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Quasicrystalline phase with different volume fraction were formed by isothermally annealing the as-castZr(62)Al(9.5)Ni(9.5)Cu(14)Nb(5) bulk metallic glass at 723 K for different times. The effects of quasicrystals on the deformation behavior of the materials were studied by nanoindentation and compression test. It revealed that the alloys with homogeneous amorphous structure exhibit pronounced flow serrations during the nanoindentation loading, while no obvious flow serration is observed for the sample with quasicrystals more than 10 vol.%. However, further compression tests confirm that the no-serrated flows are formed due to different reasons. For annealed samples containing quasicrystals less than 35 vol.%, continuous plastic deformation occurs due to propagation of multiple shear bands. While the disappearance of serrated flow cannot be explained by the generation of multiple shear bands for samples containing quasicrystals more than 35 vol.%, which will fracture with a totally different fracture mode, namely, dimple fracture mode under loading instead of shear fracture mode. (c) 2005 Published by Elsevier B.V.
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The loading reverberation is a multiple wave effect on the specimen in the split Hopkinson torsional bar (SHTB). Its existence intensively destroys the microstructure pattern in the tested material and therefore, interferes with the study correlating the deformed microstructure to the macroscopic stress-strain response. This paper discusses the problem of the loading reverberation and its effects on the post-mortem observations in the SHTB experiment. The cause of the loading reverberation is illustrated by a stress wave analysis. The modification of the standard SHTB is introduced, which involves attaching two unloading bars at the two ends of the original main bar system and adopting a new loading head and a couple of specially designed clutches. The clutches are placed between the main bar system and the unloading bars in order to lead the secondary loading wave out of the main bar system and to cut off the connection in a timely manner. The loading head of the standard torsional bar was redesigned by using a tube-type loading device associated with a ratchet system to ensure the exclusion of the reflected wave. Thus, the secondary loading waves were wholly trapped in the two unloading bars. The wave recording results and the contrasting experiments for examining the post-mortem microstructure during shear banding both before and after the modification highly support the effectiveness of the modified version. The modified SHTB realizes a single wave pulse loading process and will become a useful tool for investigating the relation between the deformed microstructure and the macroscopic stress-strain response. It will play an important role especially in the study of the evolution of the microstructure during the shear banding process. (C) 1995 American Institute of Physics.
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研究了中子辐照下钛宝石单晶体缺陷的形成及光学性能的变化。对温度梯度法(TGT)生长的钛宝石晶体进行中子辐照。中子能量为1.5MeV,剂量为4.32×10^18 neutrons/cm^2。辐照后194nm吸收峰强度增加,268nm吸收峰强度则降低。荧光谱检测中发现辐照使得420nm荧光峰强度明显降低,荧光峰位置也蓝移至414nm处。分析表明辐照使得钛宝石晶体内形成F^+缺陷,同时Ti^4+离子则转化成Ti^3+离子。辐照后的钛宝石在247C处有热释光TL出现,通过初始上升法计算出其陷阱深度为0.63eV。
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In this work, an alpha-Al2O3:C crystal with highly sensitive thermoluminescence was directly grown by the temperature gradient technique (TGT) using Al2O3 and graphite powders as raw materials. The optical and luminescent properties and the dosimetric characteristics of the crystal were investigated. An as-grown alpha-Al2O3:C crystal shows a single glow peak at 462 K and a blue emission peak at 415 nm. The thermoluminescence (TL) response of the crystal shows a linear-sublinear-saturation characteristic. In the dose range from 5 x 10(-6) to 10Gy, the alpha-Al2O3:C crystal shows excellent linearity, and saturation was observed at about 30Gy. The sensitivity of the crystal decreases as the heating rate increases. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.
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alpha-Al2O3:C crystal shows excellent thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) properties but the real role carbon plays in this crystal is still not clearly understood so far. In this work, alpha-Al2O3:C crystal doping with different amounts of carbon were grown by the temperature gradient technique, and TL and OSL properties of as-grown crystals were investigated. Additionally, a mechanism was proposed to explain the role of carbon in forming the TL and OSL properties of alpha-Al2O3:C. TL and OSL intensities of as-grown crystals increase with the increasing amount of carbon doping in the crystal, but no shift is found in the glow peak location at 465 K. As the amount of carbon doping in the crystals decreases, OSL decay rate becomes faster. With the increase in heating rate, the integral TL response of as-grown crystals decreases and glow peak shifts to higher temperatures. TL response decrease rate increases with the increasing amount of carbon doping in the crystals. All the TL and OSL response curves of as-grown crystals show linear-sublinear-saturation characteristic, and OSL dose response exhibits higher sensitivity and wider linear dose range than that of TL. The crystal doping with 5000 ppm carbon shows the best dosimetric properties. Carbon plays the role of a dopant in alpha-Al2O3:C crystal and four-valent carbon anions replace the two-valent anions of oxygen during the crystal growth process, and large amounts of oxygen vacancies were formed, which corresponds to the high absorption coefficient of F and F+ centers in the crystals.
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以高纯α-Al2O3和石墨为原料,采用温梯法生长了α-Al2O3:C晶体,使用RisΦTL/OSL-DA-15型热释光和光释光仪研究了其热释光和光释光特性.α-Al2O3:C晶体在462K附近有单一热释光峰,发射波长位于410nm.随着辐照剂量的增加,热释光强度逐渐增强,462K的热释光特征峰位置保持不变.α-Al2O3:C晶体的光释光衰减曲线由快衰减和慢衰减两个部分组成,随着辐照剂量的增加,快衰减部分衰减速率变化不大,而慢衰减部分衰减速率加快.在5×10-6—10Gy剂量范围内,α-Al2O3:C晶体的热释光剂量响应呈现良好的线性关系,30Gy时达到饱和;光释光剂量响应在5×10-6—60Gy剂量范围内呈现良好的线性关系,100Gy时达到饱和.与热释光相比,光释光剂量响应具有更高的灵敏度和更宽的线性剂量响应范围.
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In this work. an alpha-Al2O3:C crystal was directly grown by the temperature gradient technique (TGT) using Al2O3 and graphite powders as the raw materials. The optical, optically stimulated luminescence (OSL) properties and dosimetric characteristics of as-grown crystal were investigated. As-grown alpha-Al2O3:C crystal shows strong absorption band at 205, 230 and 256 nm. Three-dimensional thermoluminescence (TL) emission spectrum of the crystal shows a single emission peak at similar to 415 nm. The OSL decay curve can be fitted to two exponentials, the faster component and the slower component. The OSL response of the crystal shows a linear-sublinear-saturation characteristic. As-grown alpha-Al2O3:C crystal shows excellent linearity in the dose range from 5 x 10(-6) to 50 Gy. For doses higher than the saturation dose (100 Gy). the OSL sensitivity decreases as the dose increases. Crown Copyright (C) 2008 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.
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新生代以来,全球气候经历了一系列的冷暖交替,呈现总体变冷的趋势。对该时期不同区域气候变化过程的深入研究有助于我们更好地理解现今全球气候变化规律。中新世是新生代古气候与古环境演变的一个重要转折时期,定量重建山东山旺中新世气候是认识和理解中国东部与东亚新近纪气候演变的一个关键环节。 将化石植物作为气候代用指标,用于研究过去全球气候变化,已经广为国际科学界接纳。国际上,定量研究第三纪气候的植物学方法按照不同原理可以划分为两大类,其各自代表分别为基于化石的现存最近亲缘类群生态适应度推演古气候参数值的共存分析法(Coexistence Approch, CA )和基于叶片形态特征与气候相关关系的叶缘分析(Leaf Margin Analysis, LMA )与气候叶片多变量程序(Climate Leaf Analysis Multivariate Program, CLAMP)。两大主流方法各有优势,也各有局限性。前人运用两大主流方法对山旺中新世植物群相同地层,同套数据的分析结果表明:LMA 和CLAMP 所估测年均温数值要显著低于CA 所估测的数值。其差异的原因既可能是LMA 和CLAMP 由于埋藏因素的影响造成估测值偏低,也可能由于CA 数据库数据主要来自于欧洲和北美而缺乏东亚的资料所致。 本论文提出了一种新的方法——分布区叠加分析(Overlapping Distribution Analysis, ODA )对山旺中新世古气候进行定量重建。ODA 采用最近亲缘类群在叠加区间的气候参数来重建化石植物所生活的当时当地的气候。其详细步骤如下:1. 鉴定化石植物和认定它们的最近亲缘类群(尽量到种级水平)。2. 调查这些最近亲缘类群的分布数据(包括经度、纬度和海拔数据)。某些类群可能会有不止一个最近亲缘类群,须将这些最近亲缘类群的分布数据合并。3. 对分布数据分析,得出包含最多类群的最大叠加区间。4. 调查在最大叠加区间中气象站点的气候数据。5. 按照公式(1)和(2)来转换年均温数据TU=T0 - (HU -H0)×Γ (1); TL=T0 - (HL -H0)×Γ (2) 其中HU (m) 是海拔叠加区间的上界; HL (m) 是海拔叠加区间的下界; H0 (m) 气象站的实测海拔; T0 (ºC) 气象站的实测年均温; TU (ºC) 在海拔叠加区间气温的下界; TL (ºC) 在海拔叠加区间气温的上界; 系数Γ 为大气垂直直减率,年均温为0.5ºC/100m,最冷月均温为 0.45ºC/100m,最热月均温为 0.6ºC/100m。同样的方法,在海拔叠加范围内最冷月均温与最热月均温范围也可以确定,而降水量则采用气象台站的原始数据。6. 在这些转换数据的基础上,得出年均温,最冷月均温,最热月均温,年较差和年平均降水量波动范围。 ODA 分析结果表明:山旺中新世时期年均温为10.9-14.5oC,年较差为21.1-22.7oC,最冷月均温为-0.5-3.3oC,最热月均温为21.9-25.0oC,年平均降水量为1107.3-1880.0mm 。同时本论文还定量恢复了山旺硅藻土矿各层的古气候参数,其所估测的古气候参数数值与CLAMP 和LMA 的结果一致,而与CA 不同。对山旺气候参数的恢复表明,虽然其中新世年均温与现在相似,但最冷月均温要高于现在。 本项研究的创新之处是选择同一个研究地点(山东山旺),依据同一套数据(化石植物的类群资料),采用国际上以不同原理为基础的主流方法,同时加入我们自己提出的新方法,进行的古气候重建,对所获得气候参数值进行对比和验证,并对其存在的差异进行分析和探讨。
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全球变化与陆地生态系统(GCTE)的研究一直是国际地圈一生物圈计划(IGBP).全球变化研究的焦点之一,其中植被与环境,尤其是气候的关系研究,虽然古老却又包含许多新的涵义,而陆地样带(Terrestrial Transect)则是近年来发起于GCTE,并拓展到IGBP其它核心项目的研究热点.博士后研究的主要工作有:将全球变化作为主线,以单个树种青冈(Cyclobalanopsisgtauco)为对象,研究其过去、现在和将来的地理分布与气候的关系;分别利用气温和降水指标,拓展Kira指标形成生物热量指数和干湿度指数,以及建立水热积指数,在宏观尺度上研究了中国植被与气候的关系;结合生物群区和植物功能型概念的发展以及生物多样性的研究,进行了以生物多样性保育为目的的我国生态地理区划;在熟悉IGBP陆地样带的科学计划并总结其最新发展动态的基础上,分析了中国东北样带的基本生态地理特征;最后,粗略分析r生物性多样保育与自然保护区建设和管理的关系问题。 1.植被一环境(气候)分类:指标、系统和模型 植被一气候关系是一个古老的命题,但在当今的全球变化研究中成为最基础和最具活力的工作。从单一因子的或多因子简单组合的分类指标,如Koppen,Box指标等,到以可能蒸散为基础的综合分类指标,如Penman,Thornthwaite, Holdridge,Budyko,Kira指标等,科学家们发展了众多的植被一气候分类系统和模型,如Koppen.Thornthwaite,Holdridge. Kira. Box. Neilson.Woodward, Budyko, Prentice系统,以及Holdridge,Uvardy,Matthews. Olson. Bailey.Woodward.Prentice. Box模型,为现今植被一气候关系的研究以及全球变化对陆地生态系统的影响,和大气C02增加对潜在植被变化的响应预测奠定了良好的基础。 2.基于物种的植被一气候关系研究:中国青冈的地理分布与气候的关系 在广泛收集青冈[Cyclobalanopsis glauca (Thunb.) Oerst.]地理分布资料的基础上,利用目前国际上比较流行的研究植被与气候相互关系的指标和方法,包括Kira的水热指标、Penman的公式、Thomthwaite的指标和气候分类、Holdridge的生命地带分类系统指标, 以及年平均气温(TEMP). 1月均温(Tl)、’7月均温(T7)、极端最高气温(TMAX)、极端最低气温(TMIN).≥10℃积温(AT)和年降水量(PREC),研究了青冈在中国的地理分布与气候的关系,讨论了青冈垂直分布的上限、下限以及北界的Kira热量指标状况。根据孢粉资料和历史文献,探讨r历史时期青冈在中国大陆的分布与变迁及其与气候的关系,并利用Holdridge生命地带分类系统指标预测了C02浓度倍增条件下中国青冈分布区的可能变化。 3.宏观尺度上的中国植被一气候关系 1)用气温、降水指标研究中国植被一气候关系 能够在气象台站直接、方便地测试到的年平均气温、降水量指标,与其它水热气候因子有显著的相关性,用它们来研究中国植被与气候的关系是可行且有用的。利用全国689个气象站点的气象记录,计算得出了中国各植被地带、亚地带的年平均气温,年降水量指标和温雨系数,利用生态信息系统EIS作出了各气候指标在中国的分布,并将年平均气温和降水量作散点图,均较好地表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局。总结可得中国各植被地带的气候指标范围及界限。综合孢粉,古生物等资料信息,前人确定在全新世中期中国存在一个大暖期,其中稳定暖湿的鼎盛阶段在7.2—6,0 Ka.B.P.,其时中国境内大部分地区的年平均气温比现在高2℃左右,年降水平均高于现在100 mm,通过数学处理,利用生态信息系统恢复重建了全新世大暖期中国大陆的气温和降水分布状况.参考孢粉、古植物和他人研究资料及现代植被气候关系,恢复编制了大暖期鼎盛阶段中国大陆的植被区划图,与现代植被区划相比较,东部各个植被带在大暖期盛时表现出明显的北迁,温带植被的迁移幅度大于亚热带和热带植被;西部的植被带出现了经向西迁,西北部的草原范围扩张,荒漠缩小;青藏高原地区高寒半荒漠和荒漠植被的范围大大缩小,而且植被带仍有不同程度向北迁移的表现。这可为预测与阐明未来的气候变化和植被变迁提供有力的证据. 2)KIRA指标的拓展及其在中国植被与气候关系研究中的应用 根据Kira以月平均气温5℃为界的热量指数和干湿度指数概念,提出了以月平均气温10℃为界的生物热量指数,包括生物温暖指数BWI和生物寒冷指数BCI,并修正其干湿度指数为生物干湿度指数BK。利用中国689个标准气象台站的资料,分析我国主要植被类型分布与热量因子和干湿度因子的关系,得出两者之间有较好的相关性,生物温暖指数、寒冷指数和干湿度指数的散点图,较好地表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局。并得出中国各植被地带的气候指标范围及界限,以1 0℃为界的生物温暖指数不仅对我国森林植被的地理分布和温度气候带的划分具有较好的指示作用,而且对西南部高山、亚高山地区的植被与气候关系指示性较强;生物寒冷指数则对亚热带和热带的指示性很好,能够较好区分亚热带南部及热带地区;由热量指数和降水量综合得出的生物干湿度指数,对中国西北部干旱、半干旱区以至全国的植被分布与水分、热量因子的关系分析有较好的应用价值。 3)水热积指数的估算及其在中国植被与气候关系研究中的应用 试图利用大气年平均气温、年降水量、可能蒸散和土壤水分平衡之间的关系建立一个水热积指数,并应用年平均气温.水分盈亏值和水热积指数三个气候变量来限定植物群落组合,构成一个圆形的生命-气候图式.根据全国689个标准气象台站的气候资料,计算了中国8个植被地带和26个亚地带的年平均气温、年水分盈亏和水热积指数,绘制了各气候指标在中国的分布图及散点图,较好表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局,包括寒温带针叶林、冷温带针阔叶混交林、暖温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林、热带雨林和季雨林、温带草原、温带荒漠、青藏高原高寒植被,并得到了中国各植被地带的气候指标范围及界限。通过分析可以看出,年平均气温的等值线较好地反映了中国大陆的热量梯度,经度和纬度方向的区分均较明显;土壤水分盈亏曲线的等值线则比较零乱;综合了热量和水分差异的水热积指数,其等值线与热量梯度和水分梯度均有一定的对应性,与植被类型的对应也较好。这是在宏观尺度上进行的植被与气候关系研究的一种尝试,有待于增加机理性的内容,使其得到进一步的改进。 4.生物多样性保育和全球变化研究中的陆地生物群区类型 Biome(生物群区)是当今生物多样性保育和全球变化研究中的一个重要概念,根据此概念及植物功能型概念的发展,评述了9个重要的世界陆地生物群区分类系统,并根据中国的植被分类和区划,尝试划分了在中国的生物多样性保育和全球变化研究中所需要的陆地生物群区类型。 5.中国生物多样性的生态地理区划 利用各种生态地理因子,包括气候指标如与植物耐寒性有关的绝对最低温度(TMrN),最冷月平均气温(TJAN),最冷月日平均温度的最大值(MXT)和最小值(MIT);与需热性有关的植物生长季积温(AT);年降水量的季节分配,包括最冷月降水(PJAN),最热月降水(PJUL),年降水量,年降水的统计标准差(PSD)和变异系数(年变率PCV);植被指标如植被类型(VEGET)、,植被区划类型(VEGED)、植被的净第一性生产力(NPP)、植物区系类型(FLORA)、动物区系类型(FA UNA).植物特有属的丰富度(EDGENUS)以及度量植物多样性的植物种丰富度(属数GENUS、种数SPECIES);土壤指标如土壤类型(SOILT),土壤理化性质如土壤酸碱度(SOILPH)、土壤表层阳离子交换量(SOILEXC)等;地形和地貌特征如经度(LONG)、纬度(LAT)和海拔高度(ALT),利用模糊聚类的手段,综合进行了中国生物多样性的生态地理区划。采用四级区划,即:生物大区(biodomain) -生物亚区(subbiodomain) -生物群区(biome) -生物区(bioregion).全国划分为5个生物大区,7个生物亚区和1 8个生物群区。 I北方森林大区 I A欧亚北方森林亚区 I Al南泰加山地寒温针叶林 IA2北亚针阔叶混交林 II北方草原荒漠大区 II B欧亚草原亚区 II Bl内亚温带高草草原 II B2黄土高原森林草原(灌木草原) il C亚非荒漠亚区 II Cl中亚温带荒漠 ⅡC2蒙古/内亚温带荒漠 III东亚大区 III D东亚落叶阔叶林亚区 m DI东亚落叶阔叶林 III E东亚常绿阔叶林亚区 III El东亚落叶•常绿阔叶混交林 III E2东亚常绿阔叶林 ⅡI E3东亚季风常绿阔叶林 III E4西部山地常绿阔叶林 IV旧热带大区 IV F印度一马来热带森林亚区 IV Fl北热带雨林、季雨林 IV F2热带海岛植被 V亚洲高原大区 vG青藏高原亚区V Gl青藏高寒灌丛草甸V G2青藏高寒草原V G3青藏高寒荒漠V G4青藏温性草原V Gs青藏温性荒漠IGBP陆地样带:科学计划与最新进展 作为国际地圈一生物圈计划(IGBP)的交叉项目(Interproject)的陆地样带(Terrestrial Transect),已成为IGBP的全球变化研究中最引人重视的发展和新研究方法之一。它以一系列综合性的全球变化研究计划为基础,是由沿着一个主要全球变化驱动因素(如温度、降水、土地利用强度等)的梯度上的一系列研究站点所构成研究区域,并配合以模型模拟和综合分析,其地理范围为1000 km或更大的长度,数百公里的宽度,以涵盖大气环流模型(GCM)运作的最小单元。本节论述了IGBP陆地样带的概念和研究的意义,样带的类型、一般设计和选择标准,国际上IGBP样带的初步设置,包括①经受土地利用变化的潮湿热带系统;②从北方森林到冻原的高纬度地区;③从干旱森林到灌丛的半干旱热带地区;④从森林或灌丛过渡到草地的中纬度半干旱地区,以及其它的一些样带和PAGES核心计划中的PEP样带,主要内容有样带设置的原因、研究内容和主要样带特点等,并总结了样带的最新研究进展和动态. 6.中国东北样带(N ECT)的生态地理特征分析 陆地样带研究已成为国际地圈-生物圈计划(IGBP):全球变化研究的重要手段与热点。中国东北森林-草原样带(NECT)已被列为IGBP国际全球变化陆地样带之一。该样带在东经1120与130030’之间沿北纬43030’设置,长约l 600 km,是一条中纬度温带以降水为驱动因素的梯度,具有由温带针阔叶混交林向温带草原的3个亚地带:草甸草原、典型草原与荒漠草原过渡的空间系列。本文给出了样带的基本生态地理特征及其梯度分析,包括其地理位置、设置意义、地形地貌、气候梯度、土壤类型、土地利用格局、植被类型、主要优势种和群落类型的生态地理特征以及全新世适宜期(大暖期)的植被分布格局。NECT将成为我国全球变化与陆地生态系统(GCTE)与其它IGBP核心项目研究的前沿阵地。 7.自然保护区的作用、建设和管理及其与生物多样性的关系 一般而言,“就地保护”是保护生物多样性的主要措施和最根本的途径,生境的“就地保护”是生物多样性保护最为有力和最为高效的保护方法,而就地保护的措施就是建立自然保护区,通过对自然保护区的建设和有效管理,使生物多样性得到切实有效的人为保护。从自然保护区定义和类型划分及生物多样性的定义本身可以看出,自然保护区的主要保护对象是世界上丰富多彩的生物多样性,自然保护区是生物多样性就地保护的重要基地,是物种多样性的基因库,是留给野生动植物的宝贵栖息地,应把保护区的建设和生物多样性的保护与持续利用密切结合起来,合理开发利用自然资源,促进生物多样性的可持续发展。
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盐胁迫是限制高等植物和藻类生长和产量的主要环境因子之一。PSII对环境胁迫的响应被认为是光合作用适应逆境过程中最重要的一个环节。尽管盐胁迫对PSII的影响已进行了大量的研究,但有关盐胁迫对PSII作用方式和位点的研究仍存在着争议。我们主要研究了盐胁迫对螺旋藻PSII结构和功能的影响,以探讨盐胁迫对PSII的作用方式和位点以及该藻细胞PSII对盐胁迫的适应机理。主要研究结果如下: 1. 用0、0.2、0.4、0.6、0.8M NaCl处理螺旋藻细胞12小时。随盐浓度的增加,螺旋藻细胞的Chla、carotenoid、PC、APC及蛋白含量均呈下降趋势,说明盐胁迫抑制了上述色素及蛋白的合成或加速了它们的降解,从而影响了螺旋藻的光合作用。 2. 随盐浓度的增加,螺旋藻细胞光合放氧活性和PS II电子传递活性显著降低,表明盐胁迫引起藻细胞PS II活性的下降。 3. 通过放氧活性、热致发光(TL)、多相荧光瞬态上升动力学曲线的测定以及Western 杂交,来探讨盐胁迫对螺旋藻细胞PS II供体侧电子传递及OEC33蛋白含量的影响。结果显示:随盐浓度的增加,螺旋藻细胞光合放氧活性和PS II电子传递活性下降;TL B-band和Q-band强度降低,在0-0.6M NaCl下,B-band的周期性振荡清楚,最大值出现在第二次和第六次闪光,而在0.8M NaCl时,S态振荡基本上消失,S 态氧化还原循环受阻;Fm, J、I和P相荧光水平降低。以上结果都表明盐胁迫使PS II的放氧侧受损伤。且随盐浓度的增加,盐分引起螺旋藻细胞外周蛋白OEC33的降解,在蓝藻中首次提出放氧机构的S态循环受阻,放氧活性降低。 4. 通过OJIP曲线的测定以及JIP-test、闪光诱导的可变荧光衰减动力学、热致发光(TL)的分析,我们研究了盐胁迫对螺旋藻细胞PS II受体侧的影响。结果显示: JIP-test的参数Ψo和φEo随盐浓度的增加而下降,显示QA-到QB 电子传递受阻;可变荧光衰减动力学快相组分半衰期延长,所占总可变荧光百分比下降,表明QA-到QB 电子转移变慢,中相组分半衰期延长、所占百分比下降,说明空的QB位点对PQ的结合减慢,有可能PQ分子对QB位点的结合能力下降;TL B-band和Q-band的峰温度出现了位移,可能QA、QB的氧化还原电势发生了改变。以上结果表明,盐胁迫伤害了PSII受体侧的电子传递。 5. 首次运用闪光诱导下的叶绿素荧光上升及其衰减动力学来研究盐胁迫对PS II受体侧的影响。 6. 盐胁迫下,PS II供体侧和受体侧电子传递受抑制,有活性的PSII反应中心数量下降,说明盐胁迫对螺旋藻细胞PSII的伤害也可能是多位点的作用方式。此外,盐胁迫下,藻细胞放氧活性的下降快于受体侧QA 到QB电子传递所占百分比的下降,有可能PS II放氧侧先受损伤,然后是反应中心和受体侧。上述结果表明盐胁迫下PSII活性的降低是由于PSII供体侧和受体侧电子传递的抑制,有活性的PSII反应中心的减少。 7. 借助螺旋藻类囊体膜的Western杂交分析,来研究盐胁迫对螺旋藻类囊体膜PSII相关蛋白的影响。结果表明,上述PSII活性的抑制是由于类囊体膜蛋白的损失。主要与PSII反应中心CP43、CP47和OEC33蛋白含量的下降有关。 8. PS II机构对盐胁迫的适应涉及以下几个方面:降低吸收横截面,(PC/chla,APC/chla比值的降低);光系统II光化学反应的改变,通过关闭的PS II反应中心比例的增加,使得PS II机构免于过多激发能的伤害而得以保护;提高了剩余的有活性反应中心的耗能效率(DIo/RC增加);保持有活性反应中心高的激发能转化效率,比如,TRo/RC保持不变;另外,随盐浓度的增加,由藻胆体向光系统I的能量传递增加,避免过量激发能对 PSII的伤害,使螺旋藻细胞适应盐胁迫环境。
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高温胁迫是限制高等植物和藻类生长和产量的主要环境因子之一。光系统II(PSII)对环境胁迫的响应被认为是光合作用适应逆境过程中最重要的一个环节。高温胁迫对螺旋藻PSII的研究相对较少,对PSII受体侧的研究更加少了。我们借助热致发光及QA-再氧化动力学,这两种检测完整光合生物PSII供体侧和受体侧电子传递的有效、简单、无损伤的方法,为高温胁迫如何影响供体侧和受体侧的电子传递提供更直接的依据,获得高温胁迫对PSII功能影响的更精确的消息。另外,有关螺旋藻在高温胁迫下的能量传递过程研究较少,希望在荧光光谱研究的结果上探求其对高温胁迫的适应机理。主要研究结果如下: 1.高温胁迫抑制螺旋藻PS II的活性, PSII原初光能转化效率Fv/Fm随处理温度的提高而下降。高温去除后Fv/Fm可以得到部分恢复(5-15%)。 2.高温胁迫对闪光诱导的可变荧光衰减动力学有显著影响,分别代表QA-到QB 的直接电子传递和PQ分子扩散到空的QB位点后QA-到QB电子传递的快相(半衰期160 ms)和中相(半衰期2 ms)占整个可变荧光的比例,随处理温度的升高显著降低,而代表S2QA- 电荷重组的慢相(半衰期约4s)显著增加。显示高温导致QA到QB的电子传递以及PQ与QB位点的结合受阻,从而促进了QA-与放氧复合体S2态的重组过程。同时我们发现,经过5分钟的恢复,这些光系统II还原侧电子传递的功能抑制能够大部分得到恢复,显示高温胁迫对受体侧电子传递的影响具有可逆性。 3. 通过采用77K低温荧光光谱等手段,我们研究了高温胁迫对螺旋藻细胞光合能量传递的影响。研究显示,高温胁迫对580nm和436nm激发的低温荧光光谱都有显著影响。高温胁迫对PS I的发射峰F725和F751没有显著影响,显示高温没有影响藻胆体到光系统I的激发能传递。而高温胁迫引起了PBS对PS II荧光发射比值的上升,说明高温抑制了藻胆体到光系统II之间的激发能传递。但藻蓝蛋白的发射峰643nm在高温处理后基本没有变化,显示高温抑制PBS到PS II的能量传递不是由于藻蓝蛋白到别藻蓝蛋白之间的能量传递受阻造成的。结果还显示,高温胁迫对藻胆体到光系统II能量传递的抑制也不是由于藻胆体与光系统II发生分离,而是抑制了别藻蓝蛋白到CP43和CP47的能量传递,原因可能是由于藻胆体内部结构的改变引起的。 4.热致发光(TL)和荧光衰减动力学的测定和分析结果显示,高温胁迫改变了S2QA-和S2QB-重组体的稳定性,其中S2QA-的稳定性降低,S2QB-的稳定性升高。根据具有异质性的TL信号,我们推测有活性PSII中有可能存在对高温胁迫敏感度不同的两种亚基,它们具有不同的QB/QB-氧化还原势能。当高温胁迫造成相当数量的反应中心失活,QA到QB正常的电子传递受阻时,光系统有可能通过保存更多的具有较高能量的反应中心亚基,达到促进QA到QB的电子传递的目的。 5. OJIP荧光瞬态上升曲线在高温胁迫后出现标志性K峰,说明螺旋藻的放氧复合物受到伤害,放氧S态引起的多次闪光下的TL振荡,显示这个高温处理对S1→S2的转变没有影响,却抑制了S2→S3的转变,这同OJIP荧光瞬态上升曲线的结果相一致,说明高温对螺旋藻放氧复合体造成了伤害。
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以‘早久保’(Prunus persica (L.) Batch.)为试材,在果实最后迅速生长期,通过去果处理降低库力,同时设留果对照,并通过环剥和保留相同数量叶片严格控制库源关系,进行了源叶净光合速率(Pn)、叶绿素荧光、叶黄素循环、抗氧化酶及抗氧化同化物日变化的研究。结果表明,和留果对照相比,去果处理显著降低了源叶Pn、气孔导度(gs)和蒸腾速率(E),但显著增加了胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶面饱和蒸汽压亏缺(VPDl)和叶片温度(Tl)。光系统II光化学效率(ΦPSII)以及羧化速率(CE)与Pn平行降低。中午去果降低Pn主要归因于非气孔限制。在低库需条件下,开放的PSII反应中心捕获能量的降低以及关闭的PSII反应中心的增加导致了ΦPSII的降低。去果处理叶片中依赖于叶黄素循环的热耗散以及抗氧化系统的上调保护叶片免受光氧化破坏。和留果对照相比,去果处理的叶片有更大的叶黄素循环库,更高的脱环氧化状态以及更高的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性以及更高的还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量。但与此同时,去果显著增加了过氧化氢(H2O2)以及丙二醛(MDA)的含量,这意味着在去果处理的叶片中可能会发生光氧化破坏。 以一年生‘皇家嘎拉’苹果(Malus domestica Borkh.)组培苗为试材,通过环剥降低库力,进行了源叶Pn、叶绿素荧光、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶(Rubisco)以及光系统II(PSII)复合体关键蛋白PsbA和PsbO含量日变化的研究。和对照相比,环剥显著降低了源叶Pn、gs和E,但是却显著增加了Ci、Tl和淀粉的含量。在低库需下,开放的PSII反应中心捕获能量的降低以及关闭的PSII反应中心的增加导致了ΦPSII的降低。另一方面,环剥降低了光合作用关键酶Rubisco以及PSII复合体PsbA和放氧复合体PsbO的含量。以上结果表明,环剥降低Pn主要归因于非气孔限制。
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With complete sets of chromosome-specific painting probes derived from flow-sorted chromosomes of human and grey squirrel (Sciurus carolinensis), the whole genome homologies between human and representatives of tree squirrels (Sciurus carolinensis, Callosciurus erythraeus), flying squirrels (Petaurista albiventer) and chipmunks (Tamias sibiricus) have been defined by cross-species chromosome painting. The results show that, unlike the highly rearranged karyotypes of mouse and rat, the karyotypes of squirrels are highly conserved. Two methods have been used to reconstruct the genome phylogeny of squirrels with the laboratory rabbit (Oryctolagus cuniculus) as the out-group: ( 1) phylogenetic analysis by parsimony using chromosomal characters identified by comparative cytogenetic approaches; ( 2) mapping the genome rearrangements onto recently published sequence-based molecular trees. Our chromosome painting results, in combination with molecular data, show that flying squirrels are phylogenetically close to New World tree squirrels. Chromosome painting and G-banding comparisons place chipmunks ( Tamias sibiricus), with a derived karyotype, outside the clade comprising tree and flying squirrels. The superorder Glires (order Rodentia + order Lagomorpha) is firmly supported by two conserved syntenic associations between human chromosomes 1 and 10p homologues, and between 9 and 11 homologues.