【正文】 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。 發(fā)表 SCI 論文 18～ 20 篇；申請專利 3~4 項(xiàng)。 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 。 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， 完善 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。 發(fā)表 SCI 論文 13～ 15 篇；申請專利 2 項(xiàng)。 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) ；初步 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)。 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。 發(fā)表 SCI 論文 8～ 10 篇 ；申請專利 2 項(xiàng)。 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) 。 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。 發(fā)表 SCI 論文 6～ 8 篇；申請專利 1 項(xiàng)。 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) 。 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。 發(fā)表 SCI 論文 5～ 7 篇；申請專利 1 項(xiàng)。 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) 。 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。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。 （ 2）技術(shù)保障： 本項(xiàng)目集中了我國水稻、小麥和玉米三大糧食作物遺傳育種、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、生物信息學(xué)研究的優(yōu)勢單位，具有雄厚的學(xué)科基礎(chǔ)，在本領(lǐng)域已取得同行認(rèn)可的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，從技術(shù)上能保障本課題的實(shí)施。 （ 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。 （ 3） 將骨干親本的內(nèi)涵由經(jīng)驗(yàn)升華為科學(xué)規(guī)律和理論，建立圍繞農(nóng)作物骨干親本的親本選配理論與技術(shù)體系 項(xiàng)目特色 （ 1） 農(nóng)作物骨干親本的概念是由我國科學(xué)家率先提出的，并得到了國際同行的普遍認(rèn)同，而且近年來成為作物育種基礎(chǔ)理論研究的主攻方向之一。 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)。 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 。 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～ 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，并通過育種實(shí)踐 驗(yàn)證 ，為創(chuàng)立骨干親本育種理論、培育新時(shí)期需求的新品種提供理論和物質(zhì)支撐。這就需要 深入認(rèn)識功能化 離子液體催化劑與反應(yīng)物間的相互作用機(jī)制、反應(yīng)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理，以揭示影響反應(yīng)活性、選擇性和穩(wěn)定性的本質(zhì)。 一、研究內(nèi)容 從我國能源安全、資源結(jié)構(gòu)特征和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來看， 以資源優(yōu) 化利用和節(jié)能減排為宗旨，分級液化技術(shù)為先導(dǎo)、定向催化轉(zhuǎn)化技術(shù)為核心、過程優(yōu)化與系統(tǒng)集成為手段， 是褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線。 發(fā)表論文 40–50 篇，申請專利 4–6 件。 揭示褐煤部分加氫程度與油品性質(zhì)及殘?jiān)鼩饣钚缘膬?nèi)在關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)合理的褐煤熱化學(xué)裁剪提供依據(jù)；初步認(rèn)識納米粒子 FT 合成、甲醇定向轉(zhuǎn)化和 CO2 甲烷重整反應(yīng)催化作用機(jī)制和催化劑的失活行為；建立功能化離子液體催化醇醛縮合反應(yīng)熱力學(xué)和動力學(xué)模型，為反應(yīng)器計(jì)算與設(shè)計(jì)提供 理論依據(jù)。 第 二 年 褐煤與供氫溶劑的部分加氫性能，供氫溶劑中各組分間的相互作用，以及富氫油品的形成機(jī)理；研發(fā)與具體過程相適應(yīng)的高活性褐煤加氫催化劑；催化劑結(jié)構(gòu)、組成、 形貌和表面性質(zhì)等對 FT 合成、甲醇定向轉(zhuǎn)化和 CO2 甲烷重整催化性能的影響規(guī)律； 助劑與催化劑活性物相之間的相互作用及其對 FT 合成鐵基催化劑微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能的影響。承擔(dān)單位北京大學(xué)和清華大學(xué)在催化基礎(chǔ)理論和納米催化劑設(shè)計(jì)方面取得了國內(nèi)外矚目的成績，華東師范大學(xué)在催化劑顆粒設(shè)計(jì)、化工過程集成和強(qiáng)化等方面工作出色，中科院蘭州化學(xué)物理研究所長期從事功能化離子液體的基礎(chǔ)理論和大規(guī)模應(yīng)用研究，具有相當(dāng)豐富的研究積累。 主要研究內(nèi)容： (1) 研究 FexCy 表面碳鏈生成和增長機(jī)制，計(jì)算各基元反應(yīng)的過渡態(tài)、活化能和反應(yīng)能，從熱力學(xué)和動力學(xué)上確定烷烴和烯烴的生成路徑；研究各種 FexCy表面醇、醛和酸等含氧化合物的生成機(jī)理，預(yù)測產(chǎn)物分布，結(jié)合實(shí)驗(yàn)表征和反應(yīng)結(jié)果，總結(jié)和完善 FT 反應(yīng)詳細(xì)機(jī)理； (2) 針對 FT 鐵基 催化劑 ，結(jié)合量化計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改進(jìn)和完善現(xiàn)有的FT 合成動力學(xué)模型庫（集總模型、烴生成模型、水煤氣變換模型）； 優(yōu)化烯烴添加、原位生成烯烴的二次鏈增長模型（包括裂解） ，解決烯烷比偏離現(xiàn)象，同時(shí)對產(chǎn)物分布偏離 ASF 分布 給予解釋，完善現(xiàn)有的 FT 合成動力學(xué)模型； (3) 通過計(jì)算分析褐煤分級液化、 FT 合成、甲醇催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)、 CO2重整甲烷過程中各個(gè)工藝流程單元的物料和能量供需，建立最優(yōu)單元模型和系統(tǒng)集總模型，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成與優(yōu)化； (4) 采用 量子化學(xué) 方法，研究甲醇在分子篩孔道內(nèi)酸性位上吸附、活化的中間體結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)化路徑和機(jī)理；甲醇合成 DMM38過程中離子液體結(jié)構(gòu)、活性中心、反應(yīng)過渡態(tài)和活化能的變化規(guī)律，為功能化離子液體的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。 主要研究內(nèi)容： (1) 系統(tǒng)研 究單一離子 液體 以及離子液體混合體系的物理化學(xué)性質(zhì)，為從分子結(jié)構(gòu)和性能出發(fā)設(shè)計(jì)和剪裁合適的離子液體、以及開發(fā)新型功能化離子液體催化劑提供理論指導(dǎo)； (2) 研究催化合成 DMM38的 離子 液體催化劑規(guī)?；苽浼夹g(shù)，依據(jù)催化劑物化性質(zhì)和合成反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)、傳質(zhì)、相變效應(yīng)，設(shè)計(jì)新型熱交換器，強(qiáng)化物料混合的新型反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)催化劑質(zhì)量、純度可控的合成； (3) 開展離子液體 催化 合成 DMM38的過程工程基礎(chǔ)研究，考察間歇和連續(xù)操作條件下影響轉(zhuǎn)化率和選擇性的關(guān)鍵因素，功能化離子液體在長時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性、循環(huán)再生、雜質(zhì)來源與富集等， 以及催化劑特性與反應(yīng)器和外場的匹配特性，設(shè)計(jì)出新型高效的反應(yīng) 分離 再循環(huán)一體化裝置，并考察裝置長時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性。 主要研究內(nèi)容： (1) 采用 STM、 TEM、原位紅外等技術(shù)表征納米粒子催化劑的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系；研究液相中單分散的 Fe、 Co、 Ni 等納米催化劑顆粒尺寸和形貌的可控合成方法，以及在不同保護(hù)劑存在條件下金屬納米顆粒穩(wěn)定性和催化活性的差異，闡明特定形貌和尺寸的金屬納米顆粒與保護(hù)劑相互作用的本質(zhì)和規(guī)律； (2) 針對液相 FT 合成原創(chuàng) 技術(shù) 工業(yè)化應(yīng) 用對納米粒子在高壓流動體系中穩(wěn)定性的要求，考察可溶性金屬納米粒子在高壓流動體系下長時(shí)間運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，研究溶劑在流動體系下的相行為，設(shè)計(jì)新型納米粒子保護(hù)劑，提高納米粒子的催化活性和穩(wěn)定性； (3) 采用納米復(fù)合和空間（零維、一維、二維、特殊孔道）限域等方法，定向合成具有特定尺寸、形貌和組分的納米催化劑，研究納米復(fù)合催化劑的制備以及在限域環(huán)境中的組裝方法；研究合成氣在納米限域催化劑上的轉(zhuǎn)化特性、反應(yīng)機(jī)理，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液相 FT 合成原創(chuàng)技術(shù)。同