不同基因型小麦麦茬对杂草的化感抑制作用

采用改进的田间抑制圈生物测定方法,分析了10种不同基因型小麦材料麦茬对杂草生长的影响。结果表明,不同基因型之间以及同一基因型的不同材料之间对杂草的影响均呈现显著差异,说明化感作用基因在稳定遗传的同时存在一定的变异。以现代品种“丰产3号”麦茬地杂草的生物量为对照,其他小麦品种麦茬对杂草均有一定的抑制作用;对10个小麦品种麦茬地杂草的生物量与残茬滞留时间(天)逐步回归分析发现,杂草生长与时间存在明显的正相关关系,其中小麦残茬抑制杂草生长的化感作用有效天数为3～29天,而后杂草生物量逐渐增大,最后达到稳定;染色体组型为 AA、AABB 及 AABBDD 的麦茬化感抑制作用均随残留时间的变化而逐渐减弱,抑制杂草的平均有效期分别为21、24和25天,说明小麦在从二倍体到四倍体到六倍体的染色体组变异与倍体变化的长期进化过程中,小麦的遗传可塑性可能有助于化感作用的增强。

功能化聚丙烯及其与聚对苯二甲酸丁二醇酯共混物的制备及结构性能研究

本工作通过电子束预辐照处理和反应挤出方法，制备了丙烯酸功能化预辐照聚丙烯rPP-g-AA，采用化学滴定和红外光谱方法均证明接枝共聚物的存在，同时确定了预辐照剂量和单体浓度对接枝率的影响：（1）当单体浓度一定时，接枝率随预辐照剂量的增加而增加并逐渐达到平台值；（2）当预辐照剂量固定时，单体浓度在0～4.0wt%范围内，接枝率几乎呈线性增加。研究发现，丙烯酸(AA)接枝链能起到异相成核作用而促进预辐照聚丙烯(rPP)的结晶过程，但却不改变结晶晶型；虽然接枝反应可以部分抑制降解反应，但相对于原料聚丙烯(PP)，接枝产物的力学性能仍大大下降；因此提出的反应机理认为接枝反应主要是通过链断裂降解反应形成的端自由基引发的，从而形成了以端基接枝为主的产物。 为了控制PP接枝过程中的严重降解，本工作首次提出了均相和异相引发接枝反应的原理，即采用部分rPP和预辐照聚乙烯(rPE)分别作为PP接枝反应的均相和异相“引发剂”，经反应挤出制备丙烯酸功能化聚丙烯PP-g-AA。对于均相引发体系：（1）当rPP用量为20phr时，PP-g-AA的接枝率已经达到rPP-g-AA的水平，而且降解反应得到有效控制；（2）和PP/rPP-g-AA共混物的对比研究证明，均相引发接枝产物不但接枝率明显提高，而且接枝分布非常均匀；（3）由此提出均相引发主要是发生rPP和PP分子间夺氢反应并形成以基体PP接枝为主的产物，而rPP分子内夺氢反应形成的接枝产物rPP-g-AA只占较少比例。对于异相引发体系： （1）通过红外光谱表征及接枝率计算得出异相引发接枝产物的接枝率比相应的PP/ rPE-g-AA共混物略高；（2）由于rPE及rPE-g-AA对基体PP的结晶没有影响，通过异相引发接枝产物中PP的结晶温度升高直接验证了异相引发接枝反应的实现；（3）提出的机理认为异相引发主要发生在rPE的分子内夺氢并形成rPE-g-AA，造成rPE引发的PP分子间夺氢反应形成PP-g-AA产物的比例下降。 本工作还详细研究了rPP预辐照剂量、rPP用量和单体浓度对均相引发反应的影响。得到的结果如下：（1）高预辐照剂量导致了接枝率下降的“假相”是由于形成的微凝胶造成的；（2）rPP用量的增大在提高接枝率的同时也导致降解反应的逐渐增强；（3）单体浓度的增加导致接枝率的逐步提高并最终达到最大值，而且可能导致部分微凝胶的产生；（4）接枝没有破坏PP-g-AA结晶的完善性和晶型，却能促进了晶体在（040）晶面的生长并可能产生部分横晶形态；（5）PP-g-AA和金属能形成良好的粘接作用。 以上述制备的rPP-g-AA和PP-g-AA增容PP/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)共混体系，发现高分子量的PP-g-AA比低分子量的rPP-g-AA的增容效果要好，因此认为PP-g-AA和PBT通过酯化反应形成的长链接枝共聚物PP-g-PBT对PBT相的分散和界面作用增强更加有效。而随着增容剂PP-g-AA比例的增加，原位反应生成的PP-g-PBT逐渐增加，使得PBT相分散和界面增强效果更加显著，因此共混物的力学性能也更佳；DSC研究发现，随着PBT相尺寸减小到1μm以下，PBT出现了结晶受限行为。 将引发剂rPP和单体AA加入到PP/PBT共混体系中实现了一步法反应增容，得到共混物的扭矩、相形态、力学性能都和分步法增容共混物的结果几乎相同，这说明一步法共混能使PBT产生良好分散并得到性能较佳的产物，从而为高分子合金材料制备提供了一种简单有效的方法。 采用该方法对AA、马来酸酐(MAH)和甲基丙烯酸甘油酯(GMA)三种单体的接枝和增容反应对比研究证明，AA的效果最好，MAH次之，而GMA的效果最差，分析认为，AA和MAH通过接枝反应形成PP-g-AA和PP-g-MAH，随后再和PBT发生酯化增容反应形成PP-g-MAH-PBT共聚产物，而GMA首先和PBT反应形成PBT-GMA，而后由长链PBT-GMA发生接枝反应生成PP-g-GMA-g-PBT，但是这种接枝反应的效率很低，由此造成增容效果较差。

有序纳米薄膜的组装及其结构研究

纳米材料具有一系列新异的物理、化学特性，但是纳米粒子只有组装特定的结构才能制成器件应用于实际。本论文的目标就是制备多种具有特定结构的周期性有序的纳米薄膜，探索化学方法制备各种有机－无机、无机－无机超晶格结构的途径。首次通过布儒斯特角显微镜，观察到了 SnO_2、Fe_2O_3 及 TiO_2 等无机氧化物纳米溶胶在其与空气的界面上能自发成膜的现象，并进一步对 SnO_2 纳米溶胶界面所形成的界面膜进行了详细研究，发现在空气与 SnO_2 纳米溶胶界面形成稳定的界面膜约需 8 h，膜厚约为 20 nm，垂直方式转移的膜质量比较好，膜的组成为非化学计量比的 SnO_(2-x)，其中存在着大量的氧空位。虽然随着在空气中放置时间的增长，发现转移出来的膜不很稳定，膜中粒子有长大的倾向，但是薄膜始终处于纳米量级，而且这种方法操作简单、适于规模化生产，因此仍不失为一种制备无机氧化物纳米薄膜的方法。为了达到使纳米粒子稳定和有序化的双重目的，制备了花生酸掺杂的 DBS 包裹的 SnO_2 纳米有机溶胶，并采用 LB 技术对其进行了组装。发现花生酸掺杂的 SnO_2 纳米粒具有很好的成膜性，崩溃压可达 60 mN/m，可以成功地往固体基片上转移上百层，转移比均在 0.8-1.0 之间。转移膜的红外光谱、紫外光谱及 X 光电子能谱的研究表明，转移多层膜的组成为 SnO_2 和花生酸，包裹 SnO_2 纳米粒子的 DBS 为花生酸所代替而溶于亚相水中。转移膜非常均匀，由 100 nm 左右的畴构成，畴由更小的粒子组成。偏振红外光谱和小角 X 射线衍射的研究表明花生酸在膜中是取向排列的，碳链与其法线约成 10.2°夹角，SnO_2 纳米粒子和花生酸形成了交替重复的周期性结构，其周期间距为 7.48 nm。采用同样方法，还成功地组装了 TiO_2 纳米粒子和花生酸交替重复的周期性有序结构。进一步对花生酸掺杂的 TiO_2 纳米粒子和 SnO_2 纳米粒子进行了交替组装，发现交替膜是由 SnO_2、TiO_2 和花生酸组成的，花生酸在膜中取向排列，其碳链与法线的夹角为 36°，SnO_2 纳米粒子、TiO_2 纳米粒子和花生酸形成了一种有机物质和两种无机纳米粒子交替重复的 SnO_2－花生酸－TiO_2－花生酸的周期性有序结构，其周期间距为 6.46 nm。得到了几种准一维的有机－无机超晶格结构并找到了制备它们的化学方法。对所得的 SnO_2－花生酸和 SnO_2－花生酸－TiO_2－花生酸的周期性有序结构直接进行了热处理，并对组合体的变化进行了研究。发现热处理后，膜中的有机成分完全分解，前者的周期性结构遭到彻底破坏，但是却得到了沿 (101)晶面取向的 SnO_2 薄膜；后者的周期性结构经过一系列的变化，却依然保持，形成了 SnO_2 纳米粒子和 TiO_2 纳米粒子交替重复的周期性有序结构。开辟了一条采用化学方法制备准一维的无机－无机超晶格材料的途径。成膜物质在亚相表面形成稳定的单层膜的条件和单层膜向固体基片的转移条件是制备高质量 LB 膜的关键，重点对花生酸在 YCl_3 稀溶液表面的成膜行为进行了研究，发现亚相的 pH 值和溶剂的挥发时间对单分子膜的形成都具有很大影响，所形成的单分子膜在该亚相表面是不可逆的。进一步研究了单层膜的转移条件，并选定最佳条件将单分子膜转移到固体基片上，对膜的组成、形貌等进行了多种表征测试。发现我们得到了是结构非常好的含有三个链的花生酸钇 M(AA)_3 的 Y－型的周期性结构，碳链在膜中与基底法线的夹角为 28.5°，而不是有的文献认为的羟基化的花生酸钇 M(AA)_2OH LB 膜。

稀土/高聚物杂化材料的制备及发光性能的研究

本论文旨在开发能使无机材料和有机材料的功能互补、协同优化的无机/有机复合发光材料的制备方法，并研究其发光性质，以发展一类新型的高性能发光材料。首先基于无机组份与有机组份的物理和化学性质的差异，采用能保持其性质均不改变的低温软化学合成法-溶胶-凝胶技术，无机组份选择具有优良光、热稳定性的SiO_2，有机组份选择具有和无机SiO_2相似折射率和优良力学性能的丙烯酸类如甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，采用两步溶胶-凝胶法和在交联剂3-(三甲氧基硅)丙基甲基丙烯酸酯(MSMA)存在下快速制备了两种杂化基质材料SiO_2/P(MMA-MSMA)和SiO_2/P(HEMA-MSMA)。由于使用两步溶胶-凝胶法，大大缩短了溶胶的成胶时间，所得杂化材料具有良好的光学透明性。实验结果表明，在基质材料中形成了无机网络和聚合物网络，无机相和有机相之间存在着强的化学键，两相间无明显的界面，即形成了互穿网络，粒子的尺寸在100 nm以内，属于纳米材料。由于原位聚合物与无机SiO_2基质同时生成，不仅使杂化基质材料具有一定的韧性，而且可有效降低无机SiO_2凝胶基质的热聚集和光损耗，是制备复合发光材料的优良基质材料。由于TiO_2基质具有较低的声子能量(可降低发光组份的非辐射跃迁几率)，也是一种良好的基质材料。研究了在DMF存在下透明TiO_2凝胶基质的快速制备方法。由于DMF上的氮原子可和Ti-OH上羟基形成氢键，从而大大降低了钛酸丁酯的水解速率，避免了钛酸丁酯直接水解时沉淀的出现，通过调节DMF的用量，可以在不同时间内制备透明的TiO_2凝胶。凝胶经热处理后，其结构从无定型态转变为锐钛矿相，经800℃热处理后己全部转变为会红石相。此制备方法不仅快速，而且比现有的溶胶-凝胶法制备金红石相TiO_2的温度至少降低了200℃。基于高分子聚合物聚乙烯醇缩丁醛(PVB)具有良好的成膜性能，采用旋转涂敷法制备了SiO_2/PVB杂化膜，通过调节溶胶的粘度和匀胶的速度，可以制备不同厚度的薄膜，为杂化发光膜的制备提供了依据。基于1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯(TPB)在蓝光波段其有优良的发光性能，制备了掺杂TPB的SiO_2凝胶，并研究其在溶胶-凝胶过程中光谱性质的变化。由于凝胶基质的“笼保护”效应，掺杂于溶胶-凝胶基质中的TPB具有较高的热稳定性，其热分解温度达460℃。TPB具有较高的猝灭浓度，相对于它的氯仿溶液，TPB在凝胶基质中猝灭浓度提高2～3个数量级。另外，在凝胶基质中比其在氯仿溶液中具有较长的荧光寿命，这对于此类发光材料的实用化具有重要意义。基于基质的组成、微结构及化学环境，可影响发光组份之间的相互作用和能量传递规律，制备了双掺UO_2~(2+)和Eu~(3+)的TiO_2凝胶。由于在TiO_2凝胶基质中Eu~(3+)的激发光谱和UO_2~(2+)的发射光谱具有较大的光谱重叠，研究了它们之间的能量传递机制。实验结果表明，在TiO_2凝胶中，存在着UO_2~(2+)向Eu~(3+)的能量传递过程，其能量转移效率和能量转移速率随Eu~(3+)浓度的增大而增大。通过对Stern-Volmer曲线的分析，得出Eu~(3+)对UO_2~(2+)荧光的猝灭机制主要为稳态猝灭机制，此研究为丌发新的发光材料提供了科学依据。为克服传统溶胶-凝胶法制备光功能材料时预先掺杂法的缺点和局限，缩短制备光功能材料的周期，基于溶胶-凝胶水解、缩聚的特点和稀土配合物的形成规律，首次提出应用两步溶胶-凝胶法于SiO_2基质中快速原位合成了稀土配合物的方法。它是即在用盐酸作为酸性催化剂水解一定时间的溶胶中，加入六次甲基四胺作为碱性催化剂。六次甲基四胺的加入，一方面，加快了凝胶的形成，另一方面，使溶胶的介质逐步适合配合物的形成，最终在凝胶基质的形成中原位合成了稀土配合物。由于采用两步溶胶-凝胶法，缩短了凝胶时间，可在数小时内制备出透明含原位配合物的湿凝胶。采用荧光光谱、吸收光谱、IR光谱及荧光寿命测量等手段，对原位合成稀土配合物的过程进行了跟踪表征。实验结果表明，对于水杨酸-Tb~(3+)配合物的原位合成，在溶胶阶段无配合物的形成，此时，水杨酸向Tb~(3+)的能量传递属于分子间能量传递过程，即扩散控制的碰撞过程；在湿凝胶中，Tb~(3+)与水杨酸形成了配合物，在紫外光激发下，通过水杨酸向Tb~(3+)的分子内能量转移，发出Tb~(3+)强烈的特征荧光。此复合光功能材料制备技术，具有一定的创新性和实用价值。应用上述两步溶胶一凝胶法于SiO_2及SiO_2/聚合物杂化基质中快速原位合成了稀土β-二酮、芳香羧酸及杂环配体phen配台物，并制备了稀土配合物SiO_2/PVB杂化发光薄膜。原位稀土配合物在紫外光激发下发出其相应稀土离子的特征谱线，和纯配合物相比，其激发光谱变为-不对称的宽带，发射光谱表现出较少的劈裂：山于杂化基质的保护作用，原位合成的稀土配合物具有较好的光稳定性和热稳定性；由于原位合成的配合物被固定于基质的微孔中，在IR光谱上，其相关振动吸收较弱；配合物的名义掺杂在0.6 mol%时，发光强度随掺杂浓度的增加而增加，无浓度猝灭现象；SEM表明，含有原位合成的配合物的材料，具有一定的均匀性，粒子尺寸在纳米级范围。为发展多种无机基质稀土有机配合物光功能材料的复合技术，拓宽无机/有机光功能材料的制备方法，首次采用离子交换法将稀土配合物Eu(DBM)_3phen和Tb(AA)_3phen嵌入到层状化合物α-磷酸氢锆(α-ZrP)中，制备了嵌有稀土配合物的组装体，并研究了组装体的光物理性质。基于层状化合物的结构特点，首先将对甲氧基苯胺(PMA)嵌入层状化合物中，得到预组装体，使层间距变大，然后再通过离子交换的方式，制得含有稀土配合物的组装体。XRD光谱和紫外-可见吸收光谱证明配合物组装进了层状化合物中。在紫外光激发下，组装体发出相应稀土离子的特征谱线；和纯配合物粉末相比，其激发光谱发生一定的蓝移，而其发射光谱则表现出较少的劈裂；由于基质的保护作用，组装体中的配合物具有较高的荧光寿命和发光效率。研究、制备了改性MCM-41与稀土配合物Eu(DBM)_3phen的复合组装体发光材料，并研究了组装体的发光性质。由于羟基的高能振动将极大地猝灭稀土离子的荧光发射，所以采用3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-[(3-三乙氧基硅)]丙基乙二胺和4-(三乙氧基硅)丁氰三种硅烷化试剂对介孔分子筛MCM-41内壁羟基进行了修饰。组装体在紫外光激发下发出稀土离子的特征谱线，经氨丙基三乙氧基硅烷改性后的组装体，其发光强度约为未改性MCM-41前组装体的9倍，说明了经改性后，减少了基质中的羟基含量，降低了因羟基的高能振动而引起的非辐射跃迁几率，提高了组装体的荧光强度；对不同的改性剂的改性效果的研究表明，经4-(三乙氧基硅)丁氰改性、N-[(3-三乙氧基硅)]丙基乙二胺改性和3-氨丙基三乙氧基硅烷改性MCM-41改性后的的组装体的荧光强度依次增加，同时，稀土离子在其中的荧光寿命也依次增加。以上复合技术为研究和开发具有高效、长寿命的复合发光材料提供了新的可能。为满足不同条件下材料的要求，选择具有优良发光性能的稀土配合物，将其引入P(MAA-St)共聚物的合成过程中，制备了质轻、透明性好的掺杂有稀土配合物的透明发光树脂，并研究了发光树脂的光物理性质。透明发光树脂具有良好的透光性，密度在1.2 g/cm~3；在紫外光照射下，树脂发出稀土离子强烈的特征荧光，在掺杂浓度不大于4wt%时，发光强度随掺杂浓度的增大而增大。稀土配合物在发光树脂中较其在乙醇溶液中具有较长的荧光寿命。与其相应的纯配合物的乙醇溶液相比，稀土配合物在发光树脂中的周围环境极性增大，格位对称性升高。

高性能树脂环状预聚体和含官能团芳香环状低聚物的合成与表征

芳香环状低聚物的合成是应现代航天、航空、电子、机械等高技术领域对先进复合材料的需求而在八十年代末期发展起来的研究领域，其特有的结构和性能决定了芳香环状低聚物的广泛应用前景。芳香环状低聚物不仅在开环聚合制备先进树脂基复合材料方面具有重要的应用价值，而且在其侧链上引入各种官能团，开展其在功能材料方面的研究也具有十分重要的意义。本文以开拓这类新型芳香大环化合物的应用为目的，“假高稀”条件下，合成了22种新型结构的芳香大环化合物，并对它们进行了精确的结构表征。本文从开环聚合制备高性能树脂的思想出发，以6氟双酚A为单体合成了一系列的含氟聚芳醚环状预聚体，环状低聚物的产率达到74%，并在1 wt%的联苯二酚钾的引发下，进行快速地熔融开环聚合，得到了重均分子量约为6万，分子量分布约为2.6的线性含氟聚芳醚；本文设计了酮亚胺路线合成得到了聚醚醚酮(PEEK)环状预聚体。开创了由AA，BB型单体一步法合成PEEK环状中间体的新方法，这种合成方法具有反应时间短，所得环状低聚物的环尺寸较小，环张力较大，易于进行开环聚合的特点。PEEK环状预聚体成功地进行了阴离子开环聚合得到高分子量的线性聚合物，这一新方法的开拓将把PEEK在先进复合材料领域的实际应用向前推进一步。建立了一套先进的分析芳香环状低聚物的方法，结合质谱、核磁、GPC、单晶X．射线衍射和DSC等手段表征了各种环状低聚物并揭示了环状低聚物的组成。本文着重研究了激光质谱(MALDI-TOF MS)和电喷雾质谱(ESI MS)在芳香环状低聚物分析中的应用，特别在基质的选择上，经对比研究表明1,8,9-葸三酚是分析芳香环状低聚物的最为有效的基质，并已广泛地应用在我们的研究工作中，同时还发现了一种适用于芳香环状聚酯分析的新型基质，α-氰基-4-羟基肉桂酸。用软硬酸碱理论解释了芳香环状低聚物与不同阳离子的亲合选择性。本文首次运用电喷雾质谱来分析芳香环状低聚物，证明电喷雾质谱与激光质谱有明显的互补性，是继激光质谱之后新发现的表征芳香大环化合物的有效手段，特别适用于含极性基团的芳香大环化合物的表征，进一步完善了芳香大环化合物的表征体系。自从美国G.E.公司利用环状聚碳酸酯的开环聚合制备线性聚碳酸酯以来，大多数芳香环状低聚物的开环聚合是经阴离子途径进行的，聚合后部分引发剂的端基残存于聚合产物中，常用的阴离子引发剂含有无机盐和酚氧碱金属离子，这些基团的存在将对聚合物的加工和性能带来一定的影响，因而探索其它的开环聚合途径具有重要意义。本文在“假高稀”条件下，高选择性地合成CSA、CSK和CSS三种含硫醚键的芳香环状低聚物，通过四圆衍射首次对含硫醚键芳香环状二聚体的晶体结构进行了研究，结果表明这些含硫醚键的芳香环状低聚物为缺乏环张力的大环。自由基聚合反应是重要的聚合方法之一，本文通过CSA和CSK环状低聚物的开环聚合深入、细致地研究了通过硫醚交换反应进行的自由基开环聚合，并利用顺磁共振波谱证实了其自由基开环聚合的性质。本文合成了一系列含溴、硝基、羧基及磺酸钠基团的芳香环状低聚物，以期开拓非开环聚合用的芳香大环化合物的研究领域。另外在芳香环状聚醚的合成新方法上做出了创新性的工作，首次通过界面缩聚方法高产率地合成了含硝基的芳香环状聚醚砜，并对芳香大环化合物的化学反应，修饰改性及功能化研究进行了探索。

线性低密度聚乙烯的官能化及其结构和性能研究

本文利用辐照产生的过氧化物作为引发剂，以丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA）和马来酸酐（MAH）为接枝单体，研制了官能化线性低密度聚乙烯（LLDPE）。利用红外光谱（FT－IR）对接枝物进行了表征。线性低密度聚乙烯接枝丙烯酸在 1712 cm~(-1) 处的羰基吸收峰；线性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯在 1720 cm~(-1)和840、910cm~(-1) 处的羰基与环氧吸收峰；线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐在 1788和 1712cm~(-1)处的酸酐和羰基吸收峰均证明单体已经接枝到线性低密度聚乙烯分子链上。采用化学滴定法测定了官能化线性低密度聚乙烯的接枝率，并提出了其接枝反应的机理。系统研究了单体浓度、预辐照剂量、反应时间、反应温度等对接枝率和熔体流动速率的影响。研究结果表明，在一定工艺条件下，可以得到高接枝率，无凝胶的官能化线性低密度聚乙烯。通过以接枝单体特征基团的吸收峰（AA 1712 cm~(-1)、GMA 1720 cm~(-1)）与内标峰（1738 cm~(-1)）的强度比为纵坐标，以化学滴定法测得的相应单体接枝率为横坐标，得到了用红外光谱法测定接枝率的标准曲线。利用它可以方便、快速、准确地得到某一未知官能化产物的接枝率。用DSC研究了LLDPE及LLDPE-g-AA的热学性能。发现LLDPE-g-AA的ΔH_m下降，结晶温度升高大约4 ℃。这是由于在非极性的线性低密度聚乙烯分了链中引入了极性基团，使聚乙烯分子链的规整性下降，结晶缺陷增多，晶体的完善下降，从而使接枝物的ΔH_m下降，结晶度变小。等温结晶的结果表明，接枝物结晶速率大于纯 LLDPE的结晶速率，并且随接枝率的增加结晶速率加快。说明接枝到 LLDPE 分了链上的AA分子起到了成核剂的作用，从而使接枝物结晶速度加快。利用SEM观察LLDPE-g-AA 的球晶大小，发现 LLDPE-g-AA 的球晶尺寸明显减小，这进一步证实了前面的结论。测定了极性液体在不同接枝率的 LLDPE-g-AA 膜表面的接触角。发现随着接枝率的增加，接触角显著下降。采用 Zisman 作图法和接触角与表面张力的相关关系式得到了不同接枝率LLDPE-g-AA 的临界表面张力。并利用测接触角的方法计算了 LLDPE/LLDPE-g-AA 共混物的表面能。结果表明，共混物表面能随LLDPE-g-AA含量的增加而增加。用毛细管流变仪研究了官能化线性低密度聚乙烯的流变性能。结果表明，在剪切应力大于2.5×10~4 Pa时，其表现粘度比纯 LLDPE的小，流动性明显提高，加工成型性能得到了改善，且其表观粘度随AA含量的增加而减小，这说明接枝到 LLDPE分子链上的 AA 分子起到了内润滑剂的作用。官能化线性低密度聚乙烯的力学性能测试结果表明，其拉伸强度、模量和断裂伸长率没有显著的变化，这对于实际应用有着非常重要的意义。将官能化线性低密度聚乙烯与金属铝进行复合，测定了其剥离强度。结果表明：由于引入了极性基团，其与铝复合的剥离强度大大提高。接枝率、粘合时间、粘合温度和压力等均会对剥离强度产生较大影响。利用SEM 和 XPS对剥离表面进行了研究，发现剥离的铝表面有一个新的Al_(2p)峰，并且其谱图变宽。剥离铝表面O_(1S)结合能与纯铝表面及剥离 LLDPE-g-AA 表面的O_(1S)结合能不同，说明其处于不同的环境中。上述结果证明 LLDPE-g-AA 与铝在界面处可能发生了反应，从而使其剥离强度大大提高。

官能化LLDPE及其合金材料(LLDPE/HIPS)的制备及结构性能研究

本文采用核磁共振碳谱、电喷雾质谱研究LLDPE-g-AA接枝产物的链结构。电喷雾质谱显示所有的丙烯酸单体都发生自聚形成低聚物，核磁共振碳谱进一步证明了丙烯酸在聚乙烯链上形成支链，并且由于反应挤出过程中的高温作用，丙烯酸支链脱水形成酸酐。丙烯酸支链在聚乙烯的结晶过程中影响链段的规整性排列，并有可能充当成核剂，使得聚乙烯晶体随着接枝率的升高变得小而不规整。接枝产物的流变行为表明丙烯酸支链起到内增塑剂作用，降低接枝产物的表观粘度，有利于产物的后加工处理。由于接枝率低的缘故，我们采用角鲨烷模拟乙丙共聚物与马来酸酐进行接枝反应。在170℃，单体浓度为2%W/V，引发剂浓度为0.2%W/V下，体系中存在马来酸酐自聚和接枝一对竞争反应。但由于存在链转移，马来酸酐大部分以单个分子形式接在角鲨烷上。对于LLDPE/HIPS共混体系，我们采用不同于以外加增容剂的办法，直接在共混过程中加入路易斯酸，利用聚乙烯本身带有或降解过程中生成的少量双键与苯发生Friedel-Crafts烷基化反应。为了找到最佳反应条件，我们研究了不同AlCl_3含量、反应时间、反应温度对增容效果的影响。增容共混物的力学性能，特别是冲击强度和微观形态照片表明加入AlCl_3后，在PE/HIPS两相界面处生成接枝共聚物PE-g-HIPS，降低界面张力，改善共混性。由于增容剂只在两相界面处生成，因此加入AlCl_3对共混物中聚乙烯组分的热学性能和结晶性并没有太大影响。

聚乙烯官能化及其与PBT共混体系结构性能研究

本工作用反应挤出接枝的方法，以甲基丙烯酸环氧丙醋和丙烯酸为单体，有机过氧化物为引发剂，对聚乙烯进行了宫能化。对文献中各种测定PE－g－GMA中GMA含量的方法进行了比较和改进，提出了一种操作较为简单可靠的方法米测定PE－g－GMA中GMA的含量。研究了单体、引发剂浓度、反应时间和反应温度对接枝率和凝胶含量的影响。引发剂浓度对交联反应的影响最大，存在一个引发剂浓度的临界值，超过这一数值，则聚乙烯熔融接枝会产生大量的凝胶。加入给电子试剂，如对－苯醌，亚磷酸三苯醋，四氯化碳等，可以使凝胶含量由17％降低到1％左右，而接枝率只有轻微的下降，由1％降低到0.8%。在低引发剂浓度和单体浓度的情况下，加入油酸可以使接枝率有显著的提高，由0.1提高到0.7%。在过氧化物引发剂中加入秋兰姆化合物，可以使自由基引发接枝反应和交联反应的程度降低，接枝率由1％降低到0.2%,熔体流动速率由0.2提高到8。而苯乙烯的加入可以使接枝率有明显的提高，由0.8%提高到1.4%。官能化聚乙烯的结晶速率随接枝率的增加而增加，但是其结晶熔融烩随接枝率的增加而降低。原因可能是接枝链既起到了成核剂的作用，又抑制了PE的结晶生长过程。对PBTILLDPE－g－AA共混物的力学性能研究表明，其断裂伸长率和冲击强度与PBTILLDPE相比有了明显提高，断裂伸长率最高可以提高5倍，非缺口冲击强度提高幅度也很大，当LLDPE－g－AA接枝率为1％时，样条未能冲断，而PBTILLDPE只有在组成为30170时才发生部分断裂，其余组分样品则完全发生脆性断裂。增容后的共混物的拉伸强度略有改善。这说明接枝到LLDPE上的AA中的竣基与PBT的端经基存在较为强烈的相互作用，使官能化的LLDPE与PBT的相容性得到了提高，从而使共混物的韧性得到了大幅度改善，强度和模量则略有改善。对共混物的形态观察表明，随共混物中LLDPE含量的增加，作为分散相 的LLDPE的粒子尺寸逐渐增加，尺寸分布也不均匀，而当共混物中加入LLDPE－g－AA后，作为分散相的LLDPE－g－AA的粒子尺寸与LLDPE相比减少了一半左右，尺寸分布也更加均匀。尽管加入LLDPE－g－AA使共混物的相容性得到改善，但当PBT作为连续相存在时，共混体系仍然表现为脆性断裂，只有当LLDPE为连续相时，共混物才表现为韧性断裂。增容后的共混物在裂纹引发区表现出塑性变形的特征，而在裂纹的不稳扩展区仍然为脆性断裂，说明相容性的改善主要是提高了共混物的裂纹引发能和稳定扩展能，因此共混物的非缺口冲击强度提高非常明显。另外在拉伸的情况下，相容性的改善使材料出现宏观的剪切屈服成颈的现象，从而使断裂能大幅度提高。加入LLDPE到PBT中，抑制了PBT的正常球晶的形成，使PBT球晶中正常球晶的含量降低，这种效应随LLDPE－g－AA中AA含量的增加而增加，而对总的结晶度的影响较小，说明共混物两组分之间的相互作用主要是使PBT的结晶形式受到影响。对官能化聚乙烯蠕变行为和动态流变行为的研究表明，官能化聚乙烯的零切粘度(3.9 * 10~4Pa.s)要高于纯聚乙烯(1.28 * 10~4Pa.s)，其熔体弹性也有显著提高，这不仅是由于分子量增加造成的，而且对接枝率比较高的官能化聚乙烯，也存在长支链的影响。共混物的粘度与共混物组成的关系在低剪切应力的情况下，符合Utracki方程。高剪切应力条件下，共混物的形态沿毛细管径向位置不同发生改变导致Utracki方程失效。Utrackl方程中的表征界面滑移因子的参数刀不仅与剪切应力有关，而且与两组分的粘弹性有关。

应用核磁共振技术和细胞学方法对中药毒性的研究

应用基于核磁共振的代谢组学和细胞学方法研究了马兜铃酸（AA）、淫羊蕾、苦参的毒性，并在以往研究基础上，对三种中药的毒性作了较为详尽的评价。应用基于NMR的代谢组学方法研究了AA的肾毒性以及淫羊蕾、苦参提取物的毒性作用过程。对AA给药大鼠与肝肾损伤模型大鼠的血清、尿液的核磁共振谱进行了对比，并应用模式识别对谱图进行解析和分类，进一步确认了AA引起肾损伤的主要核磁标记物和靶器官，同时提出AA在引起肾毒性作用也伴随可恢复性肝损伤。探讨了常用中药淫羊蕾、苦参提取物小剂量长时间及大剂量作用方式下产生的毒性作用及毒性反应恢复情况，并提出了安全使用剂量。在细胞水平上对两种中药提取物的毒性进行较为系统的研究。应用原子力显微镜观察了了淫羊蕾、苦参提取物在临界溶血浓度下对红细胞表面形貌的影响，初步确定这种影响与红细胞内钙离子浓度变化相关；应用MTT法研究了两种提取物对人正常肝细胞增殖的抑制作用，在此基础上研究了两种提取物在没有明显增殖抑制浓度时对细胞周期、细胞凋亡的影响，并认为细胞内钙升高是引起细胞凋亡原因之一。应用激光共聚焦显微镜进一步考察了淫羊蕾提取物引起细胞内Ca~(2+)的动态变化，淫羊蕾提取物0.59·L~(-1)可使细胞内Ca~(2+)增高并振荡，增高的机制以促进外Ca~(2+)内流为主。这种Ca~(2+)升高对正常肝细胞和肝癌细胞株表现出不同的作用，可能与淫羊蕾提取物促进HePG_2细胞凋亡相关。研究了淫羊蕾提取物对腺昔同型半肤氨酸水解酶活性体外和细胞内的抑制作用，初步探讨了淫羊蕾治疗心脑血管等老年疾病及促进肿瘤细胞分化的机理。指出0.5g.L~(-1)剂量的提取物导致正常肝细胞内甲基化水平有所降低，并且使细胞内GSH含量降低等表现出淫羊蕾的毒性作用。

兔属和盘羊属的分子进化研究

兔属物种的形态特征差异甚微，其分类地位长期存在争议。本研究论文来用线粒体DNA标记从分子水平对兔属物种的系统发育，分类地位以及历史生物地理学进行探讨。我们应用四个线粒体DNA标记：细胞色素b和125基因全序列，ND4和控制区部分序列构建中国野兔和世界范围内的其它兔属物种间的系统发育关系。系统发育关系的构建以鼠兔为外群，采用三种方法：最大简约法（淤），最大似然法（ML）和贝叶斯方法（Bl）。分析结果显示：中国野兔并不是一个单系群。世界范围内的兔属动物形成一个单系，并以地理分布可分为相应的三个种组：北美种组（NortoAmericanspeciesgroup），欧亚种组①urasionspeciesgroP）和非洲种组（S。uthAfricanspeciesgroup）。兔属动物鉴定的29个种可能多于该属的有效种。历史生物地理学的祖先地分析表明：兔属动物起源于北美大陆，通过白令大陆桥扩散到欧亚大陆，最后到达非洲大陆。Brooks简约分析（BPA）揭示兔属物种形成是在扩散事件之后，在不同的地理区域适应当时的生态环境导致种的发生。兔属动物经历了一个快速扩散和种发生的过程。贝叶斯放松分子钟方法估计种组内的分化时间显示：兔属物种的形成是在上新世早期（Plioceneepoch：4.29-5.39MyA）。云南兔（L.comusGAllen1927）是仅分布于云贵高原上的唯一一种兔属物种。我们应用线粒体DNA控制区第一高变区检测云南兔的群体遗传结构和系统地理结构模式，评价地理隔离，如高山、河流等对该物种的群体结构和系统地理模式的影响。分子变异分析显示（AMOVA）不同的地理区域间遗传差异明显，而且成对遗传差异与相应的地理距离成线性关系。错配核普酸分析（Mismatchanalysis）表明云南兔群体近期没有群体扩张。系统地理学的嵌套分析法揭示云南兔现有的群体遗传结构和遗传分化与云南高原复杂的地形地貌相关。高山、河流等地理隔离导致群体间有限的基因流形成了现有云南兔群体的分布。云南兔不同地理区域单倍型的分子系统分析以及明显的群体分化建议云南兔两个亚种的划分（L．c．comusandL．c．peni）。雪兔种组（thetimidusspeciescomplex）是生活于北半球高纬度区域的兔属物种。我们以该种组为模型，采用快速进化的mtDNA控制区序列对它们的系统地理结构进行比较研究。结果表明：雪兔种组以白令海峡为地理隔离存在显著的系变异为7．7％，变异范围从2．4％一11．5％。分子系统分析的最大简约树显示：来自乌孜别克斯坦的两个亚种（seertzoviandnikr枷ontana）首先发生遗传上的分化。之后盘羊祖先群体的扩散导致在中国某些地理区域可能有三个进化谱系的分化。盘羊祖先群体的扩散可能起始于亚洲大陆的西部通过中亚高原向南扩散。分布于中国的盘羊亚种中，阿尔金亚种（O.a.dalai-lamae）与西藏亚种（O.a.hodsoni）有着比蒙古亚种（aa．da附ino较近的系统进化关系。而来自乌孜别克斯坦的两个亚种（servertzoviandnigrimontana）与中国的盘羊亚种有着显著的遗传差异。

新基因的从头起源与几种重要物种的进化基因组学研究

自然界丰富的生物多样性不断地激发着包括达尔文在内所有生物学家的研 究热情。自从达尔文进化论提出以来，进化生物学所要回答的一个基本问题就 是生物是如何从一个共同祖先进化到如此丰富多样的。随着分子生物学中心法 则的发现和基因组时代的到来，比较不同物种的基因组（即通过进化基因组学 研究）找出进化过程中发生的遗传变异成为求解这一基本进化生物学问题的重 要方法。 通过比较不同物种的基因组可以发现新基因的诞生是在进化过程中普遍存 在的基本过程，对生物的进化发挥着重要的作用。大量前人的研究认为新基因 主要通过老基因的重复产生，新基因的从头起源很少发生或根本不存在。直至 最近在果蝇中发现了新基因从头起源事件才改变了人们的这种看法，然而这些 研究缺少功能的证据。我们通过比较酿酒酵母近缘种的基因组序列发现了酿酒 酵母中进化出的一个从头起源的新基因BSC4，并且提供了群体遗传学、转录 组、蛋白质组学和表型水平的证据支持这个基因的生物学功能和蛋白编码能 力。同时我们在其近缘种中发现其直系同源的非编码序列拥有RNA 水平的表达 活性，由此我们提出了一个蛋白基因从头起源的两步模型。我们认为一个非编 码DNA 序列进化为蛋白编码基因需要经历两个步骤：第一，DNA 序列先进化出 顺式元件来招募转录机器变成有RNA 转录活性的序列；第二，转录的序列通过 突变获得开放读码框并加入到翻译机器中。 进一步的分析提示BSC4 可能在酿 酒酵母转换到营养贫瘠的环境中并进入生长停滞期时对酿酒酵母的适应性作出 了贡献。酿酒酵母是一种对人类生活十分重要的微生物，它进行发酵的能力在 工业生产中具有重要应用价值。生长停滞期是酿酒酵母实际生产应用中频繁经 ii 历的过程，对这一阶段的适应性进化也对其工业应用有重要意义。 大熊猫是我国的国宝。它是一种具有独特特性的熊科动物，进化上属于食 肉目类群，食性确以竹子为主。为了适应其食性，其前掌的籽骨还发育出了著 名的“伪拇指”来帮助其进食。然而这些性状是如何进化出来的确一直是个未 解之谜。进化基因组学为解决这些问题提供了一个重要的思路和方法。我们通 过应用第二代测序技术对大熊猫基因组进行了从头测序和组装，通过和其它基 因组比较分析发现了大熊猫基因组中不存在编码降解纤维素酶的基因，提示了 大熊猫特殊食性的进化机制很可能是通过其肠道微生物的改变而发生的。同 时，我们也发现了大熊猫鲜味受体的退化，这很可能是一个伴随其食性进化而 发生的变异。 长雄野生稻是栽培稻的近缘种，它和栽培稻同属于AA 基因组。由于它具有 以发达的地下茎为生理表型的多年生特性和自交不亲和性，研究这些特性背后 的遗传机制对改良栽培稻一年生为多年生和构建自交不亲和的新杂交稻育种体 系有重要意义。我们从头测序并组装了长雄野生稻的基因组，通过和栽培稻基 因组的比较分析，在前人工作的基础上找出了决定上述两个重要性状的可能的 基因组区域，为进一步的实验验证提供了候选的基因。同时我们的序列提供了 对其它野生稻特性研究的重要基础。

西黑冠长臂猿（Nomascus concolor）栖息地与鸣叫特征分析

本研究重点对云南哀牢山、无量山、永德大雪山以及老挝 Nam Kan 保护区西黑冠 长臂猿(Nomascus concolor)的鸣叫特征进行了分析研究，以探讨长臂猿鸣叫个体特异性 的发生机制及其在地理种群区分或亚种地位划分中的意义；同时对哀牢山平河西黑冠长 臂猿栖息地乔木结构进行了样方调查，揭示西黑冠长臂猿高海拔栖息地的乔木结构特 征，为后续行为学研究提供基础生态数据。 研究表明，云南省哀牢山平河（N 24°20′09.5″, E 101°17′16.1″, 海拔2600m）的黑 长臂猿栖息地有乔木57 种隶属于23 科37 个属；木质藤本植物9 种隶属于6 科8 属。 优势科主要为杜鹃花科（Ericaceae）、木兰科（Magnoliaceae）、山茶科（Theaceae）和 壳斗科（Fagaceae）植物。乔木的多样性指数、均匀度指数在沟底明显降低，而乔木1 层和2 层所占的比例以及木质藤本的平均多度均随着坡位的下降而升高。与其他地区的 长臂猿相比，哀牢山黑长臂猿的活动高度较低（10—22m），果实性食物种类较少。 西黑冠长臂猿的雄性鸣叫包括Boom 音节、aa 音节、弱调节音节、强调节音节和 coda 音节，Boom 音节只是一单独的条带状音节，结构最简单也最稳定；aa 音节、弱调 节音节、强调节音节和coda 音节的稳定性则呈现出依次增大的趋势。强调节音节和coda 部分的稳定性在总体没有显著差异，但在某些变量上coda 音节比强调节音节有显著更 高的稳定性。在此基础上，重点基于对coda 音节的分析，发现同一地点不同群体的雄 性西黑冠长臂猿个体之间存在非常显著的鸣叫特异性，并且同一地点不同群体的雄性个 体之间鸣叫的差异，显著高于不同地点间雄性个体间鸣叫的差异。这一发现表明西黑冠 长臂猿很有可能在有意识地通过鸣叫声音的调节，来增加与邻近群体间鸣叫的差异性， 并依靠这一行为识别邻近群的成年个体和陌生个体或新成年的未配对个体，这对具领域 性、配对的长臂猿来说具有显著的生态适应意义。基于对西黑冠长臂猿所有4 个亚种雌 雄个体鸣叫的逐步判别分析，结果表明西黑冠长臂猿明显分为3 个类群：1) 指名亚种 （N. c. concolor）和景东亚种（N. c. jingdongensis）为同一类群；2)滇西亚种（N. c. furvogaster）类群；3)老挝亚种（N. c. lu）类群，综合我们及前人的研究结果，我们认 为老挝亚种与其它三个亚种之间很可能已经达到了亚种分化的水平，滇西亚种也是如 此，但其有效性还值得进一步研究和探讨，而指名亚种和景东亚种间可能还没有达到亚种分化的水平。

烙铁头(TRI MERESURUS MUCROSQUAMATUS)蛇毒中精氨酸酯酶的研究

采用DEAE－sephadex A-50、Sephadex G-100、CM-sepharose cl-6B三步柱层析，从烙铁头(T. mucrosquamatus)蛇毒中纯化得到的精氨酸酯酶在聚丙烯酰胺凝胶电泳(pH 8.3)和SDS－聚丙烯酰胺凝胼电泳中均呈现单一的蛋白带。其分子量为29000，等电点pI为5.2；由225个氨基酸残基组成，其中Gly,Asp和Glu的含量较高。它是一个糖蛋白，含有0.5%的中性已糖和0.75%的唾液酸，对热及酸碱变化较稳定。在280nm波长处有典型的蛋白质吸收峰，此时的消光数E0.1%/1cm为1.332。该酶具有较强的精氨酸酯酶活性和纤维蛋白原溶解活性，无出血活性、酪蛋白水解活性以及粗毒中含有的其它酶活性。从烙铁头(T. mucrosquamatus)蛇毒中纯化的具纤维蛋白原溶解活性的精氨酸酯酶（MFAE）是一丝氨酸蛋白酶，其活性可被PMSF抑制而不受EDTA的影响。MFAE酶促反应的最适pH为8.4，最适温度55 ℃; pH7.6、37 ℃时水解BAEER的米氏常数K_m为20 * 10~(-3)M。该酶能降解纯化人纤维蛋白原的Bβ链以及纯化牛纤维蛋白原的Aα和Bβ链，并有一定的纤维蛋白溶解活性。它能明显延长兔血浆的凝血酶时间和复钙时间。纯化的MFAE无出血活性、凝血酶样活性及血小板聚集活性，对ADP、AA、TMVA、Melittin等诱导的血小板聚集也无抑制或解聚作用。本文还测定了它对凝血酶及胞浆毒特异性合成三肽底物的水解活性。

Fracture of colloidal single-crystal films fabricated by controlled vertical drying deposition

Controlled vertical drying deposition method was used to make high-quality single crystal close-packed colloidal films formed of different radii polystyrene latex spheres on glass substrates coming from a low concentration water suspension (0.1% volume fraction). Regardless of the spheres radii the film thickness was about 6.3 microns. However, cracks destroyed the crystalline film structure during the colloidal film growth. The effect of particle radius (85-215 nm range) on film cracking was systematically studied using in situ optical fracture monitoring. Primary parallel cracks run along the vertical growth direction, later followed by secondary branched cracks in-between the primary cracks due to residual water evaporation. Quantitative theoretical relationship between the cracks spacing and particles radius was derived and shows good agreement with experimental observations. Normalized cracks spacing is related to a reciprocal ratio of the dimensionless particle radius.

同源四倍体水稻三系亲本的遗传差异、细胞遗传学比较研究及低直链淀粉含量突变体Wx基因序列分析

同源四倍体水稻（2N=4X=48,AAAA）是由二倍体水稻（2N=2X=24,AA）通过秋水仙素诱导染色体加倍后得到的新品系，具有优良的抗病性以及较高的蛋白质含量。因此，在四倍体水平上挖掘水稻的增产潜力成为水稻育种的新手段。同源四倍体水稻具有很强的遗传可塑性和很弱的遗传保守性，利用其作为水稻远缘杂交的桥梁，从野生物种中不断地引进有益的基因，这将有助于杂交水稻的多代利用和固定水稻的杂种优势。但是迄今为止，还没有关于同源四倍体水稻遗传多样性，遗传背景的报道。目前世界关于同源四倍体水稻的研究主要集中在中国，主要研究方向为培育、筛选结实正常的亲本材料，配置和筛选结实率正常或接近正常的组合。经过几十年研究，虽然在材料构建，细胞学研究等方面取得了较大进展，但同样由于结实率低的瓶颈问题未解决，而使多倍体水稻育种未能取得实质性进展。而近年来一些关于同源四倍体水稻低结实率机理的细胞学研究也由于缺乏统计学数据而缺乏说明性。本文用SSR标记，对选取的36个结实率正常同源四倍体水稻三系亲本和14个来源二倍体亲本，分析他们的遗传差异和群体遗传结构。本文还利用我们培育的高、低结实率的同源四倍体水稻恢复系、优良保持系和杂种F1及二倍体对照为材料，进行系统深入的细胞遗传学研究，进一步探讨同源四倍体水稻有性传递后代的发育过程，探索分裂期染色体行为特征与遗传性状稳定性的关系，为进一步选育多倍体水稻品种并将其应用于生产提供理论依据。同源四倍体水稻突变株D4063-1直链淀粉含量比来源二倍体明恢63下降一半,即其直链淀粉含量为5.23%，为研究其直链淀粉含量下降的原因，本文还根据普通水稻Wx基因设计引物，扩增测序获得了D4063-1Wx基因的全序列，与已报道Wx基因进行比对分析，并根据D4063-1和籼稻、粳稻的序列差异并根据D4063-1在该片段上的特征序列位点设计了用于识别D4063-1的寡核苷酸片段,为快速、准确的鉴别低直链淀粉的D4063-1创造了条件。 SSR标记具有基因组分布广泛、数量丰富、多态性高、容易检测、共显性、结果稳定可靠、实验重现性好、操作简单、经济、易于高通量分析等许多优点，被认为是用于遗传多样性、品种鉴定、物种的系统发育、亲缘关系及起源等研究的非常有效的分子标记。本研究选取了中国科学院成都生物所培育的同源四倍体和二倍体水稻亲本，并用36个微卫星标记进行了遗传差异和种群遗传结构分析。在50个品系中，我们观察到较高水平的多态性，每基因等位基因数（Ae）分布于2至6之间（平均值3.028），多态性信息含量（PIC）分布于0.04至0.76之间（平均值0.366）；期望杂合度（He）分布于0.04至0.76之间（平均值0.370），Shannon指数（I）分布于0.098至1.613之间（平均值0.649）。同源四倍体品系的等位基因数，期望杂合性和Shannon指数都比二倍体品系高。在供试50个品系中，较多材料均发现Rare基因，根据SSR多态性指数我们构建了同源四倍体和二倍体水稻的核心指纹库。F-统计值表明遗传差异主要存在于同源四倍体品系中（Fst=0.066）。聚类分析结果表明50个品系可以分为4个组。I组包括所有的同源四倍体和二倍体籼稻保持系，以及一个同源四倍体籼稻雄性不育系及其来源二倍体。II组仅包括IR来源的品系。III组比II组和IV组更复杂，包括同源四倍体和二倍体籼稻恢复系品系。IV组包括同源四倍体和二倍体粳稻品系。此外,由于等位基因及配子的遗传差异,同源四倍体与二倍体品系中存在单位点和双位点的遗传差异。分析结果表明,二倍体和四倍体水稻基因库的不同,其中遗传变异可以区分四倍体与二倍体水稻。同源四倍体水稻具有长期而独立的遗传性，我们能够选育并得到与二倍体亲本相比有特殊优良农艺性状的品系。 本研究以高结实率的同源四倍体水稻恢复系DTP-4、D明恢63及优良保持系D46B为材料进行农艺性状及细胞遗传学比较研究。DTP-4、D明恢63及保持系D46B的的染色体组成均为2N=4X=48，花粉母细胞具有较为理想的减数分裂行为，配对染色体的比率在99%以上，这与理论染色体组构成相符。DTP-4和D明恢63PMC减数分裂各个时期单价体和三价体的比例都非常低，而在MI， PMC观察到较多的二价体和四价体且四价体多以环状形式出现，其最大频率的染色体构型分别为12II 6IV和10II 7IV。恢复系DTP-4和D明恢63在MI四价体频率分别为2.00/PMC和2.26/PMC，而保持系D46B在MI四价体频率为6.00/PMC，极显著地高于恢复系品系，表明保持系D46B具有更好的染色体配对性质；AI保持系D46B的染色体滞后频率为10.62%，远低于恢复系材料DTP－4和D明恢63的19.44％和23.14％，接近二倍体对照明恢63的7.30%水平；TI保持系D46B具有比恢复系更低频率的微核数。而在TII，D46B的正常四分小孢子比率不但高于恢复系品系甚至高于二倍体对照。对高低结实率的同源四倍体水稻恢复系和杂种F1代的花粉育性，结实率和细胞遗传学行为进行了比较研究。DTP-4, D明恢63, D46A´DTP-4和D46A´D明恢63的花粉育性和结实率比D什香和D46A´D什香显著提高。减数分裂分析的结果表明，DTP-4，D明恢63，D什香，D46A´DTP-4，D46A´D明恢63和D46A´D什香其减数分裂染色体构型分别为：0.05I +19.96 II (9.89棒状+10.07环状) +0.01III + 2.20 IV, 0.11I +19.17 II (8.90 棒状+10.37 环状) +0.09III + 2.26 IV + 0.01 VI, 1.33I +9.46 II (4.50 棒状+4.96 环状) +0.44III + 6.02 IV + 0.09VI + 0.09 VIII, 0.02I +14.36 II (6.44 棒状+7.91 环状) +0.01III + 4.80IV + 0.01VIII, 0.06 I +17.67 II (11.01 棒状+6.67 环状) +0.06 III + 3.10 IV + 0.01 VI and 1.11 I +11.31 II (5.80 棒状+5.51 环状) +0.41 III + 5.63 IV+0.03VI+0.03VIII。在同源四倍体水稻恢复系和杂种F1代材料中，最常见的染色体构型为16II +4IV和12II +6IV。在减数分裂过程中，结实率较高的材料染色体异常现象较少而结实率较低的材料染色体异常现象较严重。在杂种F1代中，二价体的比例要低于其相应的恢复系亲本，同样的，单价体，三价体和多价体的比例相比其恢复系亲本也偏低。然而，在减数分裂MI，杂种F1代中四价体的比例要显著高于其恢复系亲本。在中期I，每细胞单价体的比例和花粉育性呈现出极高的负相关(-0.996)，当单价体数目升高时，花粉育性下降。其次是每细胞三价体的比例(-0.987)，之后则是每细胞多价体的比例与花粉育性的负相关(-0.948)。但是统计分析表明，二价体和四价体的比例对花粉育性和结实率没有显著影响。这一结果表明出了花粉育性和细胞减数分裂行为的相关性，同源四倍体的减数分裂行为为筛选高结实率的同源四倍体种系提供了理论依据。 突变体是遗传学研究的基本材料。利用突变体克隆水稻基因,并进而研究基因的生物学功能是水稻功能基因组学的重要研究内容。本课题组在多年的四倍体水稻育种研究中已获得多个低直链淀粉含量突变体，其中一些突变体在直链淀粉含量下降的同时，胚乳外观也发生了显著改变，呈半透明或不透明。同源四倍体水稻突变株D4063-1直链淀粉含量比来源二倍体明恢63下降一半,即其直链淀粉含量为5.23%。为研究其直链淀粉含量下降的原因，我们根据普通水稻Wx基因设计引物，扩增测序获得了D4063-1Wx基因的全序列，与已报道Wx基因进行比对分析；同源四倍体水稻D4063-1Wx基因最显著变化为在外显子序列中发生了碱基缺失，导致移码突变，在第9外显子终止密码子提前出现。D4063-1Wx基因碱基位点的变化还导致了其序列上的酶切位点的变化,对常用限制性内切酶位点分析分析结果表明同源四倍体水稻相对于籼稻和粳稻多了2个sph1酶切位点，相对于粳稻减少了6个Acc1，增加了4个Xba1，1个Xho1，1个Pst1和1个Sal1酶切位点。聚类分析表明D4063-1Wx基因序列与籼稻亲源关系较近，由此推测D4063-1Wx基因来源于籼稻的Wxa基因型。另外，根据D4063-1Wx基因的碱基差异，我们推测D4063-1Wx基因外显子碱基变化导致的RNA加工障碍是其直链淀粉降低的主要原因，并可能与其米饭较软等品质相关。本文还根据D4063-1和籼稻、粳稻的序列差异并根据D4063-1在该片段上的特征序列位点设计了用于识别D4063-1的寡核苷酸片段,并作为PCR反应的引物命名为AUT4063-1,将该引物与我们设计的扩增普通籼稻、粳稻的Wx基因引物F5配合使用建立了识别D4063-1的显性和共显性两种检测方式的分子标记,为快速、准确的鉴别低直链淀粉的D4063-1创造了条件。 研究同源四倍体水稻基因组的遗传差异，探索同源四倍体水稻的遗传规律，研究分裂期染色体行为特征与遗传性状稳定性的关系,旨在揭示四倍体水稻中同源染色体配对能力的遗传差异，为进一步选育多倍体水稻品种并将其应用于生产提供理论依据。 Autotetraploid rice (2N=4X=48, AAAA) is a new germplasm developed from diploid rice (2N=2X=24, AA) through chromosomes doubling with colchicines and is an excellent resource for desirable resistance genes to the pathogens and high protein content. Therefore, heterosis utilization on polyploidy is becoming a new strategy in rice breeding. At present, the main research on autotetraploid rice centralizes in China. Breeding effort has been made to improve autotetraploid rice genetically, however, the progresses are limited due to higher degree of divergence between hybrid sterility and polygenic nature. But to date, almost nothing is reported about the genetic diversity, original and genetic background of autotetraploid rice. Despite several reports on cytological analysis of the mechanisms of low seed set in autotetraploid rice still the results are inconclusive due to lack the statistical evaluation. Therefore, the study on the mechanisms of low seed set in autotetraploid is a priority for rice breeding. Microsatellites or simple sequence repeats (SSRs) are the widely used marker for estimating genetic diversity in many species, including wild, weedy, and cultivated rice. In our research, genetic diversity and population genetic structure of autotetraploid and diploid populations collected from Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences were studied based on 36 microsatellite loci. For the total of 50 varieties, a moderate to high level of genetic diversity was observed at population levels with the number of alleles per locus (Ae) ranging from 2 to 6 (mean 3.028) and PIC ranging from 0.04 to 0.76 (mean 0.366). The expected heterozygosity (He) varied from 0.04 to 0.76 with the mean of 0.370 and Shannon’s index (I) ranging from 0.098 to 1.613 (mean 0.649). The autotetraploid populations showed a slightly higher level of effective alleles, the expected heterozygosity and Shannon’s index than that of diploid populations. Rare alleles were observed at most of the SSR loci in one or more of the 50 accessions and core fingerprint database of the autotetraploid and diploid rice was constructed. The F-statistics showed that genetic variability mainly existed among autotetraploid populations rather than among diploid populations (Fst=0.066). Cluster analysis of the 50 accessions showed four major groups. Group I contained all of the autotetraploid and diploid indica maintainer lines and a autotetraploid and its original diploid indica male sterile lines. Groups II contained only original of IR accessions. Group III was more diverse than either group II or IV and comprised of both autotetraploid and diploid indica restoring lines. Group IV included japonica cluster of the autotetraploid and diploid rices. Furthermore, genetic differences at the single-locus and two-locus levels, as well as components due to allelic and gametic differentiation, were revealed between autotetraploid and diploid varieties. This analysis indicated that the gene pools of diploid and autotetraploid rice are somewhat dissimilar, which made a variation that distinguishes autotetraploid from diploid rices. Using this variation, we can breed new autotetraploid varieties with some new important agricultural characters but the diploid rice has not. Cytogenetic characteristics in restorer lines DTP-4, DMinghui63 and maintainer line D46B of autotetraploid rices were studied. DTP-4, DMinghui63 and D46B showed the advantage of high seed set and biological yield. The meiotic chromosome behavior was slightly irregular in DTP-4, DMinghui63 and D46B. We observed less univalent, trivalent and multivalent at MI, but more bivalent and quadrivalent were observed. The most frequent chromosome configurations were 12II 6IVand 10II 7IV in restorer and maintainer lines, respectively. The quadrivalent frequency of DTP-4 and Dminghui63 at metaphase(MI) was respectively 2.00/PMC and 2.26/PMC. However that frequency of D46B was 6.00/PMC, which was greatly significantly higher than DTP-4 and Dminghui63. That indicates the maintainer D46B has better chromosome pairing capability in metaphase (MI). The frequency of lagging chromosomes of the maintainer D46B at anaphaseI (AI) was 10.62%, which was significantly lower than that of DTP-4(19.44%) and Dminghui63(23.14%) and nearly reaching the level of diploid CK(7.30%). In telophaseI (TI) maintainer D46B showed lower frequency of microkernel at TI and lower frequency of abnormal spores at telophaseII(TII). We also studied pollen fertility, seed set and cytogenetic characteristics of restorer lines and F1 hybrids of autotetraploid rice. DTP-4, DMinghui63, D46A´DTP-4 and D46A´DMinghui63 showed significantly higher pollen fertility and seed set than DShixiang and D46A´DShixiang. Pairing configurations in PMC of DTP-4, DMinghui63, DShixiang, D46A´DTP-4, D46A´DMinghui63 and D46A´DShixiang were 0.05 I+19.96 II (9.89 rod+10.07 ring)+0.01 III+2.20 IV, 0.11 I+19.17 II (8.90 rod+10.37 ring)+0.09 III+2.26 IV+0.01 VI, 1.33 I+9.46 II (4.50 rod+4.96 ring)+0.44 III+6.02 IV+0.09 VI+0.09 VIII, 0.02 I+14.36 II (6.44 rod+7.91 ring)+0.01 III+4.80 IV+0.01V III, 0.06 I+17.67 II (11.01 rod+6.67 ring)+0.06 III+3.10 IV+0.01 VI and 1.11 I+11.31 II (5.80 rod+5.51 ring)+0.41 III+5.63 IV+0.03 VI+0.03 VIII, respectively. Configuration 16 II+4 IV and 12 II+6 IV occurred in the highest frequency among the autotetraploid restorers and hybrids. Meiotic chromosome behaviors were less abnormal in the tetraploids with high seed set than those with low seed set. The hybrids had fewer frequencies of bivalents, univalents, trivalents and multivalents than the restorers, but higher frequency of quatrivalents than the restorers at MI. The frequency of univalents at M1 had the most impact on pollen fertility and seed set, i.e., pollen fertility decreased with the increase of univalents. The secondary impact factors were trivalents and multivalents, and bivalents and quatrivalents had no effect on pollen fertility and seed set. The correlative relationship between pollen fertility and cytogenetic behaviors could be utilized to improve seed set in autotetraploidy breeding. The amylose content of autotetraploid indica mutant Rice D4063-1 dropped by half than diploid Minghui 63, that is, its amylose content of 5.23%.The whole sequence of Waxy gene of D4063-1 is amplified and sequenced. And the discrepancy of bases is found comparing to the reported Waxy gene. The Waxy gene of autotetraploid Rice D4063-1 had a base deletion in exon sequence, which resulted frameshift mutation in exon 9 and termination codon occur early. The mutation of Wx also led to the change of some common restriction endonuclease sites. Results showed compared to indica and japonica, D4063-1 had two adding sph1 sites. Compared to japonica, D4063-1 had six decreasing Acc1, a adding Xho1, Pst1 and Sal1 restriction sites. Phylogeny analysis shows that the DNA sequence of Waxy gene of D4063-1 is closer to Indica, and we suppose that the Waxy gene of D4063-1 is origin from genotype Wxa. In addition, according to the base differences of Wx in D4063-1, we deduce that RNA processing obstacle led by base change of intron is the main cause to low the amylose content, and related to phenotype of its soft rice. Based on analysis of fragments of D4063-1, indica and japonica and according to the special point of the three species, primers as markers-AUT4063-I were designed for distinguishing the D4063-1 from other rice. Combining with primer pair F5, dominant and codominant ways were established for discriminating them., rapid and correct identification of D4063-1 from other rice could be done. The genetic analysis is important to ensure the original of autotetraploid rice, for maintaining the “distinctiveness” of autotetraploid varieties, and to differentiate between the various genetic background of autotetraploid rice. The autotetraploid breeding will benefit from detailed analysis of genetic diversity in the germplasm collections. Further investigation on mechanisms of meiotic stability should benefit polyploid breeding. These findings demonstrated opportunity to improve meiotic abnormalities as well as grain fertilities in autotetraploid rice.