【正文】 化的有效方法 。 承擔(dān)單位 ：煤炭科學(xué)研究總院 ，太原理工大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ：李文博 課題參加人員 ： 馮杰、張曉靜、毛學(xué)鋒、王勇 經(jīng)費(fèi)比例 ： % 課題 4. 中低階 煤熱解自由基反應(yīng)調(diào)控與油氣品質(zhì) 的 關(guān)系 研究內(nèi)容： (1) 預(yù)處理對煤結(jié)構(gòu)及熱解產(chǎn)物組成 的影響 考察 不同預(yù)處理方法（如水熱蒸汽、輕度加氫、溶劑溶脹和負(fù)載催化 劑等）對煤物理 性質(zhì) 和化學(xué)結(jié)構(gòu)的 影響 、 對 熱解自由基生成速率和油氣產(chǎn)物組成的影響，建立提高輕質(zhì)油氣產(chǎn)率的 新 方法 。 (2) 煤中可溶性大分子團(tuán)簇與難溶大分子網(wǎng)絡(luò)骨架的締合特征 研究煤 溫和催化加氫 后的熱溶行為，以期 選擇性地解聚煤中難溶大分子為 可溶成分 ；研究煤溫和催化氧化后的熱溶行為；表征煤經(jīng)不同預(yù)處理后的可溶成分 的結(jié)構(gòu)特征和 難溶大分子網(wǎng)絡(luò)的骨架結(jié)構(gòu) 。研究方案可靠，學(xué)術(shù)思路明確，技術(shù)路線可行。 三、研究方案 學(xué)術(shù)思路 本項(xiàng)目 針對 國家對煤高效潔凈利用 及 低碳 液 /氣燃料和化學(xué)品生產(chǎn) 的重大 需求 ，以及國內(nèi)外對煤結(jié)構(gòu)認(rèn)識的統(tǒng)觀性，以 “煤弱鍵合 結(jié)構(gòu) 認(rèn)識 分級轉(zhuǎn)化過程調(diào)控 產(chǎn)物分離與轉(zhuǎn)化 ”為 主線， 著力解決與中低階 煤分級轉(zhuǎn)化 密切 相關(guān)的 關(guān)鍵科學(xué)問題， 指導(dǎo)具有重大應(yīng)用背景的 中低階 煤分級轉(zhuǎn)化工藝研發(fā) 和 中試驗(yàn)證 。 首先建立從 分子水平上認(rèn)識煤結(jié)構(gòu)的新方法 ，揭示中低階 煤中非共價(jià)鍵和弱共價(jià)鍵等弱鍵合結(jié)構(gòu)的分布特征 ；其次， 基于煤中不同弱鍵合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差異 ，研究其 在不同 條件下（溫度、氣氛、催化 劑 ） 的 轉(zhuǎn)化規(guī)律 及和解離中間產(chǎn)物（自由基）的形成規(guī)律及反應(yīng)機(jī)制；進(jìn)而發(fā)展中低階煤分級定向轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)低碳液 /氣燃料和化學(xué)品的過程調(diào)控 原理和催化機(jī)理、油 /酚高效綠色分離原理和低能耗殘焦制備電石新技術(shù)原理，形成若干中低階 煤分級轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)液 /氣燃料和化學(xué)品的新技術(shù)和集成 工藝 。 ? 研究團(tuán)隊(duì) 已經(jīng)建成了一批較為系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，擁有多種先進(jìn)的大型分析測試儀器，形成了國內(nèi)外一流 的基礎(chǔ) 研 究 平臺，掌握了行之有效的研究方法 。 (3) 煤中可溶性大分子團(tuán)簇 的熱溶解聚過程調(diào)控 在上述研究基礎(chǔ)上 ， 揭示在不同溫度下煤熱溶 解聚過程中 環(huán)烷和芳烴等可溶性成分的析出規(guī)律 ，為調(diào)控煤的熱溶解聚過程提供理論依據(jù)。 (2) 煤熱解定向轉(zhuǎn)化 的過程 調(diào)控 根據(jù)熱場中煤自由基 的 形成規(guī)律，考察 加熱介質(zhì)（氣 /固熱載體、外場） 、反應(yīng)氣氛（氫氣、水蒸汽、熱解氣） 、催化劑 和壓力 等 對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率和組成的影響； 研究 反應(yīng)器中 氣固兩相流動 和 傳遞 行為 對熱解產(chǎn)物分布的影響 ；根據(jù)已獲取的煤熱解優(yōu)化條件，構(gòu)建 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)熱解反應(yīng)器中的流動、傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)速率的匹配調(diào)控 ；分析能量 效率 碳 污染物的變化規(guī)律。 (2) 創(chuàng)建 新工藝和新反應(yīng)器構(gòu) 型 構(gòu)建低能耗電石生產(chǎn)新工藝 ，分析 能量 效率 碳 污染物的變化規(guī)律及 CO生成和 CO2減排特征 ；通過 實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)模擬 ，考察 反應(yīng)器 構(gòu)型和操作參數(shù) 與 物料 流動 和混合 特性的關(guān)系， 提出高效反應(yīng)器設(shè)計(jì)概念 。 1） 完成 相關(guān) 儀器設(shè)備 和反應(yīng) 系統(tǒng)的建立 、 調(diào)試 和驗(yàn)證；建立 在分子水平研究煤轉(zhuǎn)化本 征動力學(xué)的 手段和方法 ， 2） 完成煤樣的選擇，認(rèn)識所用煤種在多種分級轉(zhuǎn)化過程中的轉(zhuǎn)化行為及產(chǎn)物分析 ； 3） 完成 溫和加氫液化催化劑的設(shè)計(jì) ， 揭示催化劑性質(zhì)與活性的關(guān)系； 4） 認(rèn)識催化氣化中單組分催化劑的 反應(yīng)動力學(xué) ，建立 堿金屬鹽與煤灰 三相熔融相圖 ； 5） 獲得 1t/d 規(guī)模 氣化爐 中 流場、溫度場、氣體組分 信息； 6） 認(rèn)識電石制備原料物性與反應(yīng)的關(guān)系， 建立反應(yīng)器概念設(shè)計(jì)模型 ，完成電石生產(chǎn)新工藝中能量碳 污染物 CO2的變化分析。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 五 年 1） 構(gòu)建煤的 集總 化學(xué)結(jié)構(gòu)模型 ；繼續(xù)深入研究 熱解行為與產(chǎn)物分布的關(guān)系 ； 2） 測定 各級熱溶物 的性質(zhì) ，繼續(xù)進(jìn)行 熱溶過程調(diào)控 研究 ； 3） 粗酚精制分離及 芳烴精制分離工藝 優(yōu)化； 4） 繼續(xù)進(jìn)行 流化床放大理論 研究 ； 5） 中試規(guī)模（ 600 t/a）的電石工藝驗(yàn)證和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化，聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的流程模擬及全系統(tǒng)分析與評價(jià) ； 6） 研究工作進(jìn)行全面總結(jié)，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和驗(yàn)證工作 。已有的煤結(jié)構(gòu)探索均是基 于終態(tài)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的光譜分析或取樣分析進(jìn)行的宏觀推測，對轉(zhuǎn)化過程的中間體、連續(xù)反應(yīng)、關(guān)鍵控制因素不能進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的探測。由于國內(nèi)外的研究主要集中在轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率 等 宏觀 方面 ，缺乏分子層面的鍵合信息和產(chǎn)物組成信息，致使對反應(yīng)機(jī)理、催化作用 和過程定向調(diào)控方法 了解甚少，影響了技術(shù) 發(fā)展 。新工藝的成熟有賴于深入認(rèn)識 粉 狀殘 焦和 CaO 的高溫反應(yīng)機(jī)理、焦中無機(jī)組分的作用、氧熱狀況下的傳遞行為、反應(yīng)器設(shè)計(jì)等 重要 問題。 篩選、創(chuàng)制對未來 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)。 （ 2） 本項(xiàng)目的研究對象是骨干親本，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)。 （ 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。 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)。 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) 。 篩選、創(chuàng)制對未來 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 。 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)。 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。 篩選、創(chuàng)制對未來 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)。 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) 。 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。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 在解析骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜和一般配合力遺傳的基礎(chǔ)上，輔助以計(jì)算機(jī)模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，建立候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型，提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 闡明水稻、玉米 的穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀一般配合力的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并揭示一般配合力對骨干親本形成的作用以 及骨干親本能夠衍生出大量主栽品種的生物學(xué)基礎(chǔ) ；闡明控制一般配合力基因組區(qū)段與 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 的關(guān)系 。 發(fā)表 SCI 論文 13～ 15 篇；申請專 利 2 項(xiàng)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 在解析骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜和一般配合力遺傳的基礎(chǔ)上，輔助以計(jì)算機(jī)模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)， 研究候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型， 發(fā)展 綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基 因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 發(fā)表 SCI 論文 6～ 8 篇；申請專利 1 項(xiàng)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 采用 計(jì)算機(jī)模擬 技術(shù) ，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn)量三 要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)， 研究利用骨干親本基因型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)開展 水稻、小麥、玉米 候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的 算法和發(fā)展 綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。本項(xiàng)目的參加單位擁有 1 個(gè)國家重大科學(xué)工程， 7國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 1 個(gè)國家小麥改良中心和 7 個(gè)省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，整合了 骨干親本相關(guān)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢單位和力量，擁有國內(nèi)一流的儀器設(shè)備和技術(shù)儲備，完全能夠滿足本項(xiàng)目研究的技術(shù)和設(shè)備需求。 （ 3）對 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進(jìn)行分析，并篩選、創(chuàng)制對未來 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，使得本項(xiàng)目的研究結(jié)果在很大程度上具有指導(dǎo)未來的特色。 發(fā)表 SCI 論文 50～ 60 篇（累計(jì)影響因子 150 以上）；申請 專利 9~10 項(xiàng)。 項(xiàng)目名稱： 主要糧食作物骨干親本遺傳效應(yīng)和利用的基礎(chǔ)研 究 首席科學(xué)家： 李立會 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 起止年限： 至 依托部門： 農(nóng)業(yè)部 二、預(yù)期目標(biāo) （一）總體目標(biāo) 針對骨干親本在育種實(shí)踐中作用突出以及新時(shí)期育種目標(biāo)的需求，在我們通過前一個(gè) 973 項(xiàng)目的研究，已基本明確了骨干親本第一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “遺傳構(gòu)成 ”的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目圍繞骨干親本的第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “遺傳 與利用 效應(yīng) ”，以水稻、小麥、玉米等主要糧食骨干親本親本及其衍生的大面積推廣品種為基本研究材料，應(yīng)用表型組學(xué)、基因組學(xué)、作物育種學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科的理論和方 法，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的水稻、小麥、玉米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，構(gòu)建水稻、小麥、玉米骨干親本 的 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 ，為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù)； 闡明水稻、小麥、玉米骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜的遺傳與 育種 效應(yīng)；發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn)水稻、小麥、玉米未來育種目標(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 ； 闡明水稻、玉米的穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀一般配合力的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并揭示一般配合力對骨干親本形成的作用以及骨干親本能夠衍生出大量主栽品種的生物學(xué)基礎(chǔ) ；闡明控制一般配合力基因組區(qū)段 與 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 的關(guān)系；建立 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型 ；提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法，指導(dǎo)并提高親本組配和育種效率 ； 篩選、創(chuàng)制對未來 5