国家重大科学研究计划，是中国科技部开展的一项科学研究计划，涉及蛋白质研究、量子调控研究、纳米科学研究、发育与生殖研究、全球变化研究和干细胞研究等6大领域。
一、资助领域
国家重大科学研究计划，是国家重点基础研究发展计划（简称973计划）的一部分，由中国科技部开展。该计划起初涉及蛋白质研究、量子调控研究、纳米科学研究、发育与生殖研究等4大领域。 后来，增加全球变化研究和干细胞研究，成为6大领域。
中国科技部每年发布国家重大科学研究计划的重点资助领域。
二、蛋白质研究
根据《国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2014年重要支持方向》，蛋白质研究重点领域包括：
1.重要生物大分子的结构生物学研究
研究具有重要生理和药理功能的生物大分子复合体（含RNA-蛋白复合体）的三维结构；研究具有重要生理和药理功能的膜蛋白（特别是真核膜蛋白）及其与配体和下游调控蛋白复合物的三维结构。支持综合运用多学科方法开展蛋白质的结构研究与功能诠释，揭示其作用的分子机制和生物学功能。
2. 重要生理与病理过程的蛋白质组学研究（C类）
针对重要生理过程或重大疾病的病理过程，应用深度覆盖、动态比较、定量、目标蛋白质组等技术，重点研究其蛋白质组的表达谱和修饰谱，发现和验证若干重要的分子标志物/靶点，揭示蛋白质组（群）及其相关通路的调控规律，以及生理或病理意义。
3. 蛋白质研究的新技术与新方法（C类）
发展蛋白质定性基础上的高精度定量、高分辨结构测定、相互作用和动态过程研究的新技术新方法。特别关注生物大分子复合体、膜蛋白、修饰蛋白质的结构分析和相互作用研究的实验和理论计算新技术新方法；修饰代谢物、金属离子等对蛋白质功能调控机制研究的新技术新策略；高灵敏蛋白质标记及其动态跟踪和影像技术。
4. 蛋白质生成、加工、降解及其调控
研究非编码RNA在蛋白质生成、加工和降解过程中的调控作用；研究膜受体等功能蛋白质在翻译过程中的质量控制机制以及病原体对翻译调控的逃逸和抑制机制。
5. 蛋白质生物学功能研究
针对细胞生命过程中的重大科学问题，研究参与基因转录调控和信号转导过程的关键蛋白质及其复合物的生物学功能，以及与这些关键蛋白质调控相关的非编码RNA生物学功能。
6. 复杂疾病和衰老过程的系统生物学研究
针对复杂疾病和衰老过程的高度复杂性，整合分子、细胞、组织、机体等层次，开展系统生物学研究。系统分析鉴定疾病发生或衰老过程中时序性相关的蛋白质改变及其与基因、代谢分子间的相互作用；阐明其调控网络对疾病发生发展进程的影响及分子机理。综合利用生物信息学和分子网络分析，发现和评价疾病分子标志物和干预靶点。
三、量子调控研究
根据2014年重要支持方向，量子调控研究重点领域包括：
1. 低维体系量子输运和拓扑态的量子调控
研究低维量子体系中的量子输运和关联效应及其新奇量子现象，研究低维体系的自旋-轨道耦合、局域电场、赝磁场、载流子动力学、带隙等的调制机理，研究低维体系中的拓扑现象，如狄拉克点的拓扑性及其调控原理，探索量子线中的马约拉纳费米子。
2. 强自旋-轨道耦合体系中的关联效应及其量子态调控
研究重原子化合物中的奇异量子态和物性，发展和完善与重原子高轨道电子相关的物性表征技术，揭示相互作用竞争导致的多种自由度之间的耦合与制约机制，探索具有新奇量子特性的新结构和材料；研究基于外场和自旋-轨道耦合的输运特性及多自由度调控，开发电子关联和多种自由度之间相互作用的调控手段。
3. 过渡金属氧化物界面的新奇量子现象
研究过渡金属氧化物界面的新奇量子态和量子现象及其应用，发展原子尺度的精确可控生长技术，制备高品质的氧化物薄膜和异质结构；研究表面、界面的精细原子构型、电子特性及外场下的动力学行为。
4. 低维量子功能材料与器件
研究具有奇异物性的低维磁性量子功能材料与器件，研究与自旋-轨道耦合、关联和量子相干相关的新奇量子效应及其调控原理；发展制备高品质的单晶与异质结构的新材料体系、新方法，研究宏观量子有序态在外场调控下的动力学、输运和光学特性。
5. 量子相干器件和微纳光子结构的量子调控（C类）
研究微波、射频等与量子比特器件的耦合及退相干机制，发展多量子比特和多谐振腔的制备技术, 实现多量子比特的耦合纠错和运算门操作，探索多体问题的量子模拟；研究光场与微纳光子结构的耦合、非线性相互作用及导致的量子现象，制备高品质光子微腔，研究局域光子态与电子量子态的耦合及产生的量子效应。
6. 固态量子计算的关键物理问题（C类）
研究固态量子信息处理系统在经典和量子光场驱动下的行为，发展单量子态探测和控制的实验手段，建立处理退相干的动力学方法；研究基于关联系统的量子计算方案，通过实验模拟各种固体关联效应。
四、纳米研究
根据该研究计划2014年重要支持方向，纳米研究重点领域包括：
1. 纳米材料与结构中的基础问题
有重大应用需求前景的特种纳米材料研制及基础研究，极端条件下纳米结构制备；纳米材料的本征结构与性能关系研究。
2. 纳米加工方法、检测与标准
纳米结构的新型加工、检测与集成方法; 纳米标准物质的制备与检测方法。
3. 纳米信息器件及集成（C类）
有实用化意义的新型纳米器件（传感、光电转换、光波导、显示、压电电子等器件）及应用基础；纳米器件集成系统的设计和制备方法。
4. 纳米生物与医药（C类）
针对重大疾病诊治和再生医学的基于纳米技术的新方法、新材料和新药物；纳米尺度生物学过程的基本问题。
5. 纳米环境材料与技术
纳米材料的环境过程、生物效应与安全性；纳米材料与技术在环境资源利用和污染治理中的应用；纳米技术在资源高效再生中的应用。
6. 能源纳米材料与技术
能量高效转换与存储纳米材料研究和开发；纳米材料与技术在高转换效率太阳电池的应用；有重大应用价值的纳米催化材料。
五、发育与生殖研究
根据该研究计划在2014年重要支持方向，发育和生殖研究重点领域包括：
1. 神经系统发育及分化的调控机制
利用模式动物，重点研究神经发育、微环路建立的分子细胞机制，揭示神经系统发育的调控机理和关键因子，为理解神经系统疾病的发病机理和诊断提供科学依据。
2. 重要组织和器官发育与再生的分子基础
利用多种模式动物，研究并揭示骨骼、淋巴、心血管和肾脏等特定细胞、组织或器官发育、分化、再生和稳态保持的信号通路和关键调控因子，为新药筛选、疾病诊治和干预提供科学依据。
3. 发育相关重大疾病的遗传和分子机理（C类）
利用临床资源及模式动物，通过遗传学、表观遗传学或环境因素分析，揭示发育相关重大疾病，如听觉障碍形成，贫血和新生儿呼吸系统疾病的细胞、组织或器官的分子调控机制，建立相关疾病的早期诊治和干预新技术。
4. 精子发生与男性不育的分子基础
阐释精子发生与成熟过程中的遗传和表观遗传调控机理，探索精子质量维护的新方法，为诊治男性不育症及研发男性避孕药提供基础。
5. 受孕与生殖调控（C类）
重点研究卵子发育的分子机制，环境内分泌干扰物对雌性生殖的影响，受孕的免疫调节，以及相关生殖调控新技术，为女性生殖健康提供理论基础。
6. 植物器官发育与可塑性的分子调节机制
以模式植物和作物为对象，研究植物胚胎与器官发育、生长与衰老的调控网络，阐释植物器官发育可塑性的调节机制，揭示植物生殖关键过程的分子机理。
六、干细胞研究
根据2014年的重要支持方向，干细胞研究重点领域包括：
1. 成体干细胞的命运决定机制与功能研究
研究成体干细胞（如神经、造血干细胞）发生、发育、分化及维持的分子调控机制；研究干细胞与微环境的相互作用以及信号传导的机理；研究干细胞与功能器官形成和修复的关系及其分子机理。
2. 多能干细胞向中胚层分化机理研究
重点研究多能干细胞诱导分化成中胚层细胞过程中的分子调控网络、表观遗传学、染色体的重塑、结构生物学、诱导因子和微环境等；验证多功能细胞分化为中胚层细胞的生理功能，建立标准化的高效诱导分化和细胞分离纯化体系。
3. 单倍体干细胞获得与倍性维持机制研究
研究单倍体或其他异倍体干细胞建系与分化过程中的染色体倍性维持的机制；揭示细胞周期调控异倍体细胞的编程与重编程的机理；建立基于单倍体干细胞的高通量基因修饰、药物筛选和基因功能鉴定体系。
4. 转分化与重编程过程的表观遗传调控
利用和开发现代分子生物学手段（如高分辨率质谱、高通量序列分析等），研究成体干细胞干性维持、转分化和重编程的表观遗传机理；研究包括但不仅局限于DNA和/或RNA本身及其相互作用蛋白的物理与化学修饰。
5. 干细胞微环境的体外模拟（C类）
针对干细胞体外培养、扩增、定向分化和转分化的技术瓶颈和科学问题，研究干细胞在微环境中发育、扩增和定向分化的规律及调控机制，利用纳米等新材料或技术等模拟体内干细胞微环境，建立干细胞向组织发育和三维构建的关键技术与应用平台。
6. 重大疾病干细胞治疗机制及策略研究（C类）
利用ES/iPS细胞或成体干细胞定向分化技术，针对心脏或肝脏等疾病，建立相关干细胞移植方法，研究干细胞移植后的体内分化与命运调控、宿主反应、移植安全性与有效性、治疗机制与评价指标等；开展规范的临床前研究，制订相关重大疾病干细胞治疗的方案和标准。
七、全球变化研究
根据2014年度的重要支持方向，全球变化研究重点领域包括：
1. 氮循环过程、机理及其影响（C类）
研究不同尺度氮循环关键过程，揭示自然过程和人类活动变化对氮循环影响的机制，评估氮循环在天气和气候、大气环境变化和生物地球化学循环中的作用。
2. 区域气候变异过程、机理和气候变化对粮食安全的影响
研究全球变化背景下区域气候变异关键物理过程和特征，揭示其变异机理、成因和早期信号，评估区域气候异常对全球变化的反馈作用；研究环境和气候变化对农业生产的作用机理，揭示环境和气候因子与粮食安全的关系，评估不同情景下环境和气候变化对我国粮食安全的影响。
3. 土壤碳潜力评估和自然及人为碳排放气候效应
研究土壤有机碳变化过程、机制，检测生态系统土壤碳储量的快速变化、影响因素、源汇特征及其对全球变化的作用；检测自然与人为碳排放过程，揭示碳排放与气温变化之间的关系和作用机制，发展区域碳排放模式，评估自然过程与人类活动对全球变化的影响。
4. 典型地区生态系统变化特征和城市化气候效应
研究全球变化背景下典型地区气候、水分和地表变化过程，揭示其生态系统响应特征和规律，评估全球变化背景下生态系统安全阈值和保护方案；研究城市地面特征，评估城市化气候效应，完善大气边界层参数化方案，揭示城市化在地球系统气候模式中的影响途径和机制。
5. 全球地表覆盖和能量水分交换监测、模拟和预估
监测全球地表覆盖变化，揭示全球地表覆被变化过程及其与气候变化相互作用机理，发展和完善陆面-气候耦合模式，评估地表覆盖变化对全球变化及生态系统的影响；研究地球表层能量水分交换过程，揭示其变化规律与机理，完善能量水分交换过程模型，模拟和预估地球表层能量水分交换过程及其对全球变化的作用。
6. 地球工程基础理论、效应和风险评估（C类）
研究地球工程在不同减缓气候变化目标下影响气候的理论依据，开展地球工程效应模拟研究，评估各种地球工程方案实施的气候情景、技术可行性、经济效益及其对生态系统和社会经济发展的影响；探索新的地球工程途径、方案和理论，开展地球工程效应模拟研究，评估其可行性、效应和风险。
7. 全球变化与社会可持续发展模拟与评估（C类）
构建群体协同和时空分析方法体系，探讨全球变化背景下有序人类活动与可持续发展的关系，发展碳减排、增汇与区域可持续发展理论和模式，提出人类适应全球变化综合策略。
