微光成像系统信噪比及图像探测特性研究

分析了电子轰击电荷耦合器件(EBCCD)微光成像系统的噪声源,建立了系统的信噪比模型,指出了在微光成像系统本身的增益和量子效率等性能确定的条件下,成像系统输出图像信噪比不仅仅与输入面照度有关,还与输入图像的空间频率有关,并通过实验得到了证明,指出了经典的图像探测方程(Rose方程)的不完善之处.

Electronic investigation of self-organized InAs quantum dots

Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) has been applied to investigate the electronic properties of self-organized InAs quantum dots. The energies of electronic ground states of 2.5ML and 1.7ML InAs quantum dots (QDs) with respect to the conduction band of bulk GaAs are about 0.21 eV and 0.09 eV, respectively. We have found that QDs capture electrons by lattice relaxation through a multi-phonon emission process. The samples are QDs embedded in superlattices with or without a 500 Angstrom GaAs spacing layer between every ten periods of a couple of GaAs and InAs layers. The result shows that the density of dislocations in the samples with spacer layers is much lower than in the samples without the spacer layers.

沙地樟子松水分生理生态特征及其适应性——以科尔沁沙地东南缘为例

沙地樟子松天然分布于大兴安岭以西的呼伦贝尔草原红花尔基一带，分布范围虽然相对狭窄，但其具有重要的防风、固沙等生态功能，而且，该区沙地樟子松林的分布范围正呈现不断扩大的趋势。然而，在引种区（科尔沁沙地东南缘），20世纪70~80年代曾经引起国际关注的沙地樟子松人工林，自从90年代初以来，逐渐出现了以枯梢、生长下降，甚至死亡等为特征的衰退现象。与此同时，沙地樟子松人工造林仍在北方干旱、半干旱沙区大面积推广。面对如此具有重要防风固沙作用并在大范围推广的沙地樟子松人工林，解释其为何衰退，其机理如何，回答现存沙地樟子松人工林发展方向及培育等理论和实践问题，成为目前面临的巨大挑战。 本论文在对沙地樟子松天然分布区与引种区野外调查、气候差异性对比分析的基础上，结合对引种区沙地樟子松幼苗、幼树及中龄林的水分生理生态过程实验，研究了沙地樟子松在引种区自然条件和干旱胁迫下的光合生理和水分生理生态特征；重点分析了水势、气孔导度等生理因素和土壤含水量、光合有效辐射、气温、空气相对湿度等生态因素对净光合速率、蒸腾速率的影响。结果表明： 1）较低、较长的低温和降雪覆盖有利于沙地樟子松更好的生长；运用De Martonne干燥度指数对气候类型进行划分，沙地樟子松引种区（科尔沁沙地东南缘）生态系统应为草地或疏林草地生态系统。 2）引种区近50 a来年平均温度存在着明显的线性上升，平均每10 a增温0.185 ℃；该区年平均降水量没有显著的变化趋势，但是，在过去的50 a里，该区平均每15 a 左右出现1次大旱。 3）在引种区多年年平均降水量条件下，沙地樟子松幼苗80%以上的时间处于受胁迫的状态，17%的时间处于不受水分胁迫的状态，而仅有1%左右的时间处于不能利用土壤水分的状态；在不同密度、不同年龄的沙地樟子松人工林中，土壤可溶性盐总量都很低，对沙地樟子松林木生长不会造成盐分胁迫；由于地下水位的急速下降，目前，引种区大部分地方地下水不能被沙地樟子松所利用。 4）随着模拟年降水量的减少，沙地樟子松幼苗的生长明显受到抑制，针叶水势、蒸腾速率、光合速率均有下降，各部分生物量积累明显降低；当模拟年降水量低于350 mm时就已经对沙地樟子松的生长产生了较大的限制。 5）在科尔沁沙地东南缘，影响沙地樟子松生理生态特征的主要因素为水分条件，特别是在树高生长旺季以及生长末期，而在生长中期，主要是光照和水分共同影响沙地樟子松的生长；在沙地樟子松天然分布区（红花尔基），影响沙地樟子松生长季节中期生理生态特征的主要因素也是水分和光照条件，这与在科尔沁沙地东南缘樟子松生长中期观测到的结论一致。然而，与天然沙地樟子松相比，引种区沙地樟子松每天干物质的积累增加为天然分布区的3~13倍，每天蒸腾耗水量为天然分布区的7~19倍。 综合以上对引种区的生态气候、水分条件以及沙地樟子松本身生理生态特征的分析结果得出，引种区与天然分布区水、热差异导致引种区沙地樟子松在年内的生长期延长（与天然沙地樟子松相比），以及在生长季节每天蒸腾耗水量的剧增及耗水时间的延长；同时，在引种区由于年内降水分布极不均衡，冬季降雪覆盖少，导致4、5、9三个月份的水分极度亏缺，该季节引种区水分亏缺严重限制了沙地樟子松的生长。大面积营造纯林、地下水位急剧下降（目前，引种区大部分林地的沙地樟子松已不能利用地下水）以及引种区每15 a左右一次的特殊干旱是导致沙地樟子松死亡的最直接原因。从个体水平上来说，近50 a的引种驯化，沙地樟子松并没有完全表现出适应引种区生长环境的迹象。最后，基于以上对沙地樟子松人工林衰退分析的基础上，提出了对现存沙地樟子松人工林总体经营的方向及具体经营对策。

中国南海深海沉积物中的微生物资源

由于采样条件和培养条件的限制，深海微生物研究的较少，因此目前海洋微生物资源的研究主要集中在近海和浅海。而深海独特的生态环境，使微生物形成了独特的代谢体系，成为新颖化合物的重要来源，具有很好的开发应用前景。本文首次较为系统的研究了深度为1758-3600m南海海底沉积物中深海微生物资源的分离和活性菌株的筛选情况，旨在为探索我国南海深海微生物资源提供一定的科学依据。 采用多种分离培养基从6个不同深度（1758、2620、3200、3500、3587和3600m）的南海深海沉积物样品中，分离到225株深海微生物，包括40株放线菌和185株细菌。以分离得到的225株深海微生物为研究对象，从产蛋白酶、抗真菌、杀虫三个方面进行活性菌株的筛选，研究南海深海沉积物中的微生物资源状况： （1）.将分离到的225株深海微生物，同时在10℃、28℃、45℃三个温度下进行产低温蛋白酶、中温蛋白酶、高温蛋白酶的筛选。初筛结果表明：这225株深海微生物大都有大小不同的产蛋白酶能力。10℃有产蛋白酶的有109株，28 ℃产蛋白酶的有160株，45℃产蛋白酶的有117株。筛选到一株在45℃下有较强产蛋白酶能力的菌株B1394，其酶活可达873U/ml，有一定的应用前景。通过形态观察、生理生化测定、16SrDNA序列测定，将B1394定名为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。其粗酶液性质研究发现：最适酶活温度60℃，最适pH 8.0， 40℃、50℃和60℃热稳定性较好， Mn2+ 、Mg2+ 、Ca2+对该蛋白酶有激活作用，Hg2+ 、Fe3+ 、Cu2+ 、Zn2+ 、 Fe2+对其有抑制作用，苯甲基磺酰氟（PMSF）几乎完全抑制其活性，推断为丝氨酸蛋白酶。 （2）.对其中100株深海细菌和40株深海放线菌，以立枯丝核菌（ Rhizoctonia solani）和白色念珠菌（Candida albicans）为靶菌进行了抗真菌活性的筛选。初筛结果表明：分别有37株和35株深海细菌对立枯丝核菌和白色念珠菌有抑菌活性，分别占被检测细菌数目的37%和35%；有18株深海放线菌对立枯丝核菌有抑制作用，占被检测放线菌总数的45%。筛选到一株有较强抗真菌活性的深海放线菌SHA6，其发酵液对包括尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）在内的10种植物病原菌有明显的抑制作用。对其发酵液的理化性质进行初步研究发现SHA6发酵液具有良好的热稳定性和酸碱稳定性, 对SHA6进行分子生物学鉴定后将其初步定名为为橙色单胞菌（Aurantimonas altamirensis）。 （3）.以卤虫为初步筛选模型，对其中的20株深海放线菌进行了杀虫方面的筛选，结果发现有5个深海放线菌菌株表现有较强的杀虫活性。其中深海放线菌SHA4发酵液的乙酸乙脂提取物杀卤虫的活性最强，在浓度为100μg/ml时杀卤虫活性为83%,而在浓度400ppm时，48h可以杀死38%的甜菜夜娥。对SHA4进行分子生物学鉴定后将其初步定为拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis sp）。 总之，本论文阐明了我国南海深海沉积物中微生物资源状况的初步研究结果，为进一步开发利用我国南海深海微生物资源奠定了基础。

长白山赤杨从枝菌根真菌DNA分子多态性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。随着现代分子生物学技术的发展，丛枝菌根真菌的研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。但相比国际而言，国内针对菌根真菌分子水平上的研究发展较为缓慢。本项研究对中国吉林长白山东北赤杨、西伯利亚赤杨、色赤杨丛枝菌根真菌DNA分子多态性进行初步研究，试图揭示其一般规律，为更好地利用这一资源提供理论依据。通过比较与筛选，得到丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便的提取纯化方法—改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。根据丛枝菌根真菌185 rRNA小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR（Labelled Primers-PCR，LP-PCR）扩增，再经单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析来检测其DNA分子在“种”水平上表现出的多态性。研究结果显示：丛枝菌根真菌在“种”的水平上并未随各宿主的变化表现出丰富的多样性；长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在自身“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种”的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。

地衣芽孢杆菌GXN151纤维素酶基因的克隆与表达

从广西大学农场陈旧稻草堆、甘蔗渣堆、龙胜温泉等地采集不同的土样和水样，从中共分离到10株能降解结晶纤维素的细菌、放线菌和真菌，对它们的165RNA或185 rRNA基因序列进行了分析，其中从稻草堆中分离到的好氧细菌GXN 151具有耐中温、生长迅速、能降解天然纤维素的特点。运用生理生化和电镜观察进一步将其鉴定为地衣芽抱杆菌。用pUC18和pBluescript KS＋作载体，分别以CoR工和品u3AI部分酶切的GXN 151的总DNA作目的片段，在大肠杆菌中构建了地衣芽抱杆菌GXN151的2个基因文库。运用含狡甲基纤维素的平板筛选法，从GXN151的基因文库中共筛选到14个表达梭甲基纤维素酶（CMCase）活性的克隆，采用酶切分析、亚克隆、Southern杂交、DNA测序分析将这些克隆划分为3类不重叠克隆群。pGxNLI、pGXNLZ、pGxNL7、pGxNP12和pGxNPI～pGXNP6共10个克隆归为一类重叠克隆，测序分析了PGXNLZ的序列，其长度为3672bP，其上含有一个完整的长1626 bp的ORF（GenBonk索引号为AY291583），可编码一个含542个氨基酸的内切葡聚糖酶Ce15A，其预计分子量为59，625D娜Ce15A含有家族5糖基水解酶催化功能域和家族3碳水化合物结合组件（CBM3）。PCR 扩增了ceJSA的编码框并将其克隆到大肠杆菌表达载体pET-30a（＋）上，酶谱分析表明该基因在大肠杆菌JM109（DE3）和BL21（DE3） pLysS中均表达出具梭甲基纤维素酶活性的蛋白质产物。克隆pGxNLg测序共得5818bp，pGxNLg序列中含有一个完整的内切葡聚糖酶基因cel12A（GenBaok索引号为AY291066）和一个外切-Q-葡萄糖营酶基因amyA，cel12A长783 bp，可编码含261个氨基酸的蛋白质，预计分子量为29，035 Da，含有一个家族12糖基水解酶催化功能域。amyA为1680bP，推断其编码含560个氨基酸的蛋白质，预计分子量为65，121 Da。PCR扩增了cel12A基因的含催化功能域编码区的DNA序列并连接到表达载体pET30a（＋）上得表达质粒pGxN12A，pGXN 12A在大肠杆菌JM1O9（DE3）和BL21（DE3）pLysS中均J高效表达，并对表达条件进行了研究。克隆pGXNLS、pGXNPS和pGXNpn为一类重叠克隆，测序表明pGxNPll克隆的序列共为3406bP，它包括了一个完整的内切葡聚糖酶基因ce19A和一个不完整的纤维二糖水解酶基因ce148A，ce19A基因由1899bP组成，可编码一个含633个氨基酸的蛋白质，预计分子量为71，240Da。ce19A基因的产物Ce19A含有一个家族9糖基水解酶催化功能域和一个家族3碳水化合物结合组件（CBM3）。Ce148A属于糖基水解酶第4S家族，DNA杂交表明cel48A基因的未被克隆的下游序列位于一个约10kb的SaLI片段或4kb的EcoRI片段上。

红松针阔混交林林木死亡量和主要树种倒木分解规律的研究

红松针阔混交林，是我国东北东部山地稳定的地带性天然森林植被。开展其林木死亡量和倒木分解规律的研究，不仅能有效地监测红松针阔混交林的动态。而且能加深倒木生态功能的认识，为合理管理倒木资源提出对策。同时也有助于填补我国倒木研究的空白。根据研究，长白山红松阔叶林和阔叶红松林林木年死亡量分别为0.15 ～ 0.66T/年·ha和1.23 T /年·ha。倒木年输入量分别为0.03 ～ 0.19 T/年·ha和0.22 T /年·ha。林木年死亡量和倒木年输入量随着林分时空的变化差异很大。风害是其林木致死的主要原因。红松阔叶林有倒木82株/ha，站杆8析/ha。倒木的生物量为7.90T/ha，倒木的复盖度为1.31%。阔叶红松林倒木和站杆分别为94株/ha和24株/ha，倒木生物量为16.23T/ha。倒木的复盖度为2.02%。红松紫椴倒木分别占上述这两个类型倒木总生物量的59.17%与46.77%。红松阔叶林和阔叶红松林倒木株数、复盖面积、体积和生物量按腐烂级分配基本呈正态分布。红松阔叶林倒木的径级结构与活立木径级结构并非完全一致林地倒木的方向与主风向关系不大。研究表明，红松（y_1）和紫椴（y_2）的分解模型分别为y_1 = 0.3747e - 0.0162t. y_2 = 0.4454 e~(-0.0275t)，单项指数衰减模型是红松紫椴倒木分解较为理想的数学模型。它们的分解常数为0.0162 ～ 0.0230/年与0.0275 ～ 0.0390/年，其中粉碎常各为0.0068/年与0.0115/年。红松紫椴倒木重量损失掉50%，大约需43年与25年，重量损失掉95%，大致需185年与106年。红松倒木胸径大小对分解常数无显著影响。倒木下方一般比倒木上方和侧方分解要快一些。但差异并不十分显著。倒木边材到心材的不同层次。其分解常数逐渐下降。红松和紫椴倒木分解中。倒木C含量比较稳定。N、Ca和Na都呈不同程度的递增。k呈下降趋势。而P和Mg变化没有明显的规律。红松阔叶林和阔叶红松林倒木中分别含有C3361.12 kg/ha、7184.11kg/ha; N 26.83kg/ha、33.44 kg/ha; P 3.68kg/ha、6.29kg/ha; ca33.33kg/ha 38.04kg/ha; mg 2.67kg/ha、 3.87 kg/ha; K 4.73 kg/ha. 8.15 kg/ha; Na 1.42 kg/ha、2.76 kg/ha. 倒木是重要的养分库，尤其是N素库。红松阔叶林倒木影响天然更新的主要方式是通过林木风倒或枯死。形成林窗。为天然更新创造有利条件。这和云冷杉林大部分是直接在腐烂的倒木上完成天然更新的机制不同。研究结果表明，倒木是红松针阔混交林生态系统中重要的组成部分。为此建议在长白山自然保护区，应严禁人为清理倒木，并进一步开展倒木的研究。同时针对以生产木材为主的红松阔叶林内侧木，提出了一些相应的管理措施。