C_(60)自组装单分子膜的制备及其摩擦特性

利用胺基与C60 分子的加成反应 ,在 3 胺基丙基 三乙氧基硅烷 (APS)的自组装单分子膜 (SAMs)表面上成功的制备了与基底化学键结合的C60 SAMs。其表面水接触角约为 76° ,膜厚约为 1.15nm ,AFM形貌像显示其表面光滑、均匀 ,基本不含缺陷。摩擦学结果表明 ,APS自组装单分子膜由于其分子链短 ,膜的有序性差 ,表面颗粒聚集物及“针孔”等缺陷多 ,而不具有润滑作用。当在其上形成C60 单分子层膜后 ,表现出优异的摩擦学性能 ,摩擦系数约为 0 .0 9～ 0 .13,在给定实验条件下抗磨损寿命大于 10 0 0 0次 ,有望作为微型机械的边界润滑材料使用。

爆炸处理水下海淤软基

<正>前言爆炸处理水下海淤软基是一项新技术。国家经委、国家教委、中国科学院等单位列为国家第一批100项与企业横向联合的重点科技项目。连云港建港指挥部,中国科学院力学研究所,锦屏磷矿、交通部第三航务勘探设计院等四单位组织科研组联合攻关。经过四年的工程实践、工程性试验、模型和机理试验等,取得了大量系统的数据,写出了近20篇科学技术报告,并由交通部和中国科学院组织了(钅监)定。这些科技报告经由本文作者审定。为了对这项新技术有一个全面的介绍,作者将科研组所提供的报告作一综述,并阐明了自己的一些观点。科研组各单位先后参加工作达40余人,他们在很艰苦条件下取得了这些宝贵的资料(见本文所引文献),作者对于参加这项工作的所有同志,和本文所参考报告的作者们表示感谢!

超短脉冲激光对透明材料的破坏

基于固体的能带理论和能量守恒原理建立了一个描述激光与非金属材料作用时载流子随时间空间变化的理论模型。讨论了材料的破坏阈值、烧蚀深度与激光脉宽、波长和强度之间的关系，同时也讨论了破坏阈值、烧蚀深度与材料禁带宽度等特性之间的关系。讨论了多光子电离、隧道电离和雪崩电离在激光对材料破坏过程中的不同地位，理论结果表明，光电离在超短脉冲激光对非金属材料破坏过程中对破坏阈值的影响最大。

Refractive-index change and sensitivity improvement in holographic recording in LiNbO3:Ce:Cu crystals with green light

Nonvolatile holographic recording is performed with green light in LiNbO3:Ce:Cu crystals. The refractive-index change and the recording sensitivity are times better than those obtained by recording with red light, and higher optical fixing efficiency is obtained. Correspondingly, theoretical investigations are given.

TNFa在鱼腥藻7120中的高效表达和对宿主光合作用的影响

蓝藻分子生物学的飞速发展已使其成为生物学的前沿。近几年来，以蓝藻为宿主的基因工程发展迅速，使转基因蓝藻已有希望制备药物或处理环境问题。但迄今为止，国内外用蓝藻表达外源基因的表达效率都不高。为了使转基因蓝藻在应用上产生较好的社会效益和经济效益，必须进一步提高外源基因在蓝藻中的表速效率，以及提高光合效率、加速生长。 本研究用人肿瘤坏死因子a（Human Tumor Necrosis Factora简称hTNFa）作为外源目的基因。它是由巨噬细胞和单核细胞受到刺激后产生的一种多功能蛋白质细胞因子。hTNFcc多种生物学效应并作为信号传导体，其中最引人注目的是它对肿瘤组织和肿瘤细胞直接地、特异性和广谱性地杀伤作用，极有希望制成抗癌剩的天然因子之一。但是用大肠杆菌得到的重组产物需要严格纯化，通常用于静脉注射，但由于毒副作用大，十几年来国内外一直停留在临床实验阶段，我们研究组建议用蓝藻为宿主表达hTNFa制备口服剂，来减缓毒副作用，已经得到了转基因鱼腥藻，并测得产物具有抑瘤的生物学活性。但是表达效率一直不高，并且它的表达对蓝藻生长有些抑制。 由于蓝藻是原核生物，基因的表达调控主要是在转录水平和翻译水平。因此，寻找在蓝藻中高效的启动子，改变SD序列的结构是提高外源基因在蓝藻中表达效率的有效手段。本研究将连有不同SD序列的TNFa cDNA克隆到穿梭表达载体pRL-489的启动子（PpsbA）下游，构建2个鱼腥藻7120的穿梭表达载体（pMD-489-TNF1，2），通过三亲接合转移法分别导八鱼腥藻7120细胞。用放射免疫法定量分析TNFa在转基因蓝藻中的表达效率。结果表明，有效地提高了TNFa在鱼腥藻7120中的表达。TNFa的表达量占总可溶性蛋白的2.1 - 2.9%和0.15%，表达效率分别提高到原来的21 - 29倍和1.5倍。 在培养转基因鱼腥藻中，观测到它们在形态和生理上都发生了变化，这反应了TNFcc基因的转入和表达对宿主光合作用的影响。 光学显微镜和扫描电子显微镜的观察发现：转基因鱼腥藻比野生型异形胞数目减少约30%。转入空质粒的营养细胞比野生型略大，转TNFa基因的鱼腥藻异形胞体积明显增加，而营养细胞比正对照和野生型小。到了生长后期，转TNFa因的鱼腥藻营养细胞体积明里增大，多与异形胞相当，有的甚至比异形胞大。转pMD-489-TNFI的鱼腥藻细胞内出现明显的空腔。通过透射电子显微镜的观察发现：转基因藻中的类囊体膜片屡结构更加明显。转基因藻和野生藻的生长曲线的比较表明，转入空质粒pRL-489对宿主的生长几乎没有影响，甚至还略快于野生型;TNFa的表达对细胞的生长有一定副作用，胞内TNFa的含量高时，细胞数增长缓慢，并且平台期时细胞数有一定下降。 从光合作用光强曲线的分析可见，转TNFa因的鱼腥藻有较低的光饱和点，暗示了TNFa的表达可以增强宿主对光的敏感性;同时，TNFa的转入使宿主的呼吸作用加强，几乎比野生型和转空质粒的正对照高一倍，显示了TNFa基因的转入和表达可能给宿主带来更大的代谢负荷;在光饱和点以上，几种藻的真实光合放氧能力大致相同，表明TNFa的表达没有破坏宿主的光合反应中心。 从室温吸收光谱分析可见，转基因蓝藻有相对较高的类胡萝卜素和叶绿素a蓝峰，转TNF谌因的鱼腥藻显示了藻蓝蛋白含量有所降低。因为蓝藻的主要天线色素为藻胆蛋白，藻蓝蛋白相对含量的下降可能与宿主对光更敏感有关。 从低温荧光发射光谱分析可见，转TNFa基因的鱼腥藻7120光系统II能量分配较高。可能是TNFa基因的转入提高了藻胆蛋白的吸收和传递光能的效率。 从叶绿素荧光动力学分析可见，鱼腥藻7120在生长的过程中PSII的活性存在一个变化的过程。TNFa的转入和表达在对数后期提高了宿主的光系统II原初光能转化效率。 从转基因藻光系统I和光系统II光合放氧活性分析与TNFa表达随培养时间变化曲线表明，转TNFcc基因鱼腥藻的光合放氧活性比野生型和正对照高，尤其是显著地提高了宿主的Psn活性。 用自然界中原来不存在的转基因鱼腥藻作上述研究表明：原来只存在于高等、异养的人类和哺乳动物中的TNFa基因，一旦转入最古老的放氧光合生物后，其表达可被调控;同时TNFa的表达又能影响宿主的光合作用。它提高了宿主对光的敏感性、光系统II的活性和对光能的利用率。这似乎都表明TNFa在蓝藻细胞中起信号传导体的作用。而且，这些数据的积累，还有助于我们优化培养条件，提高TNFa的表达效率，为产业化做好准备。

家畜放牧对典型草原土壤-植被系统氮素转化的影响

草地生态系统中，放牧对调节物质流动和营养循环起着关键的作用。内蒙古地区已有上千年的游牧历史，放牧是该地区重要的草地利用方式之一。然而，近50年来，由于人口的剧增以及对草原的不合理利用与管理，使得内蒙古草原发生了严重的退化与沙漠化。理解放牧对氮循环的定量影响，对我们更合理地利用草地、防治生态系统的进一步退化以及探求最佳恢复途径都具有重要的意义。中国科学院内蒙古草原生态系统定位站精准设置的5种放牧强度处理（0.00, 1.33, 2.67, 4.00, 5.33 羊/公顷）为我们的研究提供了理想的平台。2005、2006年生长季期间，在经过16年不同放牧强度处理的一个典型草原样地上，我们测定了氮素输入（氮沉降、生物固氮）、转化（净氮矿化）、输出（反硝化及氨气挥发）速率等N循环的重要参量。同时，测定了微生物生物量碳、氮（Cmic，Nmic）及微生物呼吸（Rmic），研究了微生物在氮循环中的作用。另外，还测定了植物、土壤、固氮体中的15N自然丰度值，探讨了其对不同放牧强度的响应格局与机理。 结果表明，干湿混合沉降物全氮浓度最高达11.53 mg N l–1，沉降量最高为1.77 kg N ha–1m–1。月均氮沉降量与浓度正相关，它们与降水量均关系密切，前者更密切。结皮面积所占比例很小，不超过8%。结皮含氮量为1.01-1.43 g N kg–1，受放牧的影响不显著，但随放牧强度的增加有降低的趋势。土壤结皮能固氮，但固氮量不超过土壤氮含量的1倍。地耳的固氮量为结皮的10-20倍，故是主要的固氮体。尽管地耳含氮量受放牧影响不显著，但放牧是不放牧条件下地耳氮含量的1.58倍。 土壤NH4+-N浓度随季节变化范围为1.71-9.45 µg N g–1，它们在各放牧处理之间的差异不显著。土壤NO3–-N浓度变幅为0.27-11.21 µg N g–1。总无机氮浓度在不放牧条件下的变幅为2.69-14.57 µg N g–1，占总氮的0.49-2.6%;放牧条件下的变幅为2.49-8.66 µg N g–1，占总氮的0.35-1.21%。总无机氮浓度随季节和放牧强度的变化趋势与硝态氮相似，表现为2005年夏季期间有逐渐增加的趋势，而在2006年整个生长季期间有逐渐降低的趋势。不放牧比放牧条件下含氮量高，但在4个放牧处理之间的差异不显著。净氮矿化速率的变幅为–0.61-0.27 µg N g–1d–1，峰值通常出现在7月。净氮矿化速率在各处理间没有一致性差异，但中牧（2.67、4.00 羊/公顷）通常比重牧（5.33 羊/公顷）下的值高。净氮硝化速率通常很低，波动在–0.32-0.16 µg N g–1之间，2005年夏季及2006年春秋季的值相对较高。净氮硝化速率在各放牧处理之间差异不显著，但重牧条件下的值通常最低。累积净氮转化量在年际间差异大，2005年总体上遵循正态分布模式，而2006年随着放牧强度的增加有直线下降的趋势，2006年比2005年的累积量高。土壤温度和湿度比放牧强度对净氮矿化的影响更加显著。放牧强度通过调节这两个土壤因子对氮动态而产生间接影响。 反硝化和N2O的释放速率低，前者变幅为0.33-6.21µg N kg–1 d–1，后者为0.42-11.28 µg N kg–1 d–1。释放量夏季较强，春秋较弱。放牧对反硝化释放影响不显著，只在2005年对N2O释放影响显著。尽管如此，反硝化和N2O释放速率整体表现出在不放牧比放牧条件下高的趋势，且比最高放牧强度5.33 羊/公顷下的反硝化速率显著高。然而，它们在4个放牧处理之间的差异始终不显著。累积反硝化和N2O释放存在年际变化，2006年的值显著高。它们随着放牧强度的递增有逐渐降低的趋势，这在2006年表现得尤为明显，这种结果主要归因于土壤总氮量在长期放牧条件下随放牧压力的增加而逐渐降低。 氨气挥发速率变幅为0.88-3.52 g N ha–1d–1，高峰值出现在5月，2005比2006年同期的速率大。两年间放牧强度对氨气挥发的影响都较弱，2005年影响更弱。不放牧条件下的氨气挥发量通常最低，这在生长季的前期表现得更为明显，中牧及重牧条件下通常最高。放牧能影响氨气挥发与氨态氮，硝态氮及总无机氮浓度之间的关系，即不放牧条件下相关性显著，而放牧条件下相关性不显著。年际间氨气挥发速率与无机氮浓度之间的关系趋势相反，2005年负相关，2006年正相关。在水分充足的2006年，所有处理条件下氨气挥发与土壤水分及温度之间显著相关，但在单独每个放牧处理下，相关性不显著。 Cmic变幅大，为13.97-350.45 μg C g–1，占土壤总有机碳的1.58-8.35%。最高和最低值分别出现在夏季和春季。它们在各处理间差异不显著，不放牧下的值相对偏高。Cmic与土壤有机C和全N、前期的立枯、凋落量及含N量、优势种前期的地上生物量、根系生物量、土壤温度以及水分之间关系密切。氮素状态如氨态氮、总无机氮含量、反硝化以及N2O释放速率，氨气挥发速率与Cmic之间关系密切。Nmic占土壤全氮的0.41-2.74%，不受季节和放牧强度的显著影响。Nmic与可溶性N，表土层根系全N，立枯有机C，地上生物量之间关系密切。氮循环过程中氨气挥发速率受Nmic的影响。Rmic随季节而变化，通常5月份值最高。Rmic随着放牧强度的增加有稍降低的趋势。Rmic与土壤可溶性C、有机C，不同土层根系有机C，凋落物、立枯量及其C、N含量、全N，地上生物量，优势种前期的生物量，土壤温度之间关系密切。土壤氮循环动态如氨态氮、硝态氮、总无机氮浓度及反硝化速率与Rmic之间关系密切。 土壤、植物、地耳、生物结皮的δ15N值与放牧强度之间相关关系不显著。然而，放牧有增加表层土和植物的δ15N值而降低表土、地耳、结皮的δ15N值的趋势。表层土δ15N值与前一年生长季末期硝态氮及总无机氮浓度，反硝化速率及累积氨气挥发之间密切相关。 土壤碳含量的变幅为10.44-17.19 g C kg–1，全氮量的变幅为0.54-0.82 g N kg–1。长期的高强度放牧降低了土壤碳、氮储量。根系碳、氮含量分别为土壤碳、氮含量的40-50和10倍。立枯和凋落物有机碳含量变幅为446.94-507.01 g C kg–1，与放牧强度之间关系不密切;氮含量变幅为4.58-7.18 g N kg–1，与放牧强度之间显著负相关。优势种木地肤、冷蒿的含碳量与放牧强度之间相关不显著，但含氮量与之显著相关。 综述以上结果，不同放牧强度对内蒙草地生态系统氮循环中不同过程产生影响的程度各不相同，这种影响主要是通过它与土壤环境因子如温度、水分的联合作用而间接产生。

南海北部区域表层水微生物多样性及其分布特点研究

海洋中的微生物多样性是十分丰富的。南海北部区域表层水的微生物群落结构及物种多样性情况仍不十分清楚。本研究，采用构建基因克隆文库的方法，对该区域内表层水中的微生物多样性及分布特点进行研究。获得了8000多个细菌16S rDNA基因、真核微生物ITS 区基因及光合微型生物 psbA 基因单克隆。本研究结果表明：在南海北部区域表层水中存在两种不同微生物类群，即近海岸带海洋微生物类群和开阔海域海洋微生物类群。 16S rDNA基因克隆文库中，确定了507个OTUs。93.7% 的16S rDNA 序列定义在同一种水平上，1.4 %的16S rDNA序列定义在同一属的水平上，2.7%的16S rDNA序列定义在同一纲的水平上，1.2%的16S rDNA序列定义在同一门的水平上。值得一提的是有0.7%的南海表层水样品的16S rDNA 序列，属于目前数据库中的未知序列。系统育树分析表明这类序列可归属于4个不同的分枝群。与Venter’s Sorcerer II 海洋科考（马尾岛海域）的结果不同，南海北部区域表层水中，并没有发现SAR11分支细菌、丝状杆菌（Fibrobacter）和Rheinheimera细菌序列，但南海北部区域却发现了马尾岛海域未检测到的物种，如酸杆菌门、恐球菌-栖热菌门、厚壁菌门，硝化螺旋菌门，浮霉菌门以及疣微菌类细菌。除疣微菌外，其他5种细菌都是海洋环境样品中较为常见的细菌。变形菌门、蓝细菌及厚壁菌门细菌序列是南海北部表层样品16S rDNA基因克隆文库中的主要类群。 真核生物如浮游植物和海洋真菌是海洋表面生物质的主要组成部分之一。现有的研究多集中在环境样品的原核微生物的群落结构研究上，很少关注海洋微型真核生物的多样性及群落结构分布。本研究通过构建ITS基因克隆文库的方法，得到了3044条ITS序列，最终定义了1288个OTUs。其中，329个OTUs序列定义在同一种水平上，310个OTUs序列定义在同一属或纲的水平上，123个OTUs序列定义在同一门的水平上。值得注意的是有339个OTUs的序列，属于目前数据库中的未知序列。系统发育树分析表明它们分别归属于4个不同的分枝群。这表明以往对海洋真核微型生物的多样性仍知之甚少。盘菌亚门、体腔动物门和担子菌纲是南海北部表层样品ITS基因克隆文库中的主要类群。此外，在南海北部区域还发现了少数归属于绿藻、链形植物、定鞭金藻类、放射虫类、Stramenopiles、Typhlocoela、壶菌类、多孢囊霉目、子囊菌门、地位未定的物种、 酵母、领鞭毛虫门、不可培养的后生动物和海绵动物的ITS序列。 海洋初级生产力主要是依靠光合微型浮游生物进行光合作用完成的。利用新设计的psbA通用引物，对南海北部33个表层水样滤膜进行基因克隆文库建库分析，最终获得了南海北部区域表层水微生物多样性及其分布特点研究3062条部分psbA基因序列，并将其划分为957个 OTUs。其中蓝细菌和未培养的病毒序列在psbA基因库中的数量最多。本研究还发现了南海北部区域存在11个独立分支的新型psbA类群。研究证实psbA基因可以作为一种研究海洋光合微型浮游生物群落结构的指示基因。 克隆文库相似性分析发现，在所有的16S rDNA克隆文库中没有任意两个站点的克隆文库相似性超过50%。虽然N401和N420站点的16S rDNA克隆文库相似性最大，但它们在地理位置上并不接近。一些地理位置接近的站点，其16S rDNA克隆文库之间相似性比较接近。比如，海南岛区域的克隆文库之间就比较相似，且在同一分支。大多数地理环境相似的站点的16S rDNA克隆文库都聚在同一大分支上。例如，来自于珠江口区域站点的克隆文库之间的相似性比较接近，而且分布在一个大分支中；开阔海洋区域的16S rDNA克隆文库，也大多聚类在同一分支中。但也有例外的情况：比如 N107 和N400 站点的16S rDNA克隆文库，就聚类到一起，分析发现这两个文库中所处的环境都是甲烷产生区，其中都含有相似的与甲烷代谢相关的菌群。不过从整体来看，整个南海北部的细菌群落，大致分为两大类：中国大陆近海岸微生物群落和开阔海域微生物群落。33个ITS克隆文库的相似性分析发现：相似性在10%以下的类群，可以分成两大分支，而且该分类，比细菌群落的分布情况更接近南海北部的地理环境特征。对psbA基因克隆文库的相似性分析也验证了在南海北部区域表层水中存在两种不同微生物生态系统。 此外，本研究针对分子生态专业软件DOTUR程序在处理大量克隆文库数据时所遇到的