【正文】 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。 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， 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)： 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)。 （ 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)目組匯集了國內(nèi)重要科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)秀研究人才，不僅包括中國工程院院士朱英國、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。 （ 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)。 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)。 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)。 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 。 發(fā)表論文 50–70 篇，申請(qǐng)專利 4–6 件。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，被國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)為是 FT 合成的重大 突破。 主要研究內(nèi)容： (1) 研究不同孔道結(jié) 構(gòu)和酸性、酸位分布的分子篩催化劑上活性中間物種的形成和轉(zhuǎn)化規(guī)律以及與反應(yīng)物和產(chǎn)物分子間的作用機(jī)制，揭示 C–O 鍵到 C–C鍵的轉(zhuǎn)變機(jī)制和酸性分子篩催化劑上甲醇轉(zhuǎn)化的反應(yīng)路徑； (2) 系統(tǒng)研究分子篩孔道結(jié)構(gòu)、組成、晶粒尺寸、酸性、酸位分布和吸脫附性能與反應(yīng)活性和產(chǎn)物分布的關(guān)系，揭示影響低碳烯烴生成、碳鏈增長、芳構(gòu)化、烷基化和異構(gòu)化反應(yīng)的關(guān)鍵因素和酸性分子篩催化劑上甲醇轉(zhuǎn)化為烴類的產(chǎn)物分布規(guī)律，建立關(guān)鍵影響因素與產(chǎn)物分布的理論模型； (3) 對(duì)甲醇定向轉(zhuǎn)化固體酸催化劑超細(xì)顆粒進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，研制新型微纖結(jié)構(gòu)催化填料，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化 傳熱 /傳質(zhì)、優(yōu)化流體傳遞和獨(dú)特的形狀因子等特性的一體化，為傳質(zhì) /傳熱受控反應(yīng)的高效反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供新方法；通過數(shù)值模擬和計(jì)算，研究微纖結(jié)構(gòu)催化填料流體力學(xué)和流動(dòng)傳遞規(guī)律，揭示其過程強(qiáng)化的本質(zhì)，為傳質(zhì) /傳熱受控反應(yīng)的高效反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供新的途徑和理論依據(jù)； (4) 針對(duì)酸性分子篩催化劑上甲醇轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分布特征和失活機(jī)制，通過調(diào)變分子篩孔道結(jié)構(gòu)、骨架組成、酸性和改善催化劑表面性質(zhì)，研制高選擇性、高穩(wěn)定性的酸性分子篩催化劑。 課題 5：褐 煤分級(jí)轉(zhuǎn)化過程中 CO2的循環(huán)利用 針對(duì)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的甲烷和高純度 CO2，研究高效的 CO2 重整甲烷催化劑，探索催化劑上的積碳原 因和消碳途徑，開發(fā)適合褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化的甲烷 /CO2 重整工藝，實(shí)現(xiàn)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的 CO2減排。 4. 課題設(shè)置及課題間相互關(guān)系 根據(jù)本項(xiàng)目的總體學(xué)術(shù)思路，以及以 分級(jí)轉(zhuǎn)化和甲醇定向轉(zhuǎn)化為中心的具體技術(shù)途徑，設(shè)置了 6個(gè)課題，各課題間相互關(guān)系見圖 3。 2. 技術(shù)途徑 褐 煤制漿油煤漿220oC加熱油煤漿280oC加熱油煤漿360oC部分加氫 5 0 bar氣化變換凈化費(fèi)托 合成渣 漿粗氣 合成氣尾氣甲烷油品加工處理輕油合成油汽油 / 柴油氫氣重油加氫氫化溶劑油氫氣費(fèi)托反應(yīng)熱 水汽變換熱 燃料氣供熱 圖 2 褐煤分級(jí)液化示意圖 根據(jù)上述學(xué)術(shù)思想，設(shè)計(jì)了以分級(jí)液化（圖 2）和甲醇定向轉(zhuǎn)化為中心的具體技術(shù)途徑。 五年預(yù)期目標(biāo)： (1) 在深入系統(tǒng)研究褐煤脫水、部分加氫液化的基礎(chǔ)上，通過與間接液化的系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)能量的梯級(jí)利用，使褐煤轉(zhuǎn)化的整體能效由 35%大幅提高到 45%，完成年處理 10000 噸褐煤的分級(jí)液化中試； (2) 掌握催化劑的結(jié)構(gòu)效應(yīng)（尺寸、形貌）和限域效應(yīng)對(duì)反應(yīng)活性、選擇性的調(diào)控規(guī)律，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相 FT 合成原創(chuàng)技術(shù)； (3) 認(rèn)識(shí)分子篩孔道結(jié)構(gòu)和酸性特征與甲醇轉(zhuǎn)化中間體（烴池物種）結(jié)構(gòu)的關(guān)系，建立甲醇在不同孔道、酸性和形貌的分子篩上反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型，為甲醇定向轉(zhuǎn)化提供理論指導(dǎo)；認(rèn)識(shí)功能化離子液體的構(gòu)效關(guān)系，形成離 子液體催化甲醇制備清潔柴油組分新技術(shù)，完成萬噸級(jí)中試； (4) 通過褐煤分級(jí)液化過程中產(chǎn)生的甲烷與 CO2 重整制合成氣，形成與煤分級(jí)液化過程配套的專有技術(shù)，減少 CO2排放，實(shí)現(xiàn)高碳資源的低碳化利用； (5) 形成發(fā)明專利 20 件，在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表論文 300 篇， 出版專著 1–2 部，主辦國際會(huì)議 1–2 次； (6) 通過該項(xiàng)目的組織和實(shí)施，形成一支在煤潔凈高效轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并培養(yǎng)碩、博士 研究 生 100 名。合成氣既經(jīng) FT合成得到液體燃料，也可通過甲醇轉(zhuǎn)化為汽油和高附加值化學(xué)品。 3. 創(chuàng)新性與特色 本項(xiàng)目針對(duì)我國褐煤儲(chǔ)量大、開采容易但卻缺乏高效利用途徑的現(xiàn)狀，圍繞所提出的分級(jí)轉(zhuǎn)化方案，開展系統(tǒng)的、多方位的基礎(chǔ)研究工作，其創(chuàng)新性和特色體現(xiàn)如下： ? 依據(jù)褐煤結(jié)構(gòu)、組成和獨(dú)特的物化性質(zhì)，提出了褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化的新概念，將部分加氫液化和間接液化有機(jī)結(jié)合，通過能量的梯級(jí)利用，大幅提高過程的整體能效；同時(shí)將 分級(jí)液化過程中產(chǎn)生的甲烷和高純度 CO2，經(jīng)重整轉(zhuǎn)化為合成氣進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，實(shí)現(xiàn) CO2減排； ? 針對(duì) FT 合成強(qiáng)放熱、熱力學(xué)上 低溫有利的特點(diǎn)，提出了利用納米金屬粒子催化劑獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和限域效應(yīng)，在低溫和水相條件下實(shí)現(xiàn) FT 合成；在 Ru納米粒子催化劑研究的基礎(chǔ)上，類比應(yīng)用于廉價(jià)的 Fe、 Co 體系，制備在低溫和水相條件下具有高活性和高穩(wěn)定性的 Fe、 Co 納米粒子催化劑，發(fā)展全新概念指導(dǎo)下的 FT 合成技術(shù)； ? 離子液體被公認(rèn)為是一種新型反應(yīng)介質(zhì)，在催化反應(yīng)中具有獨(dú)特的性能，但還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。 課題 3： 甲醇制烴類選擇性調(diào)控的催化基礎(chǔ) 針對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化為汽油、烯烴、芳烴等過程中的共性問題，如甲醇在分子篩孔道中的吸附、活性中間體、進(jìn)一步轉(zhuǎn)化途徑等，開展深入系統(tǒng)的研究，闡明影響甲醇定向轉(zhuǎn)化途 徑的關(guān)鍵因素。 承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 李永旺 主要學(xué)術(shù)骨干： 李 文，相宏偉，楊 勇，吳寶山 經(jīng)費(fèi)比例： 21% 課題 2：合成氣高效轉(zhuǎn)化新催化體系研究 預(yù)期目標(biāo)： 針對(duì) FT 合成強(qiáng)放熱和熱力學(xué)上低溫有利的特點(diǎn)，探索納米催化劑的設(shè)計(jì)與新合成方法，實(shí)現(xiàn)具有特定形貌、尺寸以及良好穩(wěn)定性的納米催化劑的可控合成；通過金屬納米顆粒與特定納米結(jié)構(gòu)的定向組裝與調(diào)控，利用納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)和限域效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性的調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)催化反應(yīng)方向（選擇性）和速度（效率與能耗）的定向控制；形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相 FT 合成原創(chuàng)技術(shù)。 承擔(dān)單位： 清華大學(xué)，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 賀德華 主要學(xué)術(shù)骨干： 魏 偉，郭向云，華瑞茂，王 峰，孫科強(qiáng) 經(jīng)費(fèi)比例： % 課題 6：褐 煤分