973项目申报书——2009CB930100-纳米生物材料的合成、组装及在生物医学领域的应用

项目名称：主要农作物核心种质重要农艺性状单元型区段及互作研究首席科学家：张学勇中国农业科学院作物科学研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：农业部一、研究内容以水稻、小麦、大豆全基因组单元型区段分析及关联分析为切入点，重点研究和筛选控制高产、优质、抗病及水肥高效的优异单元型区段（或基因），揭示其形成基础和遗传本质，阐明不同功能单元型间的互作效应，为三大作物设计育种奠定材料基础。

重点从以下四个方面开展研究：1、种质资源中重要单元型区段的发掘对水稻、小麦、大豆微核心种质中的重要基因组区段进行精细扫描，结合系谱分析，摸清我国育种中稳定传递的单元型区段及其形成和演变过程；通过标记/性状关联分析，明确一些区段所控制的重要性状，系统分析这些单元型区段在核心种质样本中的变异及主要载体（品种）。

2、控制重要性状单元型区段的遗传及互作效应分析以重要单元型区段在核心种质样本中的变异信息为基础，在微核心种质导入系中，系统筛选同一区段不同单元型，评价它们的遗传效应，发掘具有重要育种价值的新变异; 对优良单元型在不同遗传背景下的遗传效应进行比较和评价，筛选和培育正向效应突出、对产量、品质等无负面效应的抗病、水肥高效等重要单元型，为育种提供新的基因资源；通过导入系之间互相杂交，在消除杂合遗传背景效应的基础上，研究单元型之间的互作效应，提出三大作物育种中单元型优化组合模式与实施方案，与育种单位结合，进行组装育种的研究和实践。

3、典型单元型区段基因组成、结构和功能分析在小麦中选择15～20个典型单元型区段，用与其紧密连锁的标记筛选染色体大片段插入文库（BAC文库），构建覆盖相应单元型区段的跨跌群（Contig），并完成序列分析；用候选基因在核心种质群体中进行关联分析，结合大面积推广品种突变体库进行重要农艺性状鉴定，发掘有重要育种价值的功能基因；从DNA 和性状形成两个层面揭示单元型区段的本质，为作物的分子育种提供基因和理论依据；充分利用水稻和大豆的全基因组信息，利用高通量测序设备，对典型材料进行重新测序分析，发掘有重要育种价值的单元型和功能基因。

项目名称：纳米结构材料的程序化组装首席科学家：宋卫国中国科学院化学研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容（1）赋予纳米结构空间各向异性。

各向异性的纳米结构单元间的相互作用力是控制它们空间组装的前提，也是程序化组装的基础。

为此我们将系统地研究通过纳米结构单元的尺寸，形貌和表面化学功能调控，选区修饰，不对称粒子等手段引入空间各项异性的方法，可控地赋予纳米结构在不同空间区域的各向异性。

发展制备和表征单分散各向异性纳米结构单元的技术。

（2）纳米结构单元组装的空间调控：利用作用于纳米结构单元的空间各向异性，研究如何可控地将不同的纳米结构单元组装为初级结构；调控组装体中的组分序列和空间构型；设计和构建异质界面，在纳米结构单元之间引入对外界环境刺激敏感的生物或合成大分子；控制纳米结构组装体作为一个整体的性能。

（3）纳米结构单元的动态组装与过程调控：通过精细地调控在纳米结构单元之间的排斥力和吸引力的平衡，在纳米结构单元间始终保持一个可控且较强的排斥力，实现纳米结构单元的组装的动态化。

此外，利用各种界面作模板诱导纳米结构的组装，界面的动态特征也将用于强化实现纳米结构的动态组装。

利用外加场（光，电，磁），对纳米微粒的组装在过程乃至时间上实施调控。

将通过空间受控组装制得的初级纳米结构，程序化组装为多维度多层次的纳米结构组装体。

在特定区域引入特定组装功能，将其可控集成在器件单元上；将不同纳米结构组装体集成在一起，搭建多级多层次，功能可调，宏观可用的功能材料。

（4）研究组装过程与组装体的能量传递和物质传输：发展实时监控纳米组装单元和各级组装体的原理和方法。

通过对纳米结构的组装过程的动力学和热力学的研究，从纳米结构单元层面上认识组装过程中物质能量转化与界面行为，获得其中物质能量转化与界面行为的基本规律。

通过组装体的结构，调控在组装体中物质传输和能量传递，以适应不同应用过程的需要。

借鉴超分子合成和组装以及生物大分子程序化组装过程中的能量传递和物质传输规律，发展纳米层次的组装物理化学。

项目名称：复杂纳米体系的凝聚行为、输运过程及应用技术研究首席科学家：曹则贤中国科学院物理研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容本项目的主要研究内容包括以下六个方面：［1］基于同步辐射的3D 硬X－射线显微成像技术和谱学研究：(1a)在理论和实验上解决X射线“透镜”成像与相位和相位导数衬度成像相结合的问题; (1b)实现X射线“透镜”成像和计算机断层成像相结合的条件;(1c) 纳米分辨相位衬度断层成像的重建算法; (1d) 利用同步辐射X射线与物质的相互作用，结合XAFS、XPS、和SAS等谱学方法共同确定纳米材料特定原子附近的局域原子结构与电子结构，系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性之间的关系；（1e）发展和改进多重散射理论和能带结构计算，完善XAFS数据分析和理论模型，研究界面和表面的原子和电子结构，建立电子结构模型和表征纳米材料的新理论. 在实现上述内容的基础上，利用X射线显微成像术研究电流变液中和生物矿化研究体系中的凝聚过程和物质输运行为，利用基于同步辐射的谱学方法研究界面和表面处的原子、电子结构，电荷迁移过程促进RRAM机理的研究。

［2］复杂纳米结构材料制备研究：（2a）电流变液用纳米高介电球型颗粒的制备和添加极性分子的方法，要求选择偶极矩大、且分子尺度小的合适极性分子，寻求制备高剪切强度电流变液的优选条件; 制备研究针对实际的应用需求，要求材料的屈服强度和动态剪切强度高，电导率低，温度范围约为-20至1200C，响应时间约为5ms、使用寿命长、抗沉降、无污染、允许规模化生产技术的开发；(2b) 研究介电颗粒的表面改性和包覆技术，研究和预测基体材料的粒径、形态、掺杂和多分散性以及极性官能团的种类、分子长度、浓度和极性等因素对电流变液颗粒间的电致作用力、屈服强度、剪切强度等行为的影响；（2c）具有微纳螺旋结构、多级孔结构、光子晶体结构的纳米材料的合成,生物酶催化合成具有微纳结构材料的新方法等；(2d)基于不同结构类型氧化物薄膜的新型巨电致电阻存储材料与结构的制备。

项目名称：植物免疫机制与作物抗病分子设计的重大基础理论首席科学家：何祖华中国科学院上海生命科学研究院起止年限：依托部门：中国科学院农业部二、预期目标（一）项目总体目标深入阐明重要粮食作物的免疫机理、建立我国主要农作物重大病害抗病机制为模式的创新研究体系，结合我国转基因新品种培育的重大战略需求，建立作物抗病分子设计的理论与技术体系。

本项目将系统分离并鉴定重要粮食作物水稻和麦类新的抗病基因（包括QTL）、病原菌致病因子的寄主靶标、模式植物拟南芥的重要调控基因及其在作物中的相应功能等，建立我国特色的分子植物病理学前沿理论研究模型，开辟植物免疫研究的国际前沿，前瞻性地布局国际前沿的创新研究领域与技术体系。

在植物新的免疫机制、作物广谱持久抗病的分子遗传机制、作物重要腐生病（如纹枯病）的抗病性等方面获得重大突破，并以此为基础建立重要粮食作物抗病分子设计的重大基础理论和技术体系。

本项目将在农作物抗病性的基础理论上做出创新性贡献，为作物抗病育种提供具有自主知识产权的新策略、新技术和基因资源。

本项目的实施将在高水平研究论文发表、专利申请和优秀人才培养与团队建设等方面做出重大贡献，大幅提高我国的农业科学理论与技术水平，实现跨越式发展，显著增强我国农业科学自主创新的能力，为国家“转基因新品种培育重大专项”的高效实施提供理论与技术体系的保障。

（二）五年预期目标1.建立水稻和麦类作物免疫研究的前沿体系以水稻为代表的农作物与拟南芥相比，它们的免疫分子机理既有相似性，但在抗病基因的结构和功能、对病原菌PAMP和effector识别应答及其调控网络的结构等方面存在重要差异，并存在较多的技术障碍，重要的研究体系也没有很好建立。

本项目将立足于领域前沿与国家需求，分别把水稻和小麦的重要抗病系统的研究进一步发展成为全面、成熟、具有国际前沿水平的植物抗病分子机理研究的模式体系；并初步建立对顽拗性腐生病原菌纹枯病（立枯丝核菌）和赤霉病（禾谷镰孢）免疫研究的技术平台与重要的抗病相关基因资源，全面揭示宿主农作物对腐生性病原侵染的应答网络和免疫机制，为分子植物病理学科的发展和作物抗病分子育种提供新的理论和途径。

国家973项⽬申请书超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质项⽬名称：超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质⾸席科学家：崔⽥吉林⼤学起⽌年限：2011.1⾄2015.8依托部门：教育部⼆、预期⽬标本项⽬的总体⽬标：在超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质前沿领域做出重要原创性的⼯作，获得⼀批国际⽔平的研究成果，形成我国有特⾊的⾼压科学研究体系，造就⼀⽀具有创新思维的中青年⾼压研究队伍，使中国⾼压研究的总体⽔平进⼊国际先进⾏列，进⼀步提升在国际⾼压界地位。

五年预期⽬标:为完成总体⽬标，集中进⾏以下⼏个⽅⾯的研究⼯作：1）超⾼压下凝聚体系的⾦属化与奇异性能，2）超⾼压下强关联体系中价电⼦的⾏为，3）超⾼压下纳⽶限域体系的结构演化，4）超⾼压下的化合物半导体的电输运与新效应，5）超⾼压下亚稳相的截获与材料的微结构及性能调控。

揭⽰超⾼压下纯氢以及富氢体系中分⼦的解离机制，探索可能产⽣⾦属氢的新途径，实现压制⾦属化；获得不同压⼒-温度-组分空间中，新型含3d、4d、5d关联体系的结构特征和奇异物性，揭⽰超⾼压关联体系材料磁、电和介电的物理机制和晶体及电⼦结构起源；总结在纳⽶尺度、空间受限条件下压致分⼦体系的键合规律；揭⽰⾼压下准⼀维纳⽶体系的结构演化以及⼒学、电学等性质随压⼒的变化规律；揭⽰化合物半导体的结构、电输运⾏为与其特殊功能性质之间的内在联系，诠释⾼压下电⼦驰豫、平均⾃由程、有效质量的新内涵以及各物理量之间的内在联系及其规律；在新型材料的超⾼压合成⽅⾯，由唯象研究上升到注重内在物理本质的探索，获取截获⾼压亚稳相的新⽅法及规律性认识。

合成出3d、4d、5d族3种以上Mott有序化和Stoner型磁电新材料、3-5种有代表性⾼致密化超细微结构的⾼性能块体材料。

预期的科学研究成果：拟在SCI收录的国内外著名学术刊物上发表论⽂300篇以上，撰写1－3部专著，申报⾼⽔平的奖励3－5项，申请发明专利15-25项。

同时培养⾼压领域的拔尖⼈才以及学术带头⼈，培养博⼠研究⽣50名、硕⼠研究⽣200名。

973申请书（有关大容量输电）第一篇：973申请书(有关大容量输电)973计划项目申请书项目名称：提高大型互联电网运行可靠性的基础研究项目首席科学家：周孝信，中科院院士，64岁申报单位：中国电力科学研究院推荐部门（单位）：国家电网公司摘要……本项目紧密围绕提高大型互联电网运行可靠性的目标，提出拟研究解决4个方面的科学问题：电力受端系统大面积停电的机理，大型互联电网分布式计算的理论和方法，大电网在线运行可靠性评估、预警及决策理论，以及提高输电系统输送能力和运行可靠性的关键技术。

本项目针对……，为提高大型互联电网运行可靠性的实用化技术提供科学依据。

在理论创新上……。

在技术创新上，提出大幅度提高500kV超高压交流输电线路输电能力的技术基础和综合方案，有效解决我国西电东送的传输容量瓶颈问题，提高电网充裕度……。

本项目将设7个课题开展研究：……。

本项目的研究成果经进一步应用开发和集成，将形成新一代电网调度控制中心能量管理系统，显著提高我国电网事故分析和处理能力，从而减少大面积停电给社会带来的灾难性损失。

所研究的成果将为大幅度提高我国现有500kV输电系统的输电能力和运行可靠性提供关键技术基础。

将为我国大规模的电网建设节省输电走廊，减少电网建设的环境压力，为提高电网的运行可靠性、确保供电安全提供充分保证。

今后5～10年，中国电网将发展成为世界上技术最复杂、规模最大的电网之一。

本项目的研究成果将使我国电网的安全运行技术与我国电网的发展相适应并跻身国际先进行列，使我国电网具备条件成为世界上最安全可靠的电网。

正文1、立项依据1.1 开展本项目研究的必要性与紧迫性 1.2 本项目研究面临的科学技术需求提高大型互联电网运行可靠性的研究将从以下4个方面的科学问题入手：（1）大规模电力网络特性和大面积停电机理（2）大型互联电网的仿真计算方法（3）大型互联电网在线运行可靠性评估、预警及决策理论（4）提高电网的输电能力和输变电设备可靠性的关键技术基础1.3 项目研究的科学意义 1.4 可能的突破点本项目的目标将是通过基础性的理论和关键技术研究，建立电网运行可靠性的理论体系和新的分析方法，在一些关键科学技术问题上有所突破，为提高大型互联电网运行可靠性的实用化技术提供科学依据。

项目名称：基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家：徐红星中国科学院物理研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题：本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系，研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术，进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器，为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。

为此，我们需要解决的关键科学问题包括：1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题（1）目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性，但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装，以实现可设计的表面等离子体特性；（2）表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的；（3）表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系，它不仅伴有电荷的转移，也有能量的转移，若再考虑与探测分子的相互作用，如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。

2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题（1）SERS基底材料的拓展。

虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系，但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性；（2）SERS技术的拓展。

发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术；（3）SERS 理论的发展。

迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立，综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展；（4）金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭，这是一对矛盾，如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应；（5）荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子，在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制，如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。

项目计划名称：若干重大地质环境突变的地球生物学过程首席执行专家：谢树成中国地质大学（武汉）项目起止年限：2011.1至2015.8项目依托部门：教育部二、项目预期目标（一）总体目标对比和阐明现代与地质历史时期不同环境微生物功能群的组成特征、对地质环境的影响，以及它们对地质环境突变事件的响应规律。

查明不同地质时期的古生产力组成和古埋藏环境条件上的异同点，弄清自养和异养微生物的地质作用，阐述地质微生物对重大地质环境的响应和影响。

同时也为我国海相烃源岩评价和当代全球变化的研究提供地球生物学方面的新思路和新方法。

促进地球科学和生命科学的交叉结合，推进高校和科研院所在相关研究领域的交流和合作，将中国的一些经典地层学剖面建设成为国际上地球生物学研究的典范，使之成为生命与环境相互作用研究的理论培育基地。

提高中国科学家在地球生物学领域的综合学术优势，培养和造就一批国际知名的中青年专家，使中国地球生物学的研究提高到一个新高度，为发展地球生物学理论和应用做出原创性贡献。

（二）五年预期目标（1）查明现代极端环境的微生物组成及其功能群的地质作用，从实验模拟角度探索某些微生物功能群对碳酸盐岩沉积的贡献及机制、不同微生物功能群与粘土矿物和氧化物之间的相互作用，阐述第四纪异常环境的微生物及其地质作用，建立评估地质时期古生产力及其生物组成、古环境条件（古氧相）的地球生物学指标。

（2）查明导致中元古代缺氧硫化环境、显生宙重大地质突变期富CO2环境以及新元古代极端气候环境时期的微生物功能群及其典型的微生物地质过程。

阐明中元古代甲烷厌氧氧化作用对缺氧硫化海洋环境的重要性、微生物功能群对新元古代极端地质环境条件的响应和影响、显生宙重大地质突变期海洋微生物对地质环境事件的响应和反馈。

（3）在国际重要SCI刊物上发表50-70 篇高质量的科学论文，争取在重要刊物上出版地球生物学方面的论文专辑，出版总结地球生物学方面的系统专著。

组织地球生物学方面的重要会议。

973项目申报书——2024CB939900-能领域纳米材料机敏特性的关键科学问题研究项目申报书一、项目背景与意义纳米材料因其独特的物理、化学及机械性能，在能源、环境、电子、生物医药等领域具有广泛的应用前景。

然而，纳米材料的机敏特性，如其高比表面积、粒子尺寸和形貌的影响，使其在应用过程中面临的科学问题日益复杂。

本项目旨在解决能领域纳米材料机敏特性的关键科学问题，通过研究纳米材料的制备、表征、性能调控等方面，推动纳米材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。

二、项目目标1.研究纳米材料的制备方法，包括化学合成、物理法合成、生物法合成等，以获得具有特定尺寸、形貌和结构的纳米材料。

2.探索纳米材料的机敏特性与其结构、形貌之间的关系，揭示纳米材料的微观机理。

3.研究纳米材料的表面性质和界面效应在机敏特性中的作用机制，理解纳米材料在不同环境下的变化规律。

4.开发纳米材料的功能化应用技术，实现纳米材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。

三、项目内容与研究方案1.纳米材料的制备方法研究（1）化学合成法：通过溶胶-凝胶法、溶液法等方法制备纳米颗粒、纳米棒、纳米管等纳米材料。

（2）物理法合成：通过气相沉积、溅射等方法制备纳米薄膜、纳米线等纳米材料。

（3）生物法合成：利用生物体或生物群体作为模板制备特定结构的纳米材料。

2.纳米材料的结构与性能关系研究3.纳米材料的表面性质与界面效应研究运用表面科学和界面化学的原理和方法研究纳米材料在不同环境下的表面性质和界面效应，深入理解表面与界面对纳米材料性能的影响机制。

4.纳米材料的应用研究基于以上研究成果，开发纳米材料的功能化应用技术。

探索纳米材料在能源、环境和生物医药领域的应用潜力，包括但不限于新型催化剂、高效能源材料、环境污染治理材料、生物传感器等。

四、项目预期成果1.纳米材料的制备方法和调控原理，为不同尺寸、形貌和结构纳米材料的制备提供指导。

2.纳米材料的性能与结构之间的关系及其机敏特性的理论模型。

项目名称：作物高效利用氮磷养分的分子机理首席科学家：吴平浙江大学起止年限：2005.12至2010.11依托部门：教育部浙江省科技厅一、研究内容植物高效利用土壤养分的生物学基础包括：感受和转导养分信号，根系适应性发生发育及根构型的改变（发育水平）、关键调控因子的表达或转录后变化（分子水平）、养分活化、吸收、利用及其能量代谢相关的一系列生理生化途径的变化（生理水平）。

阐明上述过程的分子机理，在发育、分子与生理水平上了解植物对养分高效吸收利用的调控机理，从而为挖掘养分高效与高产优异种质中的关键基因、进而提出作物养分高效分子育种策略。

由此，本项目拟解决的关键科学问题是：植物高效吸收氮、磷养分以及氮、磷养分代谢高效促进作物产量关键途径的分子机理及其在优异种质中的聚合效应；以聚合效应为基础的基因标记辅助选择理论与方法。

针对关键科学问题的解决，确定主要研究内容如下。

1、磷信号途径调控系统：水稻、拟南芥氮、磷信号受体，氮、磷信号与激素信号互相作用分子机制研究。

养分信号与激素信号互作的现象已有一些初步证据，如，磷饥饿胁迫信号受外源CTK抑制，高浓度氮抑制植物侧根伸长与ABA 信号关系密切，磷饥饿胁迫与生长信号均能改变根向地性等。

一些磷信号特异性标记基因也已被发现与克隆，表明磷信号具有相对独立的途径。

因此把氮、磷信号途径与激素信号途径节点的研究作为本研究的切入点，同时利用磷信号标记基因启动子与报告基因构建的融合基因，发展研究磷信号途径突变体，以期在养分信号途径研究中取得突破。

2、磷高效根构型形成的遗传基础与分子机理：根构型形态参数定量分析及磷高效根构型标记基因分子诊断系统；磷调控根系伸长和向地性变化关键基因克隆及功能分析；磷调控根毛发生伸长的分子机理研究。

利用自行设计的纸培、根箱栽培系统结合计算机图像分析技术，建立大豆（直根系代表）、水稻（须根系代表）的三维根形态构型观测与分析系统，获得不同基因型材料在不同磷水平下的根构型原位几何参数，创建三维根构型参数分析计算及图形视觉计算机模型。