4.植物重要器官发育与传粉受精的分子网络调控机制
以植物花器官、胚胎、果实、根等重要器官发育与传粉受精为对象，揭示相应过程中的基因功能和调控机制，重点发掘和构建其基因调控网络，为高产、优质和抗逆作物新品种的遗传改良奠定理论基础。
5.原始生殖细胞命运决定和性腺发育的调控机制
研究参与原始生殖细胞和生殖腺特化的因子和相应的调控网络，揭示早期生殖细胞自我更新的遗传、表观遗传和蛋白修饰的调控机制，探讨生殖体细胞与生殖细胞的相互作用和相关微环境的机制，阐明性腺发生、分化及其相关疾病的分子基础。
6.精子发生成熟的遗传和表观遗传调控研究
利用模式动物和临床资源，研究组蛋白甲基化、小RNA和piRNA等遗传信息在精子发生成熟过程中的变化规律及其调控方式，鉴定调控精子表观遗传信息的小分子化合物，建立新的精子功能评价方法，为诊治男性不育症及开发男性避孕药提供分子基础。
7.卵母细胞成熟与早期胚胎发育的分子机制
利用模式动物和临床资源，针对卵泡发生及发育，研究卵母细胞减数分裂周期的分子调节机制及其合子形成的分子基础，阐释卵子减数分裂进程对胚胎早期发育和妊娠的影响，揭示女性生育力维持的调控机制，发展生育力保护和重塑的技术体系，优化辅助生殖技术和安全性评估技术。
8.激素、代谢紊乱或环境因素与生殖功能障碍的分子关联
研究激素、代谢、营养或环境等因素对配子发生、生殖机能等的影响；揭示激素及代谢等紊乱导致生殖障碍的分子机理；探讨代谢等紊乱伴发的机体炎症及生殖免疫应答对生殖机能影响的机制。
干细胞研究
1．干细胞发育的免疫学研究
比较鉴定不同来源干细胞的免疫原性，研究多能干细胞在体内外增殖分化过程中免疫原性变化的规律及其调控机制， 探索通过改变干细胞的抗原特性来改变免疫识别和诱导免疫耐受。
2．肿瘤干细胞的基础生物学研究
建立实体肿瘤干细胞的分离和识别方法；鉴定实体肿瘤干细胞的分子遗传特征和特异标志物及与肿瘤发展和预后的关系；研究不同肿瘤干细胞在实体瘤发生发展过程中遗传与表观遗传调控机制。
3.多能干细胞定向分化及机理研究
重点研究如何将多能干细胞诱导成中胚层或内胚层细胞，从分子调控网络、表观遗传学、染色体的重塑、结构生物学或诱导因子等各种角度深入阐明多能干细胞的分化机制；验证分化细胞的生理功能，在此基础上，建立标准化的高效诱导分化和细胞分离纯化的方法体系。
4.细胞重编程的分子机制研究
建立细胞类型转换体系，包括细胞去分化与转分化；从DNA甲基化与去甲基化等重要表观遗传学调控机制、细胞代谢或细胞器重塑等不同的角度研究细胞类型转换的分子机制；探索重编程细胞在疾病机理研究和细胞治疗中的应用。
5．基于干细胞资源库的干细胞标志性分子鉴定
依托已有干细胞资源库，发现并鉴定干细胞发育过程阶段性的分子标志，揭示其标志分子的网络关联，并利用所选标记物进行规模化干细胞分选，为干细胞基础研究及转化研究提供重要标记分子。
6.干细胞与微环境的相互作用及其机制研究
研究体内微环境对干细胞多能性维持、分化和迁徙及体内细胞命运转归的相关调控机制；构建重要器官干细胞自我更新和分化调控的微环境分子网络，并对干细胞的体内微环境进行体外模拟；研究疾病状态时干细胞微环境的变化。
7．重大疾病干细胞治疗的方法及机制
利用人类胚胎干细胞或诱导多能干细胞（iPS细胞）定向分化体系，针对心脏或肝脏疾病，利用动物模型，建立移植方法，研究干细胞移植后的命运调控、宿主的反应、移植安全性、治疗效果等；探索多中心的临床试验，推动临床基地建设；研究制订相关重大疾病干细胞治疗的方案和标准。
8.干细胞治疗视觉系统疾病的基础与临床转化研究
研究建立视觉系统疾病的干细胞治疗方案；建立治疗性细胞的分离、扩增、检测、存储、运输方法；研究相关细胞的自我更新和分化潜能等基础科学问题；利用动物模型对治疗的安全性与有效性进行评价；通过临床基地、探索多中心的临床试验、制订规范化的干细胞治疗临床标准。
全球变化研究
1.海洋多尺度变化过程、机理和可预报性研究
研究热带海洋、太平洋-印度洋暖池和西太平洋等海洋子系统在不同时间尺度上的变化过程、特征和机制，揭示海洋动力环境与全球气候变化相互作用机理；发展气候突变前兆信号检测理论和方法，研究海气耦合动力系统演变机制，阐明影响海洋环境可预报性关键过程，提出海洋环境变化可预报性理论和方法。
2.海洋氮动力学和大气物质沉降效应研究
开展海洋氮动力学研究，探讨海洋微型生物碳泵变化过程、机制及增汇途径，评估中国海洋固碳、储碳潜力；研究大气物质沉降驱动的海洋固碳过程和机理，评估大气物质沉降对中国陆架边缘海、西北太平洋生物地球化学循环的影响及其全球变化效应。
3.轨道-亚轨道尺度暖期气候及过去2000年亚洲季风系统研究
集成黄土等地质生物记录，研究亚洲大陆轨道-亚轨道尺度典型温暖期的气候变率及其驱动因子和环境效应，评估近代温暖期在历史中的位置；集成分析全球高分辨率石笋同位素变化，研究季节到世纪尺度亚洲西风带影响区、印度和东亚季风区大气中水汽输送过程、周期变化，揭示过去2000年亚洲季风系统演变规律。
