重离子辐照甜高粱新品种选育及其诱变机理研究

利用重离子辐照技术对甜高粱种子进行不同剂量的诱变处理，并分析辐照后代的农艺性状、生理生化特性及基因组DNA的多态性差异，旨在选育出含糖量高、生物量高及抗逆性强的新品种，为发展生物质燃料乙醇产业提供优质的原料，并阐明重离子对甜高粱的诱变机理。主要结果如下： 1.甜高粱在田间的存活曲线表现为“类马鞍型”，随着辐照剂量的增加，其存活率先降后升再下降。 2.筛选出株高、单秆重、糖锤度、早熟型、茎粗等突变类型的材料，尤其是80Gy辐照剂量下从BJ0602中得到的早熟突变材料KFJT-1，生育期缩短了20天左右。 3.和未辐照株KFJT-CK相比，辐照突变株KFJT-1的萌芽指标表现为极显著差异（p＜0.01），其发芽势、发芽指数、活力指数和子叶长度、胚根鲜重及子叶鲜重分别下降了24％、12.69％、0.8108％和15.32％、76.27％、27.08％。 4. 利用RAPD技术对不同剂量的辐照处理检测出的多态性差异表明，不同剂量的碳离子束辐照后，不同辐照剂量对应的5种处理材料的DNA突变率分别0％、11.4％、12.2％、18.7％和17.7％。 重离子辐照可引起甜高粱各个方向的突变，有些突变材料生物量和含糖量均高，而有些突变材料表现出生长点消失、叶片扭曲、黄化等表型性状

奇奇核170Re在束g谱学和176Ir EC/b+衰变研究

本论文在 166MeV 的束流能量下，利用重离子熔合蒸发反应 142 Nd（32 S， 1p3nγ ）170 Re 布居了 170 Re 的高自旋激发态，用 12 套带 BGO反康普顿抑制的高 纯锗探测器阵列进行了在束 X-γ 和γ γ − 符合测量。在 210MeV 的束流能量下， 利用重离子熔合蒸发反应 146 Nd（35 Cl，5nγ ）176 Ir 产生具有 β+ / EC 衰变性质的 核素 176 Ir, 由氦喷嘴快速带传输系统将反应产物送到低本底区，用一台小平面探 测器、一台轴对称型高纯锗探测器和一台 CLOVER 探测器进行了γ γ − 符合和 t γ − 单谱测量。基于这些测量结果，研究了 170 Re 的高自旋态和 176 Ir 的 β+ / EC 衰变性质。 本工作基于γ−γ符合关系及周围邻近核已知信息的综合分析，首次建立了包 括 16 个能级 26 条γ 跃迁的双奇核 170 Re 的转动带能级纲图，并利用推转壳模型、 粒子转子模型等对其进行了分析和讨论。根据实验提取出的准粒子顺排、 Routhian、旋称劈裂等结构信息和邻近双奇核带结构系统学知识的比较分析，指 出该带的两准粒子组态是 11/213/2 hi π ν ⊗ ，并且该带在低自旋出现旋称反转。 基于对 176 Ir 核 β+ / EC衰变实验数据的离线处理分析，对早先发表的 176 Ir 衰 变γ 跃迁进行确认的同时又发现了 4 个新能级和 13 条新的γ 射线，丰富了 176 Os 核的低位激发态能级纲图。根据典型γ 射线的衰变时间谱建议了 176 Ir核的一个长 寿命低自旋同核异能态，同时通过两准粒子耦合的半经验计算建议了其组态。

双奇核188Au的高自旋态能级结构研究

作为核物理的前沿领域之一，高自旋态的研究能够提供核结构、核形变、核子耦合等非常有价值的信息。本论文内容为研究188Au 高自旋态的结构特性。　　利用能量为86 和90MeV的19F束流，通过重离子熔合蒸发反应173Yb(19F,4nγ)研究了双奇核188Au 的高自旋态能级结构。利用GEMINI 探测器阵列进行了γ射线的激发函数、X-γ和γ-γ-t 符合测量，共获取了约160×106 个符合事件。基于实验测量结果，对原有的双奇核188Au 能级纲图做了较大的修改。新发现了两个转动带，分别对应建立在π1/2[541]⊗ν1/2[510] 和π1/2[541]⊗νi13/2 组态上的双退耦带和半退耦带。对前人所建立的正宇称带能级进行了修改，发现了一条新的20+态能级，并且指定其为πh11/2⊗2νi13/2h9/2的四准粒子结构。考查与费米面临近的单粒子轨道γ形变驱动效应，188Au 晕态带的γ∼70°非轴对称的形变可能是由h11/2− 奇质子驱动的。π1/2[541]⊗νi13/2 带观察到在低自旋发生旋称反转现象，对这个组态带的A∼180 区旋称反转系统性分析表明，反转点的转动惯量c Θ 函数不随NpNn而变，这与其它几个区有明显的不同。 另外，本论文还介绍了利用16 路Segment 型Clover 探测器的γ射线线性极化测量方法。并且利用60Co 源的两条级联γ射线对其灵敏度进行测试，发现能有效地测量γ射线的电磁属性，从而确定能级的宇称

经碳离子束诱变的甜高粱汁酒精发酵高产菌株的研究

为了选育出适合发酵甜高粱汁来生产酒精的酵母菌株，本论文以酒精酵母Saccharomyces cerevisiae YY为材料，利用兰州近代物理研究所重离子研究装置（HIRFL）产生的100MeV/u碳离子束对酒精酵母进行了辐照诱变。采用红四氮唑（TTC）作为筛选指示剂，初筛得到了5株产酒能力有所提高的突变酵母菌。通过甜高粱汁发酵，测定发酵液中酒精含量和残糖，复筛出产酒精能力比出发菌株有明显提高的诱变菌株T4。并对其发酵条件进行了优化，以期获得的结果能够为甜高粱汁工业化生产酒精提供参考数据。通过本论文的研究，得到以下初步结果： 1. 在甜高粱汁培养基中，酒精酵母YY的对数生长期在8-20h之间，此时菌体的生长繁殖比较旺盛，活力最佳，为辐照诱变的最佳时期。辐照后，菌体的存活率随辐照剂量的增加呈现出逐渐衰减的趋势。 2. 红四氮唑TTC是一种无色显色指示剂，活菌中所含的脱氢酶可将它还原成红色，因此可以根据菌落呈色的深浅判断酵母菌产酒精能力的高低，从而挑选出产酒能力较高的菌株。本试验用TTC双层培养基法初步筛选出了利用甜高粱汁发酵生产酒精能力较强的T4酵母菌株。 3. 对影响T4菌发酵甜高粱汁生产酒精的几个主要因素（甜高粱汁糖度、接种量、温度、pH、无机盐）进行了初步探讨研究，得出了T4菌发酵甜高粱汁生产酒精的最适条件为：甜高粱汁糖度22%，接种量10%，温度30oC,pH 4.5 ,无机盐加入量为:（NH4）2SO4 1g/L，KH2PO4 5g/L，MgSO4 3g/L。 4. 对发酵条件进行优化后的中试结果显示：出发菌株YY发酵甜高粱汁的时间为36h，酒精产量为8.6% (V/V) ，而T4突变菌甜高粱汁发酵液中的最终酒精含量可以达到9.8%，发酵时间仅为24h。因此，T4菌在工业应用中很有前景

17B的实验研究

核反应总截面是描述原子核反应基本特征的一个重要的物理量，从中可以得到有关核反应、核结构和核内核子分布的信息。利用透射法测量核的反应总截面对于模型没有依赖性，因而得到的结果更加可靠。在兰州放射性束流线（RIBLL）上利用透射法测量了17B与C、Pb靶的反应，得到了17B与C、Pb的反应总截面和去除双中子截面，同时首次尝试用CLOVER探测器测量与碎片符合的γ能谱。利用半经验的Shen公式可以很好地拟合稳定核的反应总截面的实验结果，但是并不能很好地描述17B的实验结果，说明17B具有奇异结构。采用描述不稳定核的多种密度分布形式代入零力程的Glauber模型计算17B与C的反应总截面，并与实验结果进行了比较。发现采用Skyrme－Hatree－Fock（SHF）、双Gauss、Gauss＋HO计算的密度分布形式都能够很好地拟合整个能区内的实验结果。通过各种密度分布形式提取了17B的核子密度分布，发现17B的中子密度分布有很大的弥散，并证实了17B是由核芯15B加两个价中子组成的晕结构。将Skyrme－Hatree－Fock（SHF）、双Gauss、Gauss＋HO密度分布形式，输入Glauber模型与实验结果比较，提取了17B的物质均方根半径，不同密度分布提取的均方根半径值在实验误差范围内一致，也进一步验证了17B的晕结构。采用Woods－Saxon势来描述17B核外的价中子在核芯中形成的势场，通过解薛定鄂方程来求解价中子处于特定轨道的波函数。假设17B核外的价中子处于纯的s分波和d分波都不能很好地和实验结果符合。所以认为核外的价中子应该是混合组态，通过拟合实验结果求解出s分波谱学因子的值，证明核外的价中子处在2s1/2轨道的几率更大

12N、12B、11C 在Si靶上反应总截面研究

核反应总截面是描述原子核反应基本特征的一个重要的物理量，从中可以得到有关核反应、核结构和核内核子分布的信息。在由放射性束所产生的奇异核结构与各种反应机制的研究中，反应总截面更是具有特殊的重要性。具有奇异核结构的核的一个典型物理现象就是其反应总截面要比稳定核大得多，I.Tanihata等人最早就是通过对放射性束流的相互作用截面的测量发现了具有奇异结构的核－中子晕核。由于反应截面的测量对探测器的要求不高，而且数据分析过程相对较为简单，因此反应截面的测量已经成为放射性束物理研究的一个非常重要的实验手段。目前，奇异核研究的重点在丰中子一侧，理论预言的很多中子晕核如8He、11Li、11、14Be、15、17、19C、等已经从实验上得到证实，而理论预言的质子晕核目前只有8B得到实验证实，其他的核实验数据较少或相互矛盾，无法作出准确的结论。12N就是其中之一，理论学家认为其具有质子晕结构；而实验数据主要集中在的反应截面测量上，实验数据较少又相互矛盾或不肯定，不能得出确切结论。因此，进一步开展研究是十分必要和有意义的。考虑到以上因素，充分利用兰州放射性束流线现有的实验条件，我们采用束流透射法测量了中能区多个能量点12N、11C、12B与Si靶的反应总截面和12N去质子截面。同时用CLOVER探测器测量与碎片符合的γ能谱。利用透射法测量核的反应总截面对于模型没有依赖性，因而得到的结果更加可靠。利用Shen公式和采用各种密度分布形式的零力程Glauber模型计算了12N、11C、12B的激发函数并与实验结果比较，提取了12N、11C、12B的密度分布与核半径，对12N去质子截面作了简单分析。使用Shen公式拟合实验数据时发现，Shen公式在整个能区范围内基本上可以很好的拟合12B、11C的反应数据，但Shen计算得到的12N的反应总截面与实验测量值有明显的差异，计算结果偏小。在使用Glauber模型拟合实验数据之前，分别使用有限力程和零力程Glauber模型拟合了12C＋12C的实验数据。在计算时，两种Glauber模型输入的密度分布采用Gauss密度分布形式。结果显示，使用零力程Glauber模型可以更好的拟合实验数据。分别使用高斯密度分布、HO密度分布、双参数费米密度分布、SHF模型计算得到的密度分布、基于少体模型的Gauss＋尾巴密度分布形式代入零力程Glauber模型拟合实验数据。对于12B、11C、12C，这些密度分布形式代入零力程Glauber模型计算得到的激发函数曲线在整个能区范围内都可以很好的拟合实验数据。但是对于12N，只有基于少体模型的Gauss＋尾巴密度分布形式代入零力程Glauber模型计算得到的激发函数曲线可以拟合实验结果。其他的密度分布形式计算得到的激发函数曲线明显低于实验数据。提取的12B、11C、12N均方根半径显示，12N的核半径明显大于其镜像核12B及其周围的核素。对12B、11C、12N的分析结果表明：12N的密度分布形式和稳定核有明显的不同，最后一个质子的密度分布具有很大的弥散，其可能具有奇异结构。对12N去质子截面的简单分析也表明了这一点

干旱和复水条件下转基因甘薯的光合特性

以转铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因甘薯(TS)及未转基因甘薯(NT)为实验材料,研究在旱后复水条件下转基因甘薯及未转基因甘薯抗氧化酶活性和光合特性变化。结果显示,连续36 h胁迫条件下,TS和NT的SOD活性都先降低后升高,但TS的SOD活性始终高于NT。胁迫至24 h时,TS的SOD活性约为NT的1.2倍,复水后二者SOD活性都下降。持续胁迫,TS的APX活性先升高后降低,NT与之相反,复水后TS和NT的APX活性都是先升高后降低,复水12 h,TS的APX活性是NT的1.5倍。水分胁迫条件下TS的膜质受伤害程度要轻于NT,胁迫24 h,复水12 h,NT的MDA含量均约为TS的1.2倍。胁迫12 h,TS和NT净光合速率都下降,继续胁迫,TS净光合速率开始上升,NT几乎保持不变,胁迫36 h,TS的净光合速率约为NT的1.5倍。复水后二者净光合速率都开始上升,复水12 h,TS净光合速率约为NT的3倍。胁迫时TS、NT胞间CO2浓度(Ci)都逐渐增大,胁迫36 h时NT胞间CO2浓度显著高于TS,是其1.4倍。实验结果表明,同时转入SOD、APX抗氧化基因后,在...

Potential CO2 Emission Reduction by Development of Non-Grain-Based Bioethanol in China

Assessment of the potential CO2 emission reduction by development of non-grain-based ethanol in China is valuable for both setting up countermeasures against climate change and formulating bioethanol policies. Based on the land occupation property, feedstock classification and selection are conducted, identifying sweet sorghum, cassava, and sweet potato as plantation feedstocks cultivated from low-quality arable marginal land resources and molasses and agricultural straws as nonplantation feedstocks derived from agricultural by-products. The feedstock utilization degree, CO2 reduction coefficient of bioethanol, and assessment model of CO2 emission reduction potential of bioethanol are proposed and established to assess the potential CO2 emission reduction by development of non-grain-based bioethanol. The results show that China can obtain emission reduction potentials of 10.947 and 49.027 Mt CO2 with non-grain-based bioethanol in 2015 and 2030, which are much higher than the present capacity, calculated as 1.95 Mt. It is found that nonplantation feedstock can produce more bioethanol so as to obtain a higher potential than plantation feedstock in both 2015 and 2030. Another finding is that developing non-grain-based bioethanol can make only a limited contribution to China's greenhouse gas emission reduction. Moreover, this study reveals that the regions with low and very low potentials for emission reduction will dominate the spatial distribution in 2015, and regions with high and very high potentials will be the majority in 2030.