稀薄气体动力学

通常的气体动力学方法，当气体分子的平均自由程与流场特征长度相比不可忽略时，不再适用，要采用稀薄气体动力学的方法。这适用于航天飞行器在高空飞行时受的力和热，也适用于微机电系统和真空系统等离子体材料加工等21世纪技术前沿领域。本书系统、简明地阐述稀薄气体动力学方法，给出方法的基础并着重介绍直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法以及与低速稀薄气体流动相关的前沿课题。全书共分7章。前两章是作为学科的基础引入的，第1章以空气为对象对于分子能态结构、能态分布以极小篇幅作了简要概括的叙述，以作为了解稀薄气流非平衡现象物理基础的初步。第2章对包括双体碰撞、Boltzmann方程以及气体的平衡态等分子动理论的基础做了必要的讨论，其中包括了对唯像论分子相互作用模型、变径硬球（VHS）、变径软球（VSS）和概括化硬球（GHS）等模型的介绍。第3章讨论了各种分子和表面的相互作用模型，包括反映细致平衡的互易原理和基于此原理的CLL模型的阐述。第4章讨论自由分子流。第5章讨论应用于滑流领域的各连续介质方程及滑流边界条件，一些简单解以及热泳问题。第6章则较全面、概括地介绍了求解过程领域中的各种解析和数值方法。第7章介绍了直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法，讨论了非平衡流动及低速稀薄流动等前沿课题，包括处理内能松弛、化学反应的方法、用于复杂流场通用软件的方法、低速稀薄流动的信息保存（IP）方法等。　　本书适合高等学校力学一航空航天专业高年级学生、研究生及从事气动力学和航天研究的科研人员参考阅读。

通常的气体动力学方法，当气体分子的平均自由程与流场特征长度相比不可忽略时，不再适用，要采用稀薄气体动力学的方法。这适用于航天飞行器在高空飞行时受的力和热，也适用于微机电系统和真空系统等离子体材料加工等21世纪技术前沿领域。本书系统、简明地阐述稀薄气体动力学方法，给出方法的基础并着重介绍直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法以及与低速稀薄气体流动相关的前沿课题。

符号表
绪论
第1节 稀薄气体动力学的提出
第2节 气体的分子模型
第3节 分子平均自由程
第4节 流动的领域划分
第5节 非平衡现象与稀薄气体动力学
第6节 相似准则
第1章 分子结构与能态
第1节 双原子分子
第2节 分子的能态分布
第3节 分子的内能、内自由度和内能分布函数
第2章 分子动理论基础
第1节 速度分布函数
第2节 宏观量的表达
第3节 分子的双体碰撞模型
第4节 碰撞截面与分子模型
第5节 Boltzmann方程
第6节 碰撞积分与气体分子的总碰撞数
第7节 碰撞积分的计算
第8节 Maxwell输运方程——矩方程
第9节 Maxwell分布
第10节 气体的平衡态
第11节 8速度气体模型
第12节 混合气体
第3章 分子表面相互作用
第1节 引言
第2节 镜面反射与漫反射，适应系数
第3节 互易性原理
第4节 CLL分子表面相互作用模型
第4章 自由分子流
第1节 气体中的分子数目通量和动量通量
第2节 作用于物体的气动力
第3节 表面元素的热传导
第4节 自由分子流出与热流逸
第5节 Couette流动与平板间的传热问题
第6节 无碰撞Boltzmann方程的通解，非定常流动
第5章 连续介质模型
第1节 引言
第2节 基本方程
第3节 滑流边界条件
第4节 一些简单问题的求解
第5节 热蠕动与热泳
第6章 过渡领域
第1节 概述
第2节 线化的BoltzmanN方程
第3节 矩方法
第4节 模型方程
第5节 有限差分法
第6节 间断纵坐标方法
第7节 积分方法
第8节 直接模拟方法
第7章 直接模拟Monte方法
第1节 引言
第2节 碰撞的取样
第3节 DSMC方法求解问题实例
第4节 内能的激发与松弛
第5节 化学反应的模拟
第6节 复杂流场的计算，位置元方法
第7节 微尺度低速气体流动，信息保存法
附录I 气体的性质和分子性质
附录II 分布函数求矩遇到的积分
附录III 具有给定分布的随机数的取样
附录IV Couette问题程序
参考文献
主题词索引

华南泥盆纪植物原蕨属的发现和原真蕨亚纲的研究

本文详细研究在我国华南泥盆系地层中发现的一种新的原真蕨植物—原蕨属（新属）propterophyton gen. nov.并详细探讨原真蕨植物的分类问题。 原真蕨植物在早期陆地维管植物系统发育中占有十分重要的地位。它是处于原始的裸蕨植物和进步的真蕨植物之间的一种过渡类型，兼具这两类植物的主要特征。 原始蕨植物的研究已有几十年的历史。但往往由于化石材料的奇缺和破碎，限制人们对它的正确认识，因而研究工作的进展一直十分缓慢。近二十多年来，一方面随着原裸子植物的确认和原裸子植物纲（progymospermopsida）的建立，一些所谓的原真蕨植物经研究后被转移到这个新钢里。另一方面，特别是近十年来，世界各国尤其是欧美的古植物学家对新发现的不少珍贵的原真蕨植物化石进行了深入研究，而使人们对这类灭绝植物的认识得以深化，并就它的分类问题，古植物学家不断提出新的见解。 在我国首次发现的原蕨属的标本十分丰富，保存完整。经过深入细致的研究，使我们对这种植物的外部形态和内部结构有了较全面的认识。并由此涉及到对整个原真蕨植物的认识得以进一步的完善，从而提出一个有关原真蕨植物的新概念。在此研究的基础上，综合国际植物学界人士近二十多年来对原真蕨植物研究的资料，本文拟把原真蕨植物归入原真蕨亚纲（primofilices）置于真蕨纲（Filicopsida）之下，与真蕨亚纲（Filices）并列。 大部分原蕨属的标本采自湖北省汉阳县米粮山采石场。化石层位于上泥盆统珞珈山群的下部，距该群底界与下伏中志留统地层之间的假整合面大约有9米。该层为—巨大的粘土岩透镜体，夹在厚至巨厚层的石英砂岩中。依据分散孢子组合的资料，这种植物的地质时代不会晚于晚泥盆世早期，即弗拉斯期（Frasnian）。另有一部分标本则采自湖南市长沙县跳马涧。其时代大约是中泥盆世晚期，即吉维特期（Givetian）。 原蕨属的化石主要保存为炭化的压型标本，部分黄铁矿化。这些标本经过精心修整，采用多种技术处理，并运用扫描电子显微镜观察，显示出了这种植物主要的外部形态和内部组织的特性。 泥盆原蕨（proptrophyton devonicum sp. Nov.）由根状茎、蕨叶和不定根三部分组成。根状茎横生地下，以细而少分枝的不定根固着于土壤中。蕨叶中仅有一枚直接由根状茎顶部生出，余为侧生，以螺旋排列为主。蕨叶由三次羽状分枝的枝系组成，单轴，不具叶片。成对的羽片在叶轴两侧互生。小羽片也以同样的方式成对互生在羽轴两侧。从而形成一种立体生长的四列式蕨叶。小羽片多为六次等二岐式分枝，没有蹼化。生殖小羽片顶部生出成对孢子囊。估计每枚小羽片上可以生长六十四个孢子囊。幼小的孢子囊圆至纺锤形，下垂。成熟的孢子囊弯眉形，直立。两个孢子囊在小羽片顶部排列成山羊角状。四个孢子囊成两对着生，形成一束。孢子囊沿囊壁内面纵裂，不具环带。孢子同型，具三裂缝。蕨叶具轴有两侧对称的维管结构：两个椭圆柱状的维管束在一侧相连，形成一个v字型结构。在维管束的另一侧具有原生木质部腔（lacuna）。后生木质部管胞放射状相连，具有梯形，椭圆形至圆形的具缘纹孔。成对的小羽片迹由两个维管束不相连的一侧交互产生。皮层分为具薄壁组织的外层和具后角组织的内层。表皮上的气孔器很小，散生，气孔与轴行，无副卫细胞。 泥盆原蕨的蕨叶由不具叶片的枝系组成，立体方式生长。小羽片等二岐式分枝。根状茎顶部直接生长一枚蕨叶。孢子囊定生，纵向开裂。这些属于裸蕨植物的原始性状，明显地不同于真蕨植物。但根、茎、叶的初步分化、蕨叶的单轴生长和羽片在叶轴两侧排列以及与之相对应的蕨叶轴内两侧对称的维管结构，表明泥盆原蕨已部分发展到真蕨植物的水平。由此可见，原蕨属即具有裸蕨植物的原始性状，又具有真蕨植物的进步性状，属于一种典型的原真蕨植物。 综合原蕨属及其它原真蕨植物如指蕨属（pseudosporochnus）,羽裂蕨属（Rhacophyton）和十字蕨属（Stauropteris）的特征，归纳出原真蕨植物的孢子体具有以下主要性状：（1）植物体由茎、蕨叶和不定根组成。（2）茎直立或匍伏生长，具放射状对称的内部结构。（3）不定根自茎生出，有的也从叶柄或叶轴生出。（4）蕨叶由完整的羽状分枝的枝系组成。由此形成的蕨叶与枝系在形态上的差异不甚明显。（5）蕨叶单轴式生长，一次多次羽状，呈背腹状或至少叶轴具备背腹性。（6）羽片和小羽片成对的或单个的侧生在轴两侧，形成立体或平面生长的蕨叶。（7）小羽片等二岐式分枝，不具叶片。（8）叶轴和羽轴具两侧对称的，中始式的维管结构。（9）孢子囊远端位着生，无环带，具简单的开裂机制。(10)孢子多为同形，稀有大小两种。简言之，原真蕨植物是一类蕨叶由羽状枝系组成，不具叶片和孢子囊不具环带的原始的真蕨植物。 这种原真蕨植物的新概念为原真蕨植物的分类和蕨叶的起源提供新的解释。 裸蕨植物与原真蕨植物的主要区别，在于后者已经出现根、茎、叶的初步分化，在系统发育中达到一个新的演化水平。但是，原真蕨植物的蕨叶仅由枝系组成，还没有形成叶片，孢子囊叶不具环带，这些特征在系统发育中又低于真蕨植物所达到的一般水平。因此，有无蕨叶叶片和孢子囊有无环带作为区分原真蕨植物和真蕨植物的主要标志。原真蕨植物应以蕨叶未形成叶片和孢子囊不具环带为特征。而真蕨植物则至少应以有叶片的蕨叶或孢子囊具环带为特征。 原真蕨植物，原裸子植物和原始楔叶植物都起源于裸蕨植物，是共同生活在泥盆，演化水平彼此接近的三大分类群。它们之间的区别主要在于叶器官和生殖器官的不同。这里又涉及到蕨叶起源的问题。 历史人们认为蕨叶（复合叶）起源于一个等二岐式分枝的侧枝。但根据已发现的化石资料，特别是原蕨属所表现的性状，蕨叶可能直接起源于具有完整的至少一次羽状分枝枝系的植物。枝系的扁化和蹼化则发生在以后的演化过程中，逐步形成具叶片的枝状复合蕨叶。而仅仅由一个等二岐式分枝的侧枝起源的叶则应归属于简单的枝状叶。本文所讨论的原裸蕨子植物和原始楔叶植物的叶，就是在茎上螺旋排列或轮生的单叶。在蕨叶中，只有小羽片才是由等二岐式分枝的侧枝起源，排列在羽轴两侧。因此，在系统发育中，原裸子植物和原始楔叶植物的茎及其着生的单叶与原真蕨植物的复合蕨叶是同源的。而单叶则与小羽片同源。 根据上述对原真蕨植物的概念和蕨叶及单叶起源的观点，结合化石植物形态学和解剖学两方面的性状，特别是以生殖器官的性状作为分类的依据，纵观几十年来原真蕨植物的分类，大致经历了三个时期。 第一个阶段于本世纪六十年代以前。这个时期的原真蕨植物的分类，受材料限制，研究的程度不够深入，基本上仅以解剖性状作为分类的主要依据。这一时期归属原真蕨植物的“蕨状植物”包括原始蕨类（protopterids）,枝木类（cladoxylaeans）和合生蕨类（coenopterids）这实际上是一个庞杂的类群，包括了后来分出的原裸子植物，原始楔叶植物以及真蕨植物。 第三个阶段从六十年代至七十年代末。由于美国 C. B. Beck博士的重大发现和深入研究的结果，不仅确立了原裸子植物是一类处于裸蕨植物和裸子植物之间的过渡类型，而且为古植物学的研究提供了很好的范例。即化石植物的正确分类也必须依据形态学和解剖学两方面的证据。生活在中泥盆世至晚泥盆世的原裸子植物既有原始维管植物自由孢子生殖的特征，又具有裸子植物木材的组织特征，即次生木质部的管胞具有典型的松柏类的圆形具缘纹孔。一些所谓的“蕨状植物”经过细致地研究被证实应属于原裸子植物，从而被转移到原裸子植物纲内。 六十年代中期，比利时古植物学家 S. Leclercq 和西德古植物学家H. J. Schweitzer 发现芦形木（Cala-mophyton）的维管结构为枝木形。因而将原来归属于原始楔叶植物叉叶目（Hyeniales）的芦形木和叉叶（Hyenia）转移到枝木目中，作为蕨状植物看待。对此，国际古植物学界尚有不同的看法。主要是由于这两种植物的生殖器官业已分化为原始的孢子囊梗，而且单叶的排列也由螺旋着生演化到假轮生的水平。 在此期间，合生蕨植物的自然分类的问题日趋被人重视。 第三个阶段开始于本世纪八十年代。这个时期有关原真蕨植物分类的核心问题。是如何确定芦形木等属的正确的分类位置和如何对合生蕨植物进行更接近于自然的分类。 枝木目(Cladoxylales）目1 9 2 7年建立以来，主要包含了一些生活在早石炭世的植物。这些植物的轴具有多维管束的组织结构。而植物体的整体形态不详。归入此目的有具枝木型维管结构的中泥盆植物指蕨，帚枝木(Cladoxylon scoparium )和芦形木都显示出相似的掌状分枝的外形．但是指蕨的叶为羽状蕨叶，小羽片两侧排列，孢子囊纺锤形，成对顶生，纵向开裂。而帚枝木和芦形术的叶为螺旋排列在茎上的单叶。芦形木的孢子囊已形成了雏形孢囊梗。帚枝木的生殖器官最初被认为是扇状深裂叶具边缘着生的孢子囊。但是1 9 8 0年Scheitger 和Giestn重新研究后，发现它的生殖结构类似芦形木，为原始的孢子囊梗。帚枝木，芦形木和叉叶的单叶与原其蕨植物的蕨叶不仅形态上截然不问，而且在排列上已趋向于轮生。与此同时，孢子囊梗已初步形成。这些性状表明这些植物与楔叶植物有密切的亲缘关系。本文不仅赞同J．E．Skog 及L. P. Banks （1973年）和W．N. Stevart （1983年）将芦形木和叉叶仍归回原始楔叶植物叉叶目，而且将蒂枝木也归入同—个目内。另外，指蕨属根据蕨叶和孢子囊的性状应属于原真蕨植物。到此为止，枝木目（狭义的）只包括具有多维管束的硅化轴的器官属，其分类位置不明。 合生蕨目（Coenopteridales)历来被认为是原真蕨植物的主要代表。过去对这类植物的认识主要建立在解剖材料上，特别是依据叶轴维管结构的形态。在某种程度上，这个目也是一个庞杂的类群。随着合生蕨的生殖结构的不断发现，人们对这类植物的分类，逐渐转移到以孢子囊的性状作为主要的分类依据。本文赞同根据孢子囊的结构，特别是依据环带的形态结构，把该目中的五个科Botryoptoridaceae, Anacboropteridaceae,　Sermaytaceae, Tedeleacoae 和 Psallxochlaenacoae转移到真蕨亚纲的真蕨目(Filicales ）内。另外本文还对比了该目中的孪生蕨科（Zygopteridaceae )的几个属的囊群，孢子囊及环带的性状与莲座目(Marattiales )中莲座科的一个化石属和一个现代属（Angiopteris ）的生殖器官的性状。根据它们之间的相似程度，建议将孪生蕨科移至莲座目。Iridopterids曾被认为是合生蕨植物。根据新的研究资料， lridopterids 与原始楔叶植物的关系比与其它植物的关系更为密切。合生蕨植物中的羽裂蕨属和十字蕨属因蕨叶不具叶片和孢子囊不具环带，似应归入原真蕨亚纲，置于各目的目下。至此为止，合生蕨植物分别归属不同类群而使该目趋于解体。 原真蕨亚纲包括四个目(指蕨目Pseudosporochnales，原蕨目Propterophytales，羽裂蕨目Rhacophytales，十字蕨目Stauropteridales)六个属( Pseudosporochrmus, Propterophyton, Rhacophyton，Protocaphalopteris, Chlidanophyton, Stauropteris) 代表两条演化路线。指蕨目独自代表一条路线。蕨叶为两度空间生长的二列式蕨叶，即单个羽片侧生在叶轴上，与现代蕨叶相似。但与现代真蕨植物之间的演化关系不详。原厥目，羽裂蕨目和十字蕨目代表另一条路线。蕨叶为立体的四列式蕨叶，即成对的羽片侧生在叶轴上。在后一条演化路线中，原蕨目处于较原始的水平。原蕨属可能直接起源于一种与裸蕨植物Pertica 相近似的祖先。羽裂蕨目较为进化。而十字蕨目则达到极为特化，即蕨叶高度简化，出现异形孢子的水平。真蕨亚纲的祖先植物可能自后一条路线中产生。

桦木科植物的系统发育和地理分布

本文对桦木科植物的研究历史作了详细的总结;在钻研文献的基础上，补充了部分系统学资料，使得花序、花、花粉、叶表皮等各类性状能够在属间进行比较，根据外类群比较、和谐性分析等原则确定了性状的演化极性，利用最大同步法和最小平行演化法对桦木科植物进行了分支分析;对各属的现代分布和地史分布作了描述，在此基础上，讨论了桦木科植物的分布中心、起源地、起源的时间和散布的途径;在第四章，作者试图回到遥远的晚白垩纪和早第三纪，从描绘桦木科植物起源和早期分化的古地理和古气候背景入手，分析了在这种背景下桦木科植物所发生的空间辐射以及植物体本身所产生的形态进化，以求得对桦木科植物起源、散布和分化作出比较合理的解释;最后对桦木科组以上的等级作了分类处理。全文包括五个部分，主要的结论如下： 1、分支分析：广泛阅读桦木科、壳斗科和南青冈科的文献，详细研究中国科学院植物研究所标本馆所藏的桦木科植物的标本。首先以壳斗科和南青冈科作为外类群对各类性状进行了分析，得到一个由22个性状组成的数值矩阵;接着又对上述的22个性状作了和谐性分析，结果有7个性状的CN>O,2，其中3个性状在调整性状状态后被保留，有4个性状在颠倒极性和调整性状状态后仍不和谐被去除．最后得到由18个性状组成的矩阵，该矩阵和谐性检验的结果是：所有性状的KN值和CN值均为O，将此矩阵用最大同步法和最小平行演化法进行分支分析，得到一个相同的分支图。分支图用了19个演化步数，与矩阵的最小步数相同，较好地反映了桦木科植物的属间关系。分支图说明：桤木属是从桦木科植物的祖先中最早分出的一个分支，几乎保留了祖先所有的原始性状;桦木属和桤木属近缘，但并非姊妹群;榛届在桦木科中占有特殊的地位，是桦木科植物的原始类群向进化类群演化的中间纽带;虎棒子属是榛属向鹅耳枥属和铁木属进化过程中分化出的一支;铁木属和鹅耳枥属为姊妹群，在桦木科植物中演化水平最高。 2、地理分布：地理分布分析是以经典分类、系统发育和古植物学三方面的资料为基础，根据生物进化的时、序、空相互统一的观点来讨论的。 根据Takhtajan (1978)对世界植物系的分区，认为：东亚区分布6属、13组、77种，占桦木科植物全部种类的59%，为第一分布中心;大西洋一一北美区分布5属。8组、20种，为第二分布中心;环北方区分布5属、8组，35种，是桦木科植物分化的重要地区。在中国，根据吴征镒(1979)对中国植物区系的分区，认为：中国一一日本森林亚区和中国一一喜马拉雅亚区在种数，组数和属数的分布上分别位居第一和第二。四川及其毗邻省区分布6属、52种，占全部中国种类的70, 3%，是中国桦木科植物的分布中心。 桦木科最早的化石记录是具多个角萌发孔并有带状加厚的桤木粉，发现于日本桑托期．随之这类花粉和另外一种花粉类型：副桤木粉（有微弱带状加厚的三孔粉）在欧亚大陆和北美的地层中便开始普遍起来;可能的桤木属植物的叶子发现于白垩纪最晚期，而可辨认的果序的记录则开始于古新世． 8孔的具带状加厚的桦粉最早见于日本的坎佩尼期，而缺少带状加厚的拟桦粉最早发现于中国内蒙古的梅斯特利克蒂期，以上两类花粉均和现代桦木属植物的花粉相似;可归于同一个化石植物Betula leopoldae的叶子、雄花序，果序和果实的化石发现于加拿大大不列颠哥伦比亚的中始新世地层中。基于果实化石的榛属植物的最早记录发生在欧洲和北美古新世;被认为和榛属有亲缘关系的绝灭属——古鹅耳枥属的叶子，果序和雄花序的化石发现于古新世和始新世;开始见于中国梅斯特利克蒂期的拟榇粉和最早发现于苏格兰古新世的米勒三孔粉也均和榛属植物有关。基于可辨认的花粉和果苞的化石，鹅耳枥属和铁木属分别在晚始新世和早渐新世有了最早的化石记录． 最后根据化石证据和现代地理分布特征提出：以四川为中心的中国中部地区是桦木科植物起源和早期分化的中心;最早的桦木科植物生活在晚白垩纪桑托期，桤木属、榇属、桦木属可能在白垩纪最晚期或古新世时就已经出现了，而最迟不晚于中始新世;鹅耳枥属和铁木属的形成均不晚于晚始新世，到渐新世时，除虎榛子属外，桦木科其它各属均广泛分布在北半球。 3、进化分析：桦木科植物起源和早期演化的晚白垩纪和早第三纪在古地理和古环境方面主要有四个特点：(1)地球板块相对稳定;(2)气候相对一致，区带环流是大气环流的基本成份; (3)恐龙绝灭，哺乳动物作为传播媒介变得重要起来; (4)风媒和虫媒植物共荣。桦木科植物就是在上述背景下起源的。桤木属蒙自桤木组和桤木组最早从祖先类群中分化出来，接着一方面较缓慢地向欧洲散布，并在古新世到达欧洲;另一方面，向中国东北地区散布，然后迅速地扩散到了北极地区，通过白令陆桥在白垩纪最晚期到达了北美。从北美西北部和从欧洲通过大西洋北极陆桥散布到北美东部的桦木科植物在始新世时汇合，形成第二个分化中心。虎榛子属、鹅耳枥属和铁木属植物的大量分化很可能是从全球气候恶化的渐新世开始的，并在分化的同时伴随着其它的桦木科植物向南迁移。桤木属在渐新世时就散布到了当时位于中国东南部的加里曼丹岛;桤木属、鹅耳枥属和铁木属中新世时散布到了墨西哥和中美洲;第四纪冰期加速了桦木科植物的南移，桤木属到达非洲北部和南美洲，桤木属和鹅耳枥属到达台湾岛均发生在更新世。 在环境的选择压力下，桦木科植物经历了一系列的形态演化，作者将这些演化归纳成34个进化趋势。为了对桦木科植物可能祖先的大概轮廓有一个认识，我们又从34个进化趋势中总结出桦木科植物的11个原始特征，并且认为这些特征中的大多数应该是它的祖先拥有的。 (1)裸芽有柄。 (2)气孔器为轮列型或无规则型。 (3)木材具管胞，导管有螺旋加厚，为梯状穿孔。 (4)雌、雄花序共生成总状花序，雄花序位于上部。 (5)花序两性。 (6)雄花序有梗、裸露过冬。 (7)小聚伞花序由多个花组成，苞片多数。 (8)花两性，有花被，子房3室。 (9)花药药室木分离，花丝也不分叉。 (10)花粉粒4-5孔;孔具孔室;孔间有带状加厚;外壁较厚，在孔处翘起并加厚。 (11)具翅坚果小型。 本文提出桦术科植物不可能起源于现存的壳斗科植物，而两者有可能共祖，它们共同的祖先和正型粉类复合群有关，可能来源于正型粉类复合群的某些成员，那么‘正型粉类复合群是否就是金缕梅目和壳斗目进行的中间链环呢?’本文仅作为一个问题提出，而未作回答。 4、系统分类：根据分支分析和表征分类的结果，桦木科是非常自然的一个类群，科内表现出从原始到高级的演化次序并具有三条主要的演化路线。因此，将桦木科划分为三个族与科内的三条演化线相一致，比较符合其属间的系统发育关系。按照各属的变异程度，进一步在桦木族和鹅耳枥族之下分别设立两个亚族。此外在桦木科植物属之下共确立了13个组。桦木科组以上的系统排列为： Betulaceae S. F. Gray Trib. 1. Betuleae Subtrib. 1. Alninae Z. D. Chen subtrib. nov. Alnus Mill. Sect. 1. Clethropsis ( Spach ) Endl. Sect. 2. Alnus Sect. 3. Cremastogyne H. Winkl, Sect. 4. Alnobetula W. D. Koch Subtrib. 2. Betulinae Betula L. Sect. 1. Betulaster ( Spach ) Regel Sect. 2. Betula Sect. 3. Costatae Regel Sect. 4. Chinenses ( Nakai ) Z. D. Chen comb. et stat.nov. Sect. 5. Humiles W.D.Koch Trib. 2. Coryleae Aacheraon Corylus L. Sect. 1, Acanthochlamys Spach Sect. 2. Corylus Trib. 3. Carpineae A. DC. Subtrib. 1. Ostryopsinae Z. D. Chen subtrib. nov.Ostryopsis Dence. Subtrib. 2. Carpininae Ostrya Scop. Carpinus L. Sect. 1. Distegocarpus ( Sieb. et Zucc. ) Sarg. Sect. 2. Carpinus

百合科黄精族的系统学研究

黄精族隶属于广义的百合科，通过对其研究历史的回顾，指出了它目前存在的问题，即(1)族的概念和范围不清、(2)属间的界限模糊、(3)族内各属的系统排列不明确．针对这些问题，本文从形态、解剖、胚胎、孢粉和细胞方面对族内各类群进行了野外调查和一些实验工作，本此基础上，并结合前人的工作，对黄精族的系统发育进行了探讨． 一, 形态本文通过黄精族各属大量标本，尤其是国产类群标本的认真研究，并结合6个多月的野外调查资料，分析了本族植物21个形态性状及其状态在属间和属内的分布，指出了一些性状的稳定性及其系统学价值， 二，解剖本文对黄精族5属17个种的茎、根状茎及子房进行了解剖学观察，同时对7属41种植物的叶表皮进行光镜观察，并对5属12种的叶表皮进行扫描电镜的观察，结果表明：(1)七筋姑属花葶的维管柱缺乏纤维鞘，这和本族其它类群不同．(2)扭柄花属、黄精属、竹根七属和鹿药属植物子房中具草酸盐针晶，而七筋姑属和万寿草属未发现这种晶体．(3)本族植物的气孔器均为无规则型，但邻近细胞及其周壁的形状在不同类群中是不同的，据此我们将本族叶表皮划分为七个类型，并认为叶表皮邻近细胞呈多边形、周壁直是黄精族叶表皮最基本的形式． 三，胚胎本文对黄精族3属4种植物以及铃兰(Convallaria majalis)进行了胚胎学研究，其中小玉竹(Polygonatum humile)和铃兰得到了完整的胚胎学资料，实验结果显示(1)黄精族植物小孢子发生过程中胞质分裂均为连续型，胚乳发育为核型;(2)小玉竹的胚囊发育方式为葱型，鹿药(Smilacina japonica)为英地百合型．万寿竹(Disporum cantoniense)和长蕊万寿竹(D. bodinicri)为蓼型，铃兰为葱型或英地百合型;(3)周缘细胞的有或无在小玉竹，鹿药和铃兰中是不稳定的． 四，孢粉本文对6属42种植物花粉进行了扫描电镜观察，结果表明(1)萌发孔的类型和数目在本族中不稳定，系统价值不大;(2)花粉外壁纹饰比较稳定，是一个十分重要的分类学性状．我们将黄精族植物的花粉外壁纹饰划分为9种类型．并认为孔穴型是一种原始类型，其它类型是由它演化而成， 五，细胞在前人工作的基础上，通过与其它性状的综合分析，本文认为黄精族植物有五种原始染色体基数：七筋姑属x=7;万寿竹属和扭柄花属x=8;黄精属x＝9：鹿药属和舞鹤草属x＝ 18;竹根七属x=20． 在上述实验结果的基础上，结合前人的工作，对黄精族的各种性状进行了分析，本文得出如下结论： 1．包括万寿竹属、扭柄花属、七筋姑属、黄精属、竹根七属、鹿药属和舞鹤草属的黄精族是一个单系类群． 2．本文赞同Dahlgren et al．(1985)，Tahktajan (1987)对黄精族系统位置的处理，即它与铃兰族，蜘蛛抱蛋族和沿阶草族关系较近，且共同组成铃兰科．相比之下，黄精族是该科中比较原始的一个族. 3．本文在性状分析的基础上，总结出20个比较稳定、系统价值较大的性状，并指出了它们的演化趋势;同时总结出黄精族原始类群应具有如下特征：(1).具细线形根状茎;(2).地上茎具分枝;(3).叶茎生;(4).具腋生的圆锥或总状花序;(5).花为三基数，花被片离生;(6).花被片具多条开放型脉;(7) .胚珠多数;(8).胚囊发育为单孢子型;(9).厚珠心胚珠;(10) .花粉外壁具覆盖层． 4．本文认为黄精族植物可分为三支：一是以染色体基数x＝9及其衍生的类群，包括黄精属，竹根七属、鹿药属和舞鹤草属;二是以x=8为基数的一支，它包括万寿竹属和扭柄花属;三是七筋姑属单独形成的一支，它的染色体基数x＝7．同时认为万寿竹属是本族比较原始的一个类群． 5．本文认为东亚北方是黄精族植物起源地． 6．本文赞同汤彦承(1978．见汪发缵、唐进1978)对卵叶扭柄花(Streptopus ovalis (Ohwi) Wang et Y.C．Tang)的分类学处理，而不赞同汪发缵、唐进(1983)把金佛山鹿药(Smilacina jinfoshanica Wang et Tang)从鹿药属转隶至黄精属的观点． 7．本文认为鹿药属和舞鹤草属亲缘关系较近，但区别特征明显，从而不赞同LaFrankie (1986),李恒(1990)将二者合并的观点。

中国麻黄属植物的分类——兼论麻黄属的演化

根据中国麻黄属植物分类及麻黄属起源和演化研究中存在的争论，本论文主要进行了分类学、形态学、微形态学、解剖学、形态发生学、孢粉学、古植物学、植物生态学和植物地理学等方面的研究。 1、分类学 从性状变异式样的分析入手，结合标本馆工作和野外调查，确认了中国麻黄属植物共有13个种;合并了丽江麻黄(Ephedra likiangensis)、雌雄麻黄(E. fedtschenkoae);澄清了前人在细子麻黄(E. regeliana)、灰麻黄(E. glauca)、草麻黄(E. sinica)和双穗麻黄(E. distachya)等种类鉴定中混乱的问题，并描述了一个新种——日土麻黄（Ephedra rituensis Y. Yang, D. Z. Fu et G. Zhu）。 2、形态学 提供了中国麻黄属种类的标本（包括模式标本）照片资料及中国麻黄属植物的雌球花和雄球花的照片资料，为麻黄属分类和系统学研究提供了证据。 3、微形态学 首次报道了中国麻黄属植物的种子表面微形态特征，聚合囊表面纹饰、小枝表面特征。 种子表面特征可分为4种类型。类型I：种子表面平滑，包括：中麻黄(Ephedra intermedia)、双穗麻黄、细子麻黄等;类型II：种子表面具疣状突起，仅发现木贼麻黄(E. equisetina)一种;类型III：种子表面具横向片层状突起，仅有斑子麻黄(E. rhytidosperma)一种;类型IV：种子表面具纵条纹，包括喜马拉雅特有的3个大种子的种类，即矮麻黄(E. minuta)、山岭麻黄(E. gerardiana)和藏麻黄(E. saxatilis)。 对小枝表面扫描电镜下的微形态构造的研究并没有发现前人报道的毛状体特征，而只有一些疣状角质突起和有变异的气孔，同时注意到，麻黄属植物的小枝表面特征受到生境、发育阶段的影响。 麻黄属聚合囊顶孔开口处具脑波状纹饰，而聚合囊表面纹饰具二级纹饰。麻黄属聚合囊表面纹饰非常独特，为该属在地层中雄性生殖构造的发现提供了可参考的性状。 4、孢粉学 补充了麻黄属中非常特化的种——斑子麻黄的孢粉资料，同时也对膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、中麻黄、细子麻黄和木贼麻黄的孢粉重新进行了研究。结果表明斑子麻黄的花粉形态也非常特殊，其纵肋数目5条左右，纵肋波状扭曲，肋间沟槽内透明线发达且分枝。膜果麻黄的花粉与前人描述的一致，但是，中麻黄、细子麻黄和木贼麻黄的花粉形态可能受到发育的影响而与前人报道中描述的有些差异。讨论了麻黄属4种花粉类型的演化趋势。 5、形态发生学 对麻黄属雌球花三种代表类型的个体发育研究表明，三胚珠球花发育早期球花主轴的顶芽发育，双胚珠球花的顶芽没有发育，而在单胚珠球花中，雌性生殖单位直接占据顶芽的位置发育。这三种类型也代表了麻黄属球花演化的三个阶段，三胚珠球花代表麻黄属雌球花的原始式样，而单胚珠雌球花则为麻黄属雌球花最为特化的式样。总之，麻黄属雌球花有简化的趋势，伴随着这种趋势，雌球花苞片数目减少、种子数目减少、种子体积增大、表面复杂度增加。 6、解剖学 对斑子麻黄种子表面微构造的形态发生及解剖研究表明，斑子麻黄雌性生殖单位发育早期，其表面为平滑型，因此，突起为次生的。这些突起是由雌性生殖单位外盖被表皮细胞的外壁向外突出形成，这种突出生长常常在相邻细胞之间同时发生，因此，出现片层状构造。石蜡切片显示，这些突起在发育早期有完整的细胞核、细胞质等结构，但在种子发育晚期和成熟后，这些外壁突起的细胞成为空腔隙，本文对这种构造的生态学意义进行了分析。 7、古植物学 本文描述了早白垩麻黄科的2个大化石种。 古斑子麻黄（Ephedra archaeorhytidosperma Y. Yang, B. Y. Geng et D. L. Dilcher et Z. D. Chen）发现于辽西义县组尖山沟层，时代为早白垩的芭雷姆期。该种的雌球花具2对苞片、1或2枚种子、珠孔管短直或顶部稍弯、种子表面具横列片层状纹饰等特征而与现存的斑子麻黄特征最为相近。二者之间如此多的相似之处只有一种解释，那就是它们曾经有过共同祖先。因此，该种应归属于麻黄属的肉苞组。古斑子麻黄雌球花特征的稳定性同时也表明，在麻黄属中也存在所谓的“形态演化停滞现象（morphological stasis）”，而这种现象也是首次在买麻藤类植物中报道。 星学异麻黄（Alloephedra xingxueii J. R. Tao et Y. Yang）产于吉林大拉子组，时代属早白垩的阿普特期——阿尔布期。该种雌球花具2对苞片、2枚种子，种子长椭圆形且具短的珠孔管与现存麻黄科植物最为相近，但是，其分枝式样与麻黄属不同，因此，本文在麻黄科中建立了一新属新种。此外，麻黄科植物常被看作是干旱区植被的代表，但是，对星学异麻黄当时所处的环境研究发现，大拉子组当时具有较明显的亚热带气候条件下的植被性质，因此，星学异麻黄即使需要干旱的条件，可能也只是局部小生境的条件。 8、生态学和植物地理学 本文首次对麻黄属植物生存环境中的水热条件进行了调查。从所选择的8个分布点来看，除了拉萨外，在麻黄属生殖生长期，其余7个分布点的湿度均是一年中最底的时期，而温度在这个时期逐渐升高。 对各地区内麻黄属种类的分布情况的分析发现，麻黄属的种类主要集中在三个地区，一是我国西北、前苏联的中亚地区及邻近地区，二是美国西南部、墨西哥西北部的地区，三是南美的智利、阿根廷等地。

君子兰形态发生的调控及其原生质体培养和细胞壁再生的研究

以君子兰为材料，研究了其形态发生的调控，并首次获得了君子兰原生质体培养的小细胞团，同时对原生质体细胞壁再生的条件进行了探索，主要结果如下： 1.细胞分裂素（6-BA）对合子胚的正常生长、发育有明显的抑制作用。 2.胚轴愈伤组织的形态和生长受2，4-D和6-BA浓度配比的影响;愈伤组织具有疏松型和致密型二种形态。 3.不同浓度的ZT、KT、6-BA与0.5mg/l NAA配合使用，仅能诱导不定芽的发生，细胞分裂素的浓度改变了诱导频率。 4.愈伤组织大小与形态发生有一定关系，愈伤组织小有利于胚状体的发生;较大的愈伤组织块不易受分化培养基中外源激素的影响。 5．愈伤组织的继代时间不影响不定芽的发生频率;而其培养时间影响了不定芽的分化。 6．不定芽可以起源于表层的分生细胞团，也可由愈伤组织表面突起的内部或较深处的分生细胞团分化而成。内起源的不定芽在分生细胞产生时与维管组织结节有联系。 7.叶片愈伤组织在附加不同浓度NAA、4mg／l 6-BA、2mg／l GAs的培养基中，分化出不定芽，其分化频率随NAA浓度升高而降低。 8.叶片原生质体培养一星期后，其再生细胞进行第一次均等或不均等分裂，一个月后形成10-16个细胞组成的小细胞团同时，原生质体还出现出芽、多核等现象。 9.不同的培养方式和光照条件影响了原生质体细胞壁再生的时间进程、分裂频率和植板率。 10.原生质体细胞再生的电镜观察表明，原生体在培养开始后，超微结构发生很大变化。大液泡消失，内部分布有大量小液泡，细胞核移向中央、核仁清晰，异染色质明显。线粒体、内质网增多，而不能再生细胞壁或完整细胞壁的原生质体，其膜出现小孔，细胞核、液泡、叶绿体等出现解体。 11.NH4+、激素、糖成份对原生质体细胞壁再生频率有较大影响。410mg/l NH4+、1%蔗糖对细胞壁再生比较合适;葡萄糖则有抑制作用。 12.活性炭对细胞壁再生有明显的促进作用。 本文还对原生质体的发育与细胞壁再生的关系进行了探讨，认为细胞壁的再生是否完全是原生质体培养成功与否的首要条件;原生质体细胞壁再生的模式不同于普遍细胞分裂和分化过程中细胞壁的形成、沉积，它与高尔基体无关。

水稻胚囊发育畸变的细胞学和遗传学研究

1．水稻多卵卵器的起源：被子植物的卵器中通常只有一个卵细胞。我们在水稻多胚品系胚囊中观察到二卵卵器和三卵卵器，本研究对其大孢子发生和胚囊发育进行了细胞胚胎学观察，揭示了水稻多卵卵器的起源．观察结果表明，该品系能进行正常的大孢子发生。大孢子母细胞进行正常的减数分裂形成四个大孢子靠近合点端的大孢子发育，其它三个退化。功能大孢子第一次有丝分裂后两个子核被一中央大液泡分隔在胚囊珠孔端和合点端，与此同时胚囊出现不均衡生长，珠孔端迅速膨大，合点端几乎不增大，致使二核末期的胚囊呈倒梨形．紧接着发生第二次有丝分裂，合点端核分裂时纺锤丝与胚囊纵轴平行，而珠孔端核分裂时纺锤丝与胚囊纵轴成4 5度夹角．由此产生的四核胚囊中，合点端一核向胚囊中部或中上部（胚囊珠孔端）迁移，四核胚囊再经一次有丝分裂形成两种类型的核分布偏离蓼型的八核胚囊。一种类型是珠孔端四个核，中部与合点各二个核，在胚囊细胞化过程中，珠孔端四核 分化成四细胞卵器，其中卵细胞和助细胞各二个，中部的二核分化成二极核中央细胞，合点 端的二核形成反足细胞。另一种类型是珠孔端六个核，合点端二个核，在胚囊细胞化过程中， 两端各一核向中部迁移分化成二极核中央细胞，珠孔端剩余的五核分化成五细胞卵器，其 中卵细胞三个，助细胞二个，合点端的一核迅速分裂形成反足细胞． 2．水稻同源三倍体TAR的生殖特性：TAR的单穗结实率平均可达10%，核型分析表明此三倍体产生的后代个体仍为具有36条染色体的三倍体．细胞胚胎学初步观察显示TAR为一具兼性无融合生殖特性的水稻新种质，其胚珠几乎都能进行胚囊的分化，但其中仅有33%的胚囊有较正常的结构，9%的胚囊在散粉前进行胚胎发生，58%的胚囊发育显著异常，表现为极性紊乱、多极核或缺失雌性生殖单位等。 3．水稻亚种间杂种败育的细胞学基础：对普通栽培稻不同品种类型间杂种颖花败育的细胞学基础及雌性败育的过程进行的细胞学研究表明：1）引起杂种颖花败育的原因有胚囊败育，花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟．其中胚囊败育而丧失受精能力是引起低结实率的最重要的因素，开花时花药不开裂和雌雄异熟在一定程度上形成了雌雄性细胞时间和空间的隔离屏障。2）杂种植株的所有大孢子母细胞都能进行正常的减数分裂形成四个大孢子，败育主要发生在靠近合点端的功能大孢子分化形成胚囊的早期，有的胚囊母细胞在进行第一次有丝分裂前便萎缩解体，多数能完成一次或二次有丝分裂形成二核或四核败育胚囊．败育的共同特征是无液泡的分化，细胞质少或退化，在败育胚囊残迹部位，解体的珠心细胞和萎缩的胚囊残溃混杂垛叠．已受精的杂种子房没有观察到胚及胚乳发育的异常．籼粳杂种胚囊败育频率较高． 4．籼粳杂种生殖障碍的基因定位：应用具有1 37个标记位点的籼粳杂交窄叶青8号/京系17)F1花药培养获得的127个双单倍体OH）群体构建的R FLP图谱，对控制籼粳杂种颖花败育的基因座位进行了定位研究。结果在第1、3、4、5、6、7、8、1 2染色体上检测到1 0个基因座位，其中第3、12染色体上的2个不育基因位点str3和str12与同一杂交组合F2分离群体中发现的异常分离热点处于相同的染色体区段．stj-6的基因加性效应为负值，有增加籼粳亲和性的作用;其余的不育基因座位皆有增加籼梗杂种不育性的作用． 5．籼粳杂种胚囊败育的遗传分析和基因定位：利用DH系构建的分子图谱及DH系衍生的2个回交群体定位了引起籼梗杂种胚囊败育的2个互补的主效基因esa-l（E1或e1位点）和esa-2（E2或e2位点），它们分别位于第6和第1 2染色体．在不育基因位点，籼稻基因型为EIEle2e2，粳稻基因型为elelE 2E 2，杂交后代中基因型为EIE2，Ele2、elE 2的雌配子体正常发育，携带ele2基因型的雌配子体表现败育．胚囊育性受配子体基因型控制，孢予体遗传背景影响胚囊败育基因的表达.

水松生殖生物学的研究

本文运用组织化学技术、透射电镜技术，就水松雌雄配子体发育，精卵细胞形成和结构，受精作用以及细胞质遗传等问题进行了较为详细的研究。主要结果如下： 1 绒毡层发育与雄配子体发育，尤其与花粉外壁的形成关系密切。绒毡层组织在小孢子母细胞和减数分裂时期达到发育高峰。四分体阶段和游离小孢子发育前期，绒毡层细胞中内质网、脂体、线粒体非常活跃，参与孢粉素和乌氏体的形成和转移。乌氏体有球形、星芒状两种类型，它们主要参与花粉外壁内层和外壁外层的建成。小孢子发育后期绒毡层细胞开始明显解体。 2 减数分裂阶段，质体、线粒俺等细胞器和造粉体随细胞核和染色体的变化，出现有规律的迁移现象。减数分裂前期，细胞核移到细胞的一侧;各种细胞器和造粉体迁移到细胞的另一侧，并随染色体移向细胞中部而转移到细胞质周缘。减数分裂中期l和后期，各种细胞器和造粉体汇聚在赤道板丙侧分布。说明细胞质中微管系统在起调节作用。 3 花粉壁形成开始于四分体时期。片层状结构的外壁内层随纤维状原外壁的出现雨形成。外壁外层和花粉内壁在小孢子发育中期几乎同时形成。小孢子细胞和绒毡层组织共同参与了外壁内层和外壁外层孢粉素物质的合成、转运。水松成熟花粉由孢粉素组成的外壁外层、片层状结构的外壁内层及有分层状结构的内壁构成。 4 传粉到受精间隔要四个月左右的时间。六月上旬，花粉管和精原细胞抵达颈卵器上部。精原细胞富含淀粉粒、质体、线粒体和异形泡并分区分布。受精前，精原细胞分裂形成两个大小和形状相同豹精细胞。精细胞含有质体、线粒体和异型泡等细胞器。 5 雌配子体游离核持续时间长，从颈卵器原始细胞形成到卵细胞发育成熟所需时间较短。复合颈卵器结构，颈细胞和套层细胞形态结构特殊。中央细胞不经分裂，直接行使卵细胞的功能。 6 成熟卵细胞中除弋量各种形式的内含物外，细胞质被庞大的内质网包围、分割，形成网膜系统。质体、淀粉等细胞器被包含成大内含物。在卵核周围细胞质中没有发现质体和发育完好的线粒体存在。 7 受精作用发生在六月十日左右。雌雄核融合时，朝向精核一面的卵核形成凹陷，精核陷入其中与卵核进一步融合。精卵融合可发生在颈卵器的上部、中部、下部甚至底部。有旋转受精、两个精核同时与一个卵核受精及多卵细胞现象等。 8 新细胞质主要为雄性细胞质成分。合子转移到颈卵器基部分裂，形成原胚游离核。合子、新细胞质和游离核周围淀粉鞘显著。八游离核时期形成细胞壁，新细胞质和淀粉粒转移到原胚细胞中。 9 水松的质体和线粒体为父系遗传。

组织培养产生小麦族属间易位和其它染色体变异的分子细胞遗传学分析

组织培养能够诱导染色体断裂和重接进而产生染色体易位的观点已被广泛认识。大量的研究注意到了组织培养产生的核型不稳定性，其中大多数研究的对象是栽培作物及其属间或种间杂种幼胚和幼穗再生植株。借助于减数分裂分析、染色体分带和其它检测技术，在再生植株中发现了包括易位在内的许多染色体变异。可以相信，除了传统的同源和部分同源染色体配对时的自发易位和辐射诱变等方法以外，远缘杂种组织培养有可能作为产生染色体易位的又一种选择。尽管如此，至今还没有取得培养细胞中染色体易位的直接证据。本研究以普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种为材料，研究了组织培养过程中离体细胞的染色体变异，用基因组原位杂交技术（GISH）证实组织培养诱导小麦染色体与簇毛麦染色体发生易位。同时，研究了小麦×黑麦杂种培养细胞中的染色体变异和黑麦B-染色体的变化。利用组织培养技术获得了小麦-黑麦和小麦-长穗偃麦草代换系和附加系。 1 普通小麦比较容易与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体TH_1和TH_1W杂交，所选的9个普通小麦品种或品系与TH_1和TH_1W配制的19个杂交组合，平均结实率为46.7%，共计获得19个杂交组合2316粒杂种种子。正反交结果表明，以普通小麦为母本的杂交结实率高于反交结实率。在继代培养过程中，杂种幼胚愈伤组织生长迅速，甚至直接诱导出绿苗，共获得不同杂交组合2005株再生植株。 2 普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种愈伤组织发生了比较大范围的染色体数目和结构变异。在检查的中国春×TH_1W、TH_1W×84加7911515、TH_1×84加7911515、TH_1W×91E27、鲁资357×TH_1W等5个杂种组合的1730个愈伤组织细胞中，平均有19.1%的细胞发生了染色体数目变异，不同杂交组合变化在12.7%（中国春×TH_1W）至30.7%（TH_1×84加7911515），其中，以染色体数目减少的变异为主，数目增加的变异比较少。杂种愈伤组织平均有6.3%的细胞发生了染色体断裂，产生染色体断片、环状染色体、端着丝点染色体和缺失染色体。断裂的染色体可能重新融合在一起，形成双着丝点染色体。 3 培养时间影响普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体和普通小麦×黑麦杂种愈伤组织细胞中的染色体数目和结构变异。在一定时间里，随着培养时间的延长，未发生核型变异的细胞逐渐减少，发生变异的细胞逐渐增多，主要表现在染色体数目减少的细胞增多，而染色体数目增加的细胞有减少的趋势。在长时间培养（190日龄）的愈伤组织中染色体加倍的细胞消失了，表明长时间培养对高倍性的细胞具有不利的选择，使这类细胞难以在长期继代培养中生存下去。愈伤组织在第一次继代培养时就发现有核型变异，说明染色体变异在愈伤组织培养初期就可以发生。 4 以簇毛麦总基因组DNA为探针，采用荧光原位杂交技术在普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种愈伤组织细胞中发现小麦染色体与簇毛麦染色体发性易位，这一结果是组织培养诱导培养细胞中属间染色体易位的第一个直观的证据。易位的染色体既有臂间易位，也有小片段易位。易位的染色体不仅可以在愈伤组织细胞中存在，也能够在再生植株中表达。在64株中国春×TH_1W和NPFP×TH_1再生植株中，观察到了3个易位株，其中1个易位株是一个小麦染色体与一个簇毛麦染色体发生了相互易位，易位的簇毛麦染色体片段比较小，大约为簇毛麦染色体臂的1/2，而易位的小麦染色体大约是臂长的1/3，另外2个易位株染色体断点位于或靠近着丝点。本研究的结果再次证实了利用组织培养能够创造小麦与外源染色体之间发生易位。 5 ~(60)Co γ-射线辐射处理对于普通小麦中国春与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体TH_1W杂种愈伤组织细胞的染色体变异有很大的影响。表现在未发生变异的细胞大大减少，发生染色体数目变异的细胞急剧增加，主要是染色体数目减少的变异提高了21.3%，相反染色体增加的变异不但没有增加，而且还有所减少。经过辐射处理的愈伤组织细胞染色体结构变异也有大幅度增加，变异频率提高，变异类型增加。发生染色体断裂和重接形成双着丝点染色体的细胞频率达到22.3%，比对照提高13.9%。辐射诱变对培养细胞中簇毛麦染色体变异发生明显的影响。与此同时，簇毛麦染色体与小麦染色体易位频率比对照提高了近2倍。观察结果还表明愈伤组织辐射处理比延长培养时间诱导染色体变异的效果更好。 6 尽管愈伤组织中发生的染色体变异在再生植株中多有发现，但是，只有比较小范围染色体变异的愈伤组织细胞具有再生能力形成再生植株，那些发生剧烈变异的细胞通常不具有再生能力，因而不能在再生植株中得到表达。普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种大多数再生植株染色体数目与供体杂种保持一致，只有少数植株发生染色体数目变异。显然，发生较大染色体变异的愈伤组织细胞在增殖和分化过程中处于不利的地位，逐渐被淘汰。 7 在普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦与黑麦杂种愈伤组织中，观察到相当高频率的染色体加倍细胞，为利用组织培养创造双二倍体提供了一种可能。但是，加倍的细胞只是培养初期的愈伤组织中出现，经过一段时间的培养，这种细胞大多消失了。而且，大多数再生植株染色体数目未发生加倍，其中并没有出现期望的双二倍体植株。表明加倍了的细胞在愈伤组织生长和分化过程中大范围变异的细胞一样受到不利的选择，再生能力比较差。因此，利用组织培养创造双二倍体需要更大的努力。 8 一些黑麦品种含有数目不等的B-染色体。B-染色体的多少对普通小麦与黑麦的杂交结实率有比较大的影响，数目越多，杂交结实率越低。在培养初期的愈伤组织细胞中，B-染色体的频率很高，例如69%的中国春×芬7416杂种的40日龄愈伤组织细胞中含有数目不等的B-染色体。常染色体的倍性影响B-染色体的分布，染色体数目加倍的双二倍体细胞中含多数B-染色体的细胞频率大大高于单倍体细胞。经过一段时间的培养之后，绝大多数B-染色体都不存在了，只有极少数细胞含有1个B-染色体。可能的原因是离体培养过程对B-染色体产生了不利的选择。 9 利用组织培养技术，从普通小麦与八倍体小黑麦杂种幼胚再生植株自交后代中选育出2个异代换系，从4D缺体小麦×八倍体小黑麦再生植株回交后代中选育出1个附加系。荧光原位杂交、C-分带和种子贮藏蛋白分析证明这两个代换系1D/1R代换，附加的也是1R染色体。从4D缺体小麦与八倍体小偃麦杂种再生植株自交和回交后代中选育出5个代换系和2个附加系。染色体配对和RAPD分析证实了长穗偃麦草染色质的存在。其中一些小麦-长穗偃麦草代换系和附加系对叶锈病免疫或高抗，对条锈病的一些生理小种和白粉病具有比较高的抗性。而且，附加系924和代换系807蛋白质含量分别达到19.32%和18.83%。 10 当普通小麦鲁资357与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂交时，无论是实生苗还是再生植株都发生杂种致死现象。细胞学观察没有发现植株染色体发生变异，荧光原位杂交表明簇毛麦染色也没有发生可见的变异。推测这种杂种致死现象是由于鲁资357和硬粒小麦81086A（TH_1和TH_1W的硬粒小麦亲本）中可能分别带有互补的杂种致死基因所致。

内蒙古多伦典型草原植物多样性与生产力的关系及其对水分梯度的响应

为了研究草地群落发展的初期阶段物种多样性和生产力的关系及对降雨梯度的响应，同时确定草地群落面对降雨量的波动时物种多样性和地上生物量稳定性的关系，我们在2004-2005年在内蒙古草原进行一个为期二年的实验。我们在降雨梯度内（增雨、对照、减雨）模拟群落物种丰富度（4种，8种和14种）。我们的结果表明，在草地群落早期阶段观测到的物种丰富度及地上生物量的关系不同于群落发展成熟稳定时的关系。我们发现：1）无论是在群落水平还是功能群水平，盖度相对物种丰富度都是一个决定群落地上生物量的重要因素； 2）不同植物功能群表现出不同的物种丰富度-地上生物量的关系。这可能是因为不同功能群植物的横向扩展能力不同导致；3）在群落水平和豆科固氮功能群，地上生物量随着土壤含水量的增加而增加，但禾本功能群和非豆科非禾本功能群的关系不显著；4）降雨量变化对物种多样性和地上生物量的关系影响不大；5）在我们实验中，具有较高的物种丰富度植物群落的地上生物量比那些物种丰富度低的群落较为稳定，我们的研究结果因此支持“保险假说”；6）土壤含氮量和含碳量呈现非常显著的正相关关系。 为了补充2004-2005年实验结果，我们在2006年同一个实验样地进行了另一个实验。2006年实验土壤经过翻耕平整，然后选择植物幼苗移载。在这种情况下，我们发现：1）物种组成是决定地上生物量一个关键因素；2）降雨量变化对物种多样性和地上生物量的关系影响不大; 3）混合群落表现出超产效应，物种丰富度高的群落超产的比例较高；4）在三个水分处理梯度都没有发现物种丰富度和群落可靠度存在相关关系；5）在所有水分处理样方都发现地上生物量和土壤含氮量呈现非常显著的负相关关系；6）土壤含氮量和土壤含碳量与土壤湿度呈现非常显著的正相关关系；7）土壤含氮量和含碳量呈现非常显著的正相关关系。

猕猴大脑神经元多单位电活动室外记录系统

本发明涉及一种猕猴大脑神经元多单位电活动室外记录系统，属神经电生理学领域。该系统由用螺钉固定在猕猴颅骨表面(17)上的微型记录平台(6)及微型记录平台(6)上的装置、通过电缆(5)连接的手提便携式仪器箱(11)组成；微型记录平台(6)上的装置包括微电极微型推进器(3)、分别与电缆(5)连接的动物行为记录摄像机(1)、微型视频眼动记录仪(2)和微电极放大器(4)；与电缆(5)连接的手提便携式仪器箱(11)包括四分频视信号合成仪(7)、主放大器(8)、八合一神经信号单片机处理系统(9)、8mm磁带记录仪(10)该系统具有可以高效地在室外、野外进行猕猴大脑神经元多单位放电记录的优点，还具有体积小、重量轻、抗干扰性强等优点。

人工智能脑电采集和分析系统

本发明涉及一种人工智能脑电采集和分析系统，属于神经电生理学技术领域。本发明的数据采集系统部分通过安装在计算机上的软件连接电生理信号获取装置来获取电生理信号，电生理信号获取装置由PC机(1)，AD采样板(2)，电生理信号放大器(3)，微电极(4)，磁带记录仪组成(5)；本发明的数据分析系统部分由脑电信号检测组件(6)，脑电信号分类识别组件(7)，脑电信号分析组件(8)组成。本系统通过一个人工神经元网络系统，实验者对其以最小程度的监控，实现脉冲序列的全自动分离。无需预先定义模板或者作复杂的PCA分析，程序可以很快地将脉冲进行分类。尤其适用于大规模的脉冲自动分类。

中国材料工程大典—信息功能材料工程

本书是《中国材料工程大典》中的卷目之一。 信息功能材料是信息科学技术和信息产业发展的基础和先导。21世纪将是以信息产业为核心的知识经济时代，对信息技术和信息资源的竞争将更加激烈。我国电子信息行业2004年完成产品销售收入达26500亿元，多年来已居外贸出口首位，并继续以高出工业发展速度10％的速度发展，已成为世界信息产业大国。加快由信息产业大国向信息产业强国迈进的步伐，是我们广大从事信息技术，特别是信息功能材料工作者义不容辞的责任。希望《中国材料工程大典》中《信息功能材料工程》卷的出版，将有力推动我国信息技术和信息产业的健康发展。 《信息功能材料工程》分上、中、下卷，共设20篇，约600万字。它涉及到信息的获取、传输、存储、显示和处理等主要技术用的材料与器件，是目前我国该领域比较完整的专业工具书。参加这部书编写的有中科院、高校和部分企业的专家教授近200名。参加编写的主要单位有中科院半导体研究所、中科院物理研究所、中科院微电子研究所、中科院上海精密光学机械研究所、中科院上海红外技术物理研究所、中科院长春应用化学研究所、中科院合肥固体物理所、南京大学、清华大学、西安理工大学、北京有色金属研究总院、武汉邮电科学研究院等。历时近3年完稿。由王占国、陈立泉、屠海令任主编并统稿。 本卷各篇不仅全面系统地反映了国外信息功能材料研究领域的现状、最新进展和发展趋势，而且也特别注重我国在该领域的研发和产业化方面取得的成果，力图使其具有实用性、先进性和权威性。本书适合于从事信息功能材料的科研工作者和工程技术人员查阅使用，也可供有关师生参考。

碳材料的拉曼光谱

碳元素具有形成各种结构的同素异型体的奇特性质，从维度上讲，既有三维材料(如金刚石、石墨和无定形碳等)，也有一维材料(石墨晶须、炭纤维和碳纳米管)和零维材料(如富勒烯和碳纳米葱等)，因此，关于炭材料物性的研究一直是物理和化学科学非常活跃的研究领域之一。由于碳纳米管具有巨大的理论研究价值和应用前景，碳纳米管也成为纳米材料研究的前沿和热点。拉曼光谱被视为研究碳纳米管及其相关材料的结构特征的重要手段之一。