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“十三五”学科发展战略报告:动物学优先资助领域及重点交叉研究 精选

已有 4119 次阅读 2017-1-11 08:33 |系统分类:科研笔记

动物学是研究动物形态、分类、生理、行为、生态、进化和遗传等现象及其规律的科学。现代动物学的研究内容和范围很广,涉及分类学、形态学、地理学、生态学、行为学、保护生物学等宏观范畴,也包括比较生理学、内分泌学、遗传学、发育生物学、细胞学等微观学科。随着现代科学技术的发展,特别是分子生物学、基因组学、蛋白质组学、生物信息学等相关学科理论和技术的应用,动物学研究的广度和深度得到前所未有的提高。动物学在21 世纪生命科学的发展中具有更加重要的地位。

动物学不仅是一门基础学科,还是一门应用性很强的学科,与农、林、牧、渔、医、工等多方面的实践密切相关。动物不仅为人类的衣食住行提供宝贵资源,也为保护生态环境、满足人们的精神生活需要提供了丰富内容。此外,动物学研究成果为有害生物及人类疾病的防治、动物仿生和生物多样性保护等诸多问题提供科学依据。动物学在生物多样性保护与可持续利用、国家生态安全与经济建设、人民健康与物质文化生活的提高等方面发挥着越来越重要。

优先资助领域及重要的交叉研究领域

1.   动物谱系地理的格局与成因

不同区域分布着不同的生物,表明不同区域的生物在与其他生物和环境共存与变化的过程中经历了不同的演化历史。谱系生物地理学关注物种或种群水平的遗传谱系空间分布特征,通过分析遗传结构、系统发育关系以及地理分布特征,并结合相关的环境或历史地质事件,追溯和解释物种的进化历程、分布格局的成因及影响因素。该领域的研究已从描述型向模型验证型转变,为动物物种和种群的演化、分布格局的现状和成因提供理论基础。

重要科学问题:a 谱系地理结构形成的生态与进化历史印迹;b 不同谱系地理格局形成机制;c 物种形成与分化的机制与影响因素。

2.  动物进化与系统发育重建

动物系统发育重建结果是动物学相关研究的参照系和框架,反映动物的演化历史,也是动物建立更加自然的动物分类系统的基础。分子数据、形态数据等各类型大规模数据分析为动物系统发育重建提供了新的机遇,也为动物类群或动物各类特征的演化提供基础框架。

重要科学问题:a 动物系统发育重建、进化与生命之树构建;b 动物进化的模式、过程、速率与机制;c 动物系统发育重建及类群或特征的进化;d 动物进化关键类群的系统发育重建。

3.   动物的复杂性状及其进化机制

动物的复杂性状大多数由多基因调控,并受发育和环境的影响。近年来基于进化发育的研究思路,以全基因组关联分析(GWAS)技术对动物复杂性状的产生与遗传调控的研究带来了机遇。针对这些动物物种复杂性状,重点开展复杂性状与功能的遗传机制研究,揭示其进化规律。

重要科学问题:a 重要动物类群复杂性状的遗传学基础;b 生理复杂性状相关重要功能基因或基因家族的挖掘;c 特殊环境下动物复杂性状的进化及调控机制。

4.   动物适应性进化及其机制

动物的适应性进化研究是进化生物学的重要内容。近年来各种组学技术的快速发展,给该领域的研究带来了新的机遇。使得基于宏观层面的形态特征演变、辐射演化规律等能够找到其分子、细胞层面的进化依据,如基因突变的进化原动力。因此,基于新的方法论开展动物适应性进化研究对物种形成、适应辐射及进化理论等方面会有新的解读。

重要科学问题:a 动物对特殊环境和极端环境的适应及进化机制;b 动物物种分化与适应辐射的适应性进化机制;c 动物突变机制的偏好性以及对于适应性进化的影响。

5.   动物行为及其生物学基础

动物为适应不同的生存环境和选择压力,表现出不同的行为对策,并具有相应的生物学基础。动物的行为特征不仅同时受到遗传和环境两方面的影响,而且也是在长期进化过程中通过自然选择形成的。现代动物行为学研究整合生态学、遗传学、生理学、神经生物学、分子生物学、社会生物学等多学科的理论与研究方法,对阐明动物在自然条件下和日益增加的人为干扰下行为的特点、功能和适应及其生物学基础具有重要的作用。

重要科学问题:a 动物利他行为模式及其进化机制;b 动物社群行为的遗传和神经内分泌等调控机理;c 动物季节性迁徙的特点及其形成机制;d 动物本能和学习行为的生理和遗传基础。

6.   动物繁殖行为及其调控机制

动物的繁殖包括识别、占有空间、求偶、交配、孵卵、对后代的哺育等一系列复杂的行为过程。无性生殖所选择的只有一种突变体或一个个体的后代,因此适应性较低,进化速度也非常缓慢。有性生殖保证染色体上的基因有不同的来源,使后代中出现多种多样的遗传性状,将有利于有性生殖种群能够更快地进化,以便适应环境变化,而且可以防止有害突变的积累。由于两性在繁殖投资上的差异,也导致不同的繁殖行为策略。对动物繁殖行为及其调控机制的研究一直是国际上的热点研究领域。

重要科学问题:a 动物性选择和婚配制度的特点及其成因;b 性别决定及其调控机制;c 配偶外交配产生的机理及其适应性意义;d 繁殖中的领域行为、攻击行为及其调控机制。

7.   野生动物对环境改变的生理响应与适应

当今世界面临日益严重的气候变化、环境污染、栖息地改变、海洋酸化等全球环境问题。动物如何适应全球变化是现代动物学研究的一个国际热点,全球环境改变对动物构成新的环境胁迫,了解动物的生理响应对策有利于认识动物种群和群落水平对环境改变的响应模式,也为预测全球环境变化生物学效应奠定重要的基础,因而是动物生理学的重要发展方向之一。

重要科学问题:a 环境改变对野生动物生理特征的影响;b 野生动物对环境改变的表型响应及其分子基础;c 野生动物对环境改变的基因型适应及快速进化。

8.   野生动物对特殊环境的生理适应机制

动物生理学的主题是动物对环境的生理适应,当今的核心问题是基因型和表型之间的关系。然而,许多领域在我国的发展都很薄弱,值得重点发展。针对我国不同地理条件和极端环境,从基因到整体研究动物不同组织层次上的生理适应变化,对于理解动物生理功能的多样性和各种生命现象,以及人类的生存和健康问题等都至关重要。

重要科学问题:a 特殊环境条件下动物生理功能的多样性及适应;b 动物生理学特征的个体差异、分子调控及其进化意义;c 重要生理功能的发育、适应和进化机制。

9.   动物种群扩散与迁徙规律

扩散是动物个体之间相互远离的单线性运动,对种群的分布、动态及遗传结构等方面均有重要影响。发生扩散的主要原因包括避免近亲繁殖、减少竞争、改变繁殖地点等。迁徙是动物界普遍存在的一种现象,具有定时、定向和群体性的特点。动物的扩散和迁徙与其栖息地变化、种群动态及生活史对策存在密切联系。了解动物的扩散模式,揭示影响扩散行为的近因和远因,研究动物迁徙的规律、能量利用与补充形式及其对人类活动的响应机制,对于深入理解动物种群的动态变化及其机理具有重要意义。

重要科学问题:a 动物扩散的模式及其成因;b 动物迁徙规律与调控机制;c 动物洄游与成因。

10.  动物种群动态及其调控机理

作为种群生态学的核心内容,动物种群动态方面的研究主要探讨种群数量在时间上和空间上的变动规律。通过对种群基因组数据的分析,可以对动物种群的历史动态进行检测和重溯。目前我国还缺乏对动物种群长期动态的系统研究,对其种群发展趋势和调控机制难于进行解释。针对我国珍稀濒危、特有和有害动物进行种群生物学的研究,在野外考察及长期监测的基础上收集种群的各种参数,不仅会有许多原创性基础研究成果产生,而且将为濒危物种保育、资源动物的合理利用、入侵物种的危害防控以及虫鼠害的综合防治提供依据。

重要科学问题:a 重要经济动物的种群动态及其调控机理;b 动物小种群的种群动态与生存力分析;c 入侵物种的种群动态与入侵机制;d 动物种群的遗传结构与进化潜力。

11.  动物濒危机理与种群恢复

越来越多的动物物种或种群(特别是小种群)因种种原因而面临濒危/ 灭绝的风险。然而究其濒危/ 灭绝的原因,就须对其进化历史、分布格局、种群遗传结构、适应机制、气候变化和人类活动的影响等开展研究,探讨受胁物种/ 种群分布格局的成因,了解其受胁的生态与遗传学机制,揭示其濒危机理,从而为濒危动物的栖息地恢复和种群复壮提供理论基础。

重要科学问题:a 濒危动物受胁格局形成的遗传学过程;b 动物濒危的生态与遗传机制;c 动物小种群衰退和复壮机理;d 动物濒危过程和保护与全球变化的关系。

12.动物物种多样性形成与维持机制

动物作为生物多样性的一个重要组成部分,其多样性的丧失将会导致生态系统服务功能的下降,从而直接影响到人类的福祉。开展动物多样性的起源和进化以及其多样性格局形成的基本特征与成因的研究不仅是理解生物多样性形成、维持和适应机制的钥匙,而且也是有效保护和科学利用动物资源的基础。因此开展动物物种多样性的形成和维持机制的研究,对生物多样性保护和动物资源的可持续利用具有重要意义。

重要科学问题:a 动物物种多样性形成的基本特征与进化历史;b 动物分布区历史变迁与地理格局形成关系;c 动物的适应策略与多样性维持机制;d 动物对环境波动的响应机制。

13.  实验动物新品种的培育与标准化

对生命本质的探索以及将生命科学最新成果推广到相关领域,实验动物是不可或缺的实验系统,迫切要求实验动物资源丰富以满足研究需要。因此,针对具有重要应用潜质和我国优势资源的动物,开展遗传育种和资源保存等关键技术研究,建立生物学特性等标准化指标和评价技术以及数据库,实现资源共享。创建实验动物新品种和相关技术,对提升为生命科学和相关学科研究与创新的支撑能力和服务水平具有重要意义。

重要科学问题:a 野生动物的实验动物化研究;b 家养动物的实验动物化研究。

14.  动物生殖过程的独特现象及其机理

动物的生殖过程精细复杂,不同物种在适应过程中进化出不同的繁殖策略。孤雌生殖、卵胎生、延迟着床等特殊的动物生殖现象是物种长期进化的结果,然而对此类特殊现象的形成与内在机理的认识尚非常有限。分析这些独特现象的起源、进化与成因,探索其生理调控机理以及生化与分子基础,是未来的重要研究方向。此类工作有助于深入认识动物的特殊生殖方式及其进化生物学意义,具有重要的理论意义。

重要科学问题:a 延迟着床过程的调控机理及其适应性机制;b 动物的孤雌生殖、幼体生殖及其机理;c 动物卵胎生繁殖方式的特点及其机理。

15.   动物与寄生物的协同进化

动物作为生态系统中的重要成分,在生态系统的维持与进化中发挥着重要的作用。在长期的历史演化过程中,动物与植物、动物与内共生菌、动物与病原微生物之间建立了密切的协同进化或共生互利关系,形成了复杂而有效的互作网络。作为病原微生物的重要传播媒介,动物与病原之间建立了密切而牢固的协同关系。动物与植物、内共生菌、病原的复杂的演化关系是不同生物之间相互影响、相互作用的有效体系,系统研究该体系的网络关系,揭示不同维度和不同尺度上该体系的进化关系,对探讨生物多样性形成与维持机制、生物间复杂的互作机制,寻找新型抗菌肽资源以及有害生物的防控策略具有十分重要的意义。

重要科学问题:a 动物、植物与共存寄生物的协同进化及其机制;b 传粉动物和植物协同进化生物学研究;c 动物与寄主的协同进化;d 动物与共存生物相互作用的分子机制。

16.  野生动物肠道微生物组成与功能解析

动物及其肠道微生物组成了一个独特的微生态系统,这一独特的微生态系统与宿主相互作用、协同进化、帮助宿主营养获取、影响动物行为、维持免疫系统发育与平衡等。动物的食性选择和觅食行为是受到长期而复杂的选择压力的进化结果,动物自身合成一些关键营养物质的能力缺失,转而依赖体内的共生物来完成相应功能。通过对野生动物肠道微生物组成与功能的解析,不但可以更深刻了解生态系统协同共生机制与生物多样性维持机制,同时也是生物能源开发的基础。因此,开展野生动物的肠道微生物组成与功能解析,不仅具有重要的科学研究价值,而且具有重要的经济价值,在未来的环境保护与社会发展中发挥重大作用。

重要科学问题:a 动物肠道微生物的组成、动态变化及其维持机制;b 动物与肠道微生物协同进化及其机制;c 动物肠道微生物与动物的行为学、生态学特征的关系;d 动物肠道微生物跨地区跨种传播模式。

17. 非模式动物重要器官的发育和演化

个体发育与系统发育依然是进化生物学的两大主线,而个体发育是系统发育生命过程的快速重现。我国传统的胚胎发育研究,在组织、器官水平上的长期积累,为探讨器官发育与演化规律研究奠定了基础。分子发育生物学和分子系统学、古生物学、基因组学的学科进步与相互影响,产生了进化发育生物学这一前沿领域,该领域工作主要基于胚胎发育过程中的基因表达方面的数据来解析某些形态、生态特征结构之同源性,并探讨性状表达过程的遗传学机制。为此,选择一些典型代表动物类群的重要器官,结合表观特征的发育过程与基因表达关联分析,将会在该领域产生重要的前瞻性成果。

重要科学问题:a 动物同源器官的发育与遗传学基础;b 动物同功器官的发育与环境诱导机制;c 动物重要器官的进化发育过程;d 动物大脑的发育与演化趋势。

18.  动物行为的神经调控机制

动物行为受到动物个体意识的支配,而神经反射是意识的生理基础,因此动物行为产生的生理基础最主要的是神经系统。神经系统对行为调控的基本方式是在中枢神经系统参与下动物对内外环境刺激所做出对规律性反应,其实质是神经冲动(可传导的兴奋)沿反射弧传导的过程。随着脑认知科学和神经生物学的发展,对动物行为的神经调控机制研究也在不断深入。特别是以小型啮齿动物为研究模型在对领域行为的空间定向和导航能力、配偶制度和空间学习过程的研究中取得了长足进展。此外,动物行为生理学的热点也从早期的内分泌与行为的关系转移到基因、神经递质与动物行为的关系上。

重要科学问题:a 学习、记忆和空间定向等高级认知过程的神经调控和机理;b 神经递质对动物行为的调节作用;c 动物通讯信号的系统演化及其神经调控机制;d 动物性行为和社群行为的神经调控机制。

19. 野生动物对全球气候变化的响应

全球气候变化及其对生物多样性的影响是国际科学研究的一个热点问题。我国作为世界上生物多样性特别丰富的国家之一,在全球生态系统中具有重要的地位和作用。全球变化正越来越深刻地影响野生动物的生存与繁衍,导致其分布格局变化、种群数量减少,甚至濒危与灭绝。越来越多的长期研究表明,气候变化以及人为因素已改变了许多物种的分布范围、活动节率、种群动态、生态系统过程以及种间关系,对动物资源的威胁日益明显,寻找和发展在全球变化背景下的动物资源保护对策是当前和未来重要的发展方向。

重要科学问题:a 全球气候变化对动物生存和繁衍的影响过程和特点;b 全球气候变化与重要动物类群分布格局的变化规律;c 物种或种群间相互关系对气候变化的响应;d 全球变化对动物多样性影响的监测、评估与应对措施。






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2 黄永义 clp286

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