性質研究方麵開展基
礎研究；熱力學穩定納米體(ti) 係的成因、規律和普適性探討，納米
材料取向結合新機製的動力學研究，表界麵作用與(yu) 納米材料的相
變機製及其穩定性研究。
（三）納米檢測與(yu) 加工方法、裝備與(yu) 標準
發展新的測量原理、方法，實現納米尺度基本物性的定量化
測量；發展電子學、生命科學、環境科學和能源科學所需要的納
米計量/分析方法；發展納米標準/參考物質和相關(guan) 納米技術標準，
形成納米技術標準化體(ti) 係；開展納米尺度的基本物理量的溯源計
5
量研究；穩定、規模化製備納米材料的共性裝備、技術與(yu) 標準；
高時間分辨、高空間分辨的納米表征方法和檢測設備。
（四）納米信息材料與(yu) 器件
發展基於(yu) 新邏輯、新原理的納米器件；基於(yu) 量子效應的器件
信息處理理論和納米器件性能的建模計算；納米信息材料及器件
的關(guan) 鍵製造技術；納米器件規模化製備和質量控製方法；新型納
米電子、光電器件、傳(chuan) 感器件與(yu) 係統；實現微機電向納機電係統
的融合和過渡技術；納米器件集成與(yu) 係統的設計、製備方法。
（五）納米生物與(yu) 納米醫學
納米顆粒與(yu) 生物活性物質的組裝方法；針對惡性腫瘤與(yu) 心腦
血管疾病等重大疾病的多功能納米定向傳(chuan) 遞係統；組織器官修複
與(yu) 再生用納米結構植入物和細胞支架；艾滋病、肝炎等重大疾病
的快速、低成本檢測用納米材料與(yu) 器件；醫療器械用納米材料與(yu)
器件；組織修複和再生醫學等生物醫學納米技術。
（六）環境納米材料與(yu) 技術
發展室內(nei) 空氣汙染物、工業(ye) 源有毒有害氣體(ti) 、動力機械尾氣
的納米淨化材料及催化淨化技術，二氧化碳減排和俘獲技術；可
飲用水和淨水處理技術、重金屬離子和農(nong) 藥殘留的快速檢測方
法、土壤中重金屬離子和有機汙染物固定和去除方法、新型納米
過濾材料及技術等；新型可降解塑料、新型自清潔材料、長效化
肥和短效農(nong) 藥等。
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（七）能源納米材料與(yu) 技術
發展納米晶太陽能電池、新型薄膜太陽能電池、有機太陽能
電池、熱電電池、超級電容器等技術；在節能減排、新型催化劑、
傳(chuan) 統燃料高效利用方麵的納米新技術等；石油與(yu) 天然氣開采、運
輸及綜合利用方麵的納米新技術；提高二次電池能量密度、動力
型電池壽命，發展高效納米晶儲(chu) 能材料等。
（八）納米技術應用與(yu) 開發
以納米材料、器件與(yu) 係統在節能環保、新一代信息技術、生
物、農(nong) 業(ye) 、高端裝備製造、新能源、新材料、新能源汽車等戰略
性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 中的關(guan) 鍵技術應用為(wei) 核心。重視納米技術產(chan) 品的規範
化生產(chan) ，製訂若幹重要納米技術產(chan) 品標準和安全生產(chan) 規範。重點
發展納米綠色印刷製版、高密度存儲(chu) 器、新型顯示、疾病快速診
斷、水淨化、高效能源轉化等納米材料、器件與(yu) 技術的規模化應
用和產(chan) 業(ye) 化。
（九）納米技術安全性
在分子和細胞、動物水平上研究納米材料、納米藥物（製劑）、
納米醫學器械、以及納米產(chan) 品等與(yu) 靶器官、靶細胞、靶分子相互
作用過程；納米材料在環境中的產(chan) 生、遷移、聚集等演化行為(wei) 與(yu)
安全問題的相關(guan) 性研究；建立納米安全性數值分析模型；納米材
料對生命係統作用的安全性評價(jia) 體(ti) 係研究；開展納米材料和器件
的安全性預測與(yu) 防護研究。
7
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施納米研究重大科學研究計劃，加強頂層設計與(yu) 統籌
協調，充分發揮“國家納米科學技術指導協調委員會(hui) ”的作用，
對現有基礎研究、應用研究及產(chan) 業(ye) 化研究等進行整體(ti) 布局，麵向
國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化重大科學目標導
向，完善項目首席科學家負責製及鼓勵創新的評價(jia) 機製，促進係
統性、原創性重大成果的產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強納米研究基地建設，充分發揮國家重點實驗室和納
米研究開發中心等基地的科研平台作用，促進項目、基地與(yu) 人才
緊密結合；強化科技資源開放共享機製，促進科技資源的合理配
置和高效利用；引導地方政府和企業(ye) 積極參與(yu) 建設納米技術支撐
平台，探索共建納米科學技術產(chan) 業(ye) 化平台的協同創新體(ti) 係。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領納米科學技術發展的高水平領軍(jun) 人才，創新體(ti) 製機
製、優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的引進力
度，建設國際一流水平的納米科學技術研究團隊。
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
8
納米研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國際合作
和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學普及，
弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實施的目
標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。
量子調控研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................3
（一）總體(ti) 思路.....................................................................3
（二）發展目標.....................................................................3
三、主要任務...............................................................................3
（一）量子信息.....................................................................3#p#分頁標題#e#
（二）關(guan) 聯電子體(ti) 係.............................................................5
（三）小量子體(ti) 係.................................................................6
（四）人工帶隙體(ti) 係.............................................................7
四、保障措施...............................................................................8
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃.....................8
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.........8
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度.................................9
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.........................................9
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一、形勢與(yu) 需求
上世紀初量子力學的創立使人類深刻地認識到微觀世界存
在著豐(feng) 富的量子效應，極大推動了物理、化學、材料、生物等學
科的發展，徹底改變了人類對自然的認知。量子理論的發展導致
了以大規模集成電路為(wei) 基礎的計算機技術和以激光為(wei) 基礎的現
代通信技術等，帶動了全球經濟的飛速發展。
摩爾定律預言芯片元件的尺寸在不遠的未來將達到經典物
理極限，各種量子效應會(hui) 顯現出來並成為(wei) 普遍現象。因此，基於(yu)
量子效應的新原理和新方法將成為(wei) 未來信息技術的重要基礎，已
經成為(wei) 當前國際科技界激烈競爭(zheng) 的焦點。
量子調控是在認識量子現象和規律的基礎上，通過開發新材
料、構築新結構、發現新物質態以及改變外場條件等手段對量子
現象進行調控和開發利用，突破經典調控的極限，建立全新的量
子調控技術和量子器件。開展量子調控研究具有重要的前瞻性和
重大戰略意義(yi) ，對信息科學技術的發展產(chan) 生不可估量的影響。將
量子信息、關(guan) 聯電子體(ti) 係、小量子體(ti) 係和人工帶隙體(ti) 係這些重要
領域有機地整合到研究計劃中，將推動整個(ge) 信息產(chan) 業(ye) 的技術革
命，促進經濟和社會(hui) 的發展。
自量子調控研究計劃實施以來，我國在量子調控領域的研究
水平顯著進步並在相關(guan) 方向取得了一係列重要突破。
2
實用化量子密碼技術和量子通信技術取得了重大進展。首次
在商用光纖骨幹網中運行了城域量子保密通信網；建立了世界上
第一個(ge) “量子政務網”；成功研製了國際上首個(ge) 可升級的全通型量
子通信網絡——五節點星型實時語音加密量子通信網絡；在量子
密鑰分配速率等方麵實現突破，極限傳(chuan) 輸距離已經達到255公裏
左右；首次實現了基於(yu) 誘騙態的3節點光量子電話網；實現了自
由空間量子糾纏和量子密鑰分發，首次實現16公裏遠距離自由
空間隱形傳(chuan) 態實驗。
鐵基超導研究方麵走在國際前沿。發現了多種新的鐵基超導
材料，包括最先報道轉變溫度超過麥克米蘭(lan) 極限的超導體(ti) ，最先
發現多個(ge) 最高轉變溫度紀錄的係列鐵基超導材料。通過輸運性質
的係統研究，建立了鐵基超導的相圖，在配對機製等重要科學問
題上取得重要突破。
拓撲絕緣體(ti) 研究位居國際前列。首次發現了室溫三維強拓撲
絕緣體(ti) ；成功實現拓撲絕緣體(ti) 的門電壓調控；從(cong) 理論上預言了一
類新的拓撲絕緣體(ti) ——磁性拓撲絕緣體(ti) ，可在沒有外磁場的情況
下實現量子霍爾效應；利用高壓手段觀察到拓撲絕緣體(ti) 中的超導
態。
光學超晶格的研究從(cong) 非線性光學拓展到量子光學。利用多重
準相位匹配，在光學超晶格中製備出多光束連續變量和路經糾纏
的高維糾纏態，實現了糾纏態空間模式的調控，觀察到相應的亞(ya)
波長幹涉效應。
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“十一五”期間，量子調控研究在實用化量子密碼技術和量子
通信技術、鐵基超導和拓撲絕緣體(ti) 等研究方向取得了一係列國際
領先的重要研究成果。在量子計算、冷原子體(ti) 係、關(guan) 聯電子新材
料開發和量子信息技術的集成等方麵還有待進一步加強。
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
繼續保持我國在實用化量子密碼技術和量子通信技術、鐵基
超導和拓撲絕緣體(ti) 等研究領域的領先水平。同時，圍繞國家重大
戰略需求和重大科學前沿問題，以功能化集成和實用化為(wei) 導向，
積極推動原始創新研究，進一步加強新材料、新物質態和新原理
原型器件的研究力度，鼓勵儀(yi) 器設備研製等研究手段的創新。
（二）發展目標
在新物質態和新原理原型器件的研究方麵取得重要突破，探
索和發現若幹全新的關(guan) 聯電子體(ti) 係材料、小量子體(ti) 係材料和人工
帶隙材料，推進量子通信技術的實用化和量子技術標準與(yu) 協議的
製定，開發具有自主知識產(chan) 權的關(guan) 聯材料設計和計算軟件平台。
在量子信息、關(guan) 聯電子體(ti) 係、小量子體(ti) 係和人工帶隙體(ti) 係等方麵
取得國際一流水平的成果，培養(yang) 一批具有國際競爭(zheng) 力的研究團隊
和領軍(jun) 人才，建立若幹國際一流水平的量子調控研究基地。
三、主要任務
（一）量子信息
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基於(yu) 光子的量子信息處理。製備單光子源，研究用於(yu) 量子信
息的各種優(you) 質光源，在頻譜、亮度、糾纏度以及可控性等方麵獲
得突破。探索基於(yu) 連續和分離變量的光子係統的量子信息處理技
術，研究非經典光子源的測量、基於(yu) 各種光學測量的量子態的重
構和新型單光子探測器件集成等。開展實現量子信息在光子與(yu) 物
質界麵間的相幹控製研究。
基於(yu) 固態係統的量子信息處理。研究固態係統中的退相幹機
製及抑製機理，基於(yu) 量子點的固體(ti) 量子信息元器件和量子芯片。
研製基於(yu) 量子點的高品質單光子源和確定性糾纏光源，探索基於(yu)
量子點的新型量子存儲(chu) 。研究基於(yu) 超導約瑟夫森結微納結構的量
子信息處理，與(yu) 腔共振耦合的超導量子比特等。研究基於(yu) 摻雜的
固態和分子團簇體(ti) 係的量子信息，以及各種量子計算方案及關(guan) 鍵
技術。
基於(yu) 冷原子（離子）、分子的量子信息處理。研究冷原子係
綜中的量子信息存儲(chu) ，製備基於(yu) 確定性原子操控的量子寄存器，
發展量子關(guan) 聯和糾纏帶來的超越標準量子及極限的測量技術。研
究極性分子的囚禁、冷卻、控製和探測，集成分子芯片和基於(yu) 極
性分子間偶極相互作用的量子信息處理。研究基於(yu) 原子分子操控
的量子計量，以及原子（離子）、分子在受限空間中的量子特性
及量子信息處理。
5
量子仿真。在參數可控的各種量子係統中，實現多體(ti) 係統的
有效相互作用，模擬關(guan) 聯體(ti) 係等複雜係統，研究相關(guan) 量子行為(wei) 。
發展有效控製量子多體(ti) 係統的新方法。
量子通信與(yu) 信息安全。研製量子中繼器。研究衛星的量子通
信和擴展量子通信距離的有效中繼方法。研究遠距離絕對安全的
實用化量子通信。建立城域和城際的多節點光纖量子通信網絡，
實現大規模網絡化的量子通信。發展與(yu) 量子通信相關(guan) 的理論，研
究各種竊聽和反竊聽以及提高安全性的方法，推動量子通信協議
標準的製定。
量子信息理論。研究與(yu) 量子信息過程物理實現相關(guan) 的理論，#p#分頁標題#e#
量子糾纏理論，量子算法與(yu) 複雜性，退相幹機製和抑製方法，量
子編碼，量子信道容量，量子編程和新型量子計算途徑等。
（二）關(guan) 聯電子體(ti) 係
新穎關(guan) 聯量子材料。探索和發現具有奇異物性的強關(guan) 聯體(ti) 係
新材料和新材料體(ti) 係，製備關(guan) 聯量子材料高質量單晶和異質結，
實現對其尺寸、組分、形態以及摻雜的精確控製，並發展其微加
工技術。
競爭(zheng) 序和量子相變。研究各種非常規關(guan) 聯量子材料中的自旋
密度波、電荷密度波與(yu) 磁性有序之間的共存和競爭(zheng) 。研究電荷、
自旋與(yu) 軌道自由度之間的相互作用效應和各種量子相變與(yu) 量子
臨(lin) 界現象。研究拓撲絕緣體(ti) 的物理特性，重費米子體(ti) 係的量子臨(lin)
6
界現象，低維結構中的近藤效應，分數量子霍爾效應係統，自旋
費米液體(ti) 和各種磁阻挫係統等。
關(guan) 聯量子現象理論與(yu) 數值模擬。發展超越平均場近似的理論
和方法，建立正確描寫(xie) 新型關(guan) 聯量子係統的理論模型；研究跨尺
度的計算模擬技術，發展研究物性的新計算方法，建立有自主知
識產(chan) 權的軟件平台。
（三）小量子體(ti) 係
單粒子和單量子態。製備高質量小量子體(ti) 係，實現對單個(ge) 小
量子體(ti) 係的能級、軌道波函數和其它量子態的控製。研究小量子
體(ti) 係在空間、能量、時間域的高分辨、高靈敏表征方法。發展將
自旋信號轉換成電或光信號的新方法，實現高靈敏的自旋態的電
學或光學檢測與(yu) 操控。發展核磁共振/電子回旋共振的局域探針
技術，自旋態波譜學的探測技術和基於(yu) 自旋量子態量子信息的處
理技術。研究特殊材料中的量子相幹輸運和自旋操控，研製基於(yu)
準一維量子結構和單層石墨等低維材料的新型原理器件。
原子、離子和分子體(ti) 係。研究原子與(yu) 分子內(nei) 部量子通道的阿
秒、飛秒級相幹控製和測量，揭示電子尺度上的超快動力學行為(wei) ，
建立和發展先進的分子內(nei) 部量子態的製備、檢測與(yu) 調控方法和技
術。發展分子減速、冷卻和囚禁等技術，研究分子量子態的演化
等基本過程。研究分子結構的變化對能級結構、軌道、自旋和自
組裝特性的影響，分子間電荷和能量轉移，研究新型分子器件。
7
半導體(ti) 量子結構。研究半導體(ti) 量子結構中自旋相幹過程和退
相幹的各種物理機製，半導體(ti) 結構中自旋調控的原理和方法，以
及產(chan) 生和探測自旋流的新方案。研究單量子點自旋量子比特的基
本量子操作。研究激子、激子極化激元的玻色-愛因斯坦凝聚現
象，研製無閾值極化激元激光器和自旋晶體(ti) 管的原理器件。
磁性、稀磁半導體(ti) 及異質結構。研究稀磁半導體(ti) 、半金屬和
鐵磁薄膜及其異質結等的新奇磁輸運性質和磁光性質。研究巨塞
曼效應，發展磁性材料的電子態密度的調控方法，實現磁性多層
異質結構中磁晶各向異性的量子調控。
固體(ti) 中孤立量子體(ti) 係。研究金剛石中氮空位孤立自旋的退相
幹機理、能級結構及量子光學性質，建立孤立自旋的光學探測係
統，發展操控孤立自旋的實驗技術。研究固體(ti) 中孤立自旋的操控，
建立起自旋可控耦合和構建量子比特的方案，探索在量子信息和
計算中的應用。
（四）人工帶隙體(ti) 係
人工帶隙材料的能帶和帶隙調控。研究人工帶隙材料能帶的
形成機理，能帶剪裁和調控機理，特殊色散帶來的新現象和效應，
微結構對激發、傳(chuan) 輸、吸收和發射等特性的調製，發展能帶計算
和設計的有效方法。研究對稱性破缺引發的缺陷態及其新效應，
非線性、無序等帶來的新現象和效應。研究非布拉格機製人工帶
隙材料及其能帶和帶隙調控。研究人工帶隙材料中的宏觀量子現
象、局域光子態與(yu) 電子態的強耦合效應、新穎的線性和非線性量
8
子光學現象，發展新型低閾值微納激光器、量子開關(guan) 和光伏器件
等。
光子微結構集成回路及相關(guan) 元器件。研究二維光子晶體(ti) 集成
光子學器件和回路，包括高性能光子晶體(ti) 波導互聯網絡，高品質
光子晶體(ti) 共振微腔，通道上傳(chuan) /下載濾波器，密集波分複用技術、
光開關(guan) 等。
亞(ya) 波長光子學結構。研究基於(yu) 亞(ya) 波長結構的回路單元以及複
雜的元件，亞(ya) 波長光子學及其在突破衍射極限聚焦方麵的關(guan) 鍵基
礎問題，亞(ya) 波長體(ti) 係的表麵等離激元與(yu) 輻射源的線性和非線性效
應的物理機製等。研究糾纏在表麵等離激元中的形成、傳(chuan) 輸、存
儲(chu) 以及用作遠程量子隱形傳(chuan) 態的原理。研製基於(yu) 表麵等離激元的
新型量子光電器件。
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施量子調控研究重大科學研究計劃，加強頂層設計與(yu)
統籌協調，麵向國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化
重大科學目標導向，完善項目首席科學家負責製及鼓勵創新的評
價(jia) 機製，組織跨部門、跨區域的相互協作，促進係統性、原創性
重大成果的產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強量子調控研究基地建設，充分發揮國家重點實驗室
9
等基地的科研平台作用，促進項目、基地與(yu) 人才緊密結合；強化
科技資源開放共享機製，促進科技資源的合理配置和高效利用。
引導地方政府和企業(ye) 積極參與(yu) 建設量子科學技術支撐平台，探索
共建量子科學技術產(chan) 業(ye) 化平台的協同創新體(ti) 係。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領量子科學技術發展的高水平領軍(jun) 人才，創新體(ti) 製機
製、優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的引進力
度，建設國際一流水平的量子調控研究團隊。
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
量子調控研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國際
合作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學普
及，弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實施
的目標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。

蛋白質研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................3
（一）總體(ti) 思路.....................................................................3
（二）發展目標.....................................................................3
三、主要任務...............................................................................4
（一）結構生物學研究.........................................................4
（二）蛋白質組學研究.........................................................5
（三）蛋白質研究的新技術、新方法.................................6#p#分頁標題#e#
（四）蛋白質合成、降解與(yu) 調控機製研究.........................7
（五）蛋白質生物學功能研究.............................................8
（六）係統生物學研究.......................................................10
（七）蛋白質藥物靶標和分子診療技術研究...................11
四、保障措施.............................................................................11
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃...................11
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.......12
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度...............................12
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.......................................12
1
一、形勢與(yu) 需求
蛋白質是生命活動的主要執行者。對蛋白質結構與(yu) 功能、相
互作用和動態變化的深入研究，將有助於(yu) 揭示生命現象的本質。
蛋白質研究取得的眾(zhong) 多成果也將是新藥創製、傳(chuan) 染病防診治、農(nong)
作物改良、生物能源轉化、工業(ye) 生物催化等各個(ge) 領域的重要創新
源泉。
目前，國際蛋白質研究進入了快速發展期，呈現出了以先進
技術驅動蛋白質研究的發展趨勢。在高精度冷凍電鏡和分子影像
等技術推動下，蛋白質研究逐步從(cong) 分子水平向細胞、個(ge) 體(ti) 等更高
維度發展，並注重對蛋白質在細胞、生物體(ti) 中的“在體(ti) ”研究。
隨著同步輻射、核磁共振、原子力顯微鏡等分子結構分析技術的
進步，蛋白質研究更加注重超複合物和分子機器等複雜體(ti) 係。由
於(yu) 高分辨質譜和高性能計算技術的進步，規模化、定量化的蛋白
質組研究已經提升到了新的高度，從(cong) 蛋白質相互作用網絡的結構
及其動態變化規律中認識複雜生命係統已經成為(wei) 蛋白質研究的
一個(ge) 重要發展方向。
當前的蛋白質研究，是集中了包括生物化學、生物物理學、
分子生物學、細胞生物學、結構生物學、蛋白質組學、係統生物
學等多個(ge) 生物學分支學科的綜合性研究體(ti) 係，需要各種學科的相
互協作；現代物理學、光學、信息技術等對促進蛋白質科學研究
和諸多生物醫學領域的快速發展起到了至關(guan) 重要的作用。因此，
2
綜合了各種學科和不同研究技術的複合型研究團隊已經成為(wei) 目
前國際蛋白質研究的主要方式。
蛋白質研究國家重大科學研究計劃實現了對我國蛋白質研
究的引領，目前已取得了一係列重要的成果，包括解析了一批具
有重要生物學功能的蛋白質及其複合物的空間結構，建立了國際
上最大的人類正常肝組織、肝病和肝癌係列的蛋白質表達譜和相
互作用網絡圖；發現200餘(yu) 種針對人類重大疾病的潛在藥物靶點
或診斷標誌物；通過腫瘤靶向的新型納米藥物輸送係統實現了藥
物在腫瘤細胞內(nei) 的靶向富集，為(wei) 臨(lin) 床腫瘤治療提供了新的有效手
段；發展了高豐(feng) 度蛋白質去除和低豐(feng) 度蛋白質富集的成套關(guan) 鍵技
術，為(wei) 重大疾病靶點和診斷標誌物的發現提供了高效可行的技術
方案。
蛋白質研究國家重大科學研究計劃的實施，鍛煉了創新隊
伍，培養(yang) 了一批年富力強、創新能力突出的學術骨幹，形成了我
國蛋白質科學研究的人才梯隊。
國際蛋白質科學研究與(yu) 交流取得了重大進展，牽頭組織實施
了國際人類肝髒蛋白質組計劃；並與(yu) 多個(ge) 國際一流研究機構成立
了聯合實驗室（中心），促進了蛋白質研究領域的重大國際合作。
但是，與(yu) 國際蛋白質研究的先進水平相比，我國的蛋白質研
究源頭創新能力有待加強，重點需要促進多學科交叉合作研究、
關(guan) 注在蛋白質研究的原創性新技術新方法、提升解決(jue) 重大科學問
題的合力。
3
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
緊密圍繞我國經濟與(yu) 社會(hui) 發展的重大科技問題和重大科學
前沿，以蛋白質結構與(yu) 功能、相互作用和動態變化的研究為(wei) 重點，
以蛋白質研究技術與(yu) 方法創新為(wei) 支撐，加強新技術新方法在蛋白
質研究中的推動力；在結構生物學、蛋白質組學、蛋白質研究新
技術和新方法、蛋白質合成、降解與(yu) 調控機製、蛋白質生物學功
能、係統生物學、藥物靶點和分子診療等7個(ge) 方麵強化部署；加
強項目與(yu) 國家蛋白質科學研究設施、相關(guan) 國家重點實驗室等基地
的緊密結合；加強蛋白質研究國家重大科學研究計劃與(yu) 國際相關(guan)
計劃的合作。
（二）發展目標
揭示一批膜蛋白和重要蛋白質複合體(ti) 的空間結構及其生物
學作用機製，產(chan) 出一批具有長遠影響的標誌性成果；係統解析人
類重要組織器官、重要病原體(ti) 以及模式生物的蛋白質組；進一步
闡釋在各種生理和病理過程中的蛋白質相互作用網絡的構成和
動態變化，繼續保持我國在蛋白質組學的國際領先地位；發現與(yu)
重大慢性病和傳(chuan) 染性疾病進程密切相關(guan) 的蛋白質群，提供300種
左右診斷標誌物和藥物靶標的候選蛋白質；建立和完善蛋白質結
構測定、規模化蛋白質修飾與(yu) 定量研究的技術平台，形成一批原
創性的蛋白質研究新方法和新技術；構建多種具有應用前景的國
4
家級蛋白質、多肽和抗體(ti) 的公共資源庫；造就一支創新能力強的
高水平複合型蛋白質研究隊伍。
三、主要任務
（一）結構生物學研究
應用X-射線晶體(ti) 分析技術、高精度冷凍電鏡技術、核磁共
振技術等手段，研究參與(yu) 基因表達調控、能量轉換和信號轉導等
重要生命活動的蛋白質及其複合物的結構以及作用機製。
蛋白質複合體(ti) 結構與(yu) 功能研究。研究參與(yu) DNA複製與(yu) 修複、
基因表達調控、新陳代謝、能量轉換、信號傳(chuan) 導、細胞運動、病
毒感染宿主及其免疫反應等重要生命活動的蛋白質、核酸等大分
子及其複合物的結構與(yu) 功能。
膜蛋白的結構與(yu) 功能研究。研究動植物以及微生物在各種生
命活動中的膜蛋白，包括受體(ti) 蛋白、離子通道蛋白、轉運蛋白、
膜整合酶的結構與(yu) 功能。
生物超分子複雜體(ti) 係的結構與(yu) 功能研究。研究生物體(ti) 中由蛋
白質、核酸、糖等形成的複合物、超分子複合體(ti) 及亞(ya) 細胞器的結
構與(yu) 功能。特別關(guan) 注非編碼RNA和蛋白質複合物。
蛋白質動態複合物的結構與(yu) 功能研究。研究生物體(ti) 中發揮重
要生理功能的蛋白質複合物在不同時空尺度下的蛋白質結構特
征、動力學性質與(yu) 功能。
5
（二）蛋白質組學研究
開展重要生物體(ti) 蛋白質組全組分解析及蛋白質翻譯後修飾、
動態變化和相互作用網絡的蛋白質組學研究；針對嚴(yan) 重危害人類
健康的重大疾病開展蛋白質組學研究；開展人類蛋白質組計劃國
際合作研究。
重要生物體(ti) 蛋白質組的構成、翻譯後修飾動態變化與(yu) 相互作
用網絡研究。在細胞、組織和器官等不同水平上，開展目標蛋白
質組的高覆蓋定性鑒定和高精度定量分析及其時空的動態變化
研究。開展特定類型細胞、人體(ti) 重要組織器官以及重要物種蛋白
質組變化、翻譯後修飾及其動態變化規律研究。#p#分頁標題#e#
人類重大疾病相關(guan) 的蛋白質組學研究。針對嚴(yan) 重威脅我國人
群健康的重大疾病的發生與(yu) 發展過程中蛋白質變化及其調控機
製開展蛋白質組學研究。
重要病原體(ti) 及其與(yu) 宿主相互作用的蛋白質組研究。研究並建
立重要病原體(ti) 蛋白質組的全覆蓋鑒定技術；利用蛋白質組學數據
注釋病原體(ti) 基因組序列的研究；病毒、病原菌等重要病原體(ti) 的定
量蛋白質組研究；病原微生物在入侵、複製過程中與(yu) 宿主之間的
相互作用網絡的研究；宿主對病原微生物的調控和防禦機製的研
究。
重要模式生物蛋白質組研究。研究酵母、擬南芥、水稻、線
蟲、斑馬魚、果蠅、小鼠等重要模式生物的蛋白質組。利用遺傳(chuan)
修飾模式生物疾病模型與(yu) 植物突變體(ti) 進行定量蛋白質組與(yu) 功能
6
蛋白質組的研究。
以蛋白質組數據為(wei) 核心的計算生物學研究。完善蛋白質組數
據標準、注釋標準和數據交換標準；整合蛋白質組學等組學實驗
產(chan) 出的定性和定量數據；以染色體(ti) 為(wei) 單元詮釋人類基因組。發展
整合的多維組學資源數據庫、功能注釋和分析平台及其網絡服務
支撐體(ti) 係，開發用於(yu) 藥物靶標篩選和疾病標誌物發現等的係統軟
件。
人類重大疾病、重要病原體(ti) 及模式生物相關(guan) 蛋白質的抗體(ti) 庫
建設。根據蛋白質組學研究中的數據產(chan) 出，製備針對重大疾病、
重要病原體(ti) 和重要模式生物等的抗體(ti) 庫。
（三）蛋白質研究的新技術、新方法
針對蛋白質研究前沿中的技術瓶頸發展相關(guan) 的新技術和新
方法，並開展以重要生物學問題為(wei) 牽引的關(guan) 鍵技術和方法創新。
蛋白質結構分析方法研究。發展不同層次的蛋白質三維結構
測定的技術和理論方法；發展膜蛋白和蛋白質複合體(ti) 結構測定新
技術；發展對活細胞內(nei) 蛋白質進行三維結構測定與(yu) 動力學分析的
方法；發展適合結構測定的蛋白質樣品製備技術。
複雜蛋白質體(ti) 係分離鑒定關(guan) 鍵技術研究。研製多肽、膜蛋白、
低豐(feng) 度蛋白及蛋白質複合物等分離、富集的新型介質；發展高效、
高通量分離技術和裝置；發展高靈敏度蛋白質譜檢測技術以及新
型高效質譜離子化技術和數據處理方法。
蛋白質相互作用的鑒定與(yu) 分析技術研究。研究和發展鑒定蛋
7
白質相互作用的新技術和新方法；發展研究蛋白質相互作用在複
雜蛋白質體(ti) 係的形成與(yu) 功能發揮過程中關(guan) 鍵地位的新技術和新
方法。
高精度的修飾和定量蛋白質組學技術研究。研究和發展適合
定量蛋白質組研究的樣品製備理論、方法和技術體(ti) 係；發展新型
相對、絕對、標記和非標記定量技術；發展定量蛋白質組學研究
所需的細胞、組織和整體(ti) 動物標記技術；建立定量內(nei) 標和內(nei) 標庫；
發展新型蛋白質翻譯後修飾的高精度鑒定技術；發展蛋白質組整
體(ti) 覆蓋技術。
超高時空分辨、高靈敏度蛋白質定位與(yu) 動態過程實時波譜與(yu)
成像技術及單分子檢測技術研究。發展超高時空分辨的蛋白質定
位動態波譜與(yu) 成像技術；發展研究蛋白質動態過程的高靈敏度檢
測技術。發展細胞、組織的在體(ti) 實時蛋白質分子事件的三維動態
信息可視化的方法和技術。
蛋白質結構、動力學的計算生物學研究。發展與(yu) 蛋白質三維
結構預測、蛋白質複合物結構預測、蛋白質動力學性質及反應過
程模擬方法的研究。
蛋白質生物學問題的理論探討與(yu) 模型研究。發展蛋白質科學
有關(guan) 的新概念、新學說，發展針對重大生物學問題的數學模型，
提供實驗驗證的理論假設。
（四）蛋白質合成、降解與(yu) 調控機製研究
研究基因轉錄、mRNA加工和蛋白質翻譯、新生肽鏈折疊的
8
分子調控機製；研究蛋白質折疊相關(guan) 疾病發生的分子機理及防治
策略。
染色質修飾和非編碼RNA的表觀遺傳(chuan) 效應研究。研究核小
體(ti) 的組裝與(yu) 去組裝機製；研究染色質高級結構形成、異染色質與(yu)
基因沉默的結構基礎；研究mRNA的調控機製；研究非編碼RNA
的分子調控機理；研究核糖體(ti) 與(yu) 其它翻譯因子的相互作用。
蛋白質的錯誤折疊、聚集、降解和蛋白質質量控製研究。研
究蛋白質折疊、組裝的物理和化學原理；研究在分子伴侶(lv) 蛋白幫
助下多亞(ya) 基蛋白複合物的組裝機理；研究蛋白質質量控製和逃逸
的分子機理以及由此引起的“折疊病”的病理基礎；研究脅迫條
件下的蛋白質去折疊、降解與(yu) 澱粉樣纖維化的形成機理。
蛋白質膜轉運的分子調控機製研究。研究膜蛋白在亞(ya) 細胞的
定位以及在膜上的折疊組裝；研究膜蛋白與(yu) 相關(guan) 蛋白質及膜組分
的相互作用及其調控機製。
活細胞蛋白質的單分子研究。研究在單分子水平的蛋白質活
動規律及其相互作用的工作原理。
（五）蛋白質生物學功能研究
研究免疫調節和細胞信號轉導等重要生命活動相關(guan) 的蛋白
質的分子作用機製；研究重要的蛋白質複合體(ti) 以及蛋白質相互作
用網絡的功能。
細胞重要活動相關(guan) 蛋白質的作用機製研究。研究與(yu) 細胞代
謝、細胞周期、細胞凋亡、自噬過程相關(guan) 的蛋白質結構與(yu) 功能；
9
研究腫瘤微環境中蛋白質與(yu) 腫瘤細胞發生與(yu) 發展的關(guan) 係；研究參
與(yu) 細胞代謝過程的蛋白質的分子作用機理；研究端粒蛋白質的結
構與(yu) 功能。
組織器官的係統發育與(yu) 重塑相關(guan) 重要蛋白質的作用機製研
究。研究重要組織器官的發育和重塑等生理過程中相關(guan) 蛋白質的
作用機製；研究這些組織病理變化中的相關(guan) 蛋白質的結構和功能
改變。
神經係統發育和信息處理相關(guan) 蛋白質的作用機製研究。研究
與(yu) 神經係統信號傳(chuan) 遞、神經係統發育、精神疾病、神經退行性疾
病相關(guan) 的蛋白質的結構和調控機製；研究蛋白質在神經信息處理
功能過程中的作用機製。
免疫相關(guan) 蛋白質的作用機製研究。研究免疫調控因子在疾病
和自身免疫過程中的調控作用；發展能夠靶向作用於(yu) 腫瘤細胞並
克服免疫耐受的新型融合蛋白；研究病毒等病原微生物與(yu) 免疫係
統相互作用的分子機製；研究免疫細胞各種受體(ti) 分子與(yu) 細胞調控
因子相互識別的機製。
病原微生物侵染、複製和致病的作用機製研究。研究病毒、
病原菌等重要病原微生物識別、入侵宿主的分子機製和結構基
礎；研究病毒在宿主細胞內(nei) 轉錄、複製、包裝和釋放的動態機製
和結構基礎；研究病原微生物致病的分子機製；研究病原微生物
產(chan) 生耐藥性的分子機製和結構基礎。
與(yu) 植物發育和農(nong) 作物重要性狀相關(guan) 蛋白質的作用機製研究。
10
研究參與(yu) 植物激素信號轉導和發育等過程的重要蛋白質結構和
分子作用機製。
（六）係統生物學研究
以蛋白質研究為(wei) 核心，將生物係統內(nei) 基因、代謝小分子等其
它構成要素整合進行研究；針對多細胞生物，實現從(cong) 分子到細胞、
到組織、到整體(ti) 的多層次的整合研究；開展對生物係統的功能元#p#分頁標題#e#
件構成、相互作用網絡和動態變化等方麵的研究。
重要細胞信號轉導通路的係統生物學研究。研究細胞信號轉
導過程中的蛋白質相互作用網絡的拓撲結構和動力學過程；研究
細胞信號轉導通路中各種蛋白質修飾的動態傳(chuan) 遞網絡；研究重要
信號轉導通路間相互作用的分子機製。
細胞活動中蛋白質動態行為(wei) 的係統生物學研究。研究細胞活
動中各時程的組蛋白的各種修飾形式之間的調控關(guan) 係；研究基因
表達調控網絡與(yu) 代謝調控網絡等不同生物分子網絡之間的相互
作用。
複雜分子網絡構建、定量表征的理論研究。發展係統生物學
理論和建模算法，研究複雜生物分子網絡的整體(ti) 特性與(yu) 細胞或個(ge)
體(ti) 表型之間的聯係；研究複雜生物網絡中的係統控製關(guan) 係，以及
網絡的魯棒性和動態特性等；發展可用於(yu) 各類組學及其它實驗數
據進行對接與(yu) 整合的方法與(yu) 平台。
細胞功能元件及模塊的設計與(yu) 合成研究。從(cong) 天然生物體(ti) 係中
發掘不同類型的功能元件結構特征，研究其相互作用規律和功能
11
原理；開展新的功能元件及模塊、蛋白質機器的設計、合成和組
裝研究；開展代謝途徑、代謝網絡或信號傳(chuan) 導通路的優(you) 化與(yu) 重構
研究。
（七）蛋白質藥物靶標和分子診療技術研究
在蛋白質結構與(yu) 功能研究的基礎上，開展蛋白質藥物靶標的
研究，開展基於(yu) 蛋白質相互作用網絡的分子診療技術研究。
基於(yu) 蛋白質結構與(yu) 功能的藥物靶標及小分子配基研究。開展
蛋白質候選靶標的確證及基於(yu) 蛋白質三維結構的藥物設計和藥
物篩選；發展在蛋白質組水平精確測定藥物與(yu) 靶標蛋白相互作用
的特異性和選擇性的研究技術；發展具有潛在藥物價(jia) 值的新功能
蛋白質與(yu) 多肽；開展基於(yu) 化學小分子配基的蛋白質生物學功能的
研究；開展基於(yu) 定量蛋白質組學技術的具有我國自主知識產(chan) 權的
藥物或先導化合物的未知藥物靶標的發現和確認研究。
基於(yu) 蛋白質相互作用的疾病分子標記物發現技術研究。發展
基於(yu) 蛋白質-蛋白質作用與(yu) 蛋白質折疊過程的分子標記物的篩選
技術；發展基於(yu) 蛋白質作用網絡動力學行為(wei) 調控機製的分子標記
物發現技術方法；發展基於(yu) 分子標記物的疾病早期診斷技術方
法。
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施蛋白質研究重大科學研究計劃，加強頂層設計與(yu) 統
12
籌協調，麵向國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化重
大科學目標導向，完善項目首席科學家負責製及鼓勵創新的評價(jia)
機製，促進係統性、原創性重大成果的產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強蛋白質研究基地建設，充分發揮國家蛋白質科學基
礎設施、相關(guan) 國家重點實驗室等研究基地的科研平台作用，促進
項目、基地與(yu) 人才的緊密結合；強化科技資源開放共享機製，促
進科技資源的合理配置和高效利用。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領蛋白質研究領域學科發展的高水平領軍(jun) 人才，創新
體(ti) 製機製、優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的
引進力度，建設國際一流水平的蛋白質研究團隊。
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
蛋白質研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國際合
作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學普及，
弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實施的目
標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。
發育與(yu) 生殖研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................2
（一）總體(ti) 思路.....................................................................2
（二）發展目標.....................................................................3
三、主要任務...............................................................................3
（一）胚胎與(yu) 器官發育.........................................................4
（二）生殖發育與(yu) 生殖調控.................................................7
（三）發育與(yu) 生殖相關(guan) 重大疾病的基礎研究.....................9
（四）發育與(yu) 生殖研究係統與(yu) 平台建設...........................10
四、保障措施.............................................................................11
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃...................11
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.......12
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度...............................12
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.......................................12
1
一、形勢與(yu) 需求
發育與(yu) 生殖研究及其應用涉及生命科學和生物醫藥等諸多
領域，其發展不僅(jin) 可以推動生命科學多個(ge) 科學問題的解決(jue) 和多個(ge)
學科的發展，還將在基因治療、細胞治療、組織器官移植、新藥
開發等領域產(chan) 生極其重要的影響。對生殖與(yu) 發育過程中各種細
胞、組織和器官形成調節機理的深入探討將有助於(yu) 從(cong) 根本上理解
各種生殖與(yu) 發育過程、認識人類生殖障礙及胎兒(er) 發育缺陷產(chan) 生的
原因。
我國是世界上人口出生缺陷和不孕不育症的高發國之一。盡
管當前輔助生殖技術如人工授精、試管嬰兒(er) 等已經在臨(lin) 床應用上
有了長足的發展，但其潛在風險日益成為(wei) 人類社會(hui) 關(guan) 注的焦點，
這也使得輔助生殖技術的全麵安全評估以及更加先進的低損傷(shang)
操作技術的發展成為(wei) 未來輔助生殖技術發展的重要方向。同時，
越來越多的研究顯示人類重大疾病的發生與(yu) 發育異常相關(guan) 。因
此，防治不孕不育、出生缺陷以及發育相關(guan) 重大成年疾病，實現
我國人口健康戰略將有賴於(yu) 繼續深入開展發育與(yu) 生殖基礎研究，
進一步揭示生物個(ge) 體(ti) 的配子形成、受精、胚胎植入和發育、組織
器官的發生和形成、個(ge) 體(ti) 衰老等過程的生物學規律。
“十一五”期間，發育與(yu) 生殖重大科學研究計劃在組織器官
發育、胚胎操作安全性、生殖調控等領域取得了一批重要的研究
成果。在發育生物學方麵，以模式動物秀麗(li) 線蟲為(wei) 對象，揭示了
2
一種新的凋亡細胞清除機製，並揭示了凋亡細胞清除過程中吞噬
受體(ti) 的調控機製。在生殖生物學方麵，發現輔助生育技術中胚胎
操作導致子代小鼠發生神經係統退行性疾病的風險性增高，提示
目前的活檢技術有一定的潛在安全風險。利用自發基因突變小鼠
模型，證明了卵泡顆粒細胞中的C-型鈉肽及其受體(ti) 是維持卵母#p#分頁標題#e#
細胞減數分裂阻滯的因子。在Cell、Nature、Science等國際著名
雜誌上發表了一係列高質量的論文。各種先進的工具、手段及模
式動物的運用使我國發育與(yu) 生殖研究的發展逐步與(yu) 國際前沿接
軌，為(wei) 下一步做出原始創新成果和完善輔助生殖技術奠定了紮實
的基礎。在已有初步布局的基礎上，“十二五”期間我國應重點
加強發育與(yu) 生殖基礎研究的模式動物平台和研究係統，尤其是亟
待重點布局有中國特色的大動物研究體(ti) 係。同時，需整合基礎和
臨(lin) 床研究隊伍，部署開展發育與(yu) 生殖相關(guan) 重大疾病發生機理的研
究。此外，在胚胎發育和生殖調控研究方麵，需進一步圍繞重大
目標，深入開展機製研究。
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
以發育與(yu) 生殖為(wei) 主線，從(cong) 解答基礎性、前沿性重要科學問題
出發，整合多學科湧現的新技術、新方法和新模型，按三大研究
方向、一個(ge) 係統平台進行布局，即“胚胎與(yu) 器官發育”、“生殖發
育與(yu) 生殖調控”、“發育與(yu) 生殖相關(guan) 重大疾病的基礎研究”和“發
育與(yu) 生殖研究係統平台”，重點研究胚胎發育與(yu) 出生缺陷、生育
3
調節、器官發育及調控、生殖與(yu) 發育相關(guan) 重大疾病的發病機理等，
為(wei) 降低出生缺陷、提高人口健康水平，以及加快生殖技術、再生
醫學與(yu) 組織工程技術的研發與(yu) 產(chan) 業(ye) 化提供重大理論和關(guan) 鍵技術
支撐。
（二）發展目標
通過發育與(yu) 生殖重大研究計劃實施，吸引和培養(yang) 一大批優(you) 秀
人才，培養(yang) 若幹國家級創新群體(ti) ，使從(cong) 事發育與(yu) 生殖研究的優(you) 秀
學術帶頭人和科研骨幹達到300位；建立具有國際領先水平的
豬、猴等大動物發育與(yu) 生殖研究模型及疾病模型；在精子發生與(yu)
成熟、減數分裂機製、胚胎與(yu) 器官發育、輔助生殖技術等領域取
得重大突破；通過發育與(yu) 生殖基礎及臨(lin) 床研究的深入結合，闡釋
若幹發育與(yu) 生殖重大疾病的發病機製，進一步發展從(cong) 源頭上幹預
和防治出生缺陷和不孕不育診治的新策略、新方法，提升輔助生
殖技術的安全性，為(wei) 提高出生人口素質、保障人口健康做出重大
貢獻。
三、主要任務
根據我國當前人口健康的重大需求和《規劃綱要》相關(guan) 內(nei) 容，
結合發育與(yu) 生殖領域麵臨(lin) 的問題和生殖健康基礎研究的重點，
“十二五”期間，發育與(yu) 生殖研究國家重大科學研究計劃將重點
布局“胚胎與(yu) 器官發育”、“生殖發育與(yu) 生殖調控”、“發育與(yu) 生殖
相關(guan) 重大疾病的基礎研究”和“發育與(yu) 生殖研究係統平台”等四
個(ge) 方向。
4
（一）胚胎與(yu) 器官發育
胚胎發育與(yu) 器官形成的發育與(yu) 進化規律。從(cong) 比較發育生物
學、發育進化生物學的視角，利用基因組、轉錄本組、蛋白質組、
表觀遺傳(chuan) 等海量生物信息資源，探索發育過程的特征和規律；開
發研究發育進化的計算生物學新技術、新方法；建立研究發育進
化過程的數學模型及實驗驗證體(ti) 係。
胚胎早期發育和圖式建立的分子機製及其調控網絡。母體(ti) 因
素對胚胎發育的調控研究；胚胎早期發育的表觀遺傳(chuan) 調控研究；
胚層形成和分化的分子機理研究；背腹、前後軸線的建立和分化
研究；左右不對稱性的建立與(yu) 器官的不對稱發育研究；胚胎細胞
的極性與(yu) 定向遷移研究；形態素的形成及其調控機理研究；驅動
早期胚胎細胞運動的能量來源及其調控機製研究；發育相關(guan) 的重
要信號通路的調節研究等。
胚胎期和出生後神經係統的發育和神經可塑性。神經外胚層
的誘導和分化的分子調控網絡研究；神經脊細胞的遷移和分化的
調控研究；神經軸突和樹突生長與(yu) 定向的內(nei) 因和外因研究；神經
網絡的建立和功能維持研究；出生後神經可塑性研究；神經環路
修飾和重建研究；幼年期和青少年心理發育的過程和生物學基礎
研究。
中胚層組織器官的胚胎期發育規律及出生後發育。中胚層組
織器官前體(ti) 細胞的命運決(jue) 定研究；器官原基形成和形態構建研
究；相關(guan) 組織器官發育中的上皮細胞與(yu) 間質細胞間的轉換調節研
5
究；組織幹細胞在相關(guan) 組織器官發育和衰老中的作用研究；相關(guan)
組織器官內(nei) 細胞分化的調控研究；出生後血細胞的形成、分化機
理研究；出生後血管形成和再生、血管內(nei) 皮細胞遷移的機理研究；
胚胎期和出生後免疫係統的發育和成熟、免疫細胞的發生和調控
機理研究。
內(nei) 胚層器官發育的調控。胚胎腸管前後軸線的分化機製研
究；內(nei) 胚層器官前體(ti) 細胞的遷移調控研究；內(nei) 胚層器官的形態構
建過程與(yu) 調控研究；內(nei) 胚層器官內(nei) 細胞分化、細胞更新和功能活
動的分子調控研究；內(nei) 胚層來源器官和組織出生後在外部環境影
響下發育性變化和修複研究。
老化及其調控的發育生物學機理及控製手段。外胚層來源組
織和器官的衰老機理研究；中胚層來源組織和器官的衰老機理研
究；內(nei) 胚層來源組織和器官的衰老機理研究；老化過程中幹細胞
調控作用和機製研究、老化過程的生理和代謝過程研究；正常老
化與(yu) 異常老化的區別研究；老化的遺傳(chuan) 學分析研究；老化的機理
及控製的方法研究；影響壽命的基因和環境因素研究。
組織器官的再生和修複機理與(yu) 組織工程。利用標記技術實時
動態觀察、描述特定組織器官的再生過程；特定器官再生的細胞
來源以及組織幹細胞在再生和修複過程中的作用研究；再生中細
胞去分化和再分化的調控機製研究；組織器官再生中的大小控製
機製研究；組織器官體(ti) 外再生後修複的模型建立研究。
發育的代謝調控。利用代謝組學的方法，開展肌肉、脂肪發
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育決(jue) 定的調控機製研究，挖掘與(yu) 鑒定參與(yu) 發育調控的重要代謝中
間產(chan) 物；開展代謝的動態變化、紊亂(luan) 與(yu) 發育調控的關(guan) 係研究；研
究線粒體(ti) 在生殖和發育過程中的動態變化及其對發育過程的影
響；細胞凋亡對生殖發育的調控研究；凋亡細胞吞噬的分子機理
及其對發育的調控作用研究。
表觀遺傳(chuan) 信號的跨代傳(chuan) 遞及對後代發育、疾病易感的影響機
製。研究表觀遺傳(chuan) 信號是否可以跨代傳(chuan) 遞以及傳(chuan) 遞的方式，探討
可傳(chuan) 遞者逃脫生殖細胞發育和受精後基因組範圍內(nei) 表觀信號大
規模清洗的機製，研究表觀遺傳(chuan) 信號跨代傳(chuan) 遞對子代發育以及疾
病易感性的影響。
異常遺傳(chuan) 及環境因素對組織器官發育的影響及其相關(guan) 重大
疾病機製。發現與(yu) 組織和器官發育有關(guan) 的重大疾病的基因；鑒定
影響組織和器官發育相關(guan) 重大疾病的環境因子；探討異常遺傳(chuan) 和
不利環境因素對組織和器官發育過程有重大影響的機製；研究異
常遺傳(chuan) 和不利環境因素的相互作用對疾病發生的影響；揭示炎症
反應和炎症因子對胚胎發育和相關(guan) 疾病的影響。
器官結構與(yu) 動態發育的分子影像數字文庫。建立應用於(yu) 發育#p#分頁標題#e#
與(yu) 生殖生物學研究的現代影像平台；采用生物、物理、化學以及
信息科學等多學科交叉整合的方法，選擇不同物種的若幹代表性
器官，在細胞和亞(ya) 細胞尺度上對其結構與(yu) 發育進行動態影像學分
析，建立完整的、高清晰度的多維（包括空間、時間和1個(ge) 分子
維度）數字影像，並研究開發出若幹標記和示蹤胚胎細胞或細胞
7
器的新技術。
植物胚胎和胚乳發育的調控。合子極性建立及胚胎形態建成
的分子遺傳(chuan) 及表觀遺傳(chuan) 調控研究；胚胎和胚乳發育過程中的轉錄
調控網絡研究；胚乳早期發育及形態建成的分子調控網絡研究；
胚胎和胚乳發育過程中的激素調控研究。
植物器官發生與(yu) 形態建成的調控網絡。植物地上器官發生、
成熟、衰老的分子基礎及其對植物生長和適應性的調節機理研
究；植物開花、生殖器官形態建成等有性生殖過程的分子機理研
究；環境因素影響植物複雜性狀形成和可塑性的遺傳(chuan) 與(yu) 表觀遺傳(chuan)
機製研究；根係生長發育的分子調控和網絡研究。
（二）生殖發育與(yu) 生殖調控
減數分裂的調控機製。雌雄減數分裂調控差異的分子基礎研
究；有絲(si) 分裂向減數分裂轉變的機製研究；同源染色體(ti) 識別、配
對、聯會(hui) 、交換與(yu) 精確分離的機製研究；減數分裂細胞周期檢驗
點調控的分子機理研究；減數分裂停滯與(yu) 恢複的調節機製研究；
減數分裂的分子進化研究；遺傳(chuan) 和環境因素影響減數分裂的機理
研究。
原始生殖細胞的起源和生殖細胞的命運決(jue) 定。利用模式動物
和人類細胞模型，篩選參與(yu) 原始生殖細胞起源、遷移、增殖和減
數分裂啟動的關(guan) 鍵基因；解析原始生殖細胞命運決(jue) 定的分子基
礎；探討原始生殖細胞與(yu) 性腺發生的調控機理。
配子發生、成熟與(yu) 受精的分子基礎。生殖細胞發生、成熟、
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存活和凋亡的調控機理研究；精卵識別與(yu) 受精機製研究；母源及
父源因素對早期胚胎發育的作用研究；基於(yu) 上述過程的新型避孕
候選藥物的篩選和功能評價(jia) 研究。
卵泡形成、發育和排卵的分子機製。卵泡發生和啟動發育的
分子基礎和機製研究；優(you) 勢卵泡選擇和排卵的分子調控網絡研
究；卵泡閉鎖的分子標記研究。
妊娠過程中胚胎的選擇機製。早期胚胎發育的表觀遺傳(chuan) 選擇
基礎研究；滋養(yang) 層細胞發育與(yu) 命運決(jue) 定的分子機製研究；母胎妊
娠對話和組織相容的分子基礎研究；胚泡發育的免疫豁免機製研
究；胎盤屏障建立與(yu) 維持的分子機製研究；分娩啟動的調控機理
研究。
胚胎操作安全性研究與(yu) 技術體(ti) 係優(you) 化。跟蹤人工輔助生殖子
代發育的相關(guan) 信息，並完善相關(guan) 數據庫；建立評估人工輔助生殖
技術安全性的實驗動物模型，研究胚胎操作相關(guan) 的不良妊娠結局
的發生機製；在符合醫學倫(lun) 理要求的前提下，利用臨(lin) 床資源，進
行人類胚胎操作安全性研究；探索胚胎操作安全性的分子標識與(yu)
新方法，優(you) 化胚胎操作體(ti) 係。
人類生殖相關(guan) 器官、組織與(yu) 細胞資源庫。以國內(nei) 多個(ge) 臨(lin) 床大
中心合作方式，建立人類生殖相關(guan) 器官、組織與(yu) 細胞資源庫及其
相應的數據庫係統，在此基礎上重點開展生殖器官、組織與(yu) 細胞
保存的基礎研究。
植物有性生殖的分子機理。植物生殖器官和配子體(ti) 發育的機
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理研究；植物授粉和受精過程的分子機理研究；合子極性建立及
胚胎形態建成的分子基礎及表觀遺傳(chuan) 調控研究；植物性別決(jue) 定和
分化的分子機理研究；減數分裂調控與(yu) 無融合生殖的遺傳(chuan) 基礎研
究；植物生殖障礙的分子和進化機理研究。
（三）發育與(yu) 生殖相關(guan) 重大疾病的基礎研究
重要妊娠疾病的發生機製。針對我國高發的妊娠疾病，如習(xi)
慣性流產(chan) 、子癇前期、早產(chan) 等，開展大樣本的有中國人特征的重
要遺傳(chuan) 特征研究，篩選和鑒定疾病預測和篩查的分子標記，闡明
疾病的遺傳(chuan) 和表觀遺傳(chuan) 學分子基礎，並闡釋它們(men) 對後代遠期發育
的影響，為(wei) 疾病的整合性治療提供科學的分子靶標庫。
人類出生缺陷的遺傳(chuan) 機理。人類出生缺陷的遺傳(chuan) 與(yu) 發育機理
研究；建立人類重大出生缺陷和疾病的動物模型；出生缺陷的遺
傳(chuan) 診斷和防治技術研究。
神經精神性疾病的胚源機製。胚胎期和嬰兒(er) 期腦發育的調控
機理研究；腦發育異常導致的常見神經精神性疾病的神經生物
學、遺傳(chuan) 和分子機製研究；建立神經精神性疾病的早期診斷和早
期幹預治療的理論基礎和方法。
組織器官退行性病變的生物學基礎。退行性病變的遺傳(chuan) 學和
生物化學研究；退行性病變與(yu) 生理過程的相互關(guan) 係研究；退行性
病變的基因診斷研究；細胞死亡與(yu) 退行性病變的關(guan) 係研究等。
癌症的發育生物學研究。癌基因和抑癌基因對細胞、組織與(yu)
器官發育的影響研究；發育過程中細胞分裂和增殖異常與(yu) 癌症的
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機理研究；癌症的遺傳(chuan) 發育學基礎研究。
排卵障礙性疾病的分子基礎。篩選和鑒定排卵障礙性疾病相
關(guan) 候選基因，研究其與(yu) 內(nei) 分泌紊亂(luan) 的關(guan) 係；研究排卵障礙性疾病
導致的以胰島素抵抗為(wei) 核心的代謝障礙機製，解析排卵障礙性疾
病的發病機製，發展疾病防治與(yu) 幹預新方法。
生育能力維持與(yu) 疾病。生育能力減退、喪(sang) 失的遺傳(chuan) 學機理研
究；重大疾病及其治療過程對生育能力的暫時和永久損害研究；
傳(chuan) 統中醫藥與(yu) 小分子化合物對生育能力的維持和促進研究；生育
力重塑和生殖器官體(ti) 外重建研究。
營養(yang) 和環境因素導致發育與(yu) 生殖缺陷的分子機理。營養(yang) 和環
境因素對胚胎發育的影響及其機理研究；我國出生缺陷高發區的
重大環境因素的篩查及其影響的分子機理研究；我國主要汙染物
和營養(yang) 缺陷對生殖發育和胚胎發育的影響及其細胞、分子基礎研
究；實時監控重大環境汙染物的動物模型研究。
（四）發育與(yu) 生殖研究係統與(yu) 平台建設
人類重大疾病的轉基因靈長類動物模型研究。開展豬等家畜
或齧齒類動物幹細胞與(yu) 靈長類胚胎或個(ge) 體(ti) 嵌合、移植後的發育能
力以及嵌合與(yu) 器官移植的組織相容性的分子基礎研究；采用新途
徑建立人類重大疾病的靈長類動物模型，深入理解組織相容性
（MHC基因家族）的分子基礎。
發育與(yu) 生殖研究傳(chuan) 統模式生物平台與(yu) 資源庫。結合發育與(yu) 生
殖研究，建立與(yu) 完善小分子藥物篩選技術平台；建立與(yu) 完善果蠅、
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線蟲、爪蟾、斑馬魚等共享型模式生物資源庫。
小鼠/大鼠生殖發育疾病模型。係統開展小鼠/大鼠發育與(yu) 生
殖相關(guan) 模型資源收集與(yu) 整理；大力發展新的小鼠/大鼠生殖發育
疾病研究模型。
大動物模式係統。係統研究豬、猴等的基因組學、轉錄組學、
免疫組學、代謝組學，研究豬和猴生殖和發育生物學特點，完善
豬和猴研究相關(guan) 的生理學、免疫學、影像學等技術手段，建立相
關(guan) 數據庫；開發相關(guan) 的細胞係、分子標記探針、特異性抗體(ti) 等檢#p#分頁標題#e#
測手段，促進豬、猴等大動物成為(wei) 發育與(yu) 生殖研究的模式係統。
大動物基因修飾技術的整合與(yu) 創新。以豬為(wei) 模型建立誘變等
基因修飾和基因挖掘的新技術，篩選具有特殊性狀的品係，開展
大動物新基因和重要功能基因的分子機理研究；建立大動物的基
因定點敲入和敲除技術，促進發育與(yu) 生殖、生物醫學的基礎與(yu) 臨(lin)
床研究。
發育與(yu) 生殖的安全性和倫(lun) 理學研究及社會(hui) 服務。進一步完善
發育、生殖與(yu) 再生醫學研究及應用的安全性和倫(lun) 理學指導原則，
建立發育與(yu) 生殖研究成果和資源社會(hui) 化利用的網絡體(ti) 係。
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施發育與(yu) 生殖研究重大科學研究計劃，加強頂層設計
與(yu) 統籌協調，麵向人口健康國家重大戰略需求和生殖與(yu) 發育世界
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科學前沿，進一步強化重大科學目標導向，完善項目首席科學家
負責製及鼓勵創新的評價(jia) 機製，促進係統性、原創性重大成果的
產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強發育與(yu) 生殖研究基地建設，充分發揮國家重點實驗
室、國家輔助生殖工程中心等研究基地的科研平台作用，促進項
目、基地與(yu) 人才緊密結合；強化科技資源開放共享機製，促進科
技資源的合理配置和高效利用。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領發育與(yu) 生殖科學技術發展的高水平領軍(jun) 人才，創新
體(ti) 製機製、優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的
引進力度，建設國際一流水平的發育與(yu) 生殖研究團隊。
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
發育與(yu) 生殖研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國
際合作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學
普及，弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實
施的目標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。
幹細胞研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................3
（一）總體(ti) 思路.....................................................................3
（二）發展目標.....................................................................3
三、主要任務...............................................................................3
（一）細胞重編程研究.........................................................3
（二）幹細胞自我更新及多能性維持的機理研究及新物種
多能幹細胞的建立.................................................................4
（三）幹細胞定向誘導分化及其調控機製研究.................5
（四）幹細胞與(yu) 微環境相互作用研究.................................6
（五）幹細胞臨(lin) 床前研究.....................................................6
（六）植物細胞全能性與(yu) 器官發生.....................................7
四、保障措施...............................................................................8
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃.....................8
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.........9
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度.................................9
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.........................................9
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一、形勢與(yu) 需求
幹細胞作為(wei) 一類具有自我更新和多向分化潛能的細胞群體(ti) ，
能進一步分化成為(wei) 多種類型的細胞，構成機體(ti) 各種複雜的組織和
器官。幹細胞及其分化產(chan) 品為(wei) 有效修複人體(ti) 重要組織器官損傷(shang) 及
治愈心血管疾病、代謝性疾病、神經係統疾病、血液係統疾病、
自身免疫性疾病等重要疾病提供了新的途徑。以幹細胞治療為(wei) 核
心的再生醫學，將成為(wei) 繼藥物治療、手術治療後的另一種疾病治
療途徑，從(cong) 而成為(wei) 新醫學革命的核心。加強幹細胞和再生醫學研
究的戰略部署，對構建我國國民健康體(ti) 係至關(guan) 重要。
幹細胞與(yu) 再生醫學研究已引起各國政府、科技界、企業(ye) 和公
眾(zhong) 的高度關(guan) 注，美日等發達國家均在國家科技戰略規劃中將其作
為(wei) 重要發展領域，在幹細胞發育調控、幹細胞製備技術、幹細胞
臨(lin) 床應用等領域進行了重點部署。很多國家持續增加對幹細胞的
研發投入，醫藥企業(ye) 也逐漸加大對幹細胞和再生醫學研究與(yu) 應用
的投入。
隨著對幹細胞多能性調控分子網絡及多能性維持基本規律
的了解，科學家們(men) 逐漸探索出胚胎幹細胞體(ti) 外培養(yang) 的適宜條件，
建立起包括小鼠、大鼠、恒河猴和人類的胚胎幹細胞係。美國和
英國已批準部分胚胎幹細胞臨(lin) 床應用研究計劃，涉及的疾病包括
視網膜黃斑變性和脊髓損傷(shang) 等。
2
我國政府對幹細胞研究非常重視。“十一五”期間，973計
劃、863計劃和發育與(yu) 生殖研究國家重大科學研究計劃大力支持
幹細胞的基礎研究、關(guan) 鍵技術和資源平台建設，在幹細胞研究及
轉化應用領域取得了一批標誌性成果：在世界上首次證明了小鼠
誘導性多能幹細胞（iPS細胞）的發育全能性；首次揭示體(ti) 細胞
重編程起始的分子機製；首次成功建立大鼠和豬的誘導性多能幹
細胞；發現提高誘導性多能幹細胞的轉化效率的有效途徑；鑒定
了幹細胞幹性的分子標誌物等；研發了一批治療性幹細胞產(chan) 品和
組織工程產(chan) 品；篩選和研究了一批能夠促進幹細胞自我更新、改
進iPS細胞誘導及提高幹細胞定向分化效率的小分子化合物；建
立了更加適合臨(lin) 床應用的人胚胎幹細胞（ES）係；發現了新的調
控ES細胞自我更新的轉錄因子。我國在幹細胞研究領域的國際
影響力顯著提升。
但是，與(yu) 歐美科技發達國家相比，我國的幹細胞研究在原始
創新能力與(yu) 標誌性成果方麵仍有一些差距。針對幹細胞與(yu) 再生醫
學研究領域亟待解決(jue) 的問題，我國幹細胞研究應力爭(zheng) 在幹細胞多
能性維持與(yu) 重編程的分子機製、幹細胞與(yu) 微環境的相互作用、幹
細胞定向分化與(yu) 轉分化、幹細胞應用轉化研究與(yu) 關(guan) 鍵性技術等方
麵取得突破，尤其應該重點支持未來幹細胞臨(lin) 床和轉化應用的核
心技術。
3
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
以深化幹細胞研究和促進轉化應用為(wei) 總體(ti) 目標，優(you) 化整合幹
細胞研究資源，培養(yang) 創新能力強的高水平科研隊伍，加速幹細胞
基礎和臨(lin) 床前研究。實現幹細胞基本理論的突破，開發並推廣一
批臨(lin) 床級幹細胞產(chan) 品和以幹細胞為(wei) 靶點的藥物，為(wei) 形成幹細胞臨(lin)
床應用標準、發展幹細胞臨(lin) 床治療新技術、和提高疾病的治療水
平提供基礎理論支持。#p#分頁標題#e#
（二）發展目標
研究幹細胞多能性、定向分化、重編程的分子機製，探索重
大疾病的幹細胞治療途徑，重點突破幹細胞幹性的獲得、維持和
轉化調控的機製；揭示微環境與(yu) 幹細胞的相互作用規律；研製以
大動物和非人靈長類為(wei) 特色的用於(yu) 幹細胞臨(lin) 床前研究的重要疾
病模型及相關(guan) 評估方案；針對心、肝、胰等器官的重大疾病，研
製若幹具有重大臨(lin) 床需求的人工組織器官；闡明幹細胞再生修複
治療的機製，取得幹細胞應用領域關(guan) 鍵技術重大突破；推動符合
倫(lun) 理標準、規範化的幹細胞臨(lin) 床治療評價(jia) 體(ti) 係的建立。
三、主要任務
（一）細胞重編程研究
利用體(ti) 細胞核移植（SCNT）、iPS細胞、轉分化等技術獲得
功能細胞，解答發育生物學、幹細胞研究和再生醫學領域的關(guan) 鍵
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性技術難題。
細胞重編程過程研究。比較SCNT，iPS等多種重編程過程，
描繪出細胞重編程過程的精細圖譜；揭示參與(yu) 重編程的各種信號
統一協調的作用方式；建立精確的數學模型模擬分析細胞重編程
的動態過程。
細胞重編程調控機製研究。研究基因表達、蛋白質表達、非
編碼RNA、DNA甲基化、組蛋白修飾等多個(ge) 方麵的關(guan) 鍵調控點。
利用這些可調控步驟提高重編程效率，開發新一代重編程手段。
譜係重編程和細胞類型轉換研究。研究體(ti) 細胞譜係重編程過
程及其調控機製。通過細胞類型轉換獲取具有功能和能用於(yu) 治療
的細胞或組織；評估轉分化來源的組織和器官的安全性及有效
性。
利用重編程技術建立疾病的細胞模型。利用重編程技術建立
病人體(ti) 細胞來源的多能幹細胞，作為(wei) 疾病的體(ti) 外模型；結合基因
修飾及重編程技術等多種方法建立大動物和非人靈長類疾病的
細胞模型，用於(yu) 重要疾病的幹細胞治療與(yu) 藥物開發研究。
（二）幹細胞自我更新及多能性維持的機理研究及新物種多
能幹細胞的建立
研究幹細胞自我更新、多能性維持的分子網絡及調控機製，
取得理論突破，利用新技術建立新型多能幹細胞係和新物種的多
能性幹細胞係。
幹細胞自我更新及多能性維持的機理研究。利用分子生物
5
學、生物化學、細胞生物學等多種手段研究維持幹細胞自我更新
的條件；分離鑒定幹細胞特有的包括非編碼RNA在內(nei) 的多種分
子標記，檢測與(yu) 幹細胞自我更新相關(guan) 的特有的表觀遺傳(chuan) 狀態；建
立評估幹細胞多能性的標準；比較各種不同來源、不同發育能力
幹細胞的基因及蛋白表達譜；研究轉錄後修飾等對幹細胞自我更
新進行調控的途徑，尋找各個(ge) 物種特有的維持自我更新的通路，
比較在進化過程中幹細胞維持自我更新的進化路線等。
建立新型的多能性幹細胞。利用mRNA、蛋白質或小分子化
合物誘導等多種手段建立新型的多能幹細胞。利用重編程或其它
發育生物學手段在新物種中建立起穩定的多能幹細胞係；結合材
料科學、生物力學開發新型材料，大規模培養(yang) 幹細胞；開發新型
培養(yang) 係統，穩定培養(yang) 能滿足臨(lin) 床治療或藥物開發等需求的幹細
胞。
（三）幹細胞定向誘導分化及其調控機製研究
研究幹細胞向某一特定細胞類型分化的條件，定向誘導胚胎
幹細胞、iPS細胞及成體(ti) 幹細胞分化為(wei) 可用於(yu) 細胞治療的功能細
胞。結合材料學與(yu) 組織工程技術研製功能性的人工組織器官。
幹細胞定向分化機製研究。以胚層分化理論為(wei) 基礎，研究幹
細胞誘導分化的分子機製。結合發育生物學，研究幹細胞在體(ti) 內(nei)
外的分化過程。揭示重要調控元件、轉錄程序、表觀遺傳(chuan) 網絡調
控幹細胞分化的機製；利用計算生物學、係統生物學等方法建立
幹細胞誘導分化的數學模型；利用小分子化合物、mRNA或蛋白
6
質，開發新型定向分化技術，將幹細胞高效誘導為(wei) 功能性細胞。
幹細胞誘導分化為(wei) 組織和器官的研究。結合材料科學、物理
學、化學等技術誘導幹細胞分化為(wei) 具有特定功能的組織和器官，
如神經、視網膜、胸腺、胰島等；結合發育生物學方法、胚胎操
作等在大動物中生成人類重要組織和器官。
（四）幹細胞與(yu) 微環境相互作用研究
圍繞幹細胞與(yu) 微環境的相互作用，發現新的幹細胞多能性標
誌物，探索微環境與(yu) 調控幹細胞增殖分化等的分子機製。
成體(ti) 幹細胞的分離鑒定。研究成體(ti) 幹細胞維持自我更新的分
子機製，分離培養(yang) 成體(ti) 幹細胞，建立穩定的細胞係，全麵檢測成
體(ti) 幹細胞的擴增和分化能力，比較體(ti) 內(nei) 外微環境對幹細胞的自我
更新及分化能力的影響。
幹細胞的微環境研究。通過蛋白質組學、結構生物學等手段
分離鑒定幹細胞微環境的重要組成成分；研究微環境與(yu) 幹細胞的
相互作用，以及調控幹細胞自我更新與(yu) 分化的機製。
（五）幹細胞臨(lin) 床前研究
以臨(lin) 床級幹細胞建係與(yu) 建庫為(wei) 基礎，規模化培養(yang) 擴增並定向
誘導分化幹細胞，分離、鑒定和純化特定功能細胞；選取理想疾
病模型，進行標準化的細胞移植、功能評價(jia) 及致畸與(yu) 致瘤等風險
評估。
臨(lin) 床級幹細胞的建立和建庫。利用幹細胞基礎研究成果、結
7
合生物製品相關(guan) 規定和臨(lin) 床應用的實際需求建立統一、規範、明
確的臨(lin) 床級幹細胞標準；依據標準，結合化學生物學、細胞生物
學、材料學等技術開發安全無汙染的幹細胞培養(yang) 方法；建立不同
方法、不同來源的多樣化的臨(lin) 床級幹細胞係，為(wei) 臨(lin) 床前研究提供
豐(feng) 富資源；建立國家級臨(lin) 床幹細胞庫，以便更好的儲(chu) 存、管理、
利用和共享資源。
重要疾病動物模型的建立。針對人類重要疾病如神經退行性
疾病、代謝類疾病、心血管疾病等，利用並優(you) 化已有的動物模型
建立方法，如自然篩選、藥物誘導和基因修飾等，建立新型疾病
動物模型，重點發展大動物和非人靈長類動物的疾病模型；製定
針對不同物種動物模型的標準化評估體(ti) 係。
幹細胞治療的安全性和有效性評估。結合細胞體(ti) 內(nei) 示蹤技
術、分子成像技術和新的臨(lin) 床醫療手段，建立和完善幹細胞植入
後細胞存活率、移植物與(yu) 宿主的整合情況、功能改善狀況、致畸
和致瘤風險評估等方麵的係統監測指標；依據這些技術和指標對
幹細胞臨(lin) 床治療進行係統評價(jia) ，建立可行的幹細胞移植治療方
案。
（六）植物細胞全能性與(yu) 器官發生
係統研究激素、溫度、光照等調控細胞脫分化和再分化的機
製，植物細胞全能性的遺傳(chuan) 與(yu) 進化機理，細胞全能性和器官分化
的激素調控，植物生長點的維持、再生和器官發生的遺傳(chuan) 與(yu) 表觀
機製，植物無融合生殖的機製，植物遺傳(chuan) 轉化的新技術等，研究
8
植物如何由單個(ge) 體(ti) 細胞發育成完整植株機理，促進揭示體(ti) 內(nei) 受精
卵發育成完整個(ge) 體(ti) 的機製。
植物幹細胞和發育。結合分子生物學、生物化學、功能基因
組學和體(ti) 外培養(yang) 技術、體(ti) 內(nei) 示蹤技術，分離和鑒定不同物種、不#p#分頁標題#e#
同部位中存在的植物幹細胞；揭示幹細胞在植物器官發生和發育
過程中的功能和起作用的關(guan) 鍵基因；闡明幹細胞在器官發生中的
精細分化圖譜和調控機製。
植物幹細胞維持和分化的調控機製。利用表觀遺傳(chuan) 學、全基
因組學和生物信息學等方法係統研究環境因素、激素和遺傳(chuan) 因子
在植物幹細胞維持和分化中的統一協調關(guan) 係，挖掘新的調控基因
和表觀遺傳(chuan) 調控方式。
植物細胞去分化和再分化的調控機製。以植物細胞特有的去
分化和再分化應激形式為(wei) 模型，研究在體(ti) 細胞去分化和再分化的
分子調控網絡，揭示環境因素和遺傳(chuan) 物質相互作用的關(guan) 係，深入
了解植物愈傷(shang) 、抗逆等應激現象的調控機製。
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施幹細胞研究重大科學研究計劃，加強頂層設計與(yu) 統
籌協調，充分發揮“國家幹細胞研究指導協調委員會(hui) ”的作用，
協調我國幹細胞基礎和應用研究工作,麵向國家重大戰略需求
和世界科學前沿，進一步強化重大科學目標導向，完善項目首席
9
科學家負責製及鼓勵創新的評價(jia) 機製，促進係統性、原創性重大
成果的產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強幹細胞研究基地建設，充分發揮國家重點實驗室等
基地的科研平台作用，促進項目、基地與(yu) 人才緊密結合；強化科
技資源開放共享機製，促進科技資源的合理配置和高效利用；鼓
勵科研機構與(yu) 臨(lin) 床單位合作，注重建設幹細胞臨(lin) 床研究基地和臨(lin)
床轉化基地。設立試點單元，推動幹細胞轉化研究和規範化應用。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領幹細胞科學技術發展的高水平領軍(jun) 人才，創新體(ti) 製
機製、優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的引進
力度，建設國際一流水平的幹細胞與(yu) 再生醫學研究團隊。
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
幹細胞研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國際合
作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學普及，
弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實施的目
標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。

全球變化研究國家重大科學研究計劃
“十二五”專(zhuan) 項規劃
（公示稿）
中華人民共和國科學技術部
2012年4月
目目錄
一、形勢與(yu) 需求...........................................................................1
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標...........................................................2
（一）總體(ti) 思路.....................................................................2
（二）發展目標.....................................................................2
三、主要任務...............................................................................3
（一）全球變化的事實、過程和機理研究.........................3
（二）人類活動對全球變化的影響研究.............................5
（三）氣候變化的影響及適應研究.....................................6
（四）綜合觀測和數據集成研究.........................................8
（五）地球係統模式研究.....................................................9
四、保障措施.............................................................................11
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃...................11
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合.......11
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度...............................11
（四）加強國際合作與(yu) 科學普及.......................................12
1
一、形勢與(yu) 需求
全球變化是指由自然因素和人類活動引起的地球係統功能
的全球尺度的變化，以全球變暖為(wei) 突出標誌的氣候變化是全球變
化的重要表現之一。全球變化研究是本世紀國際地球科學的前沿
領域，其關(guan) 注的科學問題對當今世界政治、經濟發展和外交事務
具有重大和深遠的影響。
當前國際全球變化研究強調以可持續發展為(wei) 導向，建立、加
強和整合全球和區域的觀測體(ti) 係，提高對未來環境變化及其對人
類影響預測的可靠性，避免和控製具有破壞性的全球環境變化，
健全評估機製，鼓勵技術、政策和社會(hui) 響應創新，設計能有效推
動全球可持續發展的製度和行為(wei) ，為(wei) 未來10年實現全球可持續
發展的目標提供科學支撐。
我國在過去氣候變化、季風、生態係統碳循環、幹旱化與(yu) 冰
凍圈等方麵已取得了一批有國際影響的重要成果，其中在高分辨
率氣候序列重建、東(dong) 亞(ya) 季風機製和陸地生態係統碳收支等方麵形
成了優(you) 勢。但與(yu) 發達國家相比，還存在跨學科交叉集成程度不高，
數據係統參與(yu) 國際比較能力不足，地球係統模擬研究深度不夠等
問題。
通過部署全球變化研究國家重大科學研究計劃，抓住國際全
球變化科學發展的契機，全麵開展全球變化科學研究，在若幹關(guan)
2
鍵科學問題上取得重大突破，有力推動我國全球變化科學發展，
為(wei) 國家應對全球變化、保障社會(hui) 經濟可持續發展和參與(yu) 國際氣候
變化談判提供科學支撐。
二、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標
（一）總體(ti) 思路
積極貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要
（2006-2020年）》、《應對氣候變化國家方案》和《中國應對氣候
變化科技專(zhuan) 項行動》，麵向國家重大需求和國際科學前沿，進一
步整合資源，強化全球視野，突出中國特色，加強學科交叉和集
成研究，完善平台建設，實現數據共享，研發地球係統模式，顯
著提升我國全球變化研究水平和為(wei) 全球可持續發展提供科學支
撐的能力。
（二）發展目標
在全球變化基本規律、人類活動對全球變化的影響、氣候變
化影響與(yu) 適應、地球係統模式、地球係統變化趨勢預測等研究領
域的關(guan) 鍵科學問題上取得一批原創性成果，在季風亞(ya) 洲-北太平
洋-印度洋區域地球係統動力學與(yu) 氣候變化研究方麵取得國際領
先地位；建立和完善全球變化科學數據采集、處理和管理平台，
建設全球變化科學基礎數據集（庫）；建立具有自主知識產(chan) 權的
地球係統模式；提高對未來環境變化及其對人類影響預測的可靠
性；培育國際一流水平的研究隊伍。為(wei) 國家應對全球變化，保障
3
社會(hui) 經濟可持續發展和參與(yu) 國際氣候變化談判提供科學支撐。
三、主要任務
（一）全球變化的事實、過程和機理研究
從(cong) 地球係統的整體(ti) 性出發，通過統計和動力診斷、理論分析、
實驗模擬和數值模擬、綜合集成等研究手段，揭示全球變化的事
實、過程和機理，辨識地球係統圈層相互作用和非線性響應機理，
探討全球變化可預報性與(yu) 有關(guan) 認識的不確定性，建立全球變化的#p#分頁標題#e#
預測理論。
全球氣候變化的事實、成因及多尺度相互作用。全球氣候變
化事實、過程及其驅動機製診斷；全球氣候變化區域差異及多尺
度相互作用；地球係統自然曆史周期特征及機製分析；氣溶膠-雲(yun) -輻射反饋過程在全球氣候變化中的作用及不確定性；東(dong) 亞(ya) 季
風氣候的年代際變化及其與(yu) 全球氣候變化的聯係和預測；西風帶
氣候變化及其對全球變化的響應和影響；過去3000年樹輪、沉
積等氣候代用記錄及發展趨勢；長時間氣溫時空演變及其與(yu) 全球
變化的聯係；過去千年全球氣候演變特征及其與(yu) 中國氣候演變的
對比；小冰期後期以來極端氣候事件的發生發展規律。
海-陸-氣相互作用的過程和機理及其與(yu) 全球變化的關(guan) 係。地
表圈層生物地球化學（C、N、S、P等）耦合循環對全球變化的
影響和反饋機理；氣候變化背景下冰凍圈-生物圈-水圈非線性相
互作用過程及互饋聯動機製；海-陸-氣相互作用對季風爆發及變
4
化的影響；地表各圈層運行的臨(lin) 界突變過程與(yu) 不可逆性；重大環
境事件的形成原因及其區域響應的非線性特點；亞(ya) 洲風塵起源和
沉降的過程及其對全球變化的作用；新生代大陸風化剝蝕過程與(yu)
全球二氧化碳排放變化的關(guan) 係；第三極環境（TPE）過程及其對
全球和中國周邊地區環境變化的影響；海洋對全球變暖的響應及
其對氣候變化的調控作用；海洋生物地球化學循環與(yu) 海洋碳封存
效應；暖池及海洋通道變化對中國近海環流的影響機製；太平洋
-亞(ya) 洲邊緣海相互作用與(yu) 環境演變；太平洋-印度洋-南大洋環流變
異對暖池及全球氣候的影響；深海混合過程在熱鹽環流和全球氣
候變化中的作用；深海物理數據的重構、誤差估計及年代際氣候
變化信號提取；南極冰架-南大洋-三大洋海氣過程對全球變化的
作用。
氣候係統的敏感性、突變及其變化的可預報性。全球氣候變
化階段性轉折的基本特征和規律；氣候係統對外在因素擾動的敏
感性以及突變的機理；引起全球氣候突變的可能閾值；各種時空
尺度氣候變化以及全球海洋-大氣-陸地係統的季-年際-年代際氣
候變率的可預報性；全球氣候變化階段性轉折和突變的預報理論
與(yu) 方法。
全球變化敏感區的氣候與(yu) 環境變化規律及其預測。對全球氣
候變化較為(wei) 敏感的地區的辨識理論；敏感區氣候係統季節-年際-年代際尺度的海陸氣相互作用特征；敏感區氣候預測、預報理論
與(yu) 技術；中國上新世以來陸地生態係統與(yu) 氣候環境的協同演化及
5
青藏高原隆升驅動；全球幹旱化及其區域分異的規律和機理；全
球變化對非洲大陸幹旱化影響與(yu) 驅動力。
日地關(guan) 係、地球深部過程對全球變化的影響。天文與(yu) 地球運
動因子對氣候變化影響；空間輻射對全球氣候影響的機製及其定
量評估；岩漿火山活動、地震活動、不同規模和能量級別的構造
活動對大氣中溫室氣體(ti) 及全球變化的影響。
（二）人類活動對全球變化的影響研究
重建溫室氣體(ti) 、人為(wei) 氣溶膠排放和大尺度土地與(yu) 近海利用變
化過程，在充分認識氣候的自然變率及其成因機製的基礎上，評
估人類活動對全球變暖的貢獻，建立全球溫室氣體(ti) 排放、碳轉移
檢（監）測技術體(ti) 係，預測未來20-50年全球溫室氣體(ti) 排放趨勢。
全球溫室氣體(ti) 排放、碳轉移檢（監）測技術體(ti) 係。全球溫室
氣體(ti) 排放“三可”技術、方法體(ti) 係；曆史和當代國際溫室氣體(ti) 排
放、碳轉移檢（監）測技術、方法；未來20-50年全球溫室氣體(ti)
排放趨勢預測。
大尺度土地與(yu) 近海利用變化對全球變化的影響。強烈人為(wei) 擾
動背景下的流域侵蝕與(yu) 碳循環過程和通量；不同時空尺度土地利
用與(yu) 土地覆被變化過程、驅動機製及其對全球變化的影響；土地
利用對區域生態係統結構與(yu) 功能、生物多樣性、生態係統服務功
能的影響；大型工程（大型植被恢複與(yu) 建設工程、水利工程等）
的環境效應；城市化過程的氣候與(yu) 生態效應；近海養(yang) 殖與(yu) 海岸帶
開發對海洋生態係統及生物多樣性的影響；近海地區營養(yang) 物質對
6
碳收支和全球變化的影響。
人為(wei) 氣溶膠排放對全球變化的影響。人為(wei) 氣溶膠排放的時空
分布規律、幹濕沉積過程和輻射特征及其對全球變化的影響；重
點區域氣溶膠的起源、氣候和生物地球化學效應及其對全球變化
的作用。
人類活動對20世紀全球變暖的貢獻。大氣溫室氣體(ti) 增加對
20世紀全球變暖的貢獻；人為(wei) 氣溶膠對20世紀全球變暖的貢獻；
土地利用變化（包括城市熱島效應）對20世紀全球變暖的貢獻；
自然和人為(wei) 因素對全球變暖的貢獻。
（三）氣候變化的影響及適應研究
探討氣候變化背景下多個(ge) 自然圈層與(yu) 人類社會(hui) 的脆弱性和
適應性，建立全球變化經濟學、地球係統管理與(yu) 綜合風險防範的
基礎理論與(yu) 技術體(ti) 係，探尋針對氣候變化的影響趨利避害的最佳
人類社會(hui) 適應途徑。
生物圈結構和功能對氣候變化的響應與(yu) 調控。主要生物群區
碳氮過程及其與(yu) 氣候變化的關(guan) 係；陸地生態係統碳氮儲(chu) 量及變化
的區域特征；中國陸地碳增匯的調控機製與(yu) 生物地理區劃；中國
重要生物物種和生物類群對氣候變化的響應與(yu) 適應機製；生物物
種和生態係統對極端氣候事件的響應。
冰凍圈的變化及其影響。過去百年全球和區域冰凍圈變化的
事實；冰凍圈變化與(yu) 全球變暖的關(guan) 係和機製；冰凍圈與(yu) 大氣、生
物、水以及人類等圈層相互作用機製及其趨勢；冰凍圈變化的綜
7
合效應與(yu) 人類適應途徑；冰凍圈變化對中國和毗鄰地區社會(hui) 經濟
可持續發展的潛在影響。
氣候變化對水資源和海洋環境的影響及人類適應途徑。氣候
變化對東(dong) 亞(ya) 季風區水循環的影響；氣候變化對大江大河水文過程
及水安全的影響；氣候變化對幹旱區水循環及水資源的影響；近
現代荒漠地帶演替與(yu) 全球氣候變化的相互影響；重點海域海-氣
邊界過程對全球變化的響應與(yu) 反饋及其對生態係統的影響；濕
地、湖泊等生態係統對全球變化的響應與(yu) 生態恢複；海洋環境（物
理及生物地球化學）、海岸帶等對氣候變化的響應特征與(yu) 機理及
其對生態係統的影響；海平麵上升對中國沿海社會(hui) 經濟發展和
島、礁、沙領土安全的影響及適應；全球變化對中國近海生物多
樣性的脅迫。
極端天氣氣候事件演變規律、影響與(yu) 適應。全球變化背景下
的環境風險和災害（包括極端天氣氣候事件檢測、成因及演變規
律，天氣氣候災害及其衍生的地質災害綜合防範理論與(yu) 方法等）。
全球變化對糧食安全和人類健康的影響與(yu) 適應。農(nong) 業(ye) 生態係
統能量物質循環對氣候變化的響應和調控途徑；全球變化對區域
和全球糧食安全的影響；全球變化對人類健康的影響評估；全球
變化背景下保障中國糧食安全和人類健康適應性對策和模式。#p#分頁標題#e#
全球變化經濟學、地球係統管理與(yu) 綜合風險防範。2℃閾值
條件下，世界主要國家減排溫室氣體(ti) 的成本與(yu) 相應的經濟格局；
中國減排溫室氣體(ti) 潛力、區域減排經濟成本與(yu) 相應的經濟格局；
8
2℃閾值或其他相關(guan) 背景下中國溫室氣體(ti) 減排路線圖；國際碳貿
易管理體(ti) 係基礎理論；國際減排方案設計基礎理論；全球變化與(yu)
可持續的生態係統、水資源、糧食和區域安全管理；不同減排目
標下地球工程理論和技術；不同社會(hui) 發展階段人類適應氣候變化
機理和模式；全球變化風險綜合防範理論與(yu) 技術；全球變化和有
限自然資源約束下的新的經濟理論研究；地球工程理論和方法及
其效應的模擬與(yu) 評估。
地球係統適應全球變化的彈性與(yu) 閾值。全球變化背景下中國
地表過程、關(guan) 鍵參數和地理環境格局的變化；地球係統關(guan) 鍵變量
突變機製及其閾值；全球變化背景下生態、海洋、冰凍圈等主要
分量係統自適應過程、彈性和閾值。
（四）綜合觀測和數據集成研究
為(wei) 完善我國新一代全球變化綜合觀（監）測係統，開展相關(guan)
的基礎研究，並實現多源數據同化，提高變量估計精度及全球變
化預測和評估水平，構建國家全球變化數據集成平台，實現數據
的規範管理與(yu) 共享服務。
全球變化關(guan) 鍵參數和過程的綜合觀（監）測。陸地生態係統
關(guan) 鍵參數和水、碳、氮等物質循環過程的觀測；大氣溫室氣體(ti) 、
氣溶膠和主要汙染物等的觀測；冰凍圈綜合觀測；中長期全球海
平麵變化精密監測；近海及深海大洋關(guan) 鍵過程及海氣通量的綜合
觀測；典型區域的能-水循環與(yu) 物質遷移觀測；全球變化關(guan) 鍵人
文過程與(yu) 參數觀（監）測。
9
高精度遙感原理研究和星機地觀測資料的校準。衛星遙感全
球大氣、地表特征和冰雪監測技術的原理；遙感器的研發及其反
演方法；全球典型生態係統演變與(yu) 碳源、匯動態變化的遙感觀測；
典型區域的星-機-地同步觀測試驗；遙感-地麵觀測資料的校準。
多源觀測數據的質量控製、同化、融合與(yu) 集成及共享機製。
中國全球變化數據集成平台；亞(ya) 洲區域氣候觀測資料的質量控製
與(yu) 同化、融合技術；海-陸-氣-冰耦合氣候係統模式的同化方法研
究；東(dong) 亞(ya) 區域關(guan) 鍵參數的集成分析與(yu) 同化；衛星定標及其與(yu) 全球
變化觀測的結合。
（五）地球係統模式研究
通過動力框架的原始創新、物理過程參數化方案的改進或新
方案的提出，以及地球係統模式（包括近地空間環境模型和固體(ti)
地球模型）的研製，以高性能計算技術的研發為(wei) 支撐，發展具有
國際先進水平的高分辨率氣候係統模式和地球係統模式，深入研
究影響模式不確定性的過程，並開展氣候變化模擬研究、年際和
年代際預測、以及百年際預估研究，為(wei) 全球變化研究提供強有力
的綜合模擬公共平台。
高分辨率氣候係統模式的研發與(yu) 應用。模式的不確定性、模
式中雲(yun) 與(yu) 輻射相互作用、雲(yun) 的特性，大氣對流過程和海洋混合等
若幹關(guan) 鍵過程；高分辨率大氣環流模式的建立、評估及應用；高
分辨率海洋環流和海冰模式的建立、評估及應用；全球陸麵-水
文過程的模式發展；區域和全球氣候模式中的積雪、凍土、冰川
10
（蓋）參數化方案；冰凍圈陸麵模式與(yu) 氣候模式的耦合機製；分
量模式集成及高精度、高分辨率物理氣候係統模式的建立和發
展；氣候年代際可預測性理論。
地球係統模式的研發與(yu) 應用。氣溶膠與(yu) 大氣化學模式的發展
和完善；全球海洋、陸地生物地球化學模式和碳氮循環模式的改
進和完善；土壤風蝕、運移與(yu) 起沙揚塵模式的建立和改進；大陸
冰原和山地冰川動力學模式的建立與(yu) 改進；植被動力學模式的發
展和完善；地球係統模式中的高效計算方法研究與(yu) 動力框架設
計；地球係統模式多時間和空間尺度的高效並行算法研究；多模
式集合-耦合的理論和方法研究；各分量模式的集成及其與(yu) 地球
係統模式的耦合技術研發；區域和全球模式的雙向嵌套理論和方
法研究；全球水循環過程的綜合觀測與(yu) 模擬及其與(yu) 地球係統模式
的耦合研究。
近地空間環境模式和固體(ti) 地球模式研發與(yu) 應用。全球電離層
/中高層大氣和對流層之間的電磁耦合、動力學耦合模型；中高
層大氣與(yu) 低層大氣能量、動量的交換模式；固體(ti) 地球模式。實現
近地空間模式和固體(ti) 地球模式同已建地球係統模式的耦合，開展
火山噴發導致的氣溶膠效應的模擬與(yu) 預估；探索地球演化與(yu) 地球
環境演變的數值模擬方法；地球工程效應的模擬與(yu) 評估。
地球係統模式的支撐環境研發。麵向地球係統模式的高性能
低功耗定製處理器和高性能計算機軟硬件體(ti) 係、專(zhuan) 用加速部件、
可視化、集成開發環境；分量模式和耦合係統的應用支撐及共享
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技術；地球係統模式的性能優(you) 化與(yu) 診斷分析軟件；模擬平台的流
程管理技術；多機構、跨學科協同合作環境；氣候變化模擬評估
係統。
四、保障措施
（一）加強頂層設計，實施好專(zhuan) 項研究計劃
繼續實施全球變化研究重大科學研究計劃，加強頂層設計與(yu)
統籌協調，麵向國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化
重大科學目標導向，完善項目首席科學家負責製及鼓勵創新的評
價(jia) 機製，促進係統性、原創性重大成果的產(chan) 出。
（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合
繼續加強全球變化研究基地建設，充分發揮國家重點實驗
室、數據觀（監）測網絡和擬建的超級站、地球係統模擬設施等
研究基地的科研平台作用，促進項目、基地與(yu) 人才緊密結合；加
強已有數據觀（監）測網絡標準化及共享，強化科技資源開放共
享機製，促進科技資源的合理配置和高效利用。
（三）加大創新人才培養(yang) 和引進力度
充分利用各種高層次人才計劃，培養(yang) 和造就一批具有國際視
野、能夠引領全球變化研究的高水平領軍(jun) 人才，創新體(ti) 製機製、
優(you) 化政策環境、強化保障措施，加大海外優(you) 秀人才的引進力度，
建設國際一流水平的全球變化研究團隊。
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（四）加強國際合作與(yu) 科學普及
吸納優(you) 秀外國科學家和海外優(you) 秀華人學者以多種方式參與(yu)
全球變化研究重大科學研究計劃實施，支持我國科學家參與(yu) 國際
合作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計劃。重視科學普
及，弘揚科學精神，將科學普及工作作為(wei) 重大科學研究計劃實施
的目標和任務之一，促進全民科學素養(yang) 的提高。
1
附件1：
納米研究等6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”
專(zhuan) 項規劃編製說明
國家重大科學研究計劃是《國家中長期科學和技術發展規劃
綱要（2006-2020年）》（以下簡稱《科技規劃綱要》）部署的引領
未來發展、對科學和技術發展有很強帶動作用的基礎研究發展計#p#分頁標題#e#
劃。2006年啟動了納米研究、量子調控研究、蛋白質研究、發
育與(yu) 生殖研究4個(ge) 重大科學研究計劃。2010年啟動了全球變化
研究、幹細胞研究2個(ge) 重大科學研究計劃。
為(wei) 深入實施《科技規劃綱要》，根據《國家“十二五”科學和
技術發展規劃》和《國家基礎研究發展“十二五”專(zhuan) 項規劃》，科
技部基礎研究司會(hui) 同基礎研究管理中心，組織有關(guan) 專(zhuan) 家編製了納
米研究等6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃，現將有
關(guan) 情況說明如下：
一、編製過程
6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃編製曆時兩(liang) 年
多。2010年上半年進行調查研究和需求分析，形成研究報告。
2010年7月-2011年3月組織專(zhuan) 家集中編製和多次研討，形成專(zhuan)
項規劃初稿。2011年4-8月，6個(ge) 國家重大科學研究計劃分別召
開專(zhuan) 家組谘詢會(hui) 議，根據專(zhuan) 家谘詢意見進行修改。2011年9-12
月征求教育部、衛生部、國家人口和計劃生育委員會(hui) 、中國科學
2
院、國家自然科學基金委員會(hui) 、總後勤部衛生部等相關(guan) 部門意見
後，再次修改。2012年3月經科技部第9次部務會(hui) 審議原則通
過。
專(zhuan) 項規劃編製過程中，與(yu) 中國科學院“知識創新工程2020”、
《國家自然科學基金“十二五”規劃》等基礎研究領域的其它規
劃進行了銜接與(yu) 溝通，部署上各有側(ce) 重。
二、6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃主要內(nei)
容
專(zhuan) 項規劃包括形勢與(yu) 需求、總體(ti) 思路與(yu) 發展目標、主要任務、
保障措施四個(ge) 部分。
第一部分形勢與(yu) 需求。分析國內(nei) 外發展形勢和需求，總結國
家重大科學研究計劃“十一五”期間的主要成績和目前存在的問
題。
第二部分總體(ti) 思路和發展目標。繼續貫徹落實《科技規劃綱
要》，麵向重大前沿科學問題和國家戰略需求強化部署，力爭(zheng) 取
得重要突破，提升我國的國際競爭(zheng) 力，搶占未來科技發展的製高
點。“十二五”期間，國家重大科學研究計劃將更加聚焦國家重
大戰略需求、更加強化科學目標導向、更加注重優(you) 秀團隊建設。
在部署中鼓勵多學科的交叉綜合研究，突出前瞻性和原創性。
第三部分主要任務。部署了6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十
二五”期間的主要任務。納米研究將繼續立足於(yu) 新的納米效應、
新方法新技術和新原理的研究，加強納米電子學、納米信息材料
3
與(yu) 器件、納米生物與(yu) 醫學、以及環境、能源和農(nong) 業(ye) 方麵納米材料
與(yu) 技術方麵的部署，推動基礎研究-應用研究-技術轉移的一體(ti) 化
進程。量子調控研究將繼續新物質態和新原理原型器件的研究，
探索和發現若幹全新的量子材料體(ti) 係，推進量子通信技術的實用
化、量子技術標準與(yu) 協議的製定。蛋白質研究以蛋白質結構與(yu) 功
能、相互作用和動態變化研究為(wei) 重點，以研究技術和方法創新為(wei)
支撐，在結構生物學、蛋白質組學、蛋白質研究新技術和新方法、
蛋白質合成降解與(yu) 調控機製、蛋白質生物學功能、係統生物學、
藥物靶標和分子診療等7個(ge) 方麵開展係統性研究。發育與(yu) 生殖研
究圍繞發育與(yu) 生殖基礎性、前沿性重要科學問題，在胚胎與(yu) 器官
發育、生殖發育與(yu) 生殖調控、發育與(yu) 生殖相關(guan) 重大疾病的基礎研
究等方向取得一批創新性成果，建立和完善發育與(yu) 生殖研究係統
平台。幹細胞研究圍繞幹細胞研究和促進轉化應用，優(you) 化整合研
究資源，在細胞重編程研究、幹細胞多能性維持、幹細胞定向誘
導分化、幹細胞與(yu) 微環境、幹細胞臨(lin) 床前研究、植物細胞全能性
等方向取得一批原創性成果，建立重大疾病的豬、猴等大動物模
型。全球變化研究圍繞全球變化關(guan) 鍵科學問題，在全球變化基本
規律、人類活動對全球變化的影響研究、氣候變化的影響及適應
研究、綜合觀測和數據集成研究、地球係統模式研究等5個(ge) 方麵
開展係統性研究。
第四部分保障措施。為(wei) 保障國家重大科學研究計劃順利實
施，提出加強頂層設計和統籌協調、加強基地建設和開放共享、
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加大創新人才培養(yang) 和團隊建設、加強國際合作與(yu) 科學普及等保障
措施。
三、6個(ge) 國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃編製專(zhuan)
家組名單
1.納米研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃編
製專(zhuan) 家組名單
白春禮朱星侯建國解思深丁健王琛
許寧生江桂斌江雷何丹農(nong) 李玉寶沈健
龐代文範守善祝世寧趙宇亮封鬆林洪茂椿
聶書(shu) 明顧寧薛增泉
2.量子調控研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規
劃編製專(zhuan) 家組名單
閔乃本於(yu) 淥王恩哥馬龍生王力軍(jun) 王玉鵬
葉朝輝朱道本許京軍(jun) 張翔鄭厚植林海青
郭光燦資劍彭堃墀薛其坤
3.蛋白質研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
編製專(zhuan) 家組名單
饒子和吳家睿施一公賀福初劉買(mai) 利何大澄
張玉奎楊芃原施蘊渝賀林徐濤徐安龍
袁鈞瑛曹雪濤程和平傅向東(dong) 蔣華良韓家淮
詹啟敏
4.發育與(yu) 生殖研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項
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規劃編製專(zhuan) 家組名單
李寧時玉舫段恩奎丁勝馬紅史慶華
張永蓮陳香美沙家豪孟安明季維智饒毅
桂建芳薛仁望薛勇彪
5.幹細胞研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規劃
編製專(zhuan) 家組名單
裴鋼周琪裴端卿王小凡孫方霖許瑞明
朱劍虹李淩衡肖磊鬆陽洲林海凡高紹榮
景乃禾程濤裴雪濤
6.全球變化研究國家重大科學研究計劃“十二五”專(zhuan) 項規
劃編製專(zhuan) 家組名單
徐冠華秦大河吳國雄巢紀平陳鏡明丁仲禮
丁一匯丁永建董文傑方精雲(yun) 葛全勝郭華東(dong)
金怡濂劉叢(cong) 強王斌王赤王蘇民曾慶存
張明華張建雲(yun) 周秀驥