基础研究:高水平原创性成果亮点多

编者按  为顺应并反映科学技术发展的趋势,2006年,中国科协启动了学科发展研究及发布活动。该活动以各全国学会为依托,以开展学科发展研究及其相应的学术交流为活动内容,以撰写并出版“学科发展报告”为成果体现,以召开学科进展发布会为宣传方式,旨在探索学科发展规律,跟踪学科发展态势,把握学科发展方向

基础科学的本质是揭示客观世界的运动规律,是人类关于客观世界基本规律的知识体系,这样的知识体系是技术创新和革命的先导与源泉。在知识经济兴起的时代,知识创新,尤其是科学和技术的原始创新,是增强国家综合实力和核心竞争力的关键所在。近年来,我国政府高度重视基础研究,大力倡导原始创新,在基础学科领域取得了一批高水平原创性理论研究成果。

基础农学学科是农业科学的技术基础,是发展现代农业、加快社会主义新农村建设的强大动力。在分子生物学方面,我国形成了以功能基因组和蛋白组学研究为方向,以多学科交叉为基础,微观与宏观相结合的研究体系,以阐明重要农作物农艺性状分子调控机制为核心的研究已全面展开。随着籼稻全基因组测和粳稻测序的完成,我国先后克隆出抗病、耐盐、抗旱、高效利用氮磷和调控生长发育等有应用价值的重要农艺性状基因,为水稻优良品种选育提供了重要的基础数据。遗传学家、小麦育种专家李振声长期从事小麦与偃麦草远缘奶交与染色体工程育种研究,育成小偃麦八倍体、异附加系、异代换系、易位系和小偃4、5、6号等系列小麦良种;利用偃麦蓝色胚乳基因作为遗传标记性状,首次创制最蓝色单体小麦系统、自花结实缺体小麦系统;建立了选育小麦异代换系的新方法――缺体回交育种法,为小麦染色工程育种奠定了基础;开展了小麦高效利用土壤氮、磷营养元素研究,完成了种质资源筛选、生理机制、遗传规律和育种研究,开辟了作物营养遗传种研究的新途径。李振声被授予我国2006年度国家最高科技奖。

近年来,化学学科取得重大进展,研究成果丰硕。仅2006年,我国化学工作者就获得国家自然科学一等奖1项、二等奖10项,国家技术发明奖二等奖7项,国家科学技术进步奖二等奖17项。刘文剑获得国际量子分子科学学院授予的2006年度大奖和亚太理论与计算化学家协会颁发的2006年度Pople奖;柴之芳荣获2005年度国际放射分析和核化学最高奖――GeorgevonHevesy奖;李灿在2004年获国际催化界最高奖――国际催化奖。支志明在无机化学领域取得重大研究进展,他的研究项目“金属配合物中多重键的反应性研究”取得的突出成果得到国际学术界的高度评价,并获2006年度国家自然科学奖一等奖。

在材料学科领域,闵乃本等完成的“介电体超晶材料的设计、制备、性能和应用”项目,将超晶格概念推广到介电材料,研制成周期、准周期和二维调制结构介电体超晶格。他们深入研究了电磁波与弹性波在介电体超晶格中的传播、激发及其耦合效应,从新效应、新机制的理论预言到材料制备、实验验证、原型器件研制进行了系统性的原创工作。该成果荣获2006年度国家自然科学奖一等奖。

2006年秋,程耿东、顾元宪课题组完成了“结构拓扑优化中奇异最优解的研究”项目,取得了具有原始创新性的研究成果,该成果得到了国内外同行的高度评价,,有关奇异最优解产生原因的工作被认为是“处理由奇异拓扑导致的计算困难的相当大的进展”,“是在正确方向上前进的一大步”;所提出的Epsilon放松及其系列算法被广泛、实质性地引用、推广。该研究成果获国家自然科学奖二等奖。

地质学领域目前正在实施的国家重大科学工程――中国大陆科学钻探工程,2005年1月23日终孔深度已达5118.20m,并取得了一系列重要创新成果和研究进展:1、建立了中国第一井5000m的系列“金柱子”;2、首次在国内完成了长井段岩心深度和方位测井归位和结晶岩区的三维地震探测,揭示了孔区附近精细的地壳结构;3、在主孔、卫星孔以及区域范围内不同岩性的锆石中普遍发现了柯石英和超高压矿物包体,表明苏鲁地区曾发生巨量的大陆地壳物质深俯冲至100km以下的地幔中关经历了超高压变质作用的壮观地质事件;4、确定了超高压变质年龄以及与构造抬升有关的退变质年龄;5、在主孔岩屑中发现一批新的异常地幔矿物,在主孔榴辉岩中发现金刚石,在主孔中新发现了400m厚的金红矿层;6、发现了地下气地球化学异常与印尼苏门答腊9.3级地震之间的对应关系;7、在不同深度、不同岩性中发现了大量极端条件下形成的微生物新家族,并培植成功微生物活体;8、提出了新的陆――陆碰撞深俯冲剥蚀模式。

国家高技术研究发展计划(“863”计划)和载人航天工程(“921”工程)的实施,实质性地推动了我国空间科学各个领域的全面发展。以空间物理与空间探测领域为例,近年来,我国科学家在太阳风起源和湍流传输本质研究中取得突出成果,通过对不同离子的多普勒速度以及发射谱线的辐射图与由光球层磁图外推到不同高度的无力磁场相关分析,发现太阳风流动起源于极冕洞磁漏斗结构不光球层上方5000km-2000km的高度范围;提出5000km尺度或更大的磁圈在设计结构中磁重联供给太阳风初始的质量和能量,为太阳风的起源和形成机制的基本问题提供了新的研究方向。

人类基因组计划是当代生命科学和基础医学领域的一项伟大科学工程,这项于1990年正式启动的宏大项目,奠定了21世纪生命科学发展和现代医药生物技术产业化的基础。我国在1993年启动了相关研究项目,目前已高质量完成基因组1%即3000万个碱基对测序任务,为基因组全序图的完成作出了贡献;我国人类基因组计划第二期也已完成,该期工作包括建立了42个民族和58个群体、3119株永生细胞株的细胞库;在完成遗传资源保存任务的同时,还开展了大量基因组遗传多太性研究,包括单核苷酸多态性(SNP)的系统筛查和单倍型目录的构建,初步建成了代表我国人群的SNP数据库,并于2004年加入了国际单倍型图(HapMap)计划;2006年,我国科学家与国外科学家一起完成了人类3号染色体的DNA测序和分析工作,标志着我国在基因组研究方面又有了重要进展。

络脉与络病理论是中医学术体系的独特组成部分,吴以岭主持的“络病理论及其应用研究”课题,率先提出了络病研究的理论框架“三维立体网络系统”,形成了系统络病理论;建立了“络病证治”,并运用络病理论探讨了多种疾病的病理机制与治疗,开辟了从络病论治难治性疾病的新途径;依据“脉络―血管”同一性,提出了“脉络―血管系统病”概念,开辟了血管病变治的新学术领域。该研究成果获2006年度国家科学技术进步奖二等奖。

“海洋动植物中活性先导化合物的发现和优化”研究项目,以发现海洋生物中活性先导化合物为导向,对我国东南沿海海洋生物资源包括动物和植物进行了考察;确定了600余种海洋天然产物的化学结构,其中80余种为国际上首次发现的新的结构化合物,8种为全新骨架化合物;发现45种化合物对多种肿瘤细胞、T和B淋巴细胞的增殖反应和免疫调节有显著活性,4个化合物对与2型糖尿病直接相关的蛋白质酪氨酸磷酸酯酶PTP1B有显著的抑制作用;确定4种具有新药发展前途的药物先导化合物。

皮肤遗传学是当今最活跃的医学研究领域之一,我国的研究水平已经步入世界先进行列:在世界上首次发现染色体4q31-q32上存在汉族人银屑病的易感基因,首次发现染色体4q13-q21上存在汉族人白癜风的易感基因,两项成果均被国际权威遗传学数据库(OMIM)收录并分别命名为PSORS9和AIS4。资源科学正处于不断完善和发展阶段,2007年《资源科学技术名词》将正式公布与出版,标志着资源科学在我国学科体系中的地位已经形成并被社会承认。