Mixed-mode fracture mechanisms near the fatigue threshold of aisi-316 stainless-steel

Near threshold, mixed mode (I and II), fatigue crack growth occurs mainly by two mechanisms, coplanar (or shear) mode and branch (or tensile) mode. For a constant ratio of ΔK_I/ΔK_II the shear mode growth shows a self-arrest character and it would only start again when ΔK_I and ΔK_II are increased. Both shear crack growth and the early stages of tensile crack growth, are of a crystallographic nature; the fatigue crack proceeds along slip planes or grain boundaries. The appearance of the fracture surfaces suggest that the mechanism of crack extension is by developing slip band microcracks which join up to form a macrocrack. This process is thought to be assisted by the nature of the plastic deformation within the reversed plastic zone where high back stresses are set up by dislocation pile-ups against grain boundaries. The interaction of the crack tip stress field with that of the dislocation pile-ups leads to the formation of slip band microcracks and subsequent crack extension. The change from shear mode to tensile mode growth probably occurs when the maximum tensile stress and the microcrack density in the maximum tensile plane direction attain critical values.

苔藓植物一些东亚特有属的分子系统学研究

苔藓是高等植物（有胚植物或陆地植物）中最原始的一类，但种类却丰富多样，其形态和生长环境的多样化程度高于蕨类和裸子植物，且对极端环境的忍耐力更强，分布范围也更广。“特有”是一个地理概念，它是相对广布而言，当一个类群的分布范围有一定的限制时即为特有现象。“东亚特有”是指分布范围主要局限于中国，朝鲜，日本和蒙古等，向北可及俄罗斯远东地区，少数可分布至中国南部相邻地区的植物类群。东亚地区主要以温带植物区系为主，但也包含一些热带植物区系成分，还因为第四纪以来受冰川活动影响较少，因此植物种类非常丰富。东亚地区也是苔藓植物的多样性中心之一，这里有较多的特有成分。在我国总共分布有苔藓植物东亚特有属35属，其中苔类5属，藓类30属。长期以来，特有成分始终引起人们的极大关注，不仅是因为其在植物地理学上的重要性，还因为特有类群中包含了孓遗类群，往往系统位置比较关键，此外，大部分特有类群对人为干扰比较敏感，对其保护就愈加重要，因为它在这个地区的消失就意味着一个类群的灭绝。 我国对苔藓植物东亚特有类群已有较好的认识，在前人知识积累的基础之上，我们期望通过分子系统学的方法，开展对东亚特有苔藓属的研究，逐步揭开特有属植物的神秘面纱，最终在系统树上找到它们各自应该属于自己的位置。 在本次研究中，我们总共得到十一个苔藓植物东亚特有属的新鲜材料。在实验室中我们对这十一个特有属叶绿体和核的六个基因（叶绿体atpB, rbcL, cp-SSU, cp-LSU 和核18S，26S rDNA）进行了测序，并在此基础之上，构建了来自苔藓植物106个属上述六个基因的联合矩阵，并对它们进行了系统学分析。本文所选十一个特有属中除三个苔类属和一个线齿藓类的属之外，其它七个特有属都属于侧蒴藓类。根据近几年的研究结果，侧蒴藓类中灰藓目被认为是起源自一次快速辐射演化，灰藓目各科之间的关系以及各科的范围都很难确定。即便本实验测序一万多bp，这一支之内的关系仍不能解决。 在以上结果的基础上，本文对线齿藓类的树发藓属（Microdendron）进行了较为详细的研究，我们用最大简约法分析了金发藓目15属，33种的18S, rbcL和trnL-F序列的联合矩阵。对树发藓属的微形态进行了电镜扫描。形态和分子数据的分析结果表明，这个特有属在属级水平是不成立的，它仅是小金发藓属的一个种。此结果支持将这个东亚特有属降为种的等级。此外，本文还对囊绒苔属（Trichocoleopsis）和新绒苔属（Neotrichocolea）的系统位置做了比较详细的研究。我们分别分析了一个苔类植物57属的四基因（cp-SSU, cp-LSU, atpB and rbcL）矩阵和一个苔类植物24属的九基因（cp-SSU, cp-LSU, atpB, psbA, rps4, rbcL, 18S, 26S and nad5）联合矩阵，结果显示囊绒苔属和新绒苔属互为姐妹群关系，而毛叶苔属（Ptilidium）又是它们二者的姐妹群。研究结果支持了囊绒苔属和新绒苔属组成新绒苔科（Neotrichocoleaceae），而不同于前人的观点：将上述两属放置于毛叶苔科（Ptilidiaceae）、绒苔科（Trichocoleaceae）或多囊苔科（Lepidolaenaceae）。另外值得注意的是这两个特有属和毛叶苔属组成的一支位于叶苔类（Leafy liverwort）中“Leafy I”和“Leafy II”两大支之间，但这一支确切的系统位置没有解决，仍有待于进一步研究。 除此之外，本文还利用GenBank中的数据对东亚特有属日鳞苔属（Nipponolejeunea）和耳坠苔属（Ascidiota）（未获得实验材料）进行了初步的系统学分析。结果表明传统上放在细鳞苔科的日鳞苔属与毛耳苔科的毛耳苔属（Jubula）为姐妹群关系，建议将日鳞苔属置于毛耳苔科;耳坠苔属是光萼苔科的成员，属的分类等级是合理的。 最后本文利用罚分似然法，选取多个化石作为标定点，对来自苔藓植物主要类群及其它陆地植物共115个类群5个基因（atpB, rbcL, cp-SSU, cp-LSU, 18S）的矩阵进行了分子钟的分析，初步估算11个东亚特有属的分化时间。

金粟兰花发育相关基因的结构、功能和进化研究

花是被子植物区别于其它植物大类群的最重要的特征，其形态多种多样。花的发育取决于一个复杂的涉及到多个基因和过程的调控体系，因此花的起源和多样化过程实际上可以理解为这个调控体系的进化过程。在被子植物的不同物种中，花发育相关基因的组成并不相同，且经历了不同的进化历史，这意味着这些基因可能以不同的方式调控花的发育。相对于核心真双子叶植物相对稳定的花形态结构而言，基部被子植物的花具有丰富的多样性。因此，对基部被子植物花发育相关基因的研究对于我们理解被子植物花的进化非常重要。 金粟兰科（Chloranthaceae）是基部被子植物的代表类群之一。与研究得比较深入的模式植物相比，花被、雄蕊或雌蕊的缺失，使得该科植物的花比较简单。因此对该科植物中花发育基因的研究不仅有助于揭示花的起源以及花多样性分化的分子机制，还将为认识花部构造简单化的机制提供资料。本文以金粟兰（Chloranthus spicatus）为实验材料，取得了以下研究结果： 1.花发育相关基因的克隆 应用5’/3’RACE的方法，我们从金粟兰不同发育阶段的混合花芽中克隆到了与花发育相关的MADS-box基因：CsPI、CsAG1和CsAG2。 2. 两个A类MADS-box基因表达式样的对比分析 在营养分生组织向生殖分生组织的转变中，花原基的形成，以及随后雄蕊、心皮、花粉、胚珠和胚囊的发育中，CsAP1-1和 CsAP1-2基因均表达。唯一不同之处在于，在花发育成熟期，CsAP1-1在外珠被也有表达，而CsAP1-2在外珠被处没有表达，而只在内珠被处表达。这一结果反映了基因重复事件发生后，两个基因在功能上也有了一些分化。 3. B类基因功能的保守性和多样性 通过转基因实验和蛋白质相互作用研究对B类基因的功能和作用方式进行了研究，得到以下结果：1）金粟兰CsAP3基因的C末端的点突变所造成的paleoAP3基元的部分缺失对该基因的功能没有决定性的影响;2）金粟兰paleoAP3型基因CsAP3所编码蛋白的C末端以及paleoAP3基元，与拟南芥euAP3型基因AtAP3所编码蛋白的C末端以及euAP3基元没有功能上的不同;3）金粟兰paleoAP3型基因CsAP3与拟南芥euAP3型基因AtAP3 的主要功能存在一定差异，前者主要参与雄蕊形成，而后者既参与雄蕊的形成也参与花瓣的形成; 4）CsPI基因所编码的蛋白可以与AP3类蛋白相互作用进而影响花瓣的形成，因此该基因在功能上是保守的。 4. 金粟兰CsAG1基因的序列结构和功能分析 通过序列结构分析发现，CsAG1属于C类基因，具有保守的AG I基元和AG II基元。过量表达实验分析表明CsAG1的功能与A类基因的功能是相拮抗的。 5. 各类MADS-domain蛋白间的相互作用 在前面工作的基础上，我们首次对金粟兰中各类MADS-domain蛋白间的作用方式进行了研究。酵母双杂交结果表明：1）C末端的完整性对于MADS-domain蛋白二聚体的形成没有影响; 2）去掉M区的CsAP3蛋白与CsPI蛋白都能够形成异源二聚体，同时它们又可以各自形成同源二聚体; 3）E类蛋白既可以和A类或C类基因产物相互作用，也可以同AP3和PI型蛋白相互作用，充分体现了E类基因产物作用式样的保守性; 4）金粟兰中，FUL-like型基因所编码的蛋白CsAP1-1与CsSEP3和CsAG1也能形成异源二聚体，这与核心真双子叶植物的euFUL型蛋白在作用式样上是非常相似的。然而，金粟兰CsAP1-1蛋白不能形成同源二聚体。 综合以上结果发现，在无花被的金粟兰中，仍然存在着A、B、C/D、E类花发育相关的基因。这些基因的功能与核心真双子叶植物中同类基因的相比，有些是保守的，比如CsPI基因可以参与花被的形成;但也有一些是不同的，比如CsAP3基因主要参与雄蕊形成而非花被形成过程。由此可以看出被子植物花器官的发育是一个非常复杂的调控过程，不同植物中的调控机理及进化历程可能是不同的。

基于TCP和MYB基因的表达模式，试探四数苣苔（Bournea sinensis）(苦苣苔科)中次生辐射对称花形成的进化发育途径

花对称性，作为花器官的一个基本而又非常重要的特征，它的进化发育过程，越来越吸引着科学家们的注意力。次生辐射对称花的形成也越来越受到关注。然而在分子发育水平上，除了模式植物金鱼草（Antirrhinum majus）和少数其他种外，次生辐射对称花演化的机制仍然是一个巨大的未被探索的领域。 在金鱼草和柳穿鱼（Linaria vulgaris）中，腹部化反常整齐花的形成各自是由CYC和LCYC基因沉默所致，二者基因沉默分别是由于转座子的插入和DNA广泛甲基化所导致;而在豆科（legumes）中，辐射对称花的形成是由于legCYC基因在五个花瓣上都有表达，这种情况和金鱼草中CYC基因同源异位表达所形成的背部化辐射对称花相似。然而，自然起源的两侧对称花支系中的次生辐射对称花的形成似乎并不是简单的花对称性基因功能丢失或获得。自然形成的次生辐射对称花究竟可能经历了怎样的进化途径？对此，我们选择了广义唇形目（Lamiales sensu lato）中苦苣苔科（Gesneriaceae）植物——四数苣苔（Bouenea sinensis）作为研究对象，通过和模式植物金鱼草的突变体中花对称性基因表达特征比较，结合其近缘种——五数苣苔（Bournea leiophylla）中DIVARICATA在时间和空间上的表达特征，试图揭示苦苣苔科中可能的两侧对称向次生辐射对称花转变的新的演化途径，以及在这种进化过程中所产生的可能的器官丢失或融合现象。 四数苣苔和五数苣苔同属于苦苣苔亚科（Cyrtandroideae）苦苣苔族（Trib.Ramondeae Eritsch）中的四数苣苔属（Bournea Oliv）。该属仅仅有两个种——四数苣苔和五数苣苔，它们都是次生辐射对称花类群中的典型代表，而且两者花发育过程都显示出了由腹部向背部顺序发生和生长的特征。然而和五数苣苔相比，四数苣苔花瓣和雄蕊数目分别少了一枚，拥有四枚花瓣（背部花瓣两枚、两侧花瓣两枚）和四枚雄蕊（背部雄蕊一枚、两侧雄蕊两枚、腹部雄蕊一枚）。从形态特征比较来看，很有可能是四数苣苔在次生辐射对称花形成的过程中，发生了腹部花瓣的丢失和两枚腹部雄蕊愈合成了一枚较大的腹部雄蕊。那么，我们推测在四数苣苔次生辐射对称花形成过程中，花对称性基因即CYC类和DIV类基因在分子水平上发生了变化，这种变化和四数苣苔中次生辐射对称花的形成有关。 基于上述考虑，我们开展了对四数苣苔中花对称性基因——BsCYCLOIDEA、BsDIVARICATA、BsRADALIS以及BsCYCLIND3四个基因共9个拷贝进行了在花组织中表达模式研究。我们在四数苣苔中共分离到了五个拷贝的CYC类基因，分别命名为BsCYC1C-1、BsCYC1C-2、BsCYC1D、BsCYC2A、BsCYC2B。这五个拷贝在保守的TCP区和R区保持了高度的同源性。BsDIV的两个拷贝BsDIV1、BsDIV2也是如此，在保守的两个区domain I、domain II，尤其是在那些螺旋和环结构处，保守性相当高。组织原位杂交结果显示，BsDIV在四数苣苔中的表达非常特别，在金鱼草和五数苣苔中该类基因的表达分两个不同时期，即早期表达和晚期特异性表达，BsDIV在四数苣苔中似乎没有早期表达模式或者在很早期就已经进入到了晚期的表达模式。它在四个花瓣的两侧边缘和四个雄蕊上均等表达，而且这种表达持续时间相对比较长。组织原位杂交结果也得到了RT-PCR结果的支持。有趣的是BsRAD的RT-PCR结果显示，BsRAD在晚期花瓣上只在背部表达，但是在雄蕊上的表达却和金鱼草中AmRAD在背部区域表达不同，它的表达从背部延伸到了两侧和腹部。BsRAD在花器官的第二轮和第三轮的表达显然发生了分化。这种现象可能暗示着BsRAD功能发生了分化。BsRAD和BsDIV在腹部雄蕊上精细的时间空间调控关系可能正是导致腹部雄蕊愈合的原因。RT-PCR结果并没有检测到BsCYC2在晚期花上的表达。原位杂交结果显示BsCYC2在第8期以后表达就基本消失了，从而验证了RT-PCR结果。BsCYC2在早期花原基和早期花器官上都是均匀表达，但在表达消失之前，它在花瓣裂片和花冠筒的分界处则有表达信号，BsCYC2可能和调控花冠筒高度有关。根据Almeida 和 Galego（2002）所说，花冠筒高度的改变依赖于CYC 、DIV基因和其它非主动生长决定因子之间的相互作用。BsCYC1C晚期的RT-PCR结果显示它在背部花瓣、背部雄蕊和两侧雄蕊上均有表达信号，但在腹部花瓣和雄蕊上则没有表达信号，这似乎和四数苣苔由腹部向背部顺序发育的形态特征相符合，说明BsCYC1C可能起到了抑制背部花瓣和背部雄蕊生长的作用。

牵牛光周期诱导过程中特异蛋白质的出现

日本紫花牵牛（pharbitis nil CV violet）幼苗经三种不同光周期处理后（I. 16小时暗处理;II. 16小时持续光照;III、16小时暗处理中间施加10分钟光间断）不同时间取子叶提取蛋白质，双向电泳分析后发现，暗处理后24小时子叶中出现一特异蛋白质（MW：19KD，pI4.5）。暗处理后48小时仍能观察到此特异蛋白质。 通过观察光周期诱导前后不同时期去子叶或向子叶施加抑制剂对牵牛开花的抑制作用，推测与光周期诱导相关的mRNA是在暗处理期间合成的，而特异蛋白质的合成则持续到暗期结束后的24小时。在牵牛子叶内进行的光周期诱导需40小时才得以完成（16小时暗处理+随后的24小时）。 通过研究经三种不同光周期处理的牵牛子叶中线粒体在离体情况下蛋白质的合成，观察到经暗处理的牵牛子叶中，线粒体在体外多合成了三种蛋白质（与经NB处理和CL处理的植株相比）。从此推测牵牛经暗处理后，子叶中特异蛋白质的产生有特异时空性。

苜蓿核基因组文库的构建及豆血红蛋白基因的分离

苜蓿（Medicago Sativa L）是在共生固氮研究中常用的豆科植物之一。为了研究共生固氮的机理，尤其是对宿主植物豆血红蛋白基因和其它结瘤素基因的结构、表达和调控进行探讨。我们以λ系列噬菌体EMBL4作载体，用苜蓿核DNA10-20Kb片段作供体，构建了苜宿核基因组文库，共得到8.75×105pfu重组噬菌体，达到了建库的容量。用EcoR I对10个随机选择的重组子DNA进行酶切检查，证明其插入片段大小分布在10-22Kb之间，与预期的相同。用苜蓿豆血红蛋白CDNA作探针，经三轮噬菌斑原位杂交和点杂交，成功地从基因文库中分离出四个含豆血红蛋白基因同源顺序的重组噬菌体克隆。对其中之一用EcoR I Bgl II、 Hind III作了酶谱分析。

分子标记技术在甘兰型杂交油菜育种上的研究与应用

本文应用RAPD分标记技术对我国重要的油料作物“杂油59”杂种种子的Fl代杂种的纯度进了技术鉴定，并完善了这一技术，摸索出这一适合于目前生产应用的实用方法，填补了这一技术在油菜作物应用上的空白。用RFLP技术对我国重要的雄性不育材料“陕2A”细胞质进行了分子水平的鉴定，为证明“陕2A”是一类新型的雄性不育材料提供了重要的实验证据。 对甘蓝型油菜采用DNA快速提取法、酚仿法和CTAB法应用于不同的分子标记分析，实验结果显示： CTAB法适用于样品量大，纯度要术高的RFLP技术，酚仿法适用于引物筛选、DNA模板用量大的PCR反应，而快速提取法特别适合于生产上对种子纯度检测，是生产上推广前景很好的实用技术。 对甘蓝型油菜RAPD技术应用当中PCR体系的建立进行了探讨。实验结果显示：热启动对PCR结果的影响至关重要。而Mg++浓度、dNTP浓度、模板浓度、Tag酶用量对反应结果有不同程度的影响。经过反复实验：当PCR各组分按Mg++，2mM;dNTP，200uM;模板浓度，50ng - lOOng时，PCR的结果最好。PCR反应条件经反复实验后确定为：第一个循环：（热启动）94℃，Imin20sec．OoC 2min循环一次;第二个循环：（解链）94℃ 50sec，（退火）40℃ Imin30sec;（延伸）72℃lmin;循环40次。第三个循环：72℃lOmin，循环1次。反应总体积为20ul时最为适用。 用40个lOmer的RAPD随机引物对“杂油59”的2个亲本“垦C8”和“陕3A” 进行RAPD分析，共出现290条带，分布于3530-220bp之间。引物opA-06、opK-03、opK-13、opj-12出现阳性扩增。经重复实验后确定： opK-03的PCR结果重复性最好，该引物序列为：CCAGCTTAGG。用它对两个亲本进行RAPD分析，PCR结果共出现9条带，其中510bp、260bp为二条特征带。在Fl代中这两条特征带重现性很好。用50个商品用种萌发的F1单株进行验证，检测结果为3个个体没有出现510bp的特征带，4个个体没有出现260bp的特征带，有5个个体出现了其它带，纯度为78%，与生产用种的纯度相符。 通过对“杂优59”不同生育时期及不同取样部位作酯酶同工酶电泳方法与RAPD方法相比较，结果显示：RAPD方法可以弥补同工酶方法的缺限。由于它是基于基因水平的分析技术，可以不受环境条件、发育时期、取材部位等客观条件的限制，并具有取样量小、易操作、费用低、灵敏度高、可以检测出亲缘关系相当近的种闾或种内的材料，具有独到的优点。是值得今后在生产上推广的新技术。 用6个雄性不育材料线粒体的特异探针：ALXR 18（线粒体ATPaseα亚基）;COB 640(脱辅基细胞色素-b);COX -I（细胞色素氧化酶亚基-I）;COX -Ⅱ（细胞色素氧化酶亚基-II;PDC - 12（胡萝卜线粒体随机片断）;C2（玉米线粒随机片断），对“陕2A”，Hybrides Polima，Ogura NSL 94/96, Ogura MLCH036, Ogura NSL, Polima, Fu27,Fu38, Anand等9个材料进行RFLP分析，结果显示：用限制性内切酶EcoR I消化后的DNA与探针COB 640杂交，“陕2A”材料在4.5 kb处缺失，与ALXR 18探针杂交，在4.4 kb、4.2 kb处也明显缺失，证明“陕2A”显然不同与其它不育材料。用ALXR l8为探针，与用内切酶Nc01的酶切片断作Sourthern杂交，在RFLP谱带上6.1 kb、2.4 kb、2.5 kb处明显缺带，进一步为“陕2A”是一种新型的甘蓝型油莱雄性不育系提供了证据。

温敏转绿型水稻叶绿素缺失突变体1103s失绿复绿特性研究

叶绿素突变泛指能导致叶绿素代谢失调的核基因或叶绿体基因突变。发生叶绿素突变的植物个体普遍表现为叶色的变化，目前已报道的多数叶绿素突变体为人工诱变产物。叶绿素缺失突变导致的叶结素代谢缺陷实际上反映了叶绿体发育过程的缺陷，研究叶绿素突变更重要的意义是在于阐明叶绿体发育过程。 本研究所用材料1103s是一类特殊的叶绿素突变体，为籼性光敏核不育水稻（Oryza sativa L.）8902s群体中发现的自发突变体。该突本所具有的失绿特性为特定温度条件下才表现出来的瞬时性状，在环境温度恢复后，失绿组织可复发。遗传分析表明该突变由隐性核基因控制。本文不1103s所具有的温度敏感和失绿复绿特性，在亚细胞水平和生理化水平进行了详细的探讨。 叶绿素含量的检测表明，诱导后表现失绿的叶片组织内叶绿素含量明显降低，叶绿素a/b比值升高，原脱植基叶绿素含量低于绿色组织。失绿组织中的这种原脱植基叶绿素在失绿组织中含量的减少是由两方面因素造成的，其一是叶绿素合成过程中原脱植基叶绿素合成之前的某一步过程反应受阻;其二是原脱植基叶绿素向叶绿素转化的过程是正常进行的。 对1103s叶绿体内部的超微结构观察表明：1.控制叶绿素缺失性状的是一多效基因。该基因在特定温度条件下表达时，不仅影响到叶绿体的发育，也对细胞质中的其他细胞器产生重要的影响，其结果是细胞质中的高度有序的内膜系统被大量形状不规则的泡状结构所取代。放大后发现，这类泡状结构由（1）线粒体（2）功能未知的泡状结构I，其内部含颗粒状物质泡结构被膜内还有数层不连续的膜残片（3）功能未知的泡状结构II，其内部含大颗粒状物质。2.该突变体表达失绿和复绿过程中，叶绿体内部膜结构的变化伴随叶绿素含量的变化也有退脂和恢复的过程，但与已报道的其他突体有两个明显的不同：首先，在退化细胞的叶绿体内未观察到前片层体的存在。前片层体是叶绿体发育过程中黄化体阶段常见的非常明显的特殊结构，在电镜下为有规律的晶格状结构。已有研究表明，前片层体的形成与原脱植基叶绿素的积累有密切关系。与组培白化苗中检测到的结果不同，失绿组织中原脱植基叶绿素的含量不但没有积累，反而少于绿色组织中的含量，而造成该突变体在失绿过程中质体内无前片层体形成。其次，1103s在叶绿体退化过程中类囊体膜的变化不同于其化温敏的转绿型叶绿素突变体，尤其是在失绿过程中，其类囊体膜不是以直接解体的方式减少而是以单类囊体膜紧靠为主要特征。 对野生型 8902s与1103s类囊体膜结构的冰冻蚀刻分析表明，1103s失绿叶片上的失绿组织和绿色组织中，EFs面的大颗粒结构均异常。其异常之处表现在每个颗粒明显解离成两个亚单位（上面观），而在野生型8902s中则无上述现象出现。亚单位的解离程度在失绿组织中更明显。有间接证据研究表明，EFs面上的大颗粒代表PS II。如果该推论正确，那么失绿叶片的失绿组织和绿色组织中，PS II都可能是异常的。 另外，通过对失绿组织和绿色组织全叶蛋白双向电泳图谱的比较，得到了一个特异缺失的叶蛋白组分，该蛋白的分子量为51kd。此蛋白在失绿叶片上的失绿组织和绿色组织之间存在组织差异性。通过对该蛋白在不同温度处理和不同遗传背景下的变化规律分析，发现该蛋白是一存在于许多水稻品系叶片中的高含量组分，此蛋白表达本身不受变温诱导过程的影响，而是受另一感温过程的调控。初步分析表明该蛋白为一失绿相关蛋白。 综上所述，1103s所具有的失绿和复绿特性是核基因多效表达的结果，有一感温过程调控下游蛋白表达的复杂过程。此外，该突变特性很可能与PS II的结构异常有关。

北京市郊区可持续景观生态规划及 优化生态生产范式研究——以昌平区为例

北京市郊区可持续景观生态规划及优化生态生产范式研究是指要遵循区域自然地理要素的分异规律，以土地利用现状格局为基础，以景观生态学原理和可持续发展准则为理论指导，以景观空间分析为具体研究内容来揭示区域土地利用类型结构、功能的异质性和有序性，以期提出优化的土地利用格局。本论文主要通过大量数据、图件的收集、野外考察与调查，文献查阅与数据处理、分析，得出以下主要结论： 一、理论方面 基于景观生态学理论——景观要素，空间结构与生态学过程，景观动态，异质性，等级结构，连接度以及景观的时空性等，以北京地区为例阐述了景观生态学理论如何合理地整合于生态建设与保育之中，并重点阐释了北京生态建设与保育“小三圈”格局的结构与功能，该系统包括山区外圈层、郊区平原中圈层和城区内圈层，其目标要实现：(1)山区发挥以水源涵养、水土保持防护为主的生态功能;(2)郊区创建农田、林地、草地异质性的人工稀树草原景观，形成带、网、片、点相结合的绿网系统;(3)城区以自身绿化和美化为主。同时，本研究针对我国的区域可持续发展进一步提出更加有效的建设性意见：(1)开展区域生态适宜性评价;(2)区域水平的土地利用格局、动态以及预测性研究;(3)进行区域可持续景观生态规划，建立区域优化生态生产范式，最终实现可持续发展目标。 二、研究方法方面 利用空间自相关指数，并结合“城-郊-乡”梯度分析法研究景观格局对尺度（包括粒度、幅度、方向）变化的响应。得出以下主要结论： 1、景观格局对于尺度变化有着不同的响应，随着空间粒度的增加，空间自相关均呈下降趋势;随着幅度的增加，空间自相关基本不变;人类干扰较多的景观几乎不受“划区效应”的影响;不同的数据类型，同一数据类型的不同景观对于尺度的变化均有着不同的响应。 2、沿“城-郊-乡”样带，空间自相关呈阶梯状增加趋势。景观空间自相关大小顺序：林牧景观>林果景观>农田景观>都市景观>都市化景观，人为干扰较多的景观具有较低的空间自相关，但对尺度的变化表现出较强的敏感性。 三、实例研究 北京市郊区可持续景观生态规划及优化生态生产范式研究是以昌平区为例，从昌平区经济与产业结构现状分析出发、以昌平区土壤理化性状分析为背景，以景观格局现状、动态，以及土地利用内部转移格局与过程、驱动因素分析为主要内容，并且重点探讨了昌平区城镇化的过程特征及空间特征，得出以下主要结论： 1、昌平区GDP配比方式，以及昌平区农村GDP结构模式均为“三二一”。昌平区在北京市农业中的地位，以及农业在昌平区GDP中所处地位均弱化。截止2001年，昌平区农业产值中，牧业>种植业>渔业>林业，牧业居于首位，占到46.70%，而传统种植业也正以小汤山为龙头向现代化、高科技、高效化的“六种农业”转化。总体讲，农业的粮食生产功能在昌平区已不再是一个重要功能，传统种植业正逐步地让位于畜牧业（人工牧草）、林业（疏林、苗圃），突出体现了具有良好生态学效益的牧草、林果在未来大农业发展中的战略地位。 2、昌平土壤肥力状况良好，景观分区与土壤理化性质是吻合的。基于土壤理化基质，昌平区应形成林、灌、草为主的山区景观，园林式城镇、林、果、灌相结合的山前倾斜平原景观，以及农、林、草配置的生态农业景观和花卉、种苗、绿化带相辉映的绿色生态住宅景观。 3、从1989~2001年期间，研究区内土地利用景观经历了很大的变化。土地利用景观的量变主要体现在城镇用地的迅速扩张和耕地的锐减，而土地利用类型的变化则体现在水田、传统菜地的逐渐消失，以及2001年后人工牧草的大面积推广种植。景观格局在不同景观分区的差异也得以论证，中北部山麓平原卫星城镇、旅游林果区（III）具有最高的多样性和最低的优势度、聚集度，中南部平原高科技、都市生态农业区（II）的多样性最低，而优势度、聚集度最高，对于南部平原都市边缘、城镇住宅区（I）各指标则介于III和II区之间。 4、从1989~2001年期间，土地利用的内部转移主要体现在耕地向城镇用地的大面积转移，其次，传统菜地转向城镇用地和其他种植耕地，而人工牧草是由部分耕地转移而来的。城镇化、水资源短缺和农业政策是主要驱动因素。土地利用的内部转移具有明显的区域差异，中北部山麓平原卫星城、旅游林果区体现出卫星城镇的发展，南部平原都市边缘住宅区则反映出北京都市边缘的向外扩张，而中南部平原高科技都市农业区则正向现代化的、高科技都市农业示范区发展。 5、昌平区三种主要的城镇化模式，即都市边缘带状城镇扩展模式、交通主轴线状城镇扩展模式和卫星城面状城镇扩展模式。研究表明，昌平区的城镇化主要集中在1989~1996年期间。 基于昌平区的产业与经济结构现状，土壤养分状况，景观结构现状、动态，土地利用转移方向，并且结合昌平区自然地理分异规律，社会经济因素对昌平区进行了可持续景观规划，昌平区应遵循的四个景观分区为：北部中低山生态保护、生态旅游区;中北部山麓平原卫星城镇、旅游林果区;中南部平原高科技、都市生态农业区;南部平原都市边缘、城镇住宅区。 最后作为总结、归纳，我们提出昌平区优化生态生产范式，昌平区的发展应定位于（1）生态环境保护与水源涵养的生态功能;（2）教育、示范、创新功能;（3）生活功能，并且遵循自然地域分异规律原则、因地制宜原则、生态主导性原则、统筹兼顾原则，大力发展昌平区经济的优势产业，即畜牧业、林果业和旅游业，突出肉羊、苹果、牧草和林木种苗等四个具有昌平特色的主导产业。 景观生态学;景观空间格局;可持续景观生态规划;土地利用变化;优化生态生产范式;北京昌平区

外源ABA对玉米幼苗光抑制的调节

玉米幼苗经外源脱落酸(ABA)处理后，其生长与光合作用，如株高、干物质积累、净光合速率(Pn)、光合作用的量子效率(фC02)和羧化效率(CE)，以及光系统II (PSII)实际光化学效率(фPSII)等受到抑制，且该抑制程度与处理ABA的浓度呈相关性。PSII最大光化学活性(Fv/Fm)变化表明，以10和25μmol L-I ABA处理玉米幼苗7天，可明显提高其抗光抑制能力，而50μmol L-1ABA处理的玉米幼苗在相同条件下的抗光抑制能力下降。进一步以25μmol L-lABA处理玉米幼苗来研究，结果表明ABA处理可减缓强光下玉米叶片Pn、CE、фPS II和叶片吸收光能光化学猝灭(qP)的下降，同时增强叶片吸收光能的非光化学猝灭(NPQ)。另外，叶绿素荧光非光化学猝灭的中间组分(qm)增强，光抑制后Fv/Fm的恢复能力提高，这表明ABA处理高提高了强光下玉米幼苗的光系统状态转换能力和Psn循环修复作用。除此之外，ABA处理后玉米幼苗的叶黄素循环类色素，如紫黄质(V)、环氧玉米黄质(A)和玉米黄质(Z)的含量增加，叶黄素循环库(V+A+Z)增大，说明依赖于叶黄素循环的热耗散在ABA处理玉米幼苗中得到加强。另外，ABA处理幼苗在强光下保持较高фPsII／Pn活性，以及叶片抗氧化酶活性提高，如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)，抗氧化物含量增加，如抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHAsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSH)，这说明ABA诱导Mehler-peroxidase反应的增强在提高玉米幼苗抗光抑制能力中也发挥重要作用。 玉米叶片光系统I和光系统II在相同强度(300μmolm-2 S-l)的红光（655nm）和远红光（700-770 nm）共同照射下，光系统I(PSI)和光系统II(PSII)吸收光能基本平衡，叶片光合作用处于状态1，此时Psn保持较高的光适应下最大荧光( Fml)。关闭远红光，使叶片只处在红光照射下，则会引起光下PSII最大荧光( Frri2)的降低。关闭远红光约20nun后，光下下降的Psn最大荧光基本达到稳定，叶片光合作用处于状态2。这种在状态l向状态2的转换过程中所发生的PSII最大荧光下降不受DTT（叶黄素循环抑制剂）的影响，且整个过程中PsII最大光化学效率( Fv/Fm)保持不变，而光下PSII初始荧光(F0')在前20min内迅速降低。另外，在PSII吸收的红光照射下，玉米叶片吸收光向PSII分配的量(B)不断减少，与此同时，吸收光能向PSI分配的量(a)不断增多。ABA预处理玉米幼苗7天，可进一步加强红光下PSII最大荧光(Fm2)的降低，使荧光参数Fm1/Fm2—1增大，而使β／α-1降低。另外，ABA处理较对照幼苗在红光下呈现更高的荧光非光化学猝灭中间组分(qm)。在引入叶绿体蛋白激酶抑制剂NEM的情况下，ABA处理与对照玉米叶片在红光下所表现的qm差异则消失。从状态1向状态2的转换过程中，ABA处理引起玉米叶片77K低温荧光F684/F732的下降幅度显著加大。以上结果说明ABA处理可提高玉米幼苗光合作用的状态转换能力。 用的25μmol L-l ABA对玉米幼苗进行长时间（根系浇灌7天，LT）和短时间（实验前一天晚上叶面喷施1次，ST）处理，研究叶片C02同化、PsII化学活性，以及叶黄素循环的变化。结果表明在非光抑制状态下，LT与ST对玉米叶片光化学活性( Fv/Fm)及叶片羧化效率(CE)没有明显影响，但二者都引起叶片净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)下降。LT处理增大玉米叶片叶黄素循环库，而ST处理对该库大小没有影响。1500μmol m-2 s-1强光可明显引起玉米幼苗叶片Fv/Fm降低，但与对照幼苗相比，LT处理能显著减缓Fv/Fm降低。经60min强光照射后，ST与对照在Fv/Fm、фPS II、Pn和CE等参数上没有明显差异，但这些参数在LT处理的玉米幼苗中仍保持较高水平。LT处理幼苗叶黄素循环类色素含量及非光化学荧光猝灭(NPQ)都显著高于对照，膜脂过氧化产物MDA含量比对照低。而ST处理与对照在叶黄素循环类色素含量、NPQ和MDA含量等方面没有明显差异。以上结果说明ST处理对玉米幼苗光抑制没有明显影响，而LT处理可增强玉米幼苗抗光抑制能力，这可能与ABA处理使玉米幼苗在强光下维持较高的C02同化作用，以及其诱导叶片叶黄素循环增大有关。

烟草单半乳糖甘油二酯缺失对茉莉酸生物合成的影响

茉莉酸（JA）是由脂肪酸衍生而来的环戊酮化合物，广泛存在于自然界中，在植物逆境胁迫响应和生长发育调节过程中起重要作用。因此，JA被认为是一种新型植物激素。植物JA生物合成的最初底物是三烯脂肪酸（含有三个双键的十八碳和十六碳脂肪酸，18:3和16:3），这些脂肪酸经过脂氧合酶（LOX）、丙二烯氧化物合酶（AOS）和丙二烯氧化物环化酶（AOC）等一系列酶促反应，最终生成JA。JA生物合成所需要的三烯脂肪酸来自叶绿体膜脂。高等植物叶绿体类囊体膜含有四种极性甘油脂，它们是：单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)、硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)。但是人们尚不清楚JA生物合成所需要的三烯脂肪酸主要来自哪一种膜脂。 最近，我们利用RNA干扰技术获得了烟草MGDG部分缺失的突变体。MGDG是质体中最重要的甘油脂，其含量高达50%，其中含有的三烯脂肪酸约占总脂中三烯脂肪酸含量的65%。本研究的目的是以烟草MGDG缺失的突变体（mgd1）为材料，通过研究MGDG缺失对茉莉酸生物合成的影响，阐明半乳糖脂与JA生物合成的关系。 首先我们对野生型烟草（WT）和mgd1的相关生物学特性进行了研究，包括甘油脂和脂肪酸组成。结果表明，mgd1烟草叶片中MGDG含量降低了57％，同时，其三烯脂肪酸相对含量也大幅度降低。其中十六碳三烯酸（16:3）降低了78%，亚麻酸（18:3）含量减少了28%。因此，由于MGDG缺失，类囊体中的三烯脂肪酸降低了27%。这一结果说明了JA生物合成的底物大幅度减少。 为了说明MGDG缺失导致的三烯脂肪酸含量的减少是否影响到JA的含量，我们利用GC-MS方法比较了WT和mgd1烟草中JA的含量。结果表明，mgd1叶片中的JA含量较WT降低了50%，说明了MGDG的缺失影响了JA的生物合成。 伤害可以诱导JA在短时间内大量合成。我们比较了机械损伤后JA在WT和mgd1叶片中积累的动态过程。伤害同时可以使WT和mgd1叶片中的JA含量增加，并且在1小时达到最大值。但是，JA在两种烟草叶片中增加的幅度不同，WT叶片受伤1小时后JA含量是未受伤时的5倍，而mgd1叶片受伤1小时后，其JA含量只增加了1倍。这些结果说明了MGDG缺失可以严重影响伤害诱导的 JA 的积累，MGDG是JA的生物合成底物的重要来源。 我们进一步研究了MGDG缺失对JA生物合成相关酶基因表达的影响。 LOX1和AOC编码JA生物合成途径中的关键酶LOX和AOC。RT-PCR分析表明mgd1叶片中这两个基因受伤害激活的程度比WT弱。进一步说明突变体中JA合成受到影响。 植物受到伤害时内源JA含量增加，并激活防御基因的表达。我们的结果显示，当植物受伤害后，mgd1叶片中与JA信号转导相关的防御基因HPL，PI-I和PI-II的表达量增加幅度明显低于WT。这说明突变体中JA信号转导途径受到了抑制。 JA在植物对昆虫侵害的防御反应中起重要作用，上述结果表明突变体对伤害响应受到削弱。昆虫饲喂实验显示，棉铃虫更趋向食用mgd1植株叶片，取食mgd1植株的棉铃虫的体重增加较多。这些结果与WT和mgd1在JA含量、防御相关基因表达方面的差异相一致。外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）能够恢复mgd1的抗虫性和防御基因的表达，说明JA是恢复mgd1抗虫性所必须的。 上述结果表明MGDG缺失使JA生物合成受到影响，尤其是JA在植物受到伤害后的生物合成。对于这一现象的可能的解释是：MGDG是JA生物合成底物的主要来源，由于mgd1中缺少大量的MGDG，当植物受到伤害时，MGDG不能释放出足够三烯脂肪酸来合成JA，导致其含量降低，破坏了JA信号途径，最终使得植株表现出抗性降低等特性。我们的研究证明了MGDG可以作为JA生物合成的底物来源在JA信号途径中起重要作用。

拟南芥光系统复合物组装调控因子的功能研究

光系统I与光系统II ( PSI和PSII ) 是由核基因与叶绿体基因共同编码的蛋白组成的多亚基色素蛋白复合体，其复合物组装过程中蛋白以一定地次序合成并组装。现有研究表明光合膜多亚基复合物形成的每一个过程都需要一个或多个调节因子的参与。发现这些调节因子，并研究它们的作用机制将有助于我们认识高等植物两个光系统复合物组装和功能调控的分子机理。因此，我们采用正向遗传学和反向遗传学方法去寻找这些调控因子。我们一方面应用Gateway技术构建拟南芥cDNA表达文库，采用酵母双杂交技术从中筛选与Alb3互作的蛋白，称为ALIP ( Albino3 Interacting Protein )；从ABRC订购编码这些互作蛋白的基因的T-DNA插入突变株系，其中发现了一个影响PSI功能的突变体alip1；另一方面，通过对拟南芥T-DNA插入突变体库进行筛选，发现了一批影响PSII功能的突变体 ( low photosystem II accumulation )，其中包括lpa1、lpa2和lpa66-1。本实验对alip1和lpa66-1突变体进行了深入研究，初步探讨了这两个基因编码的蛋白参与调控PSI以及PSII的组装机理。 突变体lpa66-1是一个高叶绿素荧光突变体，与野生型比较生长缓慢，叶色黄，叶绿素含量低。叶绿素荧光慢诱导曲线显示它是一个影响PSII功能的突变体。类囊体膜蛋白的免疫印迹发现lpa66-1突变体中PSII复合物的累积量降低到野生型的30%左右，其他复合物的含量变化不大。体内蛋白标记实验显示，PSII反应中心蛋白D1，D2的合成速率下降，PSII核心蛋白的周转加快。新合成的蛋白组装进PSII的效率比野生型显著降低。LPA66是一个定位于叶绿体的PPR蛋白。因为野生型拟南芥LPA66蛋白能够特异性的编辑psbF转录本，故野生型psbF转录本中第77C被编辑为77U，从而使相应的氨基酸序列中第26个氨基酸丝氨酸被编辑为苯丙氨酸，而lpa66-1突变体中，LPA66蛋白的缺失导致该位点不能被编辑，PSII复合体也不能有效组装。 Alb3/Oxa1p/YidC蛋白家族广泛的参与蛋白质转运和多亚基复合物组装，采用分裂泛素化酵母双杂交发现与Alb3相互作用蛋白ALIP1。突变体alip1也是一个高叶绿素荧光突变体，叶色黄，在土里生长极为缓慢，且不能开花，不育。叶绿素荧光慢诱导曲线显示，突变体中PSII功能基本没有受影响；而P700显示alip1是一个影响PSI功能的突变体。类囊体膜蛋白的免疫印迹发现突变体中PSI核心蛋白PsaA/B的累积量为野生型的40%左右，而PSII及其他复合物的含量无明显变化。Northern印迹结果显示PsaA/B在转录水平不受影响，而体内蛋白标记实验显示，PSI反应中心蛋白PsaA/B的合成速度下降。蔗糖密度梯度离心分析类囊体膜蛋白的组分显示ALIP1能够与Alb3共迁移。而Alb3对于类囊体膜上大分子复合体的组装有重要作用，我们推测，ALIP1可能与Alb3形成一个复合物，或者作为一个中间体介导Alb3参与PSI的组装。

低温吸胀对大豆种子呼吸代谢影响的研究

大豆是重要的油料和蛋白植物。在生产实践中，在播种后达到早苗和齐苗是大豆丰收的前提。种子的吸胀冷害是农业生产的严重问题。吸胀冷害发生在种子开始吸水萌动的萌发初始阶段。吸胀冷害不仅发生在高寒地带和低温冷湿地区，尤其在我国东北地区，造成我国乃至全球大豆不同程度的减产。吸胀冷害的原初作用位点在生物膜上，本实验从呼吸代谢的角度研究吸胀冷害对种子活力的影响，探讨吸胀冷害的机制。 本实验选用由黑龙江省黑河农业科学院提供的对低温中度敏感的黑河13 号大豆种子为材料，分别经22°C、10°C 和4°C 恒温培养箱24 h 后，测定其生理指标，通过透射电镜观察细胞超微结构，利用蛋白质组技术研究低温吸胀与种子呼吸代谢的关系，得到的结果如下： 低温吸胀阻碍胚轴膜系统的修复。通过电解质渗漏率测定发现，4°C 到22°C 温度范围内，提高吸胀温度有助于保持细胞膜的完整性，显著降低吸胀后胚轴电解质渗漏。在低温下吸胀，胚轴活性氧清除酶的活性受到抑制，活性氧含量增加，增强了膜脂过氧化作用，进而导致种子活力下降。 通过透射电子显微镜观察，大豆种子在22°C 吸胀24 h 后，胚轴细胞液泡明显变大，在细胞中所占比例很高，并且细胞内膜系统比较发达，能清晰观察到细胞核，线粒体，质膜，内质网整齐有序的形状。胚轴的细胞含有其它结构正常的细胞器，包括细胞壁，胞间连丝，淀粉粒和油体等。线粒体的外膜、内膜、嵴发育较完善。10°C 和4°C 的吸胀严重损伤了胚轴中细胞器的修复，细胞膜不规则，没有发现内质网和胞间连丝，线粒体的体积较小以及膜系统不发达，尤其是4°C 吸胀的胚轴中细胞器的损伤更加严重，细胞膜系统紊乱。 低温吸胀抑制了线粒体从轻线粒体向重线粒体的修复，以及线粒体的耗氧能力。22°C 吸胀的线粒体的总体耗氧能力较高，电子传递主要是利用复合体I 的电子传递途径。10°C 吸胀的线粒体总体耗氧呼吸较低，且其线粒体的电子传递主要以复合体II 的途径。4°C 吸胀的线粒体的耗氧能力则更低。 将分离得到的线粒体进行的蛋白质组分析，共分离400 多个蛋白点，其中有20 个点有表达差异。经ESI-Q-TOF-MS/MS 鉴定，六个下调的蛋白质分别为ATP 合成酶的亚基 (线粒体的氧化磷酸化)，线粒体延长因子Tu（线粒体基因组转录）， 苹果酸脱氢酶（三羧酸循环），精氨酸酶（尿素循环）和2 个线粒体chaperonin-60 （热稳定蛋白）。这些蛋白在低温吸胀时下调表达，影响了线粒体的正常生理代谢，说明它们在维持线粒体正常代谢中起到了重要的作用。 综上所述，低温吸胀影响了线粒体的结构和生理功能的修复，减少了能量和中间物质供应给种子萌发，造成了种子活力的下降。

Comparative study of three short-chain neurotoxins from the venom of Naja kaouthia (Yunnan, China)

Three short-chain neurotoxins named NT-I, NT-II, and NT-III were purified from the venom of Naja kaouthia, a snake distributed throughout the south of Yunnan province, China, by a series of chromatographic steps, including an FPLC Resource S column. Their molecular weights, determined by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) MS, were 6952.19 Da, 6854.92 Da, and 6828.80 Da, respectively. NT-I consisted of 62 amino acid residues, and the other two consisted of 61 amino acid residues, including 8 cysteines. After hydrolysis by endoproteinase Glu-C, their primary sequences were determined. A test of their activities demonstrated that they effectively inhibited muscle contractions induced by electric stimulation. Furthermore, the extent of inhibition caused by NT-II and NT-III was less than that of NT-I. The IC(50)s were 0.04 mug/ml, 0.20 mug/ml, and 0.23 mug/ml for NT-I, NT-II, and NT-III, respectively. Compared with NT-II and NT-III, the higher activity of NT-I may be a result of the amino acid residue substitution Ile36 to Arg36.

四川白鹅朗德鹅及杂交后代线粒体DNA多态研究

采用RFLP技术,对四川白鹅和朗德鹅及其杂交后代进行了线粒体DNA(mtDNA)多态分析。在所使用的19种限制性内切酶中,有4个酶(Eco RV、HaeII、HincII和KpnI)检测出多态,共获得两种mtDNA单倍型,四川白鹅和以四川白鹅为母本杂交后代的mtDNA为I型,朗德鹅的mtDNA为II型。以上结果为中国鹅和欧洲鹅存在两种不同起源学说提供了分子遗传学的证据。