含二茂铁聚苯胺德合成及电－磁性能研究

本论文将二茂铁基团引入聚苯胺链，合成导电或导磁聚苯胺。取得的主要结果如下： 1、合成了抗磁性的二茂铁单磺酸并用于掺杂聚苯胺，掺杂态聚苯胺的电导率可达2.34´10-1 S/cm，二茂铁单磺酸氧化后掺杂聚苯胺的电子顺磁共振(EPR)上出现了g» 4的新信号。二茂铁单磺酸被FeCl3氧化后，随氧化程度的增加，室温电导率下降1-2个数量级，但材料的磁化率增加，表现出宏观反铁磁性。用I2氧化二茂铁单磺酸掺杂的聚苯胺，其电导率为4.50´10-2 S/cm，在低温下具有铁磁性耦合，外斯温度为15 K。 2、合成了两种草酸根桥联的双金属阴离子与导电聚苯胺的杂化材料。杂化材料同时具有反铁磁性和导电性，外斯温度分别为-19.16 K和-22.10 K，电导率分别为4.8×10-3S/cm和1.2×10-5S/cm。 3、合成了聚邻、间位二茂铁苯胺。可溶的聚邻二茂铁苯胺显示铁磁性，外斯温度为25 K，饱和磁强度为6.89 emu/g。与碘或四氰基对苯醌二甲烷（TCNQ）反应所得配合物的外斯温度分别提高到50 K和104 K，饱和磁强度分别为6.51 emu/g 和4.36 emu/g，在低温下观察到了反铁磁性耦合。难溶的聚间二茂铁苯胺显示宏观抗磁性。 关键词：二茂铁单磺酸，导电导磁性聚苯胺，聚邻二茂铁苯胺，铁磁性耦合

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学、光谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜和泡囊等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将磷脂与芦丁的混合物滴于玻碳电极表面制备出了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，并以此膜为模拟生物膜的模型研究芦丁在磷脂膜内的电化学行为，以及芦丁对还原型辅酶烟酞胺腺漂吟二核昔酸（NADH）的催化氧化。芦丁与磷脂膜牢固地结合，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为，也显示出很好催化氧化NADH的能力，使氧化电流明显增大。同时，与5*10~(-3)mol／L的NADH在裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约220 mV。2．在玻碳电极表面制备了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为。利用这种浇铸膜作为模拟生物膜的模型研究了芦丁对抗坏血酸的催化氧化，磷脂膜一方面与芦丁牢固结合，另一方面为芦丁催化抗坏血酸的氧化提供了理想的生物环境，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，芦丁能有效地催化氧化抗坏血酸，使抗坏血酸的氧化过电位与裸玻碳电极上的电化学行为相比降低了约100 mV。该修饰磷脂膜和芦丁的玻碳电极对抗坏血酸的测定线性范围为2*10~(-4) mol／L-1.4*10~(-3) mol／L。3．将含有四硫富瓦烯（TTF）和黄嘿吟氧化酶的二甲基二（十二烷基）澳化钱（D DAB）泡囊滴于热解石墨电极表面，制备出一种基于磷脂浇铸膜的黄嘿吟生物传感器。TTF由于其可以有效地转移电子而被选作为电子媒介体，用安培检测的方法研究了工作电位、pH值对黄嘿吟传感器的影响。该传感器的响应时间小于10秒，其检测黄嘿吟线性范围从4*10~(-7)mol／L到2.4*l0~(-6)mol／L，最低检测限为3.2*10~(-7) mol/L。4；将辣根过氧化物酶（HRP）固定在修饰于玻碳电极表面的DDAB浇铸膜内，获得了IIR卫的直接电化学，并以此开发出一种不需媒介体的还02传感器，该传感器对H_2O_2的响应时间约5s，其检测姚。2线性范围从l*10~(-3) mol／L到4*10~(-3)mol／L，同时该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。5，利用循环伏安的方法研究了HRP分子在双肉豆范磷脂酰胆碱（DMPC）磷脂膜内的电化学行为，并获得了一对氧化还原峰，说明了DMPC磷脂膜促进了HRP分子的电子传递，同时HRP分子仍保持对H_2O_2的催化生物活J险。UV一vis和CD的检测结果说明HRP分子在与磷脂膜相互作用后，其二级结构没有改变，而三级结构变得松散，这种三级结构的松散可能是使HRP分子的活性基团有所暴露，使得电子传递更容易。AFM实验同样也显示了HRP分子与DMPC磷脂膜间的强烈作用。

高稳定生物传感器的研究与开发

由于生物传感器在临床、环境、食品等领域具有广阔的应用前景，近年来发展迅速。本论文以“十五”国家科技攻关重大项目《科学仪器研制与开发》的子课题《有机-无机杂化材料膜BOD生物传感器及BOD快速测定仪的研制与开发》为契机，进行了高稳定的BOD生物传感器的研究与开发；将自组装技术和纳米技术相结合，探索了一种制备性能稳定的酶生物传感器的新方法。主要结果如下：目前水污染经常必测的水质监测指标之一的生化需氧量（BOD）存在着测量时间长、不能及时反映水质变化、不能有效地进行信息反馈等缺点，为了解决这些问题，展开了快速、稳定的BOD生物传感器方面的研究：通过对微生物进行筛选，选择性能稳定的、对有机物降解能力强的微生物制备微生物膜；通过对各种固定化材料的比较，筛选出以硅的溶胶掺杂聚乙烯醇接枝聚乙烯毗睫的有机-无机杂化材料固定微生物制备微生物膜，该新型有机-无机掺杂材料不仅有效地防止了薄膜的开裂，而且由于其含有大量的轻基而具有良好的生物相容性。选择适当的溶液作标准溶液，能够改进生物传感器法与传统的五天法结果的一致性，可以进一步拓宽BOD生物传感器的应用范围。所研制的BOD生物传感器能在10 min左右测定BoD含量，稳定性和重现性良好；用于实际样品的测走，所得结果与标准稀释法一致；该传感器保存12个月经活化后至少具有80％以上的活性，可连续使用90天以上。通过对流路系统、恒温系统等的研究，与江苏江分电分析仪器厂的研究人员一起制备了XSF-1型在线BOD监测仪样机三台，并顺利通过了中国科学院院级鉴定。首先将金电极或玻碳电极表面功能化，再依次组装金纳米粒子和酶，制得性能稳定的生物传感器。这样制备的HRP生物传感器，实现了HRP的直接电化学，对H_2O_2还原具有很高的催化活性，响应速度快（＜2.5s）、灵敏度高、重现性好，并且具有长期稳定性。由此提供了一种组装金纳米粒子固定生物大分子的方法，由于金纳米粒子与生物大分子之间有较强的相互作用，酶或蛋白质能被牢固地固定在电极表面，而且金纳米粒子能够促进电子转移，从而有助于实现酶或蛋白质的直接电化学；该方法可多层组装金纳米粒子，从而增加酶载量；此外，该传感器也可与产物含过氧化氢的氧化还原酶联用制备双酶或多酶生物传感器。

线粒体 DNA 相关疾病的系统发育学研究

线粒体是细胞内提供能量的细胞器，并负责调节细胞的程序化死亡。因遗传 缺陷引起的线粒体功能障碍会导致ATP 合成障碍、能量产生不足而出现一系列 病症。线粒体DNA 相关疾病目前日益受到广泛的关注，然而在线粒体DNA 相 关疾病领域常用的病例对照法容易受到遗传背景、群体分层、数据质量等方面因 素的影响以致经常得到假阳性结果。系统发育分析方法有助于解决这些方面的问 题，因此我们以此分析方法开展了如下工作： 首先我们对线粒体DNA C1494T 突变及其所属单倍型类群和氨基糖苷类药 物性耳聋之间的关联进行了研究。之前有研究报道了两个中国氨基糖苷类药物性 耳聋的家系，经过对先征者的线粒体DNA 全序列测定在这两个家系中都发现了 C1494T 突变。我们采用系统发育方法分析这两个家系先征者的全序列后，发现 这两个个体都属于线粒体单倍型A。巧合的是，在我们之前的研究中，在一个来 自武汉的汉族样本WH6980 中也有C1494T 突变，而且该个体同样也属于单倍型 类群A。这不由得使人想到：C1494T 突变可能是单倍型类群A 中一个分支的界 定位点，或者，受母系遗传背景的影响，该突变偏好于在A 类群中发生。那么 很有可能单倍型类群A对能够引发氨基糖苷类药物性耳聋的C1494T 突变的发生 有促进作用。 为了验证这个假设，我们从三个省份随机选取了553 个正常个体来检测 C1494T 突变，以调查该突变在普通人群中的发生频率。另外，我们从1823 个中 国人样本中筛选出属于单倍型类群A 的111 个体，在这111 个个体中检测C1494T 突变，以调查该突变是否为单倍型类群A 特有的变异位点。我们的结果表明： 在553 个随机样本群中没有检测到C1494T 突变，这说明该突变是一个稀有的突 变，在正常人群中发生的频率极低。另外，在111 个属于单倍型类群A 的样本 群中，我们也没有检测到C1494T 突变的存在，这说明该突变并非单倍型类群A 特有的变异位点。经过对带有C1494T 突变的全序列进行综合的系统发育学分析 表明，这三条序列的C1494T 突变应是来源于同一次突变事件。同时，根据序列 之间共享变异位点的状况推断，两个耳聋家系具有很近的母系亲缘关系，我们推 测这两个家系的C1494T 突变是来源于一位共同的近期母系祖先。综合这些结果 表明，C1494T 突变的发生与单倍型类群即母系遗传背景没有相关性，是属于在人群中频率极低的散发性突变。 我们又将系统发育分析的方法应用于肿瘤相关的线粒体DNA 突变的研究 中。线粒体在细胞的自由基产生以及细胞凋亡中扮演重要角色；有研究报道线粒 体功能的缺陷能导致癌症的发生，同时又有很多报道指出癌变组织的线粒体基因 组存在异常。为探讨癌组织中线粒体基因组的变异情况及其在癌症的发生和发展 中所扮演的角色，我们选取乳腺癌早期患者为研究对象。 近年来，有大量的研究都报导了在癌组织中存在高频率高密度的线粒体 DNA 体细胞突变，并认为这些突变在肿瘤发生过程中可能具有功能相关性。但 这些研究存在着不可回避的问题，总结来讲归为三个方面：①数据质量差：很多 前面报道的突变数据，经系统发育分析，发现存在不少因样本交叉污染所造成的 假阳性突变。②所测片断太短。大多数研究只是检测了D-loop 区，只占了整个 基因组的约十六分之一，很难全面反映问题。③对照设置有问题，许多研究进行 简单的case-control 分析，忽略了不同个体间母系遗传背景的差异，导致大量假 阳性突变的产生。 针对以上问题的存在，我们基于系统发育分析的方法在中国的乳腺癌病人中 开展了一项研究。分别取得10 例乳腺癌早期患者的癌组织、癌旁组织、以及远 端正常组织；提取了总DNA，对每一份组织样品进行线粒体全基因组测序。这 样做有两个研究目的：第一是调查在严格的质量控制手段下，排除交叉污染所造 成的假阳性突变后，在癌症病人中是否仍然能观察到高频率高密度的线粒体 DNA 体细胞突变。第二个目的是调查中国乳腺癌患者线粒体DNA 体细胞突变情 况，为乳腺癌早期诊断提供有效的信息。 为了避免过去部分研究中出现的问题，我们采取了相应的措施。首先是在严 格的质量控制下，我们对同一个病人的三种不同组织，即癌组织，癌旁组织，正 常组织中的线粒体基因组进行全序列测定的方式来检测体细胞突变。同时将所测 得线粒体全基因组序列进行系统发育的分析；结果表明属于同一个病人的不同组 织都能忠实的聚到一支，而且每一条全序列都完整的带有所属单倍型特有的界定 位点，不存在任何样本交叉或者污染的情况；这样进一步确证了我们数据的可靠 性。同时经过这样的比较，可以非常清晰的筛选出在某一种组织类型中所发生的 体细胞突变。来自10 例病人的癌组织，癌旁组织和正常组织的29 条（7#患者远端正常组 织没有得到）线粒体基因组全序列中，我们只检测到了两个体细胞突变（T2275C 和A8601G）。这两个突变经PCR 克隆试验的验证，在远端正常组织中均不存在， 是真实的体细胞突变。突变A8601G 同时出现在3#患者的癌组织和癌旁组织中； 提示线粒体DNA 的体细胞突变可能先于细胞的癌变，这可能对乳腺癌的早期临 床诊断具有一定的意义。突变T2275C 只出现在6#患者的癌组织中，该突变位于 16S rRNA 基因非常保守的位点上，我们对该突变位点潜在的生物学作用作了进 一步的讨论。 在我们研究的病例中体细胞突变的比率要远远低于先前的报道；造成差异的 主要原因可能是因为我们采取了严格的质量控制手段。综合我们的研究结果表 明，先前所报道的乳腺癌组织中的线粒体基因体细胞突变的频率存在被高估的现 象。目前线粒体突变与肿瘤发生的关系还有待于更深入的研究，同时我们呼吁本 领域的研究要加强数据质量的可靠性。我们的研究表明，系统发育的分析方法在 线粒体DNA 相关疾病的研究中是有效的，因此我们推荐在线粒体DNA 相关疾 病的研究中进行推广。

印度人群线粒体 DNA 系统发育基因组学研究

人类线粒体DNA(mtDNA)是一个长度16,569bp 的环状分子，编码13 种蛋白 质、22 种tRNA 和2 种rRNA。由于mtDNA 全基因组信息具有缺乏重组、母系 遗传、高突变速率和相对较高的分辨率等特点，近年来已经成为重建人类历史的 重要工具。这些研究已经证实，mtDNA 最古老的六个单倍型类群，L0-L5，在非 洲特异的出现；而6-7 万年前从L3 衍生出的M 和N 两个超类群最终占领了世界 其他地区。然而，mtDNA 全序列研究在世界上某些特定地区尚是一片空白，其 中之一便是作为人类“走出非洲”的关键区域——印度。 为弥补这一空白，我们从 1200 个印度样品中选择了131 个可以代表所有主 要单倍型类群的个体，进行了全基因组扩增和测序，手工重建并软件验证了系统 发育关系树。我们的结果发现了12 个新的印度特有单倍型类群(N5, R7, R8, R30, R31, M34-M40)，修订了11 个已知特有单倍型类群(N1d, R5, R6, U2a, U2b, U2c, M2, M4, M5, M6, M30)的定义，详细描述了存在于印度的欧洲特有类群(HV, JT, U, N1, W)。 这一工作产生了多个推论。第一个是关于人类“走出非洲”假说长期以来 存在的争论。欧亚大陆和大洋洲mtDNA 在M 和N(包括R)超类群系统发育关系 上星状和不重叠的分布，表明了人类走出非洲是沿着亚洲海岸线(即所谓的“南 方路线”)的一个快速扩散的过程。第二个推论是关于存在于印度的欧洲特有世 系。与典型的欧洲世系相比，这些世系仅仅存在一到两个突变，从而证实了新石 器时代以来来自于近东新月地带或中亚高原的基因流。第三个推论涉及一个早期 的印度全序列研究。仔细分析其数据表明，他们的数据丢失了很多基部的特有突 变并产生了多个幻影突变，从而证实了系统发育思想对检测数据质量的作用。 随着印度人群 mtDNA 全序列研究的完成，人类mtDNA 系统发育的基本框 架得以建立。人类mtDNA 明显地呈现出大洲特异性分布。目前已经有两种假说用来解释这一现象。传统的观点把这一现象归于遗传漂变；而近期的选择假说认 为选择在人类mtDNA 的分化中扮演了极其重要的角色，而气候是主要的选择压 力。为解决这一争论，我们收集了来自南亚、大洋洲和东亚三个具有不同气候的 地区的mtDNA，使用直接计数的办法比较了各个大洲之间同义突变和异义突变 的差异。结果表明，几乎在所有的基因中，异义突变的数量低于同义突变的数量， 从而表明纯净化选择是人类mtDNA 进化中的主要力量。然而，在这三个大洲之 间没有发现显著的差异，表明mtDNA 在这三个区域上所承受的选择压力基本相 同。这一结果表明，气候不大可能是造成人类mtDNA 分化的主要原因。

A switch-on mechanism to activate maize ribosome-inactivating protein for targeting HIV-infected cells

Maize ribosome-inactivating protein (RIP) is a plant toxin that inactivates eukaryotic ribosomes by depurinating a specific adenine residue at the a-sarcin/ricin loop of 28S rRNA. Maize RIP is first produced as a proenzyme with a 25-amino acid internal inactivation region on the protein surface. During germination, proteolytic removal of this internal inactivation region generates the active heterodimeric maize RIP with full N-glycosidase activity. This naturally occurring switch-on mechanism provides an opportunity for targeting the cytotoxin to pathogen-infected cells. Here, we report the addition of HIV-1 protease recognition sequences to the internal inactivation region and the activation of the maize RIP variants by HIV-1 protease in vitro and in HIV-infected cells. Among the variants generated, two were cleaved efficiently by HIV-1 protease. The HIV-1 protease-activated variants showed enhanced N-glycosidase activity in vivo as compared to their un-activated counterparts. They also possessed potent inhibitory effect on p24 antigen production in human T cells infected by two HIV-1 strains. This switch-on strategy for activating the enzymatic activity of maize RIP in target cells provides a platform for combating pathogens with a specific protease.

藏鸡和姬鼠属(Apodemus )系统进化中的比较基因组学研究

在过去的十几年时间里，利用不同的分子标记促进了分子生态学和群 体遗传学的较大发展，其中线粒体DNA 和微卫星DNA 分析在分子生态学 研究中得到了最为广泛的应用，多核基因分子标记也越来越受到人们的关 注。本文采用了比较基因组学方法来研究了藏鸡(Tibetan Chickens)和姬鼠 属(Apodemus)的系统进化，对藏鸡的研究主要是为了解决藏鸡的系统进化 地位及其线粒体基因组的进化特征；对姬鼠属的研究目的在于发展建立一 种崭新的研究野生动物系统进化和生物地理的比较基因组学手段。主要结 果描述如下： (1)藏鸡(Tibetan Chickens)线粒体全基因组序列的测序和分析 通过利用PCR 扩增，测序，拼接，获得藏鸡线粒体全基因组序列并进 行数据分析处理。藏鸡线粒体全基因组序列全长16783bp，共有13 个蛋白 质编码基因、2 个rRNA 基因、22 个tRNA 基因和1 个D-loop 区。模拟电 子酶切结果显示，藏鸡DraI 酶的酶切结果和其他家鸡及红原鸡的酶切结果 都相同。基于D-loop 区全序列和13 个蛋白质编码基因序列，采用N-J 算 法与原鸡属4 个种，3 个亚种和3 个家鸡品系构建系统进化树：初步确定 藏鸡起源于红原鸡，与家鸡中的来航鸡、白洛克鸡亲缘关系最近，但是藏 鸡的进化与来航鸡、白洛克鸡这两个家鸡品系又显得相对独立。推测可能 原因是藏鸡的祖先在进入高原以后处于相对封闭的环境，从而形成了独特 群体遗传特性。 (2)姬鼠属(Apodemus)系统进化中的比较基因组学研究 本文中我们利用比较基因组学的研究方法寻找Exon-Primer-Intron- Crossing(EPIC)座位，并在中国四川省姬鼠属3 个种18 个个体中进行检验。 其方法是：通过比较人和小家鼠基因组，选择其中的外显子高度保守的单 拷贝基因，然后在500-1500bp 长度内含子的两端利用外显子序列设计了引 物，再进行PCR 扩增和克隆分析。通过PCR 扩增，我们在102 对引物选 择了6 对引物在18 个姬鼠属个体中进行PCR 产物克隆和测序。通过和 Cyt-b 相比较，在6 个座位当中，有5 个座位构建的系统进化树和Cyt-b 构建的系统进化树的拓扑结构高度一致，其中4 个座位可以很好的区分地 理不同的种群。通过计算核酸多样性，6 个座位的得到的结果都很接近， 说明6 个座位的突变率没有太大的差别。由此可见，我们利用比较基因组学的方法寻找EPIC 座位用于系统发育和群体遗传学的研究是可行的，通 过利用模式物种的基因组信息来研究野生非模式物种的系统发育和群体 遗传学将会提供前所未有的数据量和分辨率。

铃蟾属(Bombina)的分子系统学研究

本研究采用直接测序的方法，研究了铃蟾属（两栖纲：无尾目：铃蟾科）的 分子系统发育关系及系统学问题。我们测定了我国铃蟾属5 个种共22 个样本的 线粒体DNA 部分片段的序列，包括12S rRNA， 16S rRNA， ND4-tRNALEU 以 及细胞色素b 共四个基因片段，欧洲铃蟾、花铃蟾以及B. pachypus 的相应序列 通过GenBank 获得。利用MrBayes 3.0b4 和 PAUP* 4.0b10 软件对系统发育关系 进行了重建（贝叶斯推断法，最大简约法，最大似然法和邻近法），分析结果表 明，铃蟾属可分为两大支系，一支包括利川铃蟾及中国西南部铃蟾（微蹼铃蟾、 强婚刺铃蟾、大蹼铃蟾）；另一支包括东方铃蟾，花铃蟾、欧洲铃蟾以及Bombina pachypus，从分子水平上支持了铃蟾属内不同亚属的划分。我们的结果拒绝东方 铃蟾起源于大蹼铃蟾的假设，同时表明：相对于东方铃蟾，欧洲铃蟾与花铃蟾间 的关系更近。利川铃蟾的有效地位得到支持，中国西南部3 种铃蟾 (微蹼铃蟾、 强婚刺铃蟾、大蹼铃蟾)在所有系统树中形成一个单系，利川铃蟾与之形成姐妹 群。根据我国西南部3 种铃蟾间的很小的遗传差异，以及以往的形态学研究和核 型研究的证据，我们认为将微蹼铃蟾、强婚刺铃蟾归入大蹼铃蟾可能更为合适。 分化时间估计表明，铃蟾属两个亚属的分化发生在3.08–9.16 MYA，我们推测秦 岭的抬升以及同时期青藏高原的上升是铃蟾属内产生亚属分化的主要原因。

贾第虫的核仁基因组与真核细胞核仁的起源进化

核仁是真核细胞核中最明显的结构，是rRNA转录、加工和核糖体亚基组装的场所。核仁的起源进化无疑是真核细胞起源进化问题的一个极为重要的方面。但迄今为止，这方面的研究很少。本文首先对"不具核仁"的低等单细胞真核生物贾第虫的"核仁"基因及核糖体合成系统的基因群进行了研究，进而对已知的核仁蛋白质组的生物进行了比较基因组研究，从而从基因和基因组的角度对核仁的起源进化问题进行了较为深入的研究。获得了如下结，和结论：1）在"不具核仁"的贾第虫中分离鉴定出了典型真核细胞参与pre-rRNA加工的krr］基因；表明贾第虫中的pre-rRNA加工机制与典型真核细胞的是一致的。在具有核仁结构的典型真核细胞中，krr1基因所编码的KRRIP蛋白是参与Pre一rRNA加工的核仁定位蛋白之一。我们在一度被认为是极为原始的"不具核仁结构"的真核生物－贾弟虫的基因组中分离鉴定出了该基因，并证明该基因在贾第虫中是活跃转录的。同时，还调查发现与KRRIP形成蛋白复合体从而发挥功能的众场，其基因在贾第虫中也是存在的，这提示贾第虫的pre寸RNA加工机制与具有核仁结构的典型真核细胞是一致的。2）对贾第虫核糖体合成系统的基因群／亚基因组进行了全面调查，发现在典型真核生物中所共有的参与核搪体合成的129条保守蛋白基因中有89条在贾第虫基因组具有相应的直系同源基因，包括编码参与rRNA申基化和假尿嗜陡化的蛋白复合体成员以及存在于905、405和605复合体中的蛋白等诸多重要基因。这表明贾第虫的核糖体合成系统与典型的真核生物相似，只是参与的成分相对简单些。以上1）、2）的结果表明贾第虫虽然没有核仁结构，但其核糖体合成机制却与具核仁结构的典型真核细胞一致。这可能意味着真核细胞核仁的核糖体合成功能的起源形成是在核仁结构形成之前，那么核仁结构的形成可能是在此功能之外另有"新意"；另外也可能是由于贾第虫因适应寄生生活而导致核仁"退化"之故，虽然这种可能性偏少，但若果真如此也是生物适应性进化中的一个重要现象，值得深入研究。3）对已知核仁蛋白质组的人、酵母和拟南芥进行了比较基因组学研究。通过搜索KOG直系同源蛋白簇数据库，发现约74％的人的核仁蛋白，约75％的酵母的核仁蛋白以及约84％的拟南芥的核仁蛋白在动物、真菌和植物中都保守。这表明这些高等真核生物的核仁蛋白大都在它们分化之前就已起源形成。进一步的调查发现：共同定位于人和酵母核仁中的同源蛋白中，人有154条蛋白对应于酵母的134条蛋白，其中人的核仁蛋白相对于酵母的有10条蛋白发生了基因重复；同样的分析发现，人的核仁蛋自相对于拟南芥的有21条蛋白发生了基因重复。这些事实表明：随着真核生物的进化，至少在高等真核生物中基因重复是核仁成分复杂化和核仁进化的重要途径。4）用人的442条核仁蛋白（它们在植物和真菌中也都存在同源蛋白，但不一定是核仁蛋白）对原核生物基因组进行了搜索。结果表明，在真细菌和原（古）细菌中都能找到好多同源物，但发现下列重要现象：只在原（古）细菌有同源物的核仁蛋白要比只在真细菌中有同源物的核仁蛋白多得多，包括了RNA修饰蛋白、核糖体蛋自以及参与翻译的相关蛋白等；而只在真细菌中有同源物的核仁蛋白只是RNA螺旋酶和WD重复蛋白。因此，我们认为核仁可能是由真细菌和原细菌复合起源的，但其主体起源于原细菌。

GaInNAs/GaAs quantum well lasers grown by solid-source molecular beam epitaxy

The growth of GaInNAs/GaAs quantum wells (QW) was investigated by solid-source molecular beam epitaxy. N was introduced by a dc-active plasma source. The effect of growth conditions such as on the N incorporation and photoluminescence (PL) intensity of the QWs has been studied. The PL peak intensity decreased and the PL fun width at half maximum increased with increasing N concentrations. The highest N concentration of 2.6% in a GaInNAs/GaAs QW was obtained, and corresponding to a PL peak wavelength of 1.57 mum at 10K. Rapid thermal annealing at 850degreesC significantly improved the crystal quality of the QWs. An optimum annealing time of 5s at 850degreesC was obtained. A GaInNAs/GaAs SQW laser with the emitting wavelength of 1.2 mum and a high characteristic temperature of 115 K was achieved at room temperature.

固氮树木丛枝菌根真菌(AMF)遗传多样性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。 随着现代分子生物学技术的不断发展，丛枝菌根真菌研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。 本项研究利用分子生物学技术和研究方法对中国吉林长白山地区非豆科固氮植物以及东北地区固氮树木的丛枝菌根真菌DNA分子多态性及其与宿主植物之间的相互关系等进行初步研究，旨在利用分子生态学理论和研究方法揭示丛枝菌根真菌多样性及其与宿主植物之间相互适应和协同进化的一般规律，为更好地保护和利用这一重要的微生物资源提供理论依据。 通过比较与筛选，建立起丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便、高效的提取纯化方法——改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。 根据丛枝菌根真菌18s rRNA 小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR (Labelled Primers-PCR，LP-PCR) 及单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析技术研究了长白山赤杨在属水平上表现出的多样性。另外，利用巢式PCR-RFLP技术，分别对来源于长白山不同海拔的四种赤杨菌根样品的AMF侵染情况及其系统进化进行了研究。利用AMF特异性PCR技术对我国东北地区四种非豆科树木和5种豆科树木菌根侵染情况和系统发育规律进行了研究 研究结果显示：赤杨根内AMF存在丰富的基因多样性。AMF的侵染有从宿主混乱性向宿主专一性发展的趋势。 长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在其“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种” 的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intraradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。 东北赤杨AMF菌的宿主专一性水平最强，球囊霉属已成为东北赤杨的优势侵染类群；对于其余三种赤杨，AMF则出现宿主混乱现象。宿主因素比海拔因素对AMF侵染特异性的影响更为重要。 豆科与非豆科样本的混乱性都比较强，在特定植物和AMF属之间无特异侵染规律，相对来说，非豆科树木比豆科树木对于AMF的选择性要更强一些，更倾向于和球囊霉属与无梗孢囊霉属的AMF构建共生体。

UASB反应器处理维生素C生产废水研究

维生素C生产废水有机物浓度高、成分复杂、排放量大，是一种亟待处理的典型工业废水。本研究分别采用实验室规模和中试规模的升流式厌氧颗粒污泥床反应器（UASB）对该制药工业废水的厌氧生物处理工艺进行了较为深入的研究。同时采用两种不依赖于纯培养的分子生物学手段—变性梯度凝胶电泳（DGGE）和扩增核糖体DNA限制性分析（ARDRA）技术揭示了UASB反应器不同运行阶段污泥中微生物群落多样性组成及变化。此外，首次研究了零价铁（Fe0）在厌氧消化过程中对反应器运行及微生物群落结构的影响。 采用城市污水处理厂厌氧消化池絮状污泥和处理啤酒废水的颗粒污泥混合接种，小试中温（35±1℃）UASB反应器在其运行的第65天启动成功。反应器稳定运行阶段，在进水COD浓度为9000mg/L、水力停留时间为12h、容积负荷为13.6 kgCOD/m3.d条件下，其COD去除率稳定在85~90%之间，沼气产率达到4.5 m3/m3.d，沼气甲烷含量平均为72%。中试UASB反应器的接种污泥为厌氧消化污泥，其启动时间相对较长，为90天。在稳定运行期，反应器的进水COD浓度为8000~10000mg/L，水力停留时间和容积负荷分别保持在12~16h和10.6~14.2 kgCOD/m3.d范围，该阶段反应器的平均COD去除率稳定在85%左右，沼气产率平均为5.2m3/m3.d，沼气中甲烷含量为69%。上述结果表明中温UASB工艺用于维生素C生产废水处理是高效、可行的。 与对照反应器相比，添加Fe0的小试UASB反应器的COD去除率和沼气产量分别提高了6.5%和10.2%。同时，磷酸盐平均去除率为79%，比对照提高了64%，目前尚未见类似研究报道。在中试规模的UASB反应器中补充一定量的Fe0可缩短反应器启动时间，促进颗粒污泥的形成，该结果可能具有重要的应用价值。培养试验进一步表明，Fe0可以作为产甲烷菌还原CO2生成甲烷的电子供体。培养实验还表明，当系统中存在硝酸盐（0.40 mM）和硫酸盐（0.26 mM）时，Fe0促产甲烷过程受到一定程度的抑制。 采用细菌通用引物968F/1401R和341F/907R获得的PCR-DGGE指纹图谱均表明UASB反应器不同运行阶段细菌种群结构变化明显。小试和中试稳定期污泥的微生物多样性均高于各自初始接种污泥。产甲烷菌通用引物340F/519R的PCR-DGGE结果显示，虽然接种污泥中产甲烷菌的丰富度系数略低于稳定期，但总体而言，反应器运行期间产甲烷菌的种群组成相对稳定。 通过构建不同处理和不同运行阶段污泥样品的16S rRNA基因文库并对克隆基因进行限制性内切酶消化、测序分析。结果表明，稳定期两个反应器微生物群落结构相似，但与各自接种污泥差异明显。小试UASB反应器接种污泥中细菌的优势菌群分别为变形菌纲的δ亚纲（28.7%）和β亚纲（17.4%），至稳定运行期则演替为革兰氏阳性低GC菌群（21.9%）和变形菌纲的δ亚纲（14.0%）。中试反应器接种污泥Green non-sulfer bacteria（25.9%）和变形菌纲的δ亚纲（16.4%）类群占优势，而稳定期Green non-sulfer bacteria类群（17.9%）、革兰氏阳性低GC菌群（16.2%）和变形菌纲的δ亚纲（15.4%）为优势菌群。 产甲烷菌的优势克隆为SRJ 230、SRJ 26和SRJ 583，前两者分别与Methanosaeta concilii和未培养的Methanobacteria-like克隆Gran7M4的同源性达到97%和98%，后者与Methanomethylovorans. sp同源性为99%。接种污泥中上述类群占总克隆数量的比例较低。小试、中试接种污泥中产甲烷菌分别占7.8%和3.0%，但稳定运行期，该比例明显增加，分别达到21.9%和18.8%。上述结果表明启动期与稳定期污泥产甲烷菌种群组成相对稳定，但各类群数量明显增加。 添加Fe0的UASB反应器稳定运行期污泥中产甲烷菌比例（31.2%）高于对照反应器（24.2%）, 革兰氏阳性低GC类群、变形菌纲的δ亚纲比例差异不明显，而变形菌纲β亚纲（6.0%）和Green non-sulfer bacteria（9.2%）的比例均分别低于对照反应器（13.1%和17.1%）。该结果表明，添加Fe0使反应器内微生物群落多样性发生了显著变化。 此外，在添加Fe0的UASB反应器中检测到特异性的克隆SRJ 341和SRJ 320，两者分别同磷酸盐去除和铁氧化有关的克隆子Orbal D41和Clone195的序列相似性达95%和96%。这两个类群可能分别与磷酸盐去除及铁促产甲烷作用密切相关。这一结果尚未见报道。

光苔科(Cyathodiaceae)系统位置修订研究

光苔科 (Cyathodiaceae) 隶属于地钱亚纲，地钱目。光苔科仅含光苔属(Cyahtoldium Kunze) 1属，包括11个种，中国有5种，分布在西南地区。光苔科的系统位置一直存有争议，不同苔类学家将其置于不同的系统位置之中。本研究在对光苔科和地钱目以及其他演化关系较近的叶状体苔类植物形态结构解剖特征进行比较分析的基础上，利用PCord 4.0统计软件，分别在属、科、目级别上利用聚类分析方法探讨其系统关系。利用Phylip软件分析GenBank中的苔类植物基因序列并构建其分子系统树。主要研究结果有： 1.形态结构解剖特征分析结果表明光苔科配子体结构简单，没有组织分化，不具特化的生殖枝，雌苞直接着生在叶状体腹面，孢蒴具环带，盖裂，规则裂瓣，具单式气孔，气室单层且不具营养丝，与地钱目及其他演化关系较近的叶状体苔类植物差别较大。在不同级别上的苔类植物系统关系聚类分析结果也表明光苔科与地钱目及其他演化关系较近的叶状体苔类植物关系较远。因此宜将光苔科单独成立为目。 2.基于26S rRNA和18S rRNA基因序列构建的苔类植物分子系统树未能对光苔科植物的系统位置进行验证。 3.叶状体苔类植物形态结构解剖特征聚类分析结果表明壶苞苔的雌苞及配子体特征在叶状体苔类植物中处于较特殊位置，与复杂叶状体苔类植物更接近。