「十三五」期間，通過支持我國優勢學科和交叉學科的重要前沿方向，以及從國家重大需求中凝練可望取得重大原始創新的研究方向，進一步提升我國主要學科的國際地位，提高科學技術滿足國家重大需求的能力。各科學部遴選優先發展領域及其主要研究方向的原則是：
（1）在重大前沿領域突出學科交叉，注重多學科協同攻關，促進主要學科在重要方向取得突破性成果，帶動整個學科或多個分支學科迅速發展；
（2）鼓勵探索和綜合運用新概念、新理論、新技術、新方法，為解決制約我國經濟社會發展的關鍵科學問題做貢獻；
（3）充分利用我國科研優勢與資源特色，進一步提升學科的國際影響力。各科學部優先發展領域將成為未來五年重點項目和重點項目群立項的主要來源。
生命科學部優先發展領域
1、生物大分子的修飾、相互作用與活性調控
主要研究方向：生物大分子修飾、動態變化及其功能；生物大分子相互作用的動態性和網絡特徵；生物大分子特異相互作用的結構基礎和預測；生物大分子複合體的自組裝；糖、脂化學與酶促合成、結構與功能；高分辨等技術方法研究細胞內大分子行為。
2、細胞命運決定的分子機制
主要研究方向：細胞可塑性調控機制；細胞器和亞細胞結構的動態變化及其功能；細胞跨膜信號轉導與命運決定；幹細胞多能性維持與定向分化的機制；胚胎幹細胞分化的轉錄和表觀遺傳調控網絡。
3、配子發生與胚胎發育的調控機理
主要研究方向：配子發生和成熟的分子機制；胚胎發育圖式的動態變化及其分子調控網絡；細胞譜系發育的分子機制；配子發生和胚胎發育的表觀遺傳調控。
4、免疫應答與效應的細胞分子機制
主要研究方向：免疫細胞新亞群、新分子及其功能；免疫細胞識別和活化的信號轉導；不同類型免疫細胞相互作用及其功能；微生態黏膜免疫機制；免疫耐受和免疫逃逸機制。
5、糖/脂代謝的穩態調控與功能機制
主要研究方向：糖/脂代謝與能量代謝的網絡調控；膜糖/脂代謝的動態調控與功能；糖/脂特異代謝物的轉運機制與功能；細胞或組織器官特異的糖/脂代謝與功能；糖/脂代謝調控與內分泌系統的相互關係；糖/脂代謝的穩態維持與異常發生機制。
6、重要性狀的遺傳規律解析
主要研究方向：複雜性狀的遺傳結構和調控機制；複雜疾病的遺傳和生理機制；生物性狀演化的遺傳基礎；人類及重要生物表型的特徵及遺傳基礎；次級代謝調控的遺傳基礎。
7、神經環路的形成及功能調控
主要研究方向：神經元的發育、形態與功能；神經元之間選擇性聯繫機制；神經環路信息的處理和整合；神經環路異常與疾病發生機理。
8、認知的心理過程和神經機制
主要研究方向：感知覺信息處理與整合；注意和意識的心理過程和神經機制；高級認知過程（學習、記憶、決策、語言等）的心理和神經機制；認知異常的發生機理、早期識別與幹預；人類個體認知與社會行為的發生發展過程。
9、物種演化的分子機制
主要研究方向：特殊環境下物種的適應性演化機制；物種相互作用的協同演化機制；物種相似性狀的趨同演化機制。
10、生物多樣性及其功能
主要研究方向：生物多樣性的形成機制；生物多樣性的維持機制；生物多樣性喪失機制；生物多樣性與生態系統功能的關係。
11、農業生物遺傳改良的分子基礎
主要研究方向：農業生物重要性狀形成的遺傳基礎；農業生物基因與環境互作機制；農業生物表型和基因型的關係；農業生物育種的新理念和新模型。
12、農業生物抗病蟲機制
主要研究方向：農業生物抗病蟲的分子和生理機制；農業生物免疫應答的分子基礎；農業生物病蟲害發生的規律與防治基礎。
13、農林植物對非生物逆境的適應機制
主要研究方向：農林植物適應非生物逆境的分子生理基礎；農林植物對多種非生物逆境的交叉響應機理；農林植物適應非生物逆境的栽培調控機制。
14、農業動物健康養殖的基礎
主要研究方向：農業動物重要性狀形成的生物學規律和生理基礎；農業動物及養殖環境中病原的適應性與傳播規律；重要人獸共患病的發生規律及防控；養殖過程中環境因子變化和汙染物遷移規律；飼料營養及代謝產物對動物免疫的影響機制；牧草品種選育及草地生產力維持機制。
15、食品加工、保藏過程營養成分的變化和有害物質的產生及其機制
主要研究方向：食品加工方式、加工過程營養成分的變化及其機制；食品貯藏保鮮和營養成分維持的生物學基礎（文本複製於「口袋科研」公眾號）；食品中有害物質的產生及其消除的機制；食品有害物質痕量、快速檢測的理論與新技術、新方法。
跨科學部優先發展領域
跨科學部優先發展領域以促進基礎科學取得重大突破性進展和服務創新驅動發展戰略為出發點，根據我國經濟社會和科學技術發展的迫切需求，凝練具有重大科學意義和戰略帶動作用的學科交叉問題，為制定重大項目和重大研究計劃指南以及重點領域戰略部署提供指導。
跨科學部優先發展領域包括：著力推動我國基礎研究在拓展新前沿、創造新知識、形成新理論、發展新方法上取得重大突破的領域；著力解決我國傳統產業升級和新興產業發展中深層次關鍵科學問題的領域；著力提升我國應對全球重大挑戰能力的領域；著力維護國家安全和我國在國際競爭中核心利益的領域。
1、介觀軟凝聚態系統的統計物理和動力學
介觀軟凝聚態系統是涉及生物、醫學、數學、物理及工程科學廣泛且深入的新交叉領域，它將人們對物質性質的了解從原先的原子和分子尺度延伸到介觀尺度。研究軟凝聚系統多級結構與複雜物理現象聯繫和特性，理解和控制決定介觀尺度功能複雜性的原理與技術，為人類理解生命現象與過程，發展精確的診斷與醫療手段提供關鍵基礎與新技術支撐。
核心科學問題：軟凝聚態系統維度降低與尺度減小導致的新物性與新效應，生物小系統和大腦生命過程等調控網絡，活性物質相關的非平衡統計物理效應；統計物理理論與方法，量子漲落、量子相變和量子熱機等以及顆粒物質、液晶、膠體和水等系統的平衡性質與結構動力學；生命信息分子（DNA、RNA）、蛋白質和細胞的力學特性、信息編碼，及其相互作用的神經網絡動力學；生理系統及相關疾病診治的生物力學與力生物學機理和多生理系統耦合、跨分子－細胞－組織等層次生物力學實驗和建模仿真。
2、工業、醫學成像與圖像處理的基礎理論與新方法、新技術
成像與圖像處理是工業、公共安全、醫學等領域探查不可及物件、內部結構、缺陷及損傷、病變等的基本手段。為支持典型工業及公共安全檢測和重大疾病診斷與治療的需求，聚焦研究工業、醫學成像與圖像處理的新原理、新方法、新手段和關鍵技術，實現信息獲取、處理、重建、傳輸等，將為促進工業技術發展、探索生命機理、疾病診斷與治療和健康器械創新發揮重要作用。
核心科學問題：MRI、CT及PET成像的新方法，多模態光學成像，工業及公共安全、醫學圖像判讀的基礎算法；支持精準診斷和治療的成像、圖像處理與重建、建模與優化的新技術新方法，包括圖像分析與處理的大數據技術等；可延展柔性電子器件的性能、器件與人體/組織的自然粘附力學機制、生物兼容性與力學交互；生物介質及非牛頓流體中本構關係與物理、生物信息傳播特徵研究，獲取生命活性物質更詳細信息的新概念、新方法、新技術。
3、生物大分子動態修飾與化學幹預
人體是由200多種共幾萬億個細胞組成的複雜系統，越來越多的證據表明基因組不能完全決定細胞的狀態和命運；此外，基因組本身、蛋白質組、甚至RNA和多糖也處於不斷變化和化學修飾的動態過程中，組成生命體的生物大分子（蛋白質、核酸和多糖等）的動態化學修飾對生物個體發育、細胞命運調控和疾病的形成均起著決定性作用。研究生物體內生物大分子化學修飾的動態過程和機制，並對其進行化學幹預和調控，對探索新的生命過程和發現新的疾病診療手段，均具有重要的科學意義和應用價值。
核心科學問題：動態化學修飾（如蛋白質翻譯後修飾和核酸表觀遺傳修飾等）調控生物大分子結構、功能及相互作用的分子機制；生物大分子動態化學修飾的生物學意義；生物大分子動態化學修飾的探針技術與檢測手段；靶向生物大分子動態化學修飾的小分子幹預策略；外源（化學合成）生物大分子的修飾和生物功能化。
4、手性物質精準創造
手性是自然界的基本屬性，存在於從基本粒子到宇宙的各個物質層次。手性起源的探索、手性物質的精準創造和功能的發現已經成為化學、物理、生物、材料和信息等領域的前沿科學問題；手性物質與光的特殊相互作用研究也將為手性物質的功能化提供新視野；揭示手性誘導和傳遞、控制和放大的本質規律，對於發展手性科學與技術的新理論、實現手性物質的精準創造並賦予其新功能具有重大科學意義，將推動解決國家在醫藥、材料等領域對手性物質方面的重大需求。
核心科學問題：手性物質精準創造的高效性和高選擇性；宏觀手性材料製備的有序化和可控性；手性功能材料性能調控的分子基礎；手性分子的生物學效應。
5、細胞功能實現的系統整合研究
細胞是由複雜的生物大分子（複合體）和亞細胞結構（細胞器）組成的生命基本單元。以往的研究主要針對單一組分或單一細胞器，而隨著組學大規模數據的積累、信息理論的應用，以及化學和工程科學等多學科交叉和融合，系統、整合、跨尺度研究細胞內不同組分和結構的功能與互作機製成為可能。細胞功能的系統整合研究是在對細胞內所有組分進行鑑定和認識的基礎上，描繪出細胞的系統結構，包括生物大分子相互作用網絡和細胞內亞結構間的互作系統，構造出初步的細胞系統模型，通過不斷地設定和實施新幹預實驗，對模型進行修訂和精練，最終獲得一個理想的模型，使其理論預測能夠反映出細胞的系統功能和真實性。細胞功能實現的系統整合研究對於推動生命基本單元－細胞的功能機制的深入認識，更好地詮釋組織、器官和個體生長和發育機制，有效地開展防病治病和農作物生產等，對於未來的人造細胞、合成生命以及新型生物產業發展如細胞工廠、細胞治療等均具有重要的意義。
核心科學問題：多個細胞器之間的相互作用和網絡調控；胞漿中的生物大分子（複合體）與亞細胞結構的相互作用和調控；細胞器形態生成和維持中的力學機制；細胞功能預測和詮釋的細胞模型和模擬；細胞器和亞細胞結構的人工設計原理與構建。
6、化學元素生物地球化學循環的微生物驅動機制
在地球各種生命形式中，微生物類型最為多樣，分布最為廣泛，生存與代謝方式最為豐富，在生物地球化學循環中發揮關鍵的驅動作用。微生物通過光合、呼吸和固氮等代謝活動，改變地球元素價態，促進礦物巖石風化、土壤及礦藏形成，介導海洋元素成分和海底沉積物的轉化,影響海洋和大氣組成，推動地球與生命的共演化。由於技術方法的局限，佔總數99%以上的微生物至今尚不能培養，對微生物尤其是未培養微生物在地球化學元素循環中的基礎性作用仍知之甚少。研究地球典型環境中如大洋、熱液口等微生物群落及結構、生態學特徵、功能類群豐度及時空變化規律，闡述微生物受溫度、洋流等因素影響條件下各種過程如碳捕獲與釋放/反硝化等的調控機制，揭示微生物遺傳和代謝多樣性、關鍵元素的生物地球化學循環過程、耦合機理與驅動方式，有助於闡明微生物在地球重要元素（碳、氮、硫、磷等）的生物地球化學循環中的驅動機制。
核心科學問題：典型環境微生物群落結構與元素循環的關係；微生物物質代謝途徑對元素循環的作用；微生物能量轉化機制及其與元素循環的偶聯；驅動元素循環關鍵微生物（群）的環境適應與響應機制。
7、地學大數據與地球系統知識發現
隨著現代科學技術的飛速發展，極大地提高了人類對地球的觀測和探測能力，觀測數據量成冪律增長。探索地球所涉及的海量靜態數據和動態數據，是一種時空大數據，具有典型的多源、多維、多類、多量、多尺度、多時態和多主題特徵，其中還包含著大量的非關係型、非結構化和半結構化數據。對地球科學領域的不同來源、不同獲取方式、不同結構及不同格式的離散數據，開展結構化重建、關聯分析、地學建模，將加速地學知識的融匯，深化對地球系統的認識和理解，可望引發地球科學研究方式的變革。
核心科學問題：三維空間分析與時空數據挖掘方法體系；地學大數據規則化重構；地學大數據關聯分析與統計預測；快速、動態、精細全信息三維地學建模方法；三維地學空間數據結構模型；多維時空大數據組織、管理與動態索引；地學大數據計算理論、技術方法與知識發現；資源環境空間格局及其變化探測。
8、重大災害形成機理及其減災對策
我國是一個自然災害頻繁的發展中國家，災種多、分布廣、頻次高、災情綜合複雜。對我國經濟建設和社會發展有重大影響的自然災害主要包括氣象災害、地震災害、地質災害、海洋災害、生態災害等。深入研究災害事件的致災機理、災害發展規律及其與人類活動的相互作用，有效預防和控制自然災害，最大限度減輕災害損失，對保證我國經濟和社會的可持續發展有著重要的意義。重大災害形成機理及其減災對策所涉及的重大科學問題，亟需加強多學科的交叉合作，開展系統綜合的創新性研究，形成多學科交叉合作的研究團隊。
核心科學問題：強震的孕育環境、發生機理及預測探索；大陸活動火山成因機理與災害和環境效應；重大滑坡、泥石流等災害事件的成災機理；極端氣象災害形成機理；水旱與海洋災害風險形成機理；重大工程活動及致災機理；不同類型自然災害的誘發、成災和災害鏈；人類活動與自然災害的相互作用；重大災害的監控預警與風險評估。
9、新型功能材料與器件
新型功能材料是利用物理和化學的新現象、新效應、新規律獲得具有光、電、磁、熱、化學和生化等特定功能的材料，主要涉及信息材料、能源材料、生物醫用材料、催化材料和環境材料等。新型功能材料與器件是材料、物理、化學、生命、醫學、能源和環境等多學科交叉的前沿研究領域，是材料科學領域最活躍的研究地帶，具有豐富的學科內涵有待挖掘，相關研究進展將對發展材料新技術，促進國家產業升級具有基礎性的重要意義。
核心科學問題：功能材料的新現象和新機制；功能材料及器件多層次結構的表界面調控；新型功能材料的宏量製備與缺陷控制；影響能量轉換/存儲材料效率的物理機制、器件模型和失效原理；信息探測、傳輸、計算與存儲功能材料及器件的可控制備原理、穩定性及新物性、新效應的物理起因；柔性電子技術關鍵材料的設計製造與可靠性；催化材料功能調控機理、製備及新型催化材料設計理論和方法；高性能生物醫用診斷、替換和修復、治療、藥物載體新材料的功能性、相容性和服役壽命；面向不同功能特性的材料計算基礎。
10、城市水系統生態安全保障關鍵基礎科學問題
隨著城市化的快速發展和環境汙染的加劇，城市水環境日趨惡化，城市缺水和雨澇等難題也日益嚴重，城市水系統的生態安全保障正面臨嚴峻挑戰。目前以常規汙染物控制為核心的城市水環境保護理論、方法和技術體系，已無法滿足城市可持續生態安全和人體健康的實際需求，迫切需要工程、化學、生物、地學和管理科學的多學科交叉。以城市水生態系統完整性保護和恢復為核心，深入研究汙染控制、汙水深度淨化與再生利用、生態儲存及水環境修復、生態毒理與健康、城市水系統規劃管理等基礎理論問題；突破水質變化與生態系統響應及交互作用的過程機制，解決城市水系統生態風險控制難題；構建城市水儲存、輸送和利用的良性循環新模式，創建城市水系統生態安全保障和風險控制的理論和技術體系。
核心科學問題：水生態系統與水質水量變化的交互影響與調控機制；汙染物共暴露過程對城市水體生物群落及敏感物種的危害機理；基於生態完整性的城市水環境健康安全與生態修復理論和方法；城市水系統多元循環的物質流、能量流變化規律與動力學模式；城市再生水生態儲存與多尺度循環的風險控制原理與途徑；城市水系統可持續健康的綜合保障策略。
11、電磁波與複雜目標/環境的相互作用機理與應用
隨著計算電磁學理論與方法研究的迅猛發展，通過數值模擬精確地量化研究電磁波與目標/環境相互作用的物理原理與相關規律已成為可能。相應的數值模擬和理論預估可為複雜環境中的目標探測與識別，地下資源的勘探開發，地、海、空、天環境中的信息獲取，電磁隱身設計和電磁對抗研究等技術研發提供堅實的理論基礎，激勵嶄新的研究思路並通過精確高效的數值模擬與理論預估工具的研發與應用，促使相關技術研發在質量與水平上產生新的飛躍。
核心科學問題：超電大、多尺度複雜結構目標電磁散射特性建模；地空和海空半空間背景中複雜結構目標的複合電磁散射特性建模；具有普適性的精確、高效的理論建模和數值計算方法研究；隨機時變環境（如粗糙地、海面）的電磁散射及與確定性目標電磁散射模型的融合方法；分層介質低頻近場探測中的空間選擇性和自適應聚焦方法；大規模可信電磁計算中的數理模型驗證、校核與評價；非均勻介質中電磁探測的反演解釋模型、全局約束條件和解的收斂性、解的置信度分析。
12、超快光學與超強雷射技術
超強超短雷射能創造出前所未有的強場超快綜合性極端物理條件。基於超強超短雷射及其產生的超快X射線、g射線、電子束、離子束和中子束，可以開展阿秒科學、原子分子物理、超快化學、高能量密度物理，極端條件材料科學，實驗室天體物理，相對論光學，強場量子電動力學等前沿科學研究，也可推進雷射聚變能源、臺式化高能粒子加速、放射醫學、精密測量術等戰略高技術領域的創新發展。
核心科學問題：面向雷射聚變、雷射加速、阿秒（10-18s）科學等重大需求，突破提升超強超短雷射的峰值功率、可聚焦能力、重複頻率和電光轉換效率的瓶頸問題，力爭達到1016W的雷射峰值功率和1023W/cm2雷射聚焦強度；發展中紅外等新波段超強超短雷射和超高通量雷射放大技術；開拓阿秒非線性光學等超快非線性光學新前沿，包括高光子能量和極短脈寬阿秒脈衝的產生與診斷，超快光譜與超快成像等。發展可支撐超高峰值功率與超寬帶寬以及新波段超強超短雷射、具有超高破壞閾值的新型雷射與光功能材料與元器件。
13、網際網路與新興信息技術環境下重大裝備製造管理創新
重大裝備製造作為製造業的高端領域，集中了高新技術與先進管理模式的密集點，是工業化國家的主導產業之一。在我國深化經濟體制改革、促進產業結構調整的大環境下，充分利用網際網路大數據帶來的機遇，緊密結合我國複雜裝備製造工程管理的實踐，開展新型信息技術環境下的複雜裝備製造工程管理創新性研究，對實施創新驅動發展戰略，促進產業轉型升級，保障國家經濟安全和國防安全具有重要的理論意義和實踐價值。
核心科學問題：複雜裝備製造工程管理方法論，複雜裝備製造工程管理模式創新，重大裝備開發、生產與再製造過程管理，重大裝備製造供應鏈管理的製造質量與可靠性管理。
14、城鎮化進程中的城市管理與決策方法研究
城鎮化過程包含了經濟社會發展中的各項因素，涉及多部門、多行業的大數據資源共享和協同決策。在城市/交通/土地/產業/環境等各項規劃編制過程中，存在跨部門、跨區域、跨學科統籌決策的問題，迫切需要頂層戰略設計與方法體系研究。同時，在大數據的時代背景下，新型城鎮化過程中城市管理決策理論與實踐範式、資源配資與創新發展等方面衍生出新的機遇與挑戰。開展新型城鎮化過程中的驅動機制、演化機理、規劃方法與管理對策研究，對於推動經濟、土地、交通、產業、人口以及環境等要素協同發展具有重要科學價值。
核心科學問題：區域產業結構演化模式，城鎮化驅動機制，新型城鎮化導向下的城市協同理論與方法，人口合理集聚與有機疏散的決策理論研究，城鎮化過程中綜合交通網絡資源配置。
15、從衰老機制到老年醫學的轉化醫學研究
人口快速老齡化與老年慢病高發，是全球日益嚴峻的社會問題。老年醫學涵蓋衰老基礎研究、衰老表型特徵及其延緩和幹預以及老年慢病防控的臨床轉化，是國際前沿熱點學科。近年來，國內外科學家相繼在衰老機制、臨床表型以及衰老相關疾病研究等方面獲得突破性進展。隨著生物學、基因組學、信息科學等領域技術和研究手段的快速發展，以及與醫學的不斷深入融合，多學科交叉的、基於衰老機制的老年醫學研究將成為認識和防治老年重大慢病的有效途徑。充分發揮我國在衰老基礎研究領域的國際並行優勢，利用我國豐富的人口和臨床資源、特色的天然藥物、非人靈長類動物等疾病模型，開展老年轉化醫學研究，爭取在該領域實現重大突破，達到國際領先。
核心科學問題：開展衰老系統生物學機制、組織器官衰老、變性與病損機制、衰老相關臨床表型特徵研究；建立衰老及相關老年慢性疾病靈長類動物模型、特色人群隊列和資料庫、並利用其開展機制研究；基於穿戴設備和移動醫療技術的人類衰老與健康大數據收集、分析與應用；衰老與相關疾病的早期診斷與靶向治療；規範化衰老評價體系的建立；基於衰老機制關鍵環節的小分子藥物研究和對相關疾病的幹預效果評價。
16、基於疾病數據獲取與整合利用新模式的精準醫學研究
隨著高通量、高特異性、高靈敏度的基因測序技術，各類單細胞單分子分析技術、各類組學技術、各類化學探針示蹤技術、多用途廣譜高速生物晶片技術等的突破與推廣應用，醫學研究已進入大數據和精準化並行融合時代，將逐步實現定量醫學、系統醫學和醫學信息化的目標，對數學模型、信息分析、化學材料、電子器件設計等理論與技術的依賴度大幅提高，需要這些學科的密切交叉和高度融合才能取得實質進展。
核心科學問題：在大數據獲取方面，高通量、高特異性、高靈敏度的基因測序、單細胞測序、表觀遺傳譜系與分子網絡檢測、NcRNA測定，各種蛋白質組學、代謝組學、器官組織的定位定量平行數據挖掘等相關理論與前沿技術的再創新，以及可應用於醫學檢測的生物晶片、串聯質譜、化學探針等海量數據獲取方法的提升，各類疾病的規模化前瞻性臨床隊列與大規模亞健康人群的分子群譜大數據的規範化獲取，個體化醫療信息獲取、分類與存儲，醫療信息系統大數據整合與資料庫構建；在大數據分析方面，系統整合的數學模型的建立，單或多通路分子動態網絡的模式化分析，疾病共性機理或單一疾病的模塊式模擬，基於網絡藥理學的多靶點藥物設計，個體化疾病診治的數據集成與預案推導，重大疾病發生與流行的數位化預警模型與防控時空節點的推演，醫療信息系統構建、數據傳輸與精準分析等。
本文來源：國家自然科學基金委
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原標題：《【資訊快遞】基金委：生命科學部優先發展領域及主要研究方向（含跨科學部）》
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