【正文】 碳形成的機(jī)制、 研究催化劑表面積碳的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、含量與催化劑穩(wěn)定性之間的關(guān)系， 深入認(rèn)識(shí)反應(yīng)機(jī)理，研究抗積碳、抗燒結(jié)催化劑穩(wěn)定的作用機(jī)制，研制具有高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的 Ni 基催化劑體系。例如， FT 合成已經(jīng)建成了 3 個(gè)年產(chǎn) 16 萬噸的工業(yè)示范廠，運(yùn)行狀況良好；采用離子液體合成三聚甲醛的新技術(shù)已經(jīng)完成中試實(shí)驗(yàn)；低溫水相 FT 合成的概念已經(jīng)在 Ru催化劑上得到驗(yàn)證，被國(guó)際學(xué)術(shù)界公認(rèn)為是 FT 合成的重大 突破。 揭示褐煤的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成與煤中水分含量的內(nèi)在關(guān)系及水分的脫除規(guī)律；獲得 C1 定向轉(zhuǎn)化催化劑的優(yōu)化制備條件，揭示其影響催化性能的本質(zhì)原因；闡明 FT 合成鐵基催化劑的 表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及 C–C、C–H 和 C–OH 鍵的形成機(jī)理 。 發(fā)表論文 50–70 篇，申請(qǐng)專利 4–6 件。 第 四 年 研制與褐煤分級(jí)液化相匹配的高活性和高穩(wěn)定性 FT 合成催化劑，優(yōu)化工藝條件和產(chǎn)物分布，并在中試裝置上初步驗(yàn)證褐煤部分加氫液化與 FT 合成的匹配性；深入研究 C1 定向轉(zhuǎn)化催化劑的穩(wěn)定性和失活行為， 烴池物種的形成過程及其對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑的影響規(guī)律；量化計(jì)算研究功能 離子液體結(jié)構(gòu)、活性中心、反應(yīng)過渡態(tài)和活化能的變化規(guī)律。 建立褐煤分級(jí)液化與 FT 合成過程的最優(yōu)單元模型和系統(tǒng)集總模型， 實(shí)現(xiàn)中試裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和 系統(tǒng)集成與優(yōu)化 ，得到合格油品；闡明 C1 定向轉(zhuǎn)化的催化反應(yīng)機(jī)理，研制出性能優(yōu)良的 C1 定向轉(zhuǎn)化催化劑，完成萬噸級(jí)甲醇轉(zhuǎn)化制清潔柴油組分工藝設(shè)計(jì)軟件包，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米 FT 合成和甲醇轉(zhuǎn)化制清潔柴油組分新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)甲醇制烴的選擇性調(diào)控 。 其成功實(shí)施的核心在于解決好如下關(guān)鍵科學(xué)問題： 1. 褐煤分級(jí)液化與高效轉(zhuǎn)化的化學(xué)基礎(chǔ) (1) 褐煤有限脫水、部分加氫液化及殘?jiān)鼩饣匦耘c褐煤結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成的內(nèi)在關(guān)系； (2) 氣 液 固三相共存條件下褐煤與供氫溶劑、加氫催化劑之間的相互作用機(jī) 制和氫在油煤漿體系中的擴(kuò)散與傳遞規(guī)律； (3) 部分加氫液化油品性質(zhì)與褐煤組成、結(jié)構(gòu)和加氫條件的依存關(guān)系，及其與 FT 油的混調(diào)。 針對(duì)褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵問題，本項(xiàng)目擬從以下幾個(gè)方面展開研究： 1. 褐煤分級(jí)液化與高效轉(zhuǎn)化的化學(xué)基礎(chǔ) (1) 我國(guó)典型褐煤的微孔結(jié)構(gòu)特征、化學(xué)組成、羧基和羥基等含氧官能團(tuán)及氫鍵的分布與調(diào)控規(guī)律，褐煤加氫活性與脫水程度等的內(nèi)在關(guān)系； (2) 褐煤結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和物化性質(zhì)在熱轉(zhuǎn)化過程中的變化規(guī)律，揭示褐煤的脫水機(jī)理及影響褐煤分級(jí)液化活性的本質(zhì)，闡明氣 液 固三相共存條件下褐煤與供氫溶劑、加氫催化劑之間的相互作用機(jī)制和氫在 油煤漿體系中的擴(kuò)散與傳遞規(guī)律，篩選與褐煤加氫活性位相匹配的高效催化劑和供氫溶劑，實(shí)現(xiàn)對(duì) 褐煤熱解行為和加氫液化深度的調(diào)控 ； 2. C1 定向轉(zhuǎn)化的催化基礎(chǔ) (1) 不同 Fe、 Co 前驅(qū)體分解產(chǎn)生納米粒子的機(jī)理，納米粒子不同表面與配體的絡(luò)合特性，反應(yīng)過程中反應(yīng)物和產(chǎn)物在保護(hù)劑的擴(kuò)散行為，及其對(duì)納米粒子 FT 合成催化性能的影響； (2) 分子篩孔道結(jié)構(gòu)、組成、形貌、酸性特征和吸脫附性能對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化為烴類化合物選擇性和穩(wěn)定性的影響，反應(yīng)中間體（烴池物種）結(jié)構(gòu)和種類、 C–O 鍵到 C–C 鍵的轉(zhuǎn)變機(jī)制 、反應(yīng)路徑和催化劑失活行為，以及不同形狀成型分子篩催 化劑的傳熱、傳質(zhì)行為和反應(yīng)物與產(chǎn)物的流動(dòng)傳遞規(guī)律； (3) 不同結(jié)構(gòu)、組成和形貌的功能化離子液體的物化性質(zhì)、 相態(tài)變化規(guī)律及其 對(duì)三聚甲醛和甲醇縮合制 DMM38催化性能的影響，反應(yīng)過程中離子液體的結(jié)構(gòu)和過渡態(tài)的認(rèn)識(shí)，以及規(guī)?；x子液體制備技術(shù)的研發(fā)。 （二）五年預(yù)期目標(biāo) 闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì)，構(gòu)建 水稻、小麥、玉米 骨干親本 的 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜各 1 個(gè) ， 為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù) 。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 6~8 個(gè)，并通過育種實(shí)踐 驗(yàn)證 ，為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 （二）技術(shù)途徑 遺傳效應(yīng) 利用 精細(xì) QTL 分析 QTL、 eQTL 分析等 測(cè)序、表達(dá)分析等 精細(xì)定位、圖位克隆 測(cè)序、生物信息學(xué)等 QTL 定位、關(guān)聯(lián)分析等 近等基因?qū)胂? 重組近交系等 骨干親本 衍生品種 ＋ 重要基因組區(qū)段 因組區(qū)域 優(yōu)異基因簇 關(guān)鍵基因 優(yōu)異等位基因 一般配合力 候選骨干親本篩選與創(chuàng)制 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì)理論 （三）創(chuàng)新點(diǎn)和特色 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn) （ 1）從 表型組學(xué)、基因組學(xué)、作物育種學(xué)、生物信息學(xué)等多學(xué)科、多層次對(duì)水稻、小麥和玉米三種主要糧食作物骨干親本形成與利用的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)研究，在國(guó)內(nèi)外尚屬首次；有關(guān)問題的解決，有利于進(jìn)一步強(qiáng)化我國(guó)在農(nóng)作物基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究方面的原始創(chuàng) 新 。 （ 2） 本項(xiàng)目的研究對(duì)象是骨干親本，其上游是利用育種材料 篩選、 創(chuàng)制骨干親本的過程，下游是利用骨干親本培育主栽品種的過程，我國(guó)的 育種學(xué)家已在上述兩個(gè)方面積累了大量的材料和豐富的經(jīng)驗(yàn)。 （ 1）工作基礎(chǔ)保障： 通過執(zhí)行 國(guó)家 973 計(jì)劃項(xiàng)目《主要農(nóng)作物骨干親本遺傳構(gòu)成和利用效應(yīng)的基礎(chǔ)研究》（ 20xxCB101700），我們不僅建立了骨干親本研究的完整學(xué)術(shù)思路，而且基本明確了骨干親本的第一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 ―遺傳構(gòu)成 ‖，并在技術(shù)方法、 研究材料（如遺傳分析群體、品種群體、近等基因系或?qū)胂等后w等）以及人才等方面， 為本項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （ 4）人才保障： 本項(xiàng)目涉及到多個(gè)學(xué)科，在項(xiàng)目組織上強(qiáng)調(diào)學(xué)科的交叉融合，項(xiàng)目組匯集了國(guó)內(nèi)重要科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)秀研究人才，不僅包括中國(guó)工程院院士朱英國(guó)、榮廷昭、程順和、劉旭等育種家和種質(zhì)資源學(xué)家，而且擁有一批近年來活躍于農(nóng)作物育種學(xué)、基因組學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等不同學(xué)科和研究領(lǐng)域的中青年專門人才， 特別是通過上一期 973 項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)了一批從事本研究的青年杰出人才， 這支由老、中、青組成的科研隊(duì)伍是本項(xiàng)目取得重大突破的人才保障。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料 ， 開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ，重點(diǎn)闡明 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得 不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本 及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)表型鑒定 數(shù)據(jù)。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通過育種實(shí)踐 驗(yàn)證 。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料 ， 開展多個(gè)生 態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ，重點(diǎn)闡明 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得 不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本 及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)表型鑒定數(shù)據(jù)。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通過育種實(shí)踐 驗(yàn)證 。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料 ， 開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ，重點(diǎn)闡明 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得 不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本 及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多 點(diǎn)表型鑒定數(shù)據(jù)。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通過育種實(shí)踐 驗(yàn)證 。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 在解析骨干親本形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段的基礎(chǔ)上，以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行功能分析，初步 闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ，重點(diǎn)闡明 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng)， 發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn)未來育種目標(biāo)具有重要價(jià)值的 關(guān)鍵 基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因。 預(yù)期目標(biāo)： 初步 闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì)，構(gòu)建 水稻、小麥、玉米 骨干親本 的 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜各 1 個(gè)。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1~2 個(gè)，并通過育種 實(shí)踐 驗(yàn)證 ，為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 在解析骨干親本形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段的基礎(chǔ)上，以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ，重點(diǎn)闡明 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng) ；發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn)未來育種目標(biāo)具有重要價(jià)值的 關(guān)鍵 基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因。 預(yù)期目標(biāo)： 闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì)， 精細(xì) 構(gòu)建 水稻、小麥、玉米 骨干親本 的 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜各 1 個(gè) ， 為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù) 。 篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1~2 個(gè)，并通過育種 實(shí)踐 驗(yàn)證 ，為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 在解析骨干親本形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段的基礎(chǔ)上，以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，對(duì)骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng) ；重點(diǎn)解析 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 內(nèi)的 基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因 和基因序列變異 /等位基因 的育種效應(yīng) ；發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn)未來育種目標(biāo)具有重要價(jià)值的 關(guān)鍵 基因組區(qū)段 /基 因簇 /基因 /等位基因。