中国科学院植物研究所

中国科学院植物研究所

年 报

2005

植物研究所综合办公室编

概况

2005年，随着知识创新工程的全面推进，植物所围绕创新能力建设、创新制度建设和创新文化建设在人才队伍建设、学科布局调整、重大科研进展（成果）、管理制度完善等方面取得了很大成绩，在创新体系建设的局部实现了跨越式发展。

2005年，植物所按照院统一部署组织落实创新二期自评估、制定中长期发展规划和创新三期方案，在参加2004年研究所国际评估的基础上，于2005年10月21日接受了中科院现场评估，植物所被评为A类研究所。

路甬祥院长，白春礼常务副院长，李静海、陈竺、李家洋副院长2005年先后多次视察植物所，对植物所在创新二期取得的成绩给予了充分肯定和高度评价，对植物所制定全面创新跨越的中长期规划和创新三期方案提出了重要指导意见。在院领导的关怀和支持下，植物所通过扩大务虚会等多层面的工作，集中智慧和力量，把中长期发展目标凝聚到引领和推动整合植物生物学全面发展上来，从队伍建设、学科建设、平台建设、制度建设、文化建设等方面绘制了新的发展蓝图。

植物所一批科学家在为植物所中长期发展建言献策的同时，积极参与制定国家和中科院中长期科技发展规划，积极参与中科院创新科技基地发展规划和实施方案的制定，充分体现了科学家对国家发展的贡献和对国际科学前沿的关注。

植物所结合学科发展战略，先后在“植物蛋白质组学”和“花的进化发育遗传学”方面开展了前沿领域部署项目的研究工作。开展前沿领域部署项目的根本目的是促进学科领域交叉，促进产生原始性创新成果，主动在国际前沿领域占领“制高点”。

2005年，植物所发表论文438篇，其中第一作者单位论文350篇；SCI论文241篇，其中第一作者单位SCI论文190篇。出版专著2部。申请专利24项，受理24项，授权8项。

2005年，植物所在创新研究单元建设和平台建设方面取得了很大进展。

代谢组学作为近年迅速发展起来的新兴研究领域，是集物理学、数学、分析化学和信息科学的方法研究生物学问题的交叉研究领域。代谢组学正在成为生命科学的重要组成部分，对医学，新药研制、农业育种和生物信号转导等领域的研究工作具有重要的推动作用。继2004年12月召开“植物代谢组学研讨会”之后，2005年10月14日，植物所第五个创新研究中心──植物信号转导与代谢组学研究中心（C-STM）正式启动。C-STM的成立旨在吸引一批国际一流水平的学者落足植物所，通过“百人计划”从国外以团队形式引进优秀人才，开展与国民经济特别是农业可持续发展相关的应用基础研究，引领中国在植物代谢组学领域研究和应用与国际同步发展。

系统与进化植物学重点实验室于2004年底通过科技部组织的国家重点实验室论证，2005年3月开始进入建设期。进化研究是生命科学领域的核心问题，系统与进化生物学研究涉及生命科学的重大理论问题，也直接或间接与资源开发和利用、农业持续发展以及生物多样性和环境保护等相关。从国家战略目标和需求考虑，系统与进化植物学国家重点实验室建设将有助于完善国家重点实验室的学科布局，推动我国在这一重要领域的健康发展，为生命科学的原创性研究提供有力的技术支撑，为生命科学的大科学形态发展提供重要的工作平台。

植被数量生态学重点实验室和光合作用与环境分子生理学重点实验室于2005年6月顺利通过中科院生命科学于生物技术局组织的专家评估，均获得一致好评。通过专家评估，重点实验室进一步明确了研究方向和重点，进一步整合资源，加强原始性创新工作，为进入创新三期和全面推进创新工作发展奠定了基础。

2005年9月，在院主管部门的大力支持和组织下，中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站、鄂尔多斯沙地草地生态研究站和神农架生物多样性定位研究站顺利通过专家委员会评审和国家主管部门评审，首批进入“国家生态系统野外观测研究站”行列（全国36个站，中科院系统24个站），为整合植物生物学的全面发展提供了更高层次的工作平台。

植物所植物标本馆改造项目历经数年艰苦工作，全面完成了项目改造的各项任务，于2005年11月通过院主管部门组织的专业验收，项目实施效果和后续管理措施得到院基建局组织的专家验收组的高度评价，为标本馆迈向国际一流行列奠定了坚实的基础。

2005年，植物所在制度建设和创新文化建设方面取得了积极进展。

从制度建设层面，紧密围绕创新实践的现实需求，建立了基本的管理制度，包括用人制度、激励机制、项目管理、财务管理、固定资产管理、所务管理等。清理、修订和增订的制度达40余项，正在制定和修订过程中的管理办法10余项，特别在科研评价体系方面尝试建立国际化评估体系，初步形成了较为完善的制度体系。制度建设有力地促进了研究所的健康发展，保证了各项工作的正常开展。

创新文化建设是关系到研究所长远发展的大事。植物所认真贯彻院党组“依法治院，以德兴院”的办院思想，在创新文化建设方面积极倡导“创新、超越”的创新文化理念，积极引导职工开拓创新思维、投身创新实践。通过提倡“理解、支持、欣赏”的创新文化主题，在研究所内部形成宽松的、积极向上的、互相鼓励的工作氛围和思想氛围，根本的目的是为充分发挥全体职工的智慧和才智，为研究所的健康发展提供积极的思想动力。

植物所在整体发展上处于快速上升阶段，在创新实践中形成了一支高素质科研创新队伍，形成了有利于创新工作全面推进的体制和机制，形成了“在创新中实现超越，在超越中不断创新”的思想和文化氛围，在创新二期取得了在国内外具有一定影响力的科技创新成就，全面完成和实现了创新试点实施方案制定的目标。这些重要创新成就不仅引起了国际同行的广泛关注，更重要的是进一步提升了植物所在植物对环境适应的生物学基础研究领域（整合植物生物学）的国际地位。

综合类

研究所试点二期自评估报告

在创新中实现超越，在超越中不断创新

中国科学院植物研究所

2005年6月

一、试点工作简介

1．工作背景

中国科学院植物研究所是我国植物基础科学的综合研究中心，其前身为1928年创建的静生生物调查研究所和1929年成立的北平研究院植物研究所，1950年合并为中国科学院植物分类研究所，1953年改名为中国科学院植物研究所，至今已有77年的发展历史。

植物所的优势学科领域包括系统与进化植物学、生态学、植物分子与发育生物学和植物生理学（光合作用），从不同层次开展植物与环境相互关系、绿色高效农业生物技术和资源可持续利用的基础研究工作。

2001年3月，植物所进入中国科学院知识创新工程二期试点单位行列。

植物所现有职工474 人，其中：创新基地人员203人（科研167人、技术支撑20人、管理16人）；创新基地外人员271人（其中未上岗人员104人）；在读研究生365人（博士生191人，硕士生174人）；在站博士后研究人员41人。现有中国科学院院士4人。

植物所科研部门设置：系统与进化植物学研究中心、植物生态学与生物多样性保育研究中心、资源植物分子与发育生物学研究中心、植物光合作用研究中心、植物信号转导与代谢组学研究中心和植物园；系统与进化植物学重点实验室、植被数量生态学重点实验室、光合作用与环境分子生理学重点实验室；中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站、中国科学院北京森林生态系统定位研究站、中国科学院鄂尔多斯沙地草地生态研究站；中国科学院神农架生物多样性定位研究站、植物所正蓝旗浑善达克防沙治沙生态研究试验站、植物所多伦恢复生态学试验示范研究站、植物所中国北方林生态系统定位研究站、中国科学院华西亚高山植物园；中国生态系统研究网络（CERN）生物分中心。

植物所职能部门和支撑系统设置：综合办公室、人事教育处、科研计划财务处、行政处；文献与信息管理中心、网络信息中心、中心公共实验室。

亚洲规模最大的植物标本馆收集保藏腊叶标本230万号、化石标本7万余号、种子标本8万余份。

两个植物园迁地保育国内外植物6000 余种（含栽培变种），野生植物种质库收集贮藏活植物种质2000余号。

植物所图书馆现有藏书8万多册，国内外学术期刊28.7万册。

自1950年以来，植物所获得国家自然科学奖一等奖2项，其他国家级、中科院和省部级科研成果奖140余项；授权发明和实用新型专利17项，受理发明和实用新型专利95项。

现有20位研究人员在17个国际组织和国外刊物编委会任职。

主办重要学术刊物：《植物学报》（SCI）、《植物分类学报》（SCI）、《植物生态学报》、《植物学通报》、《生物多样性》、《生命世界》、《中国植物园》、《植物引种驯化集刊》等。

重要挂靠学术团体：中国植物学会、中国植物志编辑委员会、北京生态学会、中国植物学会植物园分会和北京植物生理学会等。

2．目标与任务

试点工作总目标：集中从事与国家需求密切相关的生态环境和农业问题，特别是人类活动干扰和胁迫环境条件下植物对环境的适应性以及农业生物技术方面的基础研究与应用基础研究，为我国的环境安全、食物保障等提供理论依据、战略决策、示范模式和技术支撑。经过10年时间的努力，将植物所建成具有创新精神的、亚洲最重要的、在国际上有显著特色的“整合植物生物学”创新研究基地，进入中国科学院确定的30个国际公认的著名研究单元前列，成为我国植物学科基础理论和与国民经济发展相关的应用基础研究的最重要基地以及植物学科高层次人才培养和科学普及基地。

试点工作考核指标：

5内年，在国际重要学术刊物（SCI收录期刊等）发表论文总数和申请国内外专利总数至少达到2000年的3倍，其中65％的学术论文发表在本学科领域最具有影响的国际学术刊物上（影响因子最高的前30％刊物）；争取获得国家自然科学奖1－2项。

积极争取国家和部委（院外）与国民经济发展密切相关的基础研究和应用基础研究重大项目，使院外与院内经费的比例高于3∶7。

5年内，完成科研队伍结构更新，研究人员中45岁以下具有博士、硕士学位人员占从事科研人员总数80％以上；创新岗位235个（含院追加创新技术支撑岗位14个），其中科研岗位188个，技术支撑岗位30个，管理岗位17个（含教育管理岗位3个）；研究员岗位45个，高级研究岗位不超过60％，流动人员从177人增加到280人（其中博士生150人，硕士生60人，博士后50人，高级访问学者及客座研究员20人）；形成以具有博士学位的中青年为主的科研队伍。

大力加强国内外优秀人才引进工作，重点加强引进在国际上已经取得显著成就和影响的海外人才。5年内，计划引进国内外优秀人才10－15人，在国内外学术界具有领衔地位的帅才1－2人。

5年内，管理队伍人员规模控制在在岗聘任人员的7％，其中五级及五级以上职员和高级专业技术职务人员不超过8人，四级及四级以上职员和正高级专业技术植物人员不超过4人，研究生教育管理岗位人员不超过在读研究生总数的2％。

将《植物学报》办成具有重要影响的国际性植物学科期刊，使之成为SCI收录核心学术期刊；将《植物生态学报》办成SCI-Search收录的国际知名学术期刊。

体制创新：将12个科研和支撑部门整合为4个研究中心、1个植物园和1个文献信息中心；将12个职能部门整合为3处1办（人事教育处、科研计划财务处、行政处和综合办公室；将岗位聘任前的128个研究组整合为45个研究组。

机制创新：以竞争择优机制优化队伍结构，所有进入创新岗位人员必须符合岗位聘任标准，实行公开招聘，按照规定程序择优聘任；对于前沿学科领域公开招聘的领衔学科带头人试行协议工资制；在全员聘用合同制的基础上，根据年度和阶段考核调整岗位或决定是否继续保留创新岗位；根据创新科研岗位绩效考核结果，每两年实行末位10％淘汰制度；未进入创新岗位人员5年内完成分流70％，对于未进入创新岗位、不符合离岗待退条件的人员根据全员聘用合同制实行辞退制度。

建立全新的科研岗位、支撑岗位和管理岗位绩效考核体系，针对不同岗位性质制定定性和定量评价体系；以绩效考核结果决定年度绩效津贴等级。

对于进入创新序列人员，根据岗位适当调整三元结构工资中岗位津贴差距，增加绩效津贴比例，激励真正做出创新性贡献的人员取得更大成就；职工最高与最低收入差距达到10倍以上。

进一步完善所长负责制，研究中心实行中心主任负责制，研究组实行首席研究员负责制；与国外著名研究机构联合建立3个具有实质性合作关系的研究单元；与国内重点大学共同建立2个联合实验室，以学科优势为依托，利用大型企业资金、市场经营优势，联合组建1－2个研发中心或基地。

支撑系统：5年内，在6个期刊编辑部的基础上组建1个植物学科杂志社，实行社长负责制，实现编委、作者、审稿人的国际化；杂志社实行企业化管理，独立核算，自主经营和自主分配。

完成网络信息局域网光缆联结工程，为科研和管理提供良好的信息支撑条件和保障。

后勤保障系统：组建“服务中心”，实行企业化管理，独立经营，有偿服务，单独核算，自主分配，最终目标是从研究所剥离或进入中关村地区统一的后勤服务体系。

园区建设：完成温室二期工程（1300 m2），完成图书综合楼工程（6000 m2），完成标本馆改造工程；扩大植物园展区面积（300－500亩），完成3－5个专类区建设，完成“拆墙透绿”工程，完成植物园展览和保育温室改造和建设；完成香山园区职工住宅楼工程（13000 m2），完成研究生和流动人员公寓二期工程（200人床位）；在中关村地区购置中青年科学家住宅（30套），完成天然气进户工程及水电改造工程。

完成科研办公区、植物园展区和职工生活区的“三区分离”改造；园区绿化面积达到90％。

3．实施阶段

植物所创新试点二期工作大体分为三个阶段：

⑴启动阶段（2001年）：凝练科学目标，明确重点领域；重新设置和招聘创新科研、支撑和管理岗位，组建创新研究组，整合和重新设置职能部门；将创新试点实施方案具体化，制定一系列创新试点工作的规章制度。

⑵推进阶段（2002－2003年）：优化队伍结构，引进国内外优秀人才；积极争取和承担重大项目，强化科研体系建设；加强基础设施（包括野外台站）建设，改造园区面貌，美化园区环境。

⑶提高阶段（2004年－现在）：加强宏观战略研究，制定中长期学科发展规划；加大人才引进力度，在前沿领域组建新的研究单元，扩大研究生招生规模；进一步强化制度建设，探索建立国际评估体系；强化科研创新能力建设，着力提高论文质量；进一步完善园区建设，加强科研平台建设。

4．经费

2001－2004年，植物所对外竞争经费收入15137万元（主要包括国家自然科学基金项目、科技部973项目和863项目等）。

院创新经常性经费累计拨款9083万元，院创新项目经费累计拨款8288万元，合计17371万元（实际支出15980万元）；院事业经费和非创新专项经费累计拨款13399万元。院内经费合计30770万元。

院外经费（15137万元）与院内经费（30770万元）比例接近达到1∶2，高于创新试点实施方案规定的3∶7。

院创新经常性经费用于人才引进708万元（占8%）, 用于创新试点岗位聘任津贴和研究生助学金1876万元（占21％），用于支持创新研究组和前沿领域部署项目1210万元（占13％），用于重点实验室和野外台站建设831万元（占9％），用于单件（套）200万元以上大型仪器设备更新购置1687万元（占18％），用于文献情报612万元（占7％），用于园区建设和创新文化建设1731万元（占19％）， 用于维修改造和管理部门支出428万元（占5％）。

以上数据标明，2001－2004年期间，植物所使用院创新经常性经费的重点集中在增强科研竞争能力和持续创新能力，重点支持创新研究组和鼓励创新奖励，重点支持支撑系统和科研平台建设。

5．实施措施

为了实现创新目标，逐步建立符合我国现实发展状况的现代研究所管理体制和运行机制，在认真分析原有体制和运行机制的基础上进行了改革尝试，主要集中在用人机制、激励机制、评价机制和公司改革等方面。在体制和机制的创新过程中，重视与新的体制和机制相适应的管理观念转变和制度建设。在创新文化建设方面，进行了积极和有益的探索。（文内详述）

二、试点工作进展

1．科技创新

进入知识创新工程试点以来，植物所以优势学科领域和重要学术方向为背景，面向国家重大战略需求和国际前沿，承担了一大批国家、中科院和地方的重大项目和重点课题，围绕植物对环境适应的生物学基础研究，在植物系统发育重建和进化机制、陆地生态系统对全球变化响应与适应、生物多样性形成机制与保护途径、绿色高效农业分子基础与资源植物利用生物技术等方面开展了系统的研究工作，取得了在国内外具有一定影响力的科技创新成就。这些重要创新研究成果不仅引起了国际同行的广泛关注，更重要的是进一步提升了植物所在植物对环境适应的生物学基础研究领域的国际地位。

（1）积极承担重大科研任务

截至2004年年底：

主持973项目二级以上课题9项，总经费10678.37万元，植物所经费5232.74万元。

主持863项目二级以上课题12项，植物所经费350.5万元。

主持国家科技攻关二级以上课题4项，植物所经费195万元。

主持国家重点基础研究发展规划专项1项，植物所经费450万元。

主持国家自然科学基金重点项目6项，植物所经费545万元。

主持国家发改委专项1项，植物所经费200万元。

主持科技部国际科技合作重点项目1项，植物所经费408万元。

主持国家自然科学基金委员会和中国科学院国际合作项目1项（《Flora of China》），植物所经费550万元。

主持科技部平台建设项目1项，批准经费1325万元。

主持国家自然科学基金项目150项，批准经费4315.8万元，其中：重大基金项目2项480万元，重点基金项目8项945万元，面上基金项目131项2250.8万元，杰出青年基金9项640万元；2004年植物所申报国家自然科学基金获得批准项目在全国排名第49位，在中科院系统排名第3位。

主持地方重大项目3项（经费50万元以上项目），植物所经费396万元。

主持中国科学院创新重大项目1项，植物所经费1000万元。

主持中国科学院创新重大项目课题2项，植物所经费615万元。

主持中国科学院创新重要方向项目13项，植物所经费3035万元。

（2）重大研究成果（举例说明）

973项目“光合作用高效光能转化机理及其在农业中的应用”（匡廷云院士为首席科学家）。2003年通过验收，得到专家的一致高度评价：①生物、物理、化学及农学相互交叉和有机结合的整合研究；②学科之间的交叉和融合、基础研究和应用基础研究的结合达到了前所未有的深度和广度，取得了创新的成果，获得了重大的突破；③建立了一系列新的适合于生物体系研究的实验平台，为进一步开展深入研究奠定了非常宝贵的基础；④形成了一支重要的学科交叉、思想活跃、勇于进取、团结协作，敢于在国际前沿领域拼搏的研究团队，具有很大的发展潜力。

重要研究进展：①提出光系统II反应中心原初电荷分离两步反应动力学模型；②光合膜中能量传递机理研究取得重要进展；③光合膜蛋白结构与功能研究取得重大突破（《Nature》）；④稻麦等主要农作物光合作用特点及其机理及提高光效的新技术研究获得显著成果。

2004年3月18日，权威性著名杂志《Nature》以主题论文方式发表了生物物理所和植物所匡廷云院士等合作完成的“菠菜主要捕光复合物(LHC-Ⅱ)2.72Å分辨率的晶体结构”研究成果，这是国际上第一个用X－射线晶体学方法测定的高等植物膜蛋白捕光叶绿素蛋白复合物(LHC-Ⅱ)高分辨率晶体结构，在国际上处于领先地位。该晶体结构彩图被选作本期杂志封面照片，被国际同行誉为“Chinese Crystal”。该成果被评为2004年度国内十大科技进展新闻。

中国科学院创新重大项目（西部行动计划）“浑善达克沙地与京北农牧交错区生态环境综合治理试验示范研究”（韩兴国研究员为首席科学家）。紧密围绕与北方草地（沙地）和农牧交错区生态环境综合治理密切相关的科学问题和国家需求，开展“退化草地改良与合理利用”、“沙地植被恢复与风沙环境综合治理”、“农牧交错区生态保育与农牧耦合技术”以及建立浑善达克野生动物国家公园等方面的研究工作，在技术集成、试验示范与技术推广、环境建设咨询、公众知识传播与社会显示度等方面取得重要进展。应用基础研究成果丰硕，截至目前已发表论文201篇（其中SCI论文66篇，CSCD论文135篇），其中在Nature已发表3篇；项目实施在社会上产生较大影响，中央电视台等制作了14期约200分钟的专题节目进行报道，《人民日报》、新华社等新闻媒体发表40余篇报道，全方位展示了浑善达克沙地生态治理的学术观点、战略设想和具体措施，表明了社会的广泛关注。

路甬祥院长在中国科学院野外台站工作会议上指出：中科院西部行动计划第一期任务取得了丰硕成果。路甬祥院长对以内蒙古草原生态系统定位站为基础和核心开展的“浑善达克沙地与京北农牧交错区生态环境综合治理试验示范研究”给予了很高的评价，认为这些工作是写在广袤大地上的文章，为国家做出了重要贡献。路院长同时强调，基于25年的观测和实验结果，草原站的学术论文也是高质量的，在Nature发表了很有价值的文章。

中国科学院重大项目“若干重要植物类群的系统发育重建和分子进化”（葛颂研究员为首席科学家）。该项目在研究内容和方法上充分体现了形态进化和分子进化、现代生物学与古生物学的结合以及多学科研究的交叉与渗透，取得重要进展和阶段性成果：①在被子植物类群研究中，利用多基因DNA序列证据重建了一些重要被子植物类群的系统发育，包括壳斗目（8科32属）、川续断目（5科22属）、蔷薇类74科和菊科、毛茛科、茄科、十齿花科、五列木科以及水生植物莲属等类群；②在松柏类植物研究中，采用叶绿体、线粒体及核基因组代表基因序列分析探讨致同进化机制和分子生物地理学，对高山松、云南松及油松19个居群线粒体和叶绿体DNA片段的谱系地理分析，证实高山松形成过程中经历了强烈的奠基者效应和不断的回交，并与青藏高原的隆升密切相关；③在稻属系统发育重建、物种形成和生物地理学研究中，利用来自不同染色体上的单拷贝以及叶绿体DNA片段构建并比较多基因系统发育树，重建稻属和稻族的系统发育关系，完善了稻属和稻族的分类系统；同时揭示了稻属BC和CD异源四倍体的起源和物种形成式样，探讨了ITS在稻属多倍体中的致同进化及其系统学意义；④利用化石证据确认莲属现存的两个种，并完成了对莲属和榆社川蔓藻形态结构、地理分布和化石记录及其进化意义多方面的研究；同时，探讨了过去近一亿年水杉在全世界的分布及其在时间序列上的变化，定量重建了水杉历史分布区的古气候。

该项目已发表和接收发表论文52篇（其中SCI论文30篇），包括12篇发表在Mol Ecol, Mol Phylogenet Evol, New Phytol，J Mol Evol, Amer J Bot, Theor Appl Genet等国际该领域的重要刊物上；已培养博士研究生8名，硕士研究生4名。

126卷册学术巨著《中国植物志》2004年全部出版完成。《中国植物志》历经四代植物学家辛勤耕耘和通力协作，是一部跨越了半个世纪的学术巨著。这部引起世界瞩目的旷世巨著是关于中国维管束植物（包括蕨类植物与种子植物）的全面、系统、科学的总结，它记载了中国3万多种植物（301科3408属31142种），同时包括9千多幅图版。《中国植物志》是世界上已出版的植物志中种类最丰富的一部巨著，其影响力和重要性是世界性的，《中国植物志》的全部出版完成必将引起国际学术界和社会的广泛关注。

钱崇澍（植物所）、陈焕镛（原华南植物所）、秦仁昌（植物所）、林镕（植物所）、俞德浚（植物所）、吴征镒（昆明植物所）历任《中国植物志》主编。

2005年3月31日，中国科学院、国家自然科学基金委员会、科学技术部联合召开重大成果新闻发布会，向社会和公众隆重介绍了《中国植物志》重大成果。

《中国植物志》的全部出版，为合理开发利用植物资源提供了极为重要的基础信息和科学依据，对陆地生态系统研究将起到重大促进作用，对国家和全球的可持续发展将做出重大贡献并产生深远影响。

作为我国宏观生物学领域的最重大学术成就，《中国植物志》的全部出版，实现了几代科学家的夙愿，为中国植物学科的发展奠定了坚实的基础，为国家知识创新体系的建设和中国科学院知识创新工程的全面推进注入了新的活力。《中国植物志》这一重大成果充分体现了“基础性、战略性、前瞻性”的办院方针，充分体现了在知识创新工程推动下优势经典学科发展的重要意义和深远影响。

《中国植物志》作为宏观生物学领域的重大学术成果，将由植物所商有关单位共同申报国家自然科学奖一等奖。

973项目“草地与农牧交错带生态系统重建机理及优化生态-生产范式”（张新时院士为首席科学家）。2005年已通过预验收。

针对研究区生态系统的过渡性，建立并完善了“边际生态系统管理（Margin Ecosystem Management）”的理论框架、方法论体系和实践调控途径，以及优化生态－生产范式。基于这一理论认识，以“边际生态系统动力学（Margin Ecosystem Dynamics）—镶嵌景观生态模型与模拟—生态安全条件下的土地利用格局厘定－典型景观区域生态－生产范式建立”为主线，在深入开展草地生产力形成的生物地球化学循环机制、生态系统生产力、土壤侵蚀临界值、生态用水量确定等工作的基础上，在景观尺度上模拟生态系统和土地利用变化过程，确定农牧交错带生态安全条件下的土地利用格局，建立7个典型区域的优化生态－生产范式。

草原区发展方向从生产功能为主向生态功能为主的转变，这是草原地区，也是我国草地畜牧业经济发展和生态建设的必由之路和我国农业结构的重大变革。基于上述“边际生态系统管理”的理论和7个生态－生产示范区研究与实验，进一步完善研究区生态－生产基地建设战略：由“小面积搞生态，大面积搞生产”，调整为“大面积搞生态，小面积搞生产”的土地利用模式。实现区域生态安全条件下的土地利用模式的调整。

国家自然科学基金委员会重大国际合作项目和中国科学院创新方向性重大项目《Flora of China》(《中国植物志》英文修订版)（洪德元院士为项目主持人）。《Flora of China》执行期5年（2003年—2007年月），迄今已经正式出版了文字版共11卷，图版共10卷。目前编研工作进展顺利，已完成每年出版文字两卷的主要考核指标，2004年交稿42科4768个种，共计4卷，2005年出版了第14卷。编委会与承担任务的中方每位作者（共计76人）签订了课题任务书，计划内的其他卷册也都在按计划加紧编研。

《Flora of China》（《中国植物志》英文版）的编研工作开辟了《中国植物志》走向国际舞台的新里程碑。

（3）重要研究进展与学术成就综述

植物系统发育重建和进化机制：

被子植物的起源、区系特点、系统发育重建和分类系统建立

在过去几十年积累的基础上，针对中国丰富的植物多样性进行区系和分类研究，尤其是对一些重要类群进行全面和深入研究，近四年来的代表性工作是 “中国兰科植物研究”，获得2001年度中国科学院自然科学一等奖和2002年度国家自然科学奖二等奖。该项工作基于20多年的野外工作，采集和泡制了大量标本，拍摄一万余张彩色照片，多次赴英、美、法等国核对模式标本和收集文献资料，并将保藏于日本的台湾兰科模式标本全部拍摄带回。该成果包括五部兰科专著约340万字和四部国际（美国、英国、日本）合作著作，其中《中国野生兰科植物图鉴》(1999)一书被国际同行评为已出版的同类著作中最高水平者。迄今发表有关兰科系统和分类、区系地理、性别分化和传粉机制等论文101篇，提出了兰科的新系统、杓兰属新系统、独蒜兰属新命名系统，完成了4个属的世界性专论，发表了4个新属和100多个新种，其中进兰属、无喙兰属等原始新属以及麻栗坡兜兰和暖地杓兰等2个新种是国际上公认的重大学术发现；提出的Tanaka-Kaiyong Line（田中——楷永线），被认为是东亚植物区系重要分界线。

与此同时，利用古生物学证据，发现一系列具有重要科学价值的新生代植物类群，并提出了一种定量分析新生代气候变化的新方法。近年来研究重点侧重于被子植物大类群起源和系统发育重建方面，通过多基因序列分析方法，结合形态学、解剖学和化石资料，对金粟兰科、五味子科、桦木科、壳斗目和续断目等进行了深入研究，解决了一些长期有争议类群的系统位置，修正了一些重要科属的分类系统。2002年提出了一个新的被子植物分类系统框架，这是继胡先骕（1950）之后，东方学者根据自己的学术思想和系统性研究，首次在被子植物目级分类、起源和系统发育方面提出自己的见解。此外，参与编著的《中国被子植物科属综论》（2003）是一部关于被子植物系统演化研究的论著，书中全面回顾了被子植物分类系统的发展历史，对现代国际上影响较大的分类系统进行了评述，讨论了研究植物系统学的基本理论和方法，尤其是根据多学科的综合证据，对中国的346科3100多属植物进行了全面的综合分析。它是迄今国内关于被子植物科属研究的一部重要著作。主要结果发表于Mol Phylogenet Evol，Amer J Bot, Palaeogeo Palaeoclim Palaeoecol,Plant Syst Evol， Inter J Plant Sci, Taxon等该领域的国际重要学术刊物上。

裸子植物起源、分子系统学、物种形成和生物地理学研究

通过化石证据研究，提出水杉古地理分布范围的变迁与新生代全球气候变冷过程相一致的新观点，首次通过银杏气孔参数确认银杏对古今大气CO2浓度变化敏感，揭示2亿年以来长时间尺度古大气CO2浓度的变化过程。利用父系遗传的叶绿体基因、母系遗传的线粒体基因及双亲遗传的核基因序列分析，结合形态学和化石证据对松科起源、分化和系统发育进行了较为全面的研究，尤其是对松树、落叶松属等类群一些重要基因家族的分子进化进行了有益的探讨，发现重复基因拷贝在进化速率上呈现显著差异，从而推测频繁的基因重复和重组可能是形成和维持裸子植物庞大核基因组的一种重要机制;同时发现落叶松属nrDNA ITS致同进化速率比松属及云杉属快，一些拷贝已假基因化等重要现象。这些结果对开展裸子植物重要类群起源和分化以及核基因家族进化研究具有重要参考价值。针对高山松这一裸子植物中罕见的二倍体杂种，采用等位酶技术和来自叶绿体及线粒体基因序列分析，首次为高山松的杂交起源提供了充实的遗传学证据，揭示了该杂种形成中的基因交流方向、居群建立过程及与之伴随的分子奠基效应，并表明青藏高原的隆升与该地区及其周边地区的物种形成有密切关系，为杂种式物种起源研究提供了一个重要范例。上述一系列结果均发表于Mol Biol Evol, Genetics, J Mol Evol, Mol Ecol, Mol Phylogenet Evol, Amer J Bot等该领域的国际重要学术刊物上。

稻属和稻族的分子系统学及物种形成研究

通过形态学、细胞学和分子生物学各种手段对稻属及其近缘类群的系统发育、物种形成式样和机制以及野生稻的遗传多样性和资源保护进行了较为全面的研究。在原有多基因系统发育重建的基础上，进一步探讨了稻属中多倍体的起源和物种形成方式，为杂种和多倍体起源和进化研究提供了重要模式。利用稻属为模式开展了重要基因家族的分子进化和生物地理学研究，取得了明显的进展。同时，将研究领域扩展到稻族（共12个属），利用分子证据首次提出了稻族的系统发育关系，并提出了一种快速鉴定稻属全部10个染色体组的新方法，利用快速进化的核基因内含子重建了水稻所在稻属A染色体物种的系统发育关系，提出亚洲栽培稻的两个亚种（籼稻和粳稻）为独立起源。利用分子钟方法首次估算了稻族和稻属主要谱系的起源和分化时间，得出稻属与其近缘属Leersia在1400万年前分开，稻属A染色体物种约在2百万年前开始分化，而栽培稻的两个亚种分化于40万年前左右。上述结果已作为30篇论文发表在PNAS, New Phytol, Theor Appl Genet, Amer J Bot, Genome,Pl Syst Evol等该领域国际重要学术刊物上，同时以中国科学院文件向国务院提交了“关于我国野生稻资源现状的报告和对其抢救和保护的建议”的报告。最近，国际稻属研究权威D.A. Vaughan在题为“稻属的多样性”的综述性文章（Vaughan et al. 2003. Curr Opin in Plant Biol 6:139-146）中引用了该课题组发表的9篇论文。

被子植物花发育的进化发育生物学研究

近年来，分子生物学、遗传学，尤其是发育生物学研究的突飞猛进，第一次将形态发生与遗传基因客观地统一了起来，使得进化发育生物学（Evo-Devo）这一崭新学科应运而生。近年来，选择被子植物一些关键类群（如基部被子植物和基部真双子叶植物）以及类群分化过程中的典型性状（如花对称性）开展了进化发育生物学研究，并已经取得显著进展。在基部被子植物中，选择花部极度简化的金粟兰属（Chloranthus）为对象，克隆了12个与花发育相关的MADS-box基因（分属于A类、B类、C类和E类功能），并进行来了各类基因特异表达的原位杂交分析，探讨了这些基因的功能与花被多样性间的相关机理，证明金粟兰中A类基因在花分生组织和心皮发育中的作用。在基部真双子叶植物中，从分别属于木通科、领春木科、悬铃木科和黄杨科植物中克隆了30多个MADS-box基因，发现了一系列有意义的基因结构变化，并对一部分基因的表达式样和功能进行了研究。

在花对称性进化研究中，选择和金鱼草同隶属于婆婆纳科的地黄属植物开展了较为全面的进化发育研究，结果显示CYC类基因RgCYC在地黄植物花背部器官的表达导致背中部雄蕊丢失。这一结果首次在被子植物自然类群中揭示出CYC类基因和花器官丢失的相关关系。另外，RgCYC基因和Mohavea 的McCYC基因一样均从A. majus 的CYC仅在背中部雄蕊表达延伸到两侧雄蕊，但RgCYC基因仅在两侧雄蕊的边缘表达从而并没有导致两侧雄蕊退化。RgCYC基因在两侧雄蕊这一奇特的表达式样揭示出地黄花两强雄蕊的形成机制。上述部分研究结果，已发表或接受发表在Devel Gene Evol，《科学通报》等。

全球变化背景下的整合植物生态学:

利用实验生态学、生态模型模拟、稳定同位素、涡度相关以及“3S”等方法和技术，综合多尺度生态系统过程监测与分析，系统研究和数量化整合等手段，重点探讨全球变化背景下区域复合生态系统动态及与环境驱动因子的互作机制。

北方草地生态系统结构与功能关系的研究

在对中国北方干旱、半干旱地区，尤其是我国北方农牧交错区主要生态系统类型生态学过程的研究方面，初步阐明了植物群落地上与地下生物量分配比例及其与环境因子（土壤和气候）的相关性，首次对原生和放牧利用下羊草草原群落的碳素输入、输出及其周转速率进行了估算，阐明了在流域尺度上土壤呼吸沿水分梯度的空间格局及其调控因子；在个体、群落与生态系统水平上对农牧交错区近100种典型植物N素利用效率进行了系统的研究，初步证明了N素生产力与其滞留时间之间普遍存在着的权衡（trade-off）关系；通过分析生态系统生产力以及环境因子的长期观测数据，提出了生物多样性与生态系统生产力稳定性关系的最新见解（Nature，2004；2005）；通过对典型草原和沙地草地生态系统恢复的基本过程与轨迹进行定位实验研究，阐明了这些生态系统恢复、重建的人为调控机理与技术手段。

植物营养生长、生物气候和生理生态性状的散布格局强烈受制于环境梯度，而植物繁殖和系统发育性状的散布格局受环境梯度影响程度较小。例如在沿东北样带的环境梯度上，不仅主要植物功能型发生了明显的替代，而且生态系统功能也发生了显著的更替。沿样带自西向东，生产力和碳储量逐渐增加，而光和效能和生物量转换率逐渐下降。通过东北样带（NECT）上4种草原类型的初级生产力和物种多样性与降雨量梯度分析，得出几点主要结论：降雨量与物种多样性、总植物特征多样性、果实类型多样性和ANPP（地上部分生物量）呈显著正相关；物种多样性、总植物特征多样性、植物花特征多样性与ANPP呈显著正相关；物种多样性与植物总特征多样性呈显著正相关。

研究了优势植物和不同植物功能型的WUE沿水分梯度变化。研究结果进入著名学者W. Larcher主编的教科书《Physiological Plant Ecology》(第4版, Springer出版社)；有关高温下气孔行为与气体交换关系的研究结果在Nature发表的文章（424: 901-908）中得到了引用。

克隆植物的适应生态学研究

通过研究植物克隆整合对克隆可塑性和觅食行为的影响，发现与觅食行为相关的克隆分株形态功能同时取决于它对小生境条件的反应和对其它相连分株小生境条件的反应。通过研究克隆植物表型可塑性类型与生境类型和克隆构型的相关性，揭示了克隆植物表型可塑性与其生境资源平均水平和资源异质性稳定性呈正相关，拟一年生克隆植物（克隆分株大小和数量间）进化权衡，生态系统中克隆植物的重要性及其与植物物种多样性的关系和植物入侵性与克隆性的关系，明确了克隆植物在高度异质性的退化生态系统恢复与重建中的重要资源价值，提出了不同类型生态系统中克隆植物的生态对策。

系统比较研究了不同沙地生态系统中优势沙生克隆植物在种子休眠和萌发及幼苗定居的分子、生理、形态和结构差异及其生态学意义和我国干旱半干旱区灌木的生态对策。

在对我国半干旱区优势植物的植物种群生态学和植物功能类群的研究方面，完善了北方草地小尺度种群研究，并同时开展了区域大尺度研究。在小尺度上主要探讨了北方草地优势植物种群数量特征对环境异质性和人为干扰如切断根茎、放牧等的响应和适应对策，表明这些植物通过种群密度和构件生物量配置与整合适应环境变化；在大尺度上，将植物种群生态学研究纳入全球变化研究中开展羊草种群生态学研究，结果显示广布种羊草适应区域大尺度环境变化的机制是通过改变种群密度和地上与地下生物量分配比例来实现的。以C4光合途径为特征的植物功能群对北方植被动态、气候的区域变化和土地利用有显著的指示作用。

全球变化与陆地植被／生态系统的研究

围绕全球变化与陆地生态系统相互作用这一热点研究领域，以我国北方关键地区陆地生态系统（如东北样带）为主要研究对象，以陆地生态系统对全球变化的响应与适应机制为主要研究内容，通过对陆地生态系统生产力及其主导因素的动态观测与模拟，典型陆地生态系统的碳收支以及区域气候－植被关系方面开展了大量的研究工作，揭示了全球变化对我国陆地生态系统的影响及其在不同尺度水平的反应机理，建立了全球变化中国生态信息系统和生态系统生产力模型，探讨了中国陆地生态系统适应和减缓全球变化影响的对策与生态安全模式，为中国陆地生态系统的可持续发展及碳收支评估提供了科学依据。利用耦合的生物地理和生物地球化学模型模拟不同空间尺度植被结构与功能特征，为预测未来气候变化和二氧化碳浓度升高对我国陆地生态系统的影响奠定了科学基础。

通过对我国陆地生态系统净第一性生产力和碳储量估算与模拟以及模型－数据比较研究，对全面摸清我国植被和土壤碳储量本底情况，阐明我国陆地生态系统对全球碳循环的贡献，具有重要的科学意义。运用大尺度生物群区分类的新方法和新思路开展了西部干旱区生态区划研究，丰富了我国综合生态地理区划的内容，为宏观尺度的未来气候变化和古气候变化研究提供了全新的生物群区分类系统。

通过对我国全新世中期和末次盛冰期古植被格局的定量重建，推动了传统的第四纪孢粉学和古植物学研究，为实现模型－数据的比较以及预测未来气候变化情景提供了古植被数据；通过对植被对气候变异性响应的模拟研究，发现气候变化对植被的影响不仅表现在气候平均状态的影响上，更表现在气候变异性的影响上，而且后者的作用大于前者，这对未来气候变化的影响研究提出了新的挑战。

生态环境安全、生物多样性保育与可持续利用：

以地带性生态系统及其演替系列为对象，从高等植物功能群替代、小型哺乳动物和昆虫与种子命运、真菌与植物养分吸收和归还、根瘤菌与植物共生系统功能及其遗传多样性基础、多物种系统关系模型及物种多样性对生态系统生产力和稳定性影响等方面，揭示了生物多样性的生态系统功能，为生态系统管理与保护提供了科学依据。

研究新疆中部生态系统多样性几千年来的演化过程，分析人类活动在生物多样性长期历史变化中的作用；研究近现代新疆中部植物群落多样性的变化和现状，阐明植物群落多样性的规律，提取影响植物多样性的主导因子；建立模拟和预测群落/生态系统多样性变化的模型，在小尺度上模拟和预测植物群落的物种组成及多样性特点，在大中尺度上模拟和预测植物群落多样性的变化，并利用模型回溯，研究该区域距今2000年以来的情景，预测在不同环境变化方案下的未来生物多样性发展趋势和50、100年情景。

提出了三峡水库生境岛屿化的研究设想和缓减生境破碎化的主要对策，研究设想和实践对策，已有3篇文章发表在Science。通过大量调查和取样，全面分析和评估三峡工程对植物群落和植物种类的影响，向国务院三峡办提出的关于保护的4项建议中，有3项已为国家采纳，有1项已由地方政府采纳。

首次明确了长江流域稀有濒危植物呈2区+6片的分布格局，并提出了该类植物保护的优先等级。对受三峡水库淹没影响最严重的两种植物提出了抢救性保护实施方案，通过两年多的管护，使这两种植物实现了多途径低风险的长期安全存活。

系统地研究了国家一级保护植物银杉的濒危原因，发明了一种培育银杉菌根苗的技术方法，有效地解决了迁地保护中不易成活的难题，取得重要的突破。

开展外来种入侵与防治研究，提出了“利用我国生物多样性大国的优势，实现外来种入侵的可持续治理和在重大生态工程建设中避免生物入侵事件发生”的思路，在紫茎泽兰综合防治方面建立了7 hm2样板地，已申请专利2项。

在多年植物资源引种驯化的基础上，“夏秋观赏植物引种选育”、“丁香属植物引种选育”、“防沙治沙植物资源引种与筛选”等研究项目通过了成果鉴定；“丁香特色抗逆新品种中试与示范”、“盛夏花卉宿根福禄考新品种中试与示范”、“京字号系列早熟葡萄新品种优质高效栽培示范”获得科技部农业科技成果转化资金资助。

承担农业部农业先进技术引进项目（948项目）“植物园基础数据管理软件BG-BASE和BG-MAP的引进”，在国内先期引进了BG-BASE和BG-MAP软件，为植物园基础数据收集、整理、保存以及利用建立了工作平台，为数字化植物园建设奠定了基础。

种子超干贮藏最适含水量及寿命预测研究。建立了完善的植物种子超干保存技术和规范，建立了超干种子贮藏最适含水量与温度变化的关系模型，为科学有效地预测种子寿命提供依据；开展超干种子内抗氧化酶系统及非酶促抗氧化剂抗坏血酸含量影响的研究；超干处理对胚根ATPase化学定位的影响，超干对膜结构的影响表明膜的流动性在一定程度上得以保持；通过耐脱水蛋白与种子耐干性关系的实验，发现耐超干品种中存在着一特异性热稳定蛋白质条带，为探讨超干处理与膜蛋白含量和功能的关系创造了条件；通过耐藏性的特殊处理实验，有效防止贮藏种子过氧化，减少自由基侵蚀；利用超干技术建立第一个水稻转基因植株超干节能库；顽拗性种子脱水敏感性调节研究，利用脱水速率、温度调节以及脱水保护剂作用，使顽拗性种子进行安全干燥贮藏，建立了全新的、可比较的种子顽拗性概念；开展杜仲、水杉、秃杉和银杉等单科属种子生物学特性分析及温度对种子生活力影响的实验；探讨超干处理对种子贮藏特性的影响及有效延长种子寿命的机理。

植物蛋白质组学和高效农业的植物学基础研究：

植物生殖与形态发生的发育生物学

①水稻雄配子发育的蛋白质组学。在性细胞发育过程中，小胞子母细胞经过减数分裂产生单倍体的雄配子体，这一发育过程受多个基因的协调调控，但其调控机制尚不清楚。以水稻为材料克隆了减数分裂同源染色体联会、同源重组与染色体分离相关基因OsDMC1、 OsSPo11s 和OsRAD21s。克隆了水稻花药发育早期绒毡层细胞特异性表达基因RA39，利用重组蛋白通过生物化学分析证明其编码的蛋白质是核糖体失活蛋白；基因功能缺失实验结果表明该基因参与雄性育性的调节，该基因是国际上克隆的第一个在花药发育早期绒毡层细胞特异性表达的基因，是我国第一个有独立知识产权的花药绒毡层特异性表达基因。

利用高通量的蛋白质组学分析技术分析了水稻成熟花粉的蛋白质组，鉴定了245个蛋白质。功能分类揭示出这些蛋白质主要参与信号转导、蛋白折叠与turn over 和细胞壁代谢，暗示这些代谢过程在授粉与受精过程中起重要作用。同时发现了一些新的蛋白质。

②有性生殖过程的信号传导。花粉管具有典型的极性顶端生长,是研究细胞间相互作用以及信号传导的模式系统。采用多种信号因子的抑制剂、熬合剂和阻抗剂，对裸子植物花粉萌发和花粉管生长过程中的调控作用进行研究，发现在成熟花粉粒中已存有花粉萌发和花粉管生长所需RNA，而花粉萌发和花粉管早期生长所需要的蛋白质并不存在于成熟花粉粒中，需要不断合成新的蛋白质，以保障裸子植物花粉管的持续伸长。BFA处理后胞吐过程受到抑制,但胞吞过程不是抑制反而上调。经过全内反射荧光显微镜(TIRFM)观察,首次精确计算了植物细胞中分泌囊泡的速度,并确定其运动轨迹不是过去报道的布朗运动,而是沿着微丝并伴有一定频率的波动.通过SDS-PAGE分析发现，花粉粒萌发前后的蛋白质图谱差异较大，并且有特异蛋白的表达。用单克隆抗体JIM5、JIM7的标记显示，胼胝质在顶端积累，酸性果胶质分布在萌发孔周围，而脂化果胶在花粉管的其他区域。利用FTIR光谱技术进一步证明花粉管细胞壁的多糖结构发生了明显变化，说明纤维素对于花粉管细胞壁的构建以及正常形态的维持尤为重要。

③羊草生殖生物学。羊草是欧亚大陆草原区东部的重要草原建群种之一。对羊草的大小孢子发生、授粉受精以及胚胎形成的发育过程进行了研究，细胞学观察结果表明，羊草具有自交不亲和性，“不亲和花粉”在进入柱头后生长缓慢，或停止延伸；羊草的自交不亲和性具有配子体型遗传特点。分离了与自交不亲和性有关的羊草硫氧化还原蛋白 H 基因，证明ThioLc在羊草基因组中是单拷贝并只在羊草成熟花粉中大量表达。

④春化作用的分子机理。冬小麦开花需要长时间低温诱导，即春化作用。VER2是根据春化-脱春化实验系统利用差异筛选策略在小麦中克隆的新的春化相关基因，该基因编码一个300氨基酸残基组成的蛋白。RNA原位杂交显示该基因春化条件下在幼叶边缘分生组织表达，在表皮细胞和维管束中没有表达。脱春化时不表达。反义转基因小麦显示抽穗期推迟6周，并影响小穗发育。VER2作为春化信号的媒介从叶片向茎尖传递。该研究提示了春化信号接受器官的假说需要重新审视（Planta, 2003）。

⑤水稻根结构的分子调控。水稻根系发育基因调控模式研究报告非常有限。OsRAA1基因在水稻中克隆，编码12kD蛋白质。RNA原位杂交结果显示该基因在顶端分生组织及根的伸长区、中柱和幼次生根特异表达。OsRAA1转基因水稻显示不定根增加、主根生长减缓扭曲、向地性不敏感的表型，这些表型与生长素控制的表型类似。实验表明该基因表达受生长素诱导，同时对生长素代谢具有反馈激活功能。这些结果表明该基因是一个受生长素诱导的控制根系结构新基因。专家认为这些发现对于理解OsRAA1/FPF基因家族功能具有重要价值，揭示了一个新的生长素信号途径(Plant Physiology, 2004, Online)。OsAGAP编码一个ArfGTPase激活蛋白，具有典型的锌指结构域，原核细胞表达的纯化水稻OsAGAP-GST融合蛋白具有Arf激活活性。OsAGAP 能够恢复酵母gcs1Δglo3Δ双突变体表型。过量表达转基因拟南芥显示顶端优势减弱、主根生长减缓、不定根增加的明显表型，这些表型与生长素诱导相匹配。转基因植物生长素水平明显高于对照。这些结果表明OsAGAP通过生长素介导植物根系发育。这是首次报道的该基因在发育过程中的新功能(Plant, Cell & Environment, 2004, in press)。

⑥根瘤菌可以作为内生细菌广泛存在于植物体内，促进植物的生长发育。通过实验发现，根瘤菌除了与宿主植物形成根瘤外，也可以内生菌形式广泛存在于植物的地上部分，这一内生细菌对植物生长发育的作用和意义正在分析中，现已克隆多个与植物抗逆相关的基因并注册。

光合生理学研究

①光合作用对环境胁迫反应的分子机理。盐生植物（碱蓬、滨蓠）适应不同浓度NaCl（0-400mM）后，抗高温（25-45oC）能力大大增强，这表明经过盐适应的植株在高温胁迫条件下，光系统Ⅱ活性和整体叶片光合速率能够维持较高水平。通过适应机理研究发现，盐诱导的光合作用对高温抗性增加在于盐能诱导光系统Ⅱ放氧复合体对高温的稳定性；另外，对盐生植物抗光抑制特性研究发现，盐生植物具有较强的抗光抑制能力。

②光合膜脂的生物合成、结构与功能。光合膜由特殊甘油脂构成，研究其功能对阐明光合作用机理具有重要意义，然而人们对光合膜脂的功能所知甚少。改变膜脂的组成是研究其功能的重要条件，通常技术手段是光合膜脂功能研究的主要限制因子。我们利用多种技术在改变光合膜组成研究方面取得了重要突破：建立了利用RNAi改变烟草光合膜脂组成的技术体系，利用这一技术成功地抑制光合膜糖脂和膜脂脂肪酸去饱和酶的表达，对其它一些合成酶基因的抑制研究实验正在进行中；利用RNAi技术，成功地获得了一批光合膜脂组成发生改变的烟草转基因植株（叶片中MGDG相对含量比野生对照大约低30％左右），这些植株生长缓慢，叶片呈黄绿色，这些形态和生理变化可能与MGDG缺失导致类囊体膜及其色素－蛋白质复合体结构的变化有关，为MGDG功能研究奠定了坚实的基础，同时利用RNAi技术有效地抑制了烟草叶片中FAD2活性，为研究光合膜脂去饱和酶活性创造了条件；发现温度对质体甘油磷酸酰基转移酶（GPA）的底物选择性具有调控作用，其强度与植物的抗寒性有关，菠菜（抗寒植株）GPA比南瓜（不抗寒植物） GPA对温度更敏感；培养基中缺磷导致黄瓜类囊体膜PG含量大幅度降低，而对PSⅡ中PG含量影响较小，说明PG在光合膜中分布不均匀，并在PSⅡ的结构和功能中起重要作用，磷脂酶活性升高是缺磷导致PG含量降低的主要原因，培养基中同时添加碳源和抗氧化剂能促进小球藻中脂肪的积累。

③植物对生物和非生物环境信号应答的分子机制。在水稻幼苗由暗转至光下的过程中，发现有一百多个蛋白点发生明显变化，质谱分析表明有与叶绿体形成、光信号传递、能量传递等多种蛋白参与到这一过程中。

④库力减弱导致果树叶片光合效率降低的现象通常用末端产物（end of product）反馈抑制（feedback inhibition）假说解释。反馈抑制假说既未得到证明，也未被抛弃，但经常受到质疑。通过去果措施（桃和葡萄等），研究果树库源关系改变情况下源叶净光合效率，测定源叶与光合作用相关的生理反应指标变化、源叶中可溶性糖及淀粉含量变化、源叶中与光合作用相关的碳代谢相关酶与淀粉酶活性变化，结果表明，库源关系改变时叶温的升高在叶片净光合效率减少中起到关键性作用，降低库力时叶片气孔导度显著降低，并伴随着叶温的升高，当叶温超过某一临界值后，源叶净光合效率显著降低。由此提出库力减弱导致果树叶片光合效率降低的新假说，在果树库源关系改变时，对光合作用的调控，气孔开张是启动因子，叶片温度是作用因子，即库力降低首先导致叶片气孔导度降低，蒸腾减少，其结果是叶片温度升高，可能导致光合结构的损伤和与光合作用相关的酶活性降低，从而导致光合效率降低，实现对光合作用的调节。

⑤油桃表面木质化斑点数量及面积影响果实的蒸腾速率，木质化斑点数量越多和面积越大，果实的蒸腾量越大。通过研究同一果实有木质化斑点与无木质化斑点处果皮下果肉的可溶性糖含量及其与蒸腾量的关系，发现果实蒸腾在果实品质形成（主要是可溶性糖积累）中起重要作用，果实蒸腾强度影响果实内可溶性糖积累。采用源于同一父母本的群体各单株果实木质化斑点的有无与果实含糖量关系进行实验，证明了有木质化斑点单株果实的可溶性糖含量显著高于无木质化斑点单株果实。此外，在严格控制库源关系的条件下，在果实表面喷洒一定浓度果蜡抑制果实蒸腾强度，实验结果表明，果实蒸腾影响叶片的净光合效率，减少果实蒸腾强度将降低源叶的净光合效率。

环境生理与生物技术研究

①果实的采后生理与生物技术。生物防治是一项能安全有效控制病害及应用前景十分广阔的防病新方法。通过近4年的研究，获得了十几种有独立知识产权的有效生物拮抗菌；确定了不同拮抗菌对果实采后主要病害的抑病效果及对环境条件的适应能力；探讨了拮抗菌与外源物质(如钙、水杨酸、钼酸铵、碳酸氢钠、硅酸钠等)配合使用的抑病效果及协同机理；揭示了拮抗酵母菌的主要抑病机理是利用营养物质迅速繁殖，直接抑制病原菌的生长，也可以诱导果实产生抗性相关酶来抵御病菌的侵染。

②控制杂草的生物技术。在人工草地建设过程中，杂草是影响羊草建植的重要非生物因素之一。为了获得抗除草剂的羊草，建立了一种利用基因枪法遗传转化羊草的技术体系。PCR和Southern杂交结果显示，PAT基因已经整合到羊草基因组中，并通过无性繁殖稳定传递。同时还建立了利用幼胚培养加速羊草世代交替的方法。

③干旱胁迫与生物技术。干旱是导致作物减产和生态环境破坏的主要原因之一。选择具有耐旱复苏能力的更苏植物牛耳草Boea hygrometrica进行生理和分子水平的研究，以期揭示植物耐旱的保护机制及获取对植物耐旱有重要作用的基因进而通过遗传改良培育耐旱作物品种。结果表明，牛耳草叶片失水后光合活性迅速下降，复水后可迅速恢复，这个能力得益于脱水时其光合色素含量和色素-蛋白复合体完整性的保持。利用微阵列技术从其脱水叶片的cDNA文库中筛选了多个干旱诱导基因，目前正在进行这些基因的序列和功能的分析。

④盐胁迫与生物技术。利用组织培养技术建立叶菜类栽培蔬菜（芹菜、西洋菜）以及野生蔬菜蒲公英和大车前等的体外培养和再生体系，筛选耐盐变异株系，获得稳定遗传的耐盐突变体。利用RT-PCR和Race技术从盐生植物盐角草和番杏中克隆Na+/H+逆向转运蛋白基因，并进行相应的遗传转化和功能分析。将来自于拟南芥、山菠菜、盐角草的抗盐相关基因导入番茄，分析鉴定转基因番茄中与离子运输/区隔化功能有关的基因以及与积累有机溶质有关的基因对于转基因当代及后代植物耐盐性功能的影响。在野生盐生植物盐角草的人工栽培驯化，全海水浇灌蔬菜的研究与利用上取得了重要进展。

⑤重金属胁迫与生物技术。为了培育用于环境修复的新型工程植物和食用部分低积累重金属的农作物，从砷超富集植物蜈蚣草中克隆了与蜈蚣草细胞内砷的跨膜转运有关的ABC transporter全长cDNA。功能分析显示，在酵母中单独表达PvABCT基因时，细胞对As3+更敏感，并且胞内出现砷累积，说明PvABCT促进细胞对砷的吸收。通过组织原位杂交对植物络合素合酶基因的表达定位进行研究，发现其在大蒜根的维管束细胞中表达较强。构建了PCS基因与GFP融合的过表达载体和种子专一性启动子调控下的RNAi表达载体，分别获得了增加重金属吸收的转基因烟草和抑制重金属积累的转基因水稻。

⑥紫草、青蒿和雪莲细胞的大量培养和生产衍生物研究。作为对各种胁迫的反应，植物合成众多的次生代谢产物。我们进行了新疆紫草细胞大量培养生产紫草宁衍生物，选出高产细胞系A1中紫草宁含量达18％，比天然紫草提高近20倍。以新疆紫草细胞培养产生的紫草宁衍生物为原料开发的抗肺癌新药，正在向中国FDA申请进入一期临床试验。

在提高青蒿中青蒿素含量的研究中，克隆了8个与青蒿素生物合成相关的基因，其中包括青蒿素生物合成关键酶——紫穗槐二烯合酶基因及其启动子，进行了基因功能分析和遗传转化研究，结果表明，通过促进生物合成途径中基因的表达和抑制与生物合成竞争底物代谢途径基因的表达，均能够促进青蒿素生物合成。通过转基因技术获得青蒿素产量高的转基因青蒿植物是可行的。

联苯衍生物是蔷薇科植物的植保素，研究其生物合成将为果树育种提供有价值的资料。我们建立了欧洲花楸细胞培养和联苯化合物生物合成诱导体系，在该体系中检测到培养细胞中联苯合酶的活性，结果表明，联苯生物合成是通过类型Ⅲ聚酮化合物合酶反应完成，目前正在从不同植物中克隆该酶的基因，随后将进行该基因表达模式和调控的研究。

获得了雪莲高产黄酮细胞系，总黄酮含量为0.8g/L培养基，从雪莲细胞系中克隆4个黄酮类生物合成途径关键酶基因已得到表达，其中P 基因具有明显的杀蚜虫作用。

⑦木质素合成与乙烯受体基因功能研究。木质素是细胞壁中一类重要酚类高分子物质，木质素的形成与陆生植物起源密切相关，木质素在细胞壁的沉积增加了植物机械支持力和防水性，木质素的合成还与伤害和病虫害侵袭密切相关。有关单子叶作物木质素合成的研究相对很少，我们从小麦中分离了一系列木质素合成基因，证明其中一些基因的表达与小麦抗倒伏特性密切相关，并已将重要基因导入到烟草和小麦中，通过调控进一步研究这些基因的生物学功能。另一方面，植物激素在植物生长发育和适应外界环境中发挥着重要的调控作用，将细胞分裂素基因在烟草种子中特异表达，实验表明细胞分裂素表达可以促进种子发育，增加种子干重和蛋白含量；从小麦中分离乙烯受体基因，实验表明在离体小麦叶片中茉莉酸、ABA和“外源”损伤促进乙烯受体基因表达，同时伴随叶片衰老，表明此基因可能参与了对叶片衰老的调控。

（4）国际合作与交流取得重要进展

国际合作和交流是提高研究水平、扩大影响力的重要举措。植物所从国际科技合作的发展趋势和战略需求分析，紧密围绕国家目标，结合中国科学院知识创新工程总体部署和植物所学科发展战略，瞄准国际前沿，致力于创新能力和科技基础平台建设，广泛开展与国际著名研究机构或高等院校的多形式、多层次合作，建立长期、有效、平等互利和实质性的合作平台和合作关系，提高国际竞争能力，鼓励研究人员通过参加国际合作项目实现本土人才国际化，尽快缩短与国际先进水平的差距，造就一批国际级的著名科学家，使植物所成为世界上有重要影响的研究机构。

以提升知识创新能力为目标，紧密围绕学科发展战略和重点领域，从以交流为主的合作形式逐渐转向中长期实质性合作。到目前为止，植物所与欧美等发达国家建立了23项中长期合作项目和计划，与周边国家和发展中国家建立了20项中长期合作项目和计划。这些合作项目和计划的实施，为提高植物所在国际上的学术地位起到了重要的作用。

葛颂研究员主持的“物种多样性形成和维持的机制与重要生物资源的研究和保护”项目，与美国德克萨斯大学、英国莱斯特大学、丹麦哥本哈根大学和北京大学生命科学学院、动物所、复旦大学生命科学学院建立了合作关系，2003年得到科技部国际科技合作重点项目计划408万元经费支持。项目参与者多数是40岁左右的科研骨干。

《Flora of China》（“中国植物志英文版”）是迄今世界上最大的植物志。洪德元院士主持的《Flora of China》与美国密苏里植物园合作，2003年得到中国科学院和国家自然科学基金委员会550万元经费支持（2003－2005），美方匹配经费每年12500美元并支付来往人员国际旅费和生活费。计划出版25册（图版）和25卷，现已出版7册（图版）和8卷。

韩兴国研究员主持的中德草地研究合作项目全面展开，德方已申请获得300万欧元资助，中方在合作项目的所有专题研究中与德方实行联合首席研究员（Co-PI）机制，并联合培养博士研究生。目前项目进展顺利。

根据路甬祥院长关于积极参与科技援外工作的指示精神，植物所结合前期工作基础，提出“蒙古草原生态系统定位研究站”──中国科学院科技援外建设项目建议书，2004年11月通过了中国科学院国际合作局组织的专家评审，现已列入商务部制定的国家援外计划，并且得到蒙古国政府的正式接受和认可，即将进入实施阶段。

在国际合作中重视引进海外杰出青年人才。在植物生态学领域，引进多名海外著名生态学者组成了“生态系统安全”研究团队，探讨全球变化背景下中国北方主要生态系统类型的生态安全模式与管理对策。该项目得到了国家基金委杰出青年基金（B类）40万元经费支持。目前已发表SCI论文13篇（其中Science 2篇，Nature 2篇）。

在全球变化与陆地生态系统研究领域，与美国Toledo大学合作开展碳通量研究，中方与美国科学家联合申请NASA项目已获得批准；与德国马普协会合作开展陆地生态系统模拟研究；与美国Oregon州立大学、Arizona州立大学、Georgia大学、Eastern Michigan大学和新西兰Canterbury大学合作开展恢复生态学、生态学模型和地理信息系统合作研究；与德国马普生物地球化学研究所和英国布里斯托尔大学开展生物地球化学循环合作研究。举办了“第12次全球变化与陆地生态系统科学委员会会议暨全球变化”国际会议（Ⅻ GCTE SSC Meeting and Chinese-GCTE Global Change Conference）、“全球变化与全球碳循环（Global Change and Global Carbon Cycle）”国际研讨会和第七十八届青年科学家论坛。

在全球变化下植物生态适应对策研究领域，与加拿大Saskatchewan大学、荷兰Utrecht大学、美国Massachusetts大学等开展克隆植物形态可塑性与克隆整合的合作研究；与英国Oxford Research Unit开展种子分子生态学合作研究；与以色列Ben-Gurion大学开展种子生理生态学长期合作研究；与美国加州大学在地下生态学方面开展实质性合作研究，引进了微根窗技术和外源添加糖-微生物培养技术等；与澳大利亚Adelaide大学开展环境胁迫下沙地与草地植物水分生理与膜运输合作研究。

在生态环境安全、物种濒危机制、生物多样性变化与监测、植物－微生物种间关系等方面开展多项国际合作与交流：Field Survey for International Biodiversity Observation Year in Tomakomai Experimental Forest, Hokkaido University, Japan（2001）；与芬兰赫尔辛基大学及芬兰森林育种中心进行外生菌根菌对欧洲松不定胚诱导合作研究；International Symposium on Biodiversity Conservation Priority Setting for Upper Yangtze, in Chengdu, China（2002）；与日本东京大学进行松口蘑遗传多样性合作研究；与美国Tennessee大学在转基因油菜检测及生物安全研究领域开展合作；与加拿大Lakehead大学进行生理生态学合作研究；与法国农科院(INRA)Dijon研究中心联合培养为博士后并参加合作项目“中国耕作制度下的基因流研究”。成功举办了“北京生物入侵国际研讨会”（2004）。

参与UNESCO-MAB计划，与UNESCO-MAB-Urban Group联合国大学、国际干旱区研究中心(ICADA)、英国利物浦大学、美国北达科他州立大学,德国农业研究中心、以色列特拉维夫大学、蒙古植物研究所开展合作。

植物所与日本广岛大学的合作已有9年，双方在“中日共有植物细胞学研究”的合作获得令人满意的研究成果，自1998年开始了第三期合作“中日共有濒危植物细胞与分子生物学研究”，迄今已在国际学术刊物上合作发表学术论文10余篇。

在“稻属的系统和进化生物学”研究中，植物所与美国密西根州立大学和国际水稻研究所（IRRI）开展了多年合作，美方在经费和技术上给予了很大支持，国际水稻研究所提供了宝贵的实验材料。这一多边合作促进了一系列高水平研究成果的完成，其中部分成果已发表在美国著名的学术刊物PNAS上，产生了很好的影响。

在“被子植物基部类群的结构、分化与演化”项目开展过程中，与美国佛罗里达大学自然历史博物馆合作研究桦木科以及早期被子植物及其相关类群，在SCI刊物上共同发表论文4篇，包括1篇合作发表在Nature上。

同美国宾西法尼亚州立大学在进化发育生物学领域开展合作，共同开展被子植物花发育的进化发育机制研究，孔宏智博士前往该校进行了为期两年的合作研究，取得了重要的阶段性进展，结果发表于国际权威刊物Mol Biol Evol和Genetics。

围绕“化石植物生物学和环境变迁”研究，植物所与德、法、英、俄和美国等国家开展了广泛的合作，在化石植物气孔参数与古大气CO2浓度关系以及山东山旺中新世植物群和古气候定量研究方面取得重要突破。

汪诗平研究员主持的“糙隐子草的空间分布与土壤理化性质之间的关系研究”项目，是与德国农业研究中心植物营养和土壤科学研究所的五年合作项目，现已发表论文6篇，其中SCI论文4篇。

林金星研究员主持的“植物细胞与生殖生物学研究”项目，是与德国波恩大学和吉森大学的七年合作项目，始于2003年，已发表SCI论文3篇,2005年获得中国科学院国际合作重点基金资助。。

植物所与法国农业科学研究院建立了合作研究与联合培养研究生的合作关系（2004年5月），双方在果树学领域进行合作研究和共同培养博士研究生，植物所吴本宏助理研究员赴法国农业科学院Avignon农艺研究中心进行了为期5个月的合作研究，法方就2005年双方共同培养博士生已开始正式申请。

植物所植物园与俄罗斯科马洛夫植物研究所植物园建立了长期合作关系，双方在濒危及野生植物迁地保育基础生物学理论与技术研究领域开展合作，进行植物资源交换、系列著作出版、迁地保育研究，植物所邢全助理研究员曾赴俄工作，在植物所国际合作专项基金资助下邀请Kirill Tkachenko博士每年来华工作1个月（2004-2006年）。

植物所植物园与英国皇家植物园邱园合作，在农业部948项目资助下引进了“植物园基础数据管理软件BG-BASE和BG-MAP”，该项目已通过验收。

植物所与韩国顺天大学确立了合作研究与联合培养研究生的合作关系，计划在未来3年内，每年从报考植物所的研究生中招收1—2名学生到韩国攻读博士学位。

组建中日植物蛋白质组学研究联合实验室（2004年8月签署协议）。

近年来植物所接待来访学者的层次不断提高，一些国际著名科学家多次访问植物所，参加重要学术活动，展开多层面的交流与合作；植物所出访人员除了参加国际学术会议和走访研究机构与大学，更多地直接参加高水平的研究工作，并取得了良好的效果。自2004年始，植物所开始接受国外博士后、博士、硕士留学人员。

设立植物所国际合作专项基金（2003年），重点支持符合植物所学科发展方向的高水平和实质性短期国际合作研究，重点支持与植物所创新研究组承担的学科前沿项目相关的国际合作与交流。

与国际同行的比较

由于植物所的研究方向和领域较广，通过调研发现，在国际上没有一个具体的研究机构在体量上和研究领域与植物研究所相似，在此仅以各相关研究领域作为单元分别与参照系进行比较。

系统与进化植物学研究：现有研究人员69人，研究生和博士后72人。与英国邱园从事相关研究部分相比，我们的人员平均年龄较低，研究生和流动人员比例明显高出2-3倍；我们的研究经费约为人均10万元/年，而邱园为人均2万英镑/年。虽然植物所在该领域处于国内领先、国际知名，但是，植物系统学专著性研究和物种生物学研究与之相比还有一定差距；揭示进化机制的研究相对较少；参与国际性大项目不够，高水平的论文数量不多。

植物生态学研究：现有研究人员57人，研究生和博士后86人，设有9个研究方向。马普学会生物地球化学研究所有固定研究人员26人，研究生48人，设有4个主要研究方向，虽然在研究方向的划分上并没有植物所那么多，但其管理方式、成果质量以及国际化程度都值得借鉴，并且研究经费充足。尽管植物所生态学领域发表的论文数量较大，但论文的质量与之相比有很大差距。

资源植物分子与发育生物学研究：现有10个研究组，研究人员38人，研究生和博士后133人。德国马普植物育种所植物分子遗传学系有9个研究组，教授1名，博士后24人。综合比较，人员总数大体相同，研究方向也比较相似，但是在组织结构和科研产出方面差距非常明显。尽管我们论文数量多，但发表在国际顶尖刊物的比例仍然比较低。

光合作用与环境分子生理学研究：植物所有雄厚的基础，特别是在光合膜和膜蛋白超分子复合物的结构与功能及其调控方面一直处于国内领先地位，在国际上有一定的影响。美国亚利桑那州立大学光合作用研究中心是国际上从事光合作用研究很重要的和很著名的研究机构。两个研究中心都约有固定人员20名，且每年都发表论文30篇左右，但亚利桑那州立大学光合作用研究中心的文章大都发表在国际著名学术刊物上，而我们在本领域每年只有少数几篇发表在国际著名学术刊物上。

生物多样性保育与可持续利用研究：同世界著名植物园英国邱园相比在人员素质方面差距较大；我们在种子超干保存取得了一定的成果，但是整体基础理论研究非常薄弱；在种子保存、引种驯化、迁地保育等领域的研究工作无论在数量和质量上均存在很大差距。

植物研究所具有学科多、科研基础雄厚和多学科交叉的优势，有一批在国际相关领域崭露头角的科学家，但是缺少国际著名科学家，高水平的成果少。

（5）学科发展战略

对于植物所这样历史悠久的综合性研究所而言，学科布局调整始终是需要予以关注的重大战略问题。

传统和经典学科的多年积淀为植物所的发展做出了历史性的贡献。人类已步入21世纪，随着科学技术日新月异的发展，在被喻为生命世纪的今天，一些传统和经典学科面临着前所未有的挑战，一大批新学科生长点和崭新的研究领域不断涌现在科学家面前。

为了适应国际上前沿学科和热点研究领域的发展趋势，真正按照国际通行惯例对学科布局进行调整，根据中国科学院制定中长期科学技术发展规划的总体部署，植物所深入分析国家的战略需求和国际上生命科学的发展趋势，结合自身工作基础和优势，明确了未来5－15年发展的战略目标、战略定位和战略重点。

战略目标：围绕国家需求和学科发展前沿，依托植物所学科领域齐全、研究基础雄厚、技术平台设施完备的优势，在学科交叉和融合的基础上，进一步调整和凝练科学目标，以“整合植物生物学”为学科定位，集中优势力量联合攻关，在未来5－15年内，将植物所建成国内一流、国际著名的植物科学研究机构。

战略定位：以植物所现有优势领域（系统与进化植物学、生态学、资源植物分子与发育生物学和植物光合生理学）为基础，在不同层次开展植物与环境相互关系、绿色高效农业生物技术和资源可持续利用方面的基础研究工作。作为植物基础科学的综合研究机构，以整合植物生物学（Integrative Plant Biology）为学科战略定位，以植物对环境适应的生物学基础为主要研究方向,以绿色高效农业和生态环境的国家需求为重要研究领域。

对于未来5－15年植物所发展的学科定位（整合植物生物学）是基于以下思考：生命现象的特殊性、多样性和复杂性是生命科学面对的主要问题，单一或孤立的学科领域研究难以解决生命科学的特殊性、多样性和复杂性命题，生命科学与相关学科和技术的交叉和有机融合构成了整合生物学(Integrative Biology)的一个方面；生物系统本身由不同组织层次构成，这些组织层次涵盖了从微观到宏观，可以归纳为超分子结构、分子、亚细胞结构、细胞、组织、器官、个体、群体（群落）和生态系统，不同层面研究工作的有机融合构成了整合生物学的另一个重要方面。生命科学研究领域的拓展和技术平台建设的完善，使得近十年在整合生物学概念下开展的物种进化、性状调控遗传分子机理、蛋白质组学等领域的基础研究获得重要进展，在品质改良、新药发明和物种多样性保育等领域的应用研究取得重要成果。

战略重点：在植物进化发育生物学、全球变化与陆地植被系统、植物蛋白质组学、植物信号转导和代谢组学、高效农业的植物学基础研究等方面开展系统的研究工作。

对于学科定位下的战略重点是基于以下思考：

植物进化发育和进化基因组学（Plant Evo-Devo and Evolutionary Genomics）

分子生物学、遗传学，尤其是发育生物学研究的突飞猛进，第一次将形态发生与遗传基因客观地统一起来。发育控制基因的改变会引起形态特征的变化，研究发育控制基因的功能过程和起源是深入认识植物多样性及其进化机制的关键；同时为了深入认识植物发育的遗传机理，依靠少数模式植物研究是远远不够的，需要对处于不同进化阶段、具有不同生活习性、生存于不同环境的植物类群进行系统的比较研究，从而认识可能起重要作用而由于复杂的分子相互作用和重叠功能目前还不甚明了的关键基因。进化发育生物学研究将帮助人们理解个体发育中遗传程序的构成机制，了解基因序列和功能之间的关系，揭示植物进化过程中关键创生(Key Innovation)的起源和进化机制，最终理解生命的起源和进化，同时为人类利用和改造植物提供新的有效途径。另一方面，随着人类及其他模式生物基因组计划的迅速进展和完成，生物学也正进入一个令人兴奋的新时代。后基因组时期不仅要求探索基因的功能，而且要对基因组间的比较、进化关系及生态意义进行全面的研究。这将最终推动生物学在基因组、功能、形态、进化和生态等诸学科和多层面上进行大综合。其结果将让我们最深入地、全面地、动态地理解生命的本质。

充分利用我国地域植物资源，选择具有重要经济价值、同时又代表植物进化不同阶段的重要植物类群（裸子植物松杉类、被子植物基部类群和禾本科水稻等类群等），通过研究植物个体发育中关键器官和结构的发生和发育过程，揭示关键性状的同源性和进化机制，阐明植物类群形态进化的发育和遗传机理；根据基因组学的原理和方法，结合生物信息学手段，探讨植物基因组的结构、功能及其进化规律和机制；研究表型变异与分子变异、基因组变异与环境变异之间的相关性和规律性，从染色体和基因组水平上阐明生物进化的规律和机制。力争在较短时间内（3－5年）在被子植物花部器官进化发育机制和植物基因组进化式样和机制等方面做出原创性研究成果，5-8年内完成具有国际先进水平的研究成果，在该学科领域形成具有我国资源和地域特色的国际一流的研究团队。

全球变化与陆地植被/生态系统(Global Change and Terrestrial Vegetation /Ecosystem)

多样的地质地貌、土壤水文和气候分异决定了中国陆地自然环境类型的高度多样性(Mega-diversity)，正是这种自然环境类型多样性使得中国植被资源具有高度丰富的多样性。日益增强的人类活动加速环境的自然演化，已成为全球变化的重要驱动因素，并深刻影响中国植被资源的格局和动态，全球变化与陆地植被／生态系统多学科、多尺度整合研究已经成为国际生态学前沿。通过未来5－15年的工作，将在五个方面取得标志性成果。

植被／生态系统的功能过程。全球变化对植被／生态系统的影响极其深刻和复杂。在过去环境、现实环境和未来环境不同背景下，以实验生态学、生态模型模拟、稳定同位素、生态学平台等为主要研究手段，研究植被／生态系统的功能过程及其对全球变化的响应，生物地球化学循环和植物计量化学，通过5年工作，阐明我国温带草原植被功能过程；通过15年工作，揭示关键地区植被（如：暖温带落叶阔叶林和亚热带常绿阔叶林等）的功能过程，并在全国尺度上进行比较分析。

植被／生态系统恢复与管理。在巨大人口和城市化压力下，我国植被破坏现实极其严峻，恢复和重建植被是改善人类生存环境的关键。以实验生态学、生态模型模拟和生态学平台等为主要研究手段，经过实验和示范，系统评估生态系统公益、生态系统功能、生物多样性和生态安全，建立植被恢复／重建理论体系和优化范式，研发相应的技术集成和生态系统适应性管理；通过5年工作，初步实现大尺度（如：浑善达克沙地、首都圈）植被恢复重建；通过15年工作，初步实现区域尺度（如：干旱半干旱区）植被恢复。

生物多样性变化与保育。以实验生态学、生态模型模拟、分子生态学，群体遗传学、生态学平台为主要研究手段，研究生物多样性的生态系统功能；森林生物多样性及三峡库区生物多样性长期监测与变化机制。通过5年工作，初步阐明植物濒危机制与保护对策，LMO释放安全及外来种入侵的生态学效应；通过15年工作，初步阐明生物多样性大尺度格局及其形成机制，实现重要受威胁植物的迁地保护。

植物的适应与进化。从分子、细胞、个体／克隆、种群和群落的不同层面，以实验生态学、生态模型模拟、分子生态学、稳定同位素、生态学平台等为主要研究手段，研究全球变化背景下，生态系统中植物重要生活史性状（如克隆生活史性状）的适应意义、对生态系统与区域过程的影响以及对生物入侵和生态恢复的贡献，生态系统内种间互作,植物功能型与区域气候变化、和土地利用的关系。通过5年工作，初步阐明我国温带草原植被的植物综合适应对策及其对生物入侵和生态恢复的贡献；通过15年工作，揭示关键地区植被（如：暖温带落叶阔叶林和亚热带常绿阔叶林等）的植物综合适应对策及其对生态系统与区域过程的影响，植物功能型与区域气候变化和土地利用的关系，并在全国尺度上进行比较分析。

植被图和植被志。植被是人类赖以生存的基础，具有不可替代的环境和资源价值。对植被的认识深度，决定了人类对其利用方式和管理策略。植被图和植被志是进行生