1. 胚胎发育的分子调控机制

早期胚胎模式建成：探究受精卵如何通过不对称分裂建立体轴（前后轴、背腹轴），关键信号通路（如 Wnt、BMP、Hedgehog）如何调控细胞命运决定，以及同源盒基因（Hox 基因）对体节分化和器官定位的调控作用。

细胞分化与谱系建成：解析多能干细胞（如胚胎干细胞、成体干细胞）定向分化为不同组织细胞（神经、肌肉、造血细胞等）的分子开关，重点关注表观遗传修饰（DNA 甲基化、组蛋白修饰）和非编码 RNA 的调控功能。

器官发生与形态建成：研究心脏、肾脏、神经系统等重要器官的形成过程，阐明细胞迁移、增殖、极性建立的协同机制，以及器官发育中的 “组织者” 细胞（如 Spemann-Mangold 组织者）的信号传导作用。

2. 干细胞与再生发育

干细胞自我更新与分化平衡：揭示干细胞维持多能性的分子网络（如 Oct4、Sox2、Nanog 等核心转录因子），以及微环境（niche）对干细胞命运的调控机制。

组织再生的发育重演：探究低等生物（如蝾螈）肢体再生、斑马鱼心脏再生的分子基础，分析再生过程中细胞去分化、再分化的调控逻辑，为人类组织修复提供理论参考。

成体干细胞的可塑性：研究成体干细胞在损伤修复中的激活机制，以及跨谱系分化的可能性，探索干细胞在再生医学中的应用潜力。

3. 发育稳态与异常调控

发育时序的精准控制：解析生物钟、信号梯度浓度等如何调控发育进程的时序性，避免器官发育过早或延迟。

发育异常与疾病关联：探究先天性畸形（如脊柱裂、先天性心脏病）的分子病因，分析发育相关基因变异（如拷贝数变异、点突变）对胚胎发育的影响；揭示发育机制异常与成年疾病（如肿瘤、神经退行性疾病）的关联性（如发育相关信号通路异常激活导致肿瘤发生）。

环境因素的发育调控：研究营养状态、化学毒物、微生物组等环境因素对胚胎发育的影响，解析表观遗传修饰在 “发育编程” 中的作用（如宫内营养不良导致成年后代谢疾病易感性增加）。

4. 进化发育生物学（Evo-Devo）

关键发育基因的进化保守性：比较不同物种（从无脊椎动物到脊椎动物）中核心发育基因（如 Hox 基因家族、Wnt 通路基因）的序列与功能差异，揭示进化中发育机制的保守性与创新性。

形态进化的发育基础：解析物种特异性性状（如鸟类羽毛、哺乳动物胎盘）形成的发育调控机制，探讨发育基因的变异如何驱动形态进化。

模式生物体系：依赖果蝇、斑马鱼、小鼠、秀丽隐杆线虫等经典模式生物，结合基因编辑（CRISPR/Cas9）、转基因技术构建突变体，解析基因功能。

单细胞组学技术：通过单细胞转录组、单细胞表观组测序，绘制胚胎发育过程中的细胞谱系图谱，精准定位不同细胞类型的分子特征。

活体成像技术：利用荧光标记、共聚焦显微镜、光片显微镜等，实时追踪胚胎发育中细胞的迁移、分裂与分化动态。

生物信息学与系统生物学：整合多组学数据，构建发育调控的分子网络模型，预测关键调控节点。