A pseudo-spin model for the wall of cytoskeletal microtubule

A pseudo-spin model is intended to describe the physical dynamics of unbound electrons in the wall of cytoskeletal microtubule (MT). Due to the inherent symmetry of the structure and the electric properties in the MT, one may treat it as a one-dimensional ferroelectric system, and describe the nonlinear dynamics of dimer electric dipoles in one protofilament of the MT by virtue of the double-well potential. Consequently, the physical problem has been mapped onto the pseudo-spin system, and the mean-field approximation has been taken to get some physical results.

Near-field x-ray phase contrast imaging and phase retrieval algorithm

Theoretical analyses of x-ray diffraction phase contrast imaging and near field phase retrieval method are presented. A new variant of the near field intensity distribution is derived with the optimal phase imaging distance and spatial frequency of object taken into account. Numerical examples of phase retrieval using simulated data are also given. On the above basis, the influence of detecting distance and polychroism of radiation on the phase contrast image and the retrieved phase distribution are discussed. The present results should be useful in the practical application of in-line phase contrast imaging.

Upconversion emissions in Yb3+-Tm3+-doped tellurite glasses excited at 976 nm

Intense Tm3+ blue upconversion emission has been observed in Tm3+-Yb3+ codoped oxyfluoride tellurite glass under excitation with a diode laser at 976 nm. Three emission bands centered at 475, 650 and 796 nm corresponding to the transitions (1)G(4) -> H-3(6), (1)G(4) -> H-3(4) and F-3(4) -> H-3(6), respectively, simultaneously occur. The dependence of upconversion intensities on Tm3+ ions concentration and excitation power are investigated. For fixed Yb2O3 concentrations of 5.0 mol%, the maximum upconversion intensity was obtained with Tm2O3 concentration of about 0.1 mol%. The blue upconversion luminescence lifetimes of the Tm3+ transitions (1)G(4) -> H-3(6) are measured. The results are evaluated by the possible upconversion mechanisms.

基于梳状小波理论的颜色滤光片设计

渐变折射率薄膜因为消除了界面而克服了传统的分层介质膜的固有弊端。探讨了一种基于这种渐变膜系的设计方法。从小波理论及渐变折射率增透理论出发，以分层介质高反膜系为参照，给出了采用梳状（Rugate）滤光片设计不同类型颜色滤光片的设计原理，并以目前背投系统中使用的红、绿、蓝颜色滤光片为指标，理论设计出了具有优良光谱特性的红、绿、蓝颜色滤光片；对该设计结果进行了角度敏感性分析、偏振效应分析并与传统的反射膜叠加法得到的分层膜系进行比较，发现通过梳状滤光片理论设计的滤光片较传统的多层膜滤光片具有更小的角度敏感性和较小

石荠苎属的系统学与进化

石荠苎属(Mosla (Benth.) Buch.-Hamilt. ex Maxim.)是唇形科的一个小属，仅分布于东亚，该属复杂的变异式样一直困扰着系统学家．本论文是对该属进行三年物种生物学研究的结果．本研究从居群生物学出发，在广泛的野外调查后选取了47个居群进行取样和观察，在控制环境因素的实验设计条件下，测量了31个居群53个形态性状并分析了其变异规律;在扫描电镜下观察了含外类群在内的6属38个居群的花粉和小坚果表面微形态：对27个居群做了细胞学研究：对22个居群15个酶系统做了等位酶分析，获得了28个位点的资料;进行了35个组合的796次人工杂交．综合上述各方面资料的分析结果，对石荠苎属的形态变异与进化、居群分化、生殖隔离、物种形成、类群划分，以及起源和扩展作了详细的分析和讨论． 形态特征的数量遗传学分析表明，叶片大小和形状、苞片形态、花序（果序）和花萼（果期花萼）的复杂变异式样是造成分类混乱的主要原因．叶片大小和形状在小鱼仙草(M. dianthera)中呈现幅度很宽的连续变异，极端情况常分别被描述为不同的种，如M．remottllora和M．grosseserrata．少数突变体以及种间偶尔产生的杂交个体在苞片和花序形态上表现异常，都曾引起分类的混乱．本研究已经澄清M. bracteata和M. tamdaoensis是突变体，而M. exfoliata和M. longispica则是种间杂种．M.fomosana花萼上唇裂片长度的变异是导致分类困难的另一个原因，是小鱼仙草花萼上唇中裂片变异的极端类型。 通过比较分析揭示了石荠苎属中苞片形状、花序结构、花朵大小、花萼形态、小坚果和花粉粒表面纹饰以及染色体的变异和演化趋势，苞片由发达的叶状类型向披针形方向演化;花序由花朵疏离的松散状向紧缩的头状类型演化;花萼由近辐射对称，五个裂片近等长向二唇形演化;花冠由发达、鲜艳向退化方向演化：小坚果由具旋涡状深雕纹向具网纹类型演化;花粉粒由无明显突起向有明显条文或块状突起的类型演化;核型由不对称性小向不对称性增强发展;繁育系统由以异交为主向以自交为主演化，并且带动一系列花部形态的相关变异． 等位酶分析结果表明，石荠苎属种内的进化以遗传变异的积累和繁育系统的转变造成的居群间分化为主要特征．杭州石荠苎各居群的平均遗传距离为0.026，聚类分析结果发现7个居群明显分化为两支，居群3704，4704和3712为一支，其他居群为一支，等位酶资料获得的结果也得到形态和生殖特征的支持．3704、4704和3712在毛被、花朵大小、小坚果大小和颜色在均与其他居群有差异，繁育系统上，这三个居群表现出更明显的异交特性．小鱼仙草居群之间遗传分化甚至大于少数亲缘种之间的遗传分化，平均遗传距离达到0.034，但杂交实验发现，居群之间并不存在生殖隔离，不同的居群之间在叶片大小、叶形、苞片长短和花萼上唇中裂片的长短也有所不同．杭州石荠苎和小鱼仙草种内居群之间的形态和等位酶分化说明居群之问正处于分化和物种形成的早期阶段，生殖隔离还没有建立。 突变（包括染色体结构变异）的积累和繁育系统的转变是石荠苎属物种形成的基础，苏州石荠苎和石荠苎的分化是由于染色体结构变异的积累，具体表现在核型不对称性上的差异，造成生殖隔离．另一些比较明显的物种形成机制为：染色体多倍化，形成M.pauciflora;染色体结构变异，如随体染色体的臂间易位，产生M.cavaleriei;繁育系统由异交转变为自交产生M．chinensis．另外，在物种形成过程中，花期和生态位分化等促进了生殖隔离的完善． 石荠苎属形态上界限清楚，而且存在生殖隔离的种有八个，它们是小花荠苎(M.cavaleriei Levl.);石香薷 (M. chinensis Maxim.);小鱼仙草 (M. dianthera (Buch.-Hamilt. ex Roxb.) Maxim.);杭州石荠苎(M．hangchouensis Matsuda);日本石荠苎(M. japonica (Benth.) Maxim.);疏花荠苎(M. pauciflora (C. Y. Wu) C. Y. Wu et H. W. Li);石荠苎(M. punctulata (J.F. Gmelin) Nakai)和苏州石荠苎(M. soochouensis Matsuda). 石荠苎属的近缘属是香薷属(Elsholtzia)、香简草属(Keiskea)和紫苏属(Perilla)。石荠苎属与近缘属的分化大约在260万年之前，因为那时石荠苎属的祖先就发生了分化，形成以杭州石荠苎一一石香薷的祖先和以小花荠苎一一小鱼仙草的祖先为代表的两条进化主线，从香薷属和香简草属的现代分布式样-以及石荠苎属的分布特点推断，华东地区可能是石荠苎属的起源和演化的舞台，华东地区具有最大的种类多样性、变异性、特有性和多度．

稻属Oryza rufipogon和Oryza nivara的遗传多样性和居群分化研究

普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)和尼瓦拉野生稻(O. nivara Sharma et Shastry)是亚洲栽培稻的最近缘野生种，是亚洲栽培稻育种和遗传改良的重要基因库。由于人类的破坏、生境片段化及亚洲栽培稻的遗传渐渗等因素，这两种野生稻处于濒危状态而急需保护。本文用微卫星标记研究中国普通野生稻居群的遗传多样性和居群分化，用核基因序列研究了全分布区的普通野生稻和尼瓦拉野生稻的遗传变异及模式，同时发现了巴布亚新几内亚普通野生稻的特殊分子变异。主要结果如下： 取自中国普通野生稻四个主要分布区的12个天然居群，共237份个体材料，利用10对微卫星引物对遗传多样性进行比较研究。结果表明这些居群的遗传多样性处于中高水平，其中每个位点的等位基因数之在2至18之间不等，平均10.6个，多态位点比率P从最低40.0%最高100%，平均为83.3%。观察杂合度在 (HO) 0.163-0.550变化，平均为0.332, 期望杂合度(HE) 在0.164- 0.648，平均 0.413，从地区来看，广西居群的遗传多样性水平是最高的，其次是广东、海南居群，江西的最低。这些结果与以前用其他分子标记得到的结果基本一致。但是本研究得到的居群间遗传分化却相对较高，分化系数RST为 0.5199，θ为 0.491，这表明一半左右的遗传变异存在于居群之间。两两居群之间的分化系数(pairwise θ)与地理距离呈正相关(r = 0.464)，这表明中国普通野生稻居群之间的遗传分化是由于地理的隔离造成的。造成目前这种遗传结构和分化模式的主要原因在于普通野生稻生境的破坏和生境的片段化。 选择6个普通野生稻居群，5个尼瓦拉野生稻居群共11个居群105个个体材料为研究对象，取样覆盖两个野生稻的主要分布区，用核基因片段Lhs1研究了这两种野生稻的序列水平的变异，探讨了它们的遗传结构和基因流方向。结果表明，普通野生稻的核苷酸多样性，无论在居群还是物种水平上，均显著高于尼瓦拉野生稻的。在居群水平上，普通野生稻的核苷酸多样性(Hd = 0.712; θsil = 0.0017)是尼瓦拉野生稻的2-3倍(Hd = 0.306; θsil = 0.0005)。AMOVA的结果表明，尼瓦拉野生稻居群之间的遗传分化(78.2%)显著高于普通野生稻居群间的分化(52.3%)。造成这种不同层次的遗传多样性和完全不同的遗传分化模式的原因在于这两种野生稻差异显著的生活史和交配系统。普通野生稻是多年生、异交的野生种，营养与有性繁殖混合，尼瓦拉野生稻为一年生的自交种，靠种子繁殖。模拟分析表明，二者之间的基因流方向是单向的，明显是从自交的尼瓦拉野生稻到异交的普通野生稻，基因流在这两个野生 稻遗传多样性模式的形成上，扮演至关重要的角色。 对于稻属A基因组物种的进化和多样性来说, 巴布亚新几内亚(PNG)是个很重要的地方。我们用两个核基因和一个叶绿体基因，对巴布亚新几内亚的普通野生稻样品进行了序列分析，结果发现来自巴布亚新几内亚北部Sepik河谷的普通野生稻样品在核基因Os0053位点和叶绿体基因序列上与其他地区的样品有很大的差异。巴布亚新几内亚北部的普通野生稻在Os0053位点上杂合的，其中一条等位基因与普通野生稻基本一致，另一条等位基因则与A基因组的另一个物种O. meridionalis基本一致，证明巴布亚新几内亚北部的普通野生稻实际上是亚洲典型普通野生稻与澳洲野生稻O. meridionalis种间进行天然渐渗杂交的后代。这个结果从分子序列上验证了前人有关巴布亚新几内亚北部的普通野生稻是比较特殊的观点。