生命科學(xué)部重大項目指南

生命科學(xué)部重大項目指南

2021年生命科學(xué)部共發(fā)布7個重大項目指南，擬資助6個重大項目。項目申請的直接費用預(yù)算不得超過1500萬元/項。

“單個胚層全細(xì)胞譜系圖譜的繪制及其有序建立機(jī)制”

重大項目指南

細(xì)胞譜系的有序建立是發(fā)育生物學(xué)的核心問題，包括組織器官發(fā)育過程中細(xì)胞空間位置的有序演變，以及在位置演變過程中細(xì)胞功能屬性的有序變化即細(xì)胞分化。細(xì)胞譜系有序建立的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常往往使得功能細(xì)胞無法正常形成，導(dǎo)致器官功能異常、出生缺陷甚至胚胎死亡。在單細(xì)胞水平展示脊椎動物每個成熟功能細(xì)胞在發(fā)育過程中的譜系有序建立過程、進(jìn)而以單細(xì)胞分辨率構(gòu)建所有細(xì)胞“時間—空間位置—功能屬性”三維演變有序過程的譜系圖譜，是發(fā)育生物學(xué)有待實現(xiàn)的最重要的科學(xué)目標(biāo)之一。而實現(xiàn)這一目標(biāo)過程中需經(jīng)歷的里程碑式事件，就是以單細(xì)胞分辨率完成單個胚層全細(xì)胞（即所有細(xì)胞全覆蓋）譜系圖譜的繪制。

突破現(xiàn)有譜系示蹤技術(shù)的局限，建立活體單細(xì)胞精確標(biāo)記及實時可視化譜系示蹤新技術(shù)，以此為基礎(chǔ)完成脊椎動物單個胚層乃至整個胚胎單細(xì)胞分辨率的全細(xì)胞譜系圖譜，進(jìn)而推動從單細(xì)胞水平對細(xì)胞譜系有序建立機(jī)制的深入理解，將從單細(xì)胞和細(xì)胞群水平大大提高對器官發(fā)育及相關(guān)疾病的認(rèn)識，是生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究前沿。

一、科學(xué)目標(biāo)

建立單細(xì)胞分辨率、長時間甚至永久性標(biāo)記、體現(xiàn)細(xì)胞空間信息的活體實時可視化單細(xì)胞標(biāo)記和譜系示蹤技術(shù)，以脊椎動物胚胎原腸期形成的原始胚層為起點，明確原始胚層中每個前體細(xì)胞最終產(chǎn)生的功能細(xì)胞類型，完成單個胚層所有細(xì)胞全覆蓋的單細(xì)胞分辨率譜系圖譜的繪制，解析該胚層來源的重要器官發(fā)育過程中細(xì)胞群或單個細(xì)胞“時間-空間位置-功能屬性”三維演變的譜系有序建立過程，揭示這種有序演變過程的調(diào)控機(jī)制。

二、研究內(nèi)容

（一）活體胚胎單細(xì)胞標(biāo)記與可視化譜系示蹤方法的建立。

（二）單個胚層單細(xì)胞分辨率全細(xì)胞譜系圖譜的繪制與解析。

（三）胚層來源的重要器官發(fā)育的細(xì)胞譜系有序建立機(jī)制。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按三個研究內(nèi)容設(shè)置3個課題，緊密圍繞“單個胚層全細(xì)胞譜系圖譜的繪制及其有序建立機(jī)制”這一主題，開展深入、系統(tǒng)研究，課題間要有緊密和有機(jī)聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“單個胚層全細(xì)胞譜系圖譜的繪制及其有序建立機(jī)制”，申請代碼1請選擇C12的下屬代碼。

“軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)形成和功能動態(tài)解析”

重大項目指南

軀體感覺系統(tǒng)使得人類具有了監(jiān)測內(nèi)外環(huán)境的能力。軀體感覺是一種混合性的感覺類別，包括痛覺、癢覺、溫度覺、機(jī)械感覺等。痛覺刺激會導(dǎo)致即刻的逃避反應(yīng)，而癢覺刺激則會誘發(fā)抓撓反應(yīng)。外周感覺信息經(jīng)背根節(jié)初級感覺神經(jīng)元傳遞到脊髓投射神經(jīng)元，再向上傳遞到丘腦、臂旁核等諸多核團(tuán)，到達(dá)大腦皮層的功能區(qū)。軀體感覺下行通路的神經(jīng)纖維投射到脊髓，從而調(diào)控感覺輸入和控制運動反應(yīng)。從軀體感覺神經(jīng)節(jié)到大腦皮層，各類神經(jīng)元通過突觸連接形成神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮功能。在外周神經(jīng)系統(tǒng)，包括痛覺和癢覺在內(nèi)的軀體感覺的細(xì)胞分子機(jī)制研究已取得了一定突破，但中樞神經(jīng)系統(tǒng)如何辨識不同性質(zhì)的刺激，特別是痛覺和癢覺刺激，并針對性地做出相應(yīng)的行為反應(yīng)尚不清楚。

軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能是神經(jīng)科學(xué)的一個重要研究領(lǐng)域。隨著細(xì)胞圖譜、病毒工具、環(huán)路示蹤等技術(shù)和方法的發(fā)展，系統(tǒng)性、高精度地解構(gòu)軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并揭示其功能正成為研究發(fā)展趨勢，從而揭示脊髓、臂旁核、丘腦、感覺/運動皮層等軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中重要核團(tuán)和腦區(qū)神經(jīng)元圖譜，在初級感覺神經(jīng)元分類的基礎(chǔ)上解析從脊髓最終到感覺運動皮層的多級神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)，探索軀體感覺神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)在生理和病理條件下對痛覺、癢覺等感覺的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)痛覺和癢覺在感覺運動皮層的信息編碼方式和動態(tài)功能，研究痛覺和癢覺在大腦中信息處理加工模式的異同，從而理解大腦的感知原理，為開發(fā)鎮(zhèn)痛醫(yī)藥和智能技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

一、科學(xué)目標(biāo)

基于介導(dǎo)痛覺和癢覺傳導(dǎo)通路的異同，針對關(guān)鍵腦區(qū)和核團(tuán)，對軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元組成、環(huán)路連接、信息編碼方式、加工處理模式、病理改變及影響等進(jìn)行研究。解析痛覺、癢覺等感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中重要腦區(qū)（脊髓、丘腦、感覺/運動皮層等）和重要核團(tuán)的神經(jīng)元組成和空間分布及其中影響痛覺或癢覺感知的關(guān)鍵分子；解析軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，精準(zhǔn)示蹤和解構(gòu)脊髓、臂旁核、丘腦等核團(tuán)中不同類型投射神經(jīng)元的上下游神經(jīng)環(huán)路連接，闡明其在痛覺、癢覺等感知中的作用異同，并揭示病理性痛或癢的環(huán)路機(jī)制；解析感覺運動皮層等重要核團(tuán)和腦區(qū)在痛覺、癢覺等感知過程中的放電編碼及時空特性、動態(tài)反應(yīng)及功能聯(lián)系，研究痛覺和癢覺在感覺運動皮層的信息編碼方式和細(xì)胞分子基礎(chǔ)，探索痛覺和癢覺信息在大腦中的加工處理模式，建立相應(yīng)的感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能模型。

二、研究內(nèi)容

（一）軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中重要腦區(qū)和核團(tuán)的神經(jīng)元組成和空間分布特征。

（二）痛覺、癢覺神經(jīng)環(huán)路的精準(zhǔn)示蹤和功能解析。

（三）病理條件下痛覺或癢覺的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。

（四）痛覺、癢覺在大腦中的信息編碼方式和加工模式。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按四個研究內(nèi)容設(shè)置4個課題，綜合運用多學(xué)科研究方法和模式系統(tǒng)，緊密圍繞“軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)形成和功能動態(tài)解析”這一主題，開展深入和系統(tǒng)的研究，課題間要有緊密和有機(jī)的聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“軀體感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)形成和功能動態(tài)解析”，申請代碼1請選擇C09的下屬代碼。

“蝙蝠適應(yīng)性演化及其病原傳播機(jī)制研究”

重大項目指南

新發(fā)傳染病嚴(yán)重威脅人類健康及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。60%以上新發(fā)傳染病都是源自動物的人獸共患病，其中大部分與野生動物相關(guān)。翼手目動物（蝙蝠）是最重要的病原自然宿主之一，其攜帶的冠狀病毒和絲狀病毒已造成多起高致病性傳染病，是當(dāng)之無愧的天然病毒庫。

蝙蝠之所以成為如此重要的病毒自然宿主，可能與其作為哺乳動物類群中唯一真正飛翔的動物分不開。蝙蝠演化出四肢與翼膜特化支撐的動力飛行、回聲定位等適應(yīng)飛翔的特征，具有冬眠等極端環(huán)境適應(yīng)性狀、耐受病毒等特殊免疫機(jī)能；因此，其物種多樣性高、分布范圍廣、棲息地多樣化及強(qiáng)適應(yīng)能力，為傳播病原創(chuàng)造了有利條件。

蝙蝠在全球廣泛分布，已發(fā)現(xiàn)1400多種；其中在中國分布的蝙蝠有140多種，是蝙蝠物種多樣性最豐富的國家之一。然而，我國對蝙蝠的生物學(xué)研究尚需深入，特別是蝙蝠系統(tǒng)發(fā)生與演化歷史、特殊適應(yīng)性性狀演化的遺傳發(fā)育機(jī)制、攜帶病毒卻不發(fā)病的分子機(jī)制、與病原共演化的機(jī)制、病原傳播的生態(tài)學(xué)機(jī)制等一系列重要科學(xué)問題亟須解決，支撐對人獸共患新發(fā)傳染病的預(yù)防與控制。

一、科學(xué)目標(biāo)

蝙蝠是攜帶多種人獸共患傳染病病原的特殊哺乳動物類群。通過多學(xué)科交叉，全面系統(tǒng)研究蝙蝠的適應(yīng)性演化、蝙蝠與病原適應(yīng)共存及病原傳播機(jī)制等重大科學(xué)問題。研究蝙蝠類群的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系與演化歷史，解析特殊適應(yīng)性性狀演化的遺傳發(fā)育機(jī)制，進(jìn)而理解蝙蝠的物種多樣性、分布廣泛性及棲息地多樣化等特征；探討蝙蝠攜帶病毒但不發(fā)病的分子機(jī)理及共演化機(jī)制，進(jìn)而理解蝙蝠類群作為天然病毒庫的形成機(jī)制；研究蝙蝠病原傳播的生態(tài)學(xué)機(jī)制，闡明蝙蝠病原傳播的生態(tài)過程與驅(qū)動因素，進(jìn)而尋找預(yù)防和阻斷病原傳播的可能生態(tài)干預(yù)途徑。

二、研究內(nèi)容

（一）蝙蝠類群系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系與演化歷史。

（二）蝙蝠適應(yīng)性性狀演化的遺傳發(fā)育機(jī)制。

（三）蝙蝠與病原共演化和適應(yīng)共存機(jī)制。

（四）蝙蝠病原傳播的生態(tài)學(xué)機(jī)制。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按四個研究內(nèi)容設(shè)置4個課題，綜合運用多學(xué)科研究方法，緊密圍繞“蝙蝠適應(yīng)性演化及其病原傳播機(jī)制研究”這一主題,開展深入、系統(tǒng)研究，課題間要有緊密和有機(jī)的聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“蝙蝠適應(yīng)性演化及其病原傳播機(jī)制研究”，申請代碼1請選擇C04的下屬代碼。

“人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提升與碳匯維持機(jī)制”

重大項目指南

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在生物量供給、多樣性維持和減緩全球變暖中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，森林是人類生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)、是生態(tài)安全的根本保障、是“碳中和”等生態(tài)文明建設(shè)的核心。我國人工林面積居世界之首，在提供木材生產(chǎn)的同時，其碳匯功能與潛力已成為國際碳外交的重要籌碼，更是實現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

目前，我國人工林生態(tài)系統(tǒng)存在的生產(chǎn)力低，可持續(xù)性差，碳匯功能不確定、不穩(wěn)定，且地上生物生產(chǎn)力與地下生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能關(guān)系不明等問題已成為困擾林業(yè)生產(chǎn)實踐的難題。因此，研究人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提升與碳匯維持機(jī)理成為破解難題的關(guān)鍵，也是滿足國家對人工林生態(tài)系統(tǒng)木材戰(zhàn)略儲備與碳中和的國家重大需求。由于林木生長的長周期性、森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性、野外試驗的困難性，亟需加強(qiáng)和開展對人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提升與碳匯功能維持機(jī)制的系統(tǒng)研究。

一、科學(xué)目標(biāo)

以我國重要樹種人工林生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，明確人工林生態(tài)系統(tǒng)生物量積累的現(xiàn)實生產(chǎn)力提升機(jī)制，揭示人工林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分穩(wěn)定與平衡的長期生產(chǎn)力維持與提升機(jī)制，闡明人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成與維持的地上-地下關(guān)聯(lián)機(jī)制，協(xié)調(diào)人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與碳匯功能關(guān)系，確定人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與碳匯功能維持/提升途徑與對策；為明確人工林生態(tài)系統(tǒng)在木材戰(zhàn)略儲備和碳中和目標(biāo)實現(xiàn)中的作用與地位、解決人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能不確定性與不穩(wěn)定性難題、發(fā)展人工林生態(tài)學(xué)和實現(xiàn)人工林生態(tài)系統(tǒng)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和支撐。

二、研究內(nèi)容

（一）人工林生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)實生產(chǎn)力提升機(jī)制。

（二）人工林生態(tài)系統(tǒng)長期生產(chǎn)力維持與提升機(jī)制。

（三）人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成與維持機(jī)制。

（四）人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與碳匯功能關(guān)系。

（五）人工林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升調(diào)控機(jī)制。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按五個研究內(nèi)容設(shè)置5個課題，綜合運用多學(xué)科研究方法，在器官-個體-林分-流域-區(qū)域的空間尺度上，緊密圍繞“人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提升與碳匯維持機(jī)制”這一主題，開展深入、系統(tǒng)研究，課題間要有緊密和有機(jī)聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及研究材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提升與碳匯維持機(jī)制”，申請代碼1請選擇C03的下屬代碼。

“作物免疫受體網(wǎng)絡(luò)解析及重構(gòu)”重大項目指南

作物病蟲害嚴(yán)重威脅著我國糧食安全、食品安全和生態(tài)安全。利用免疫受體基因改良植物的抗性是病蟲害綠色防控的有效手段。植物免疫系統(tǒng)高度復(fù)雜，特別是大田農(nóng)作物經(jīng)過長期馴化，其免疫系統(tǒng)更加復(fù)雜。如免疫受體的激活機(jī)制與信號網(wǎng)絡(luò)等仍不清楚，嚴(yán)重制約了植物免疫理論與前沿技術(shù)在作物病蟲害綠色防控中的應(yīng)用。我國作物抗病資源利用中存在抗性退化、廣譜與持久抗性資源缺乏等嚴(yán)重問題。因此，挖掘新的作物免疫受體基因，深入解析免疫受體的激活和作用機(jī)制，精準(zhǔn)設(shè)計具有廣譜抗性的新型作物免疫受體，將有助于推動作物廣譜持久抗病育種工作。也是農(nóng)業(yè)科學(xué)急需發(fā)展的前沿領(lǐng)域。

一、科學(xué)目標(biāo)

利用我國豐富的植物種質(zhì)資源，以1-2種重要農(nóng)作物為研究對象，開展免疫受體泛基因組學(xué)研究，建立高效免疫受體挖掘體系，并獲得大批具有應(yīng)用前景的新型免疫受體基因，克服抗病育種工作中抗病基因挖掘的瓶頸問題。解析不同免疫受體的激活和信號傳遞網(wǎng)絡(luò)，重繪植物免疫系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)植物免疫學(xué)領(lǐng)域重大理論創(chuàng)新。精準(zhǔn)設(shè)計具有廣譜抗性且不影響其他重要農(nóng)藝性狀的免疫受體，為集成不同類型免疫受體的抗病分子設(shè)計育種提供理論支撐。

二、研究內(nèi)容

（一）作物免疫受體高通量鑒定與功能解析。

（二）作物免疫受體多層次信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

（三）不同類型作物免疫受體的協(xié)同調(diào)控機(jī)制。

（四）廣譜抗性的新型作物免疫受體的分子設(shè)計。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按四個研究內(nèi)容設(shè)置4個課題，綜合運用多學(xué)科研究方法，緊密圍繞“作物免疫受體作用網(wǎng)絡(luò)解析與重構(gòu)”這一主題，以1-2種重要農(nóng)作物為研究對象，開展深入、系統(tǒng)研究，課題間要有緊密和有機(jī)聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“作物免疫受體網(wǎng)絡(luò)解析及重構(gòu)”，申請代碼1請選擇C14的下屬代碼。

“具有潛在流行風(fēng)險的動物源性人獸共患病毒病發(fā)生與跨種機(jī)制”重大項目指南

重大突發(fā)動物源性人獸共患病對人類健康造成嚴(yán)重危害，重創(chuàng)畜牧養(yǎng)殖業(yè)，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)安全與社會秩序。動物源性流感病毒、冠狀病毒等變異迅速，不斷發(fā)生跨種感染，通過呼吸道傳播形成人間流行，對此類具有潛在流行風(fēng)險的動物源性病毒的前瞻性研究意義重大。家畜家禽是動物源性病毒感染人類的重要中間環(huán)節(jié)，是預(yù)警具有潛在流行風(fēng)險的動物源性人獸共患病毒病的關(guān)鍵監(jiān)測對象。因此，通過多學(xué)科交叉合作，深入解析畜禽中具有潛在流行風(fēng)險人獸共患病毒的生物學(xué)特性與跨種傳播機(jī)制，進(jìn)行動物源性人獸共患病發(fā)生的風(fēng)險預(yù)警，開展疫苗和藥物研發(fā)的儲備性研究，阻斷病毒種間傳播，為保障人民健康與公共衛(wèi)生安全、促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展提供科學(xué)支撐。

一、科學(xué)目標(biāo)

選擇2-3種家畜家禽中流行、并具有引起人間潛在傳播風(fēng)險的人獸共患病毒，系統(tǒng)掌握病毒流行本底和生物學(xué)特性，解析病毒蛋白結(jié)構(gòu)與功能的改變影響跨種感染的分子基礎(chǔ)，揭示病毒致病與跨種傳播機(jī)制，闡明病毒感染的免疫應(yīng)答機(jī)理，實現(xiàn)潛在流行性疫病干預(yù)與控制的理論突破。

二、研究內(nèi)容

（一）潛在流行風(fēng)險動物源性人獸共患病毒流行本底研究。

（二）潛在流行風(fēng)險動物源性人獸共患病毒關(guān)鍵蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究。

（三）潛在流行風(fēng)險動物源性人獸共患病毒致病及跨種傳播機(jī)制。

（四）潛在流行風(fēng)險動物源性人獸共患病毒種間傳播的干預(yù)阻斷技術(shù)。

三、申請要求

（一）要求項目申請人圍繞核心科學(xué)問題，按四個研究內(nèi)容設(shè)置4個課題，綜合運用多學(xué)科研究方法和模式系統(tǒng)，緊密圍繞“具有潛在流行風(fēng)險的動物源性人獸共患病毒病發(fā)生與跨種機(jī)制”這一主題，開展深入、系統(tǒng)研究，課題間要有緊密和有機(jī)聯(lián)系，研究內(nèi)容互補(bǔ)，充分體現(xiàn)合作及材料、數(shù)據(jù)和方法的共享。

（二）申請書的附注說明選擇“具有潛在流行風(fēng)險的動物源性人獸共患病毒病發(fā)生與跨種機(jī)制”，申請代碼1請選擇C18的下屬代碼。

“草原生產(chǎn)力形成與調(diào)控機(jī)制”重大項目指南

我國擁有4億公頃草原，約占國土面積的41.7%，草原在生態(tài)文明建設(shè)中具有舉足輕重的地位。我國草原主要分布于干旱、半干旱以及高寒等生態(tài)脆弱區(qū)，由于長期超載過牧，90%左右的草原發(fā)生了不同程度的退化