微/纳米力学测试技术及其应用

    本书系统地介绍了微／纳米力学测试技术中最常用的压入和划入技术及其典型应用。全书共分13章。测试技术方面，内容涉及接触力学、测试原理、方法、校准、仪器、力学参量、影响因素。典型应用方面，内容涉及在表面工程、微机电系统、生物、高聚物和金属玻璃等领域内的微／纳米力学行为的测试。本书可供力学、材料、物理、电子、机械、生物和化学等领域的研究人员、工程技术人员以及大专院校相关专业的师生参考。

目录

前言

第1章 绪论

1.1硬度的定义和分类

1.2纳米压入和划入技术的发展

1.3纳米压入和划入技术的特点

参考文献

第2章 压入接触力学

2.1弹性接触

2.1.1 Soeddon解

2.1.2锥形压针

2.1.3球形压针

2.1.4圆柱压针

2.2弹塑性接触

2.2.1塑性发生

2.2.2完全塑性

2.2.3材料响应

参考文献

第3章 纳米压入测试原理

3.1压入硬度和模量

3.2连续刚度测量

3.3载荷一深度数据确定的材料参数

3.3.1马氏硬度

3.3.2压入蠕变

3.3.3压入松弛

3.3.4压入弹性功和塑性功

参考文献

第4章 纳米压入测试方法

4.1压针类型

4.1.1玻氏压针

4.1.2立方角压针

4.1.3维氏压针

4.1.4努氏压针

4.1.5圆锥压针

4.1.6球形压针

4.1.7圆柱压针

4.1.8楔形压针

4.1.9考虑因素

4.2测试环节

4.2.1样品准备

4.2.2环境控制

4.2.3间距选择

4.2.4表面探测

4.2.5驱动方式

4.2.6测试步骤

4.2.7测试报告

参考文献

第5章 纳米压入的确认和校准

5.1直接确认和校准

5.2间接校准

5.3测试和校准的实例

参考文献

第6章 纳米压入和划入的测量仪器

6.1仪器技术指标的定义

6.2美国Mrs公司

6.3美国Hysitmn公司

6.4瑞士CSM公司

6.5英国MML公司

6.6澳大利亚CSIRO公司

6.7测量仪器的发展趋势

参考文献

第7章 力学参量的测量

7.1压入方式

7.1.1硬度和模量

7.1.2断裂韧度

7.1.3蠕变和粘弹行为

7.1.4压入应力??应变曲线

7.1.5加卸载曲线涉及的

部分现象

7.2划人方式

7.2.1块体材料

7.2.2薄膜材料

7.2.3粗糙度

7.3弯曲方式

7.3.1微悬臂梁静载弯曲

7.3.2微桥静载弯曲

7.3.3微结构疲劳

7.4吸引方式

7.5声发射测试

7.6温度测试

参考文献.

第8章 影响纳米压入测试的因素

8.1测试仪器的影响

8.1.1压针缺陷

8.1.2测试方法

8.1.3接触零点的确定

8.1.4载荷和位移的分辨力

8.2样品的表面状态和性质

8.2.1表面吸湿

8.2.2表面粗糙度

8.2.3残余应力

8.2.4凹陷和凸起变形

8.3纳米压入和划入测试所面临的问题

参考文献

第9章 在表面工程中的应用

9.1金属材料表面激光强化的力学表征

9.2硬质膜的力学和摩擦学性能评估

9.2.1显微硬度测试

9.2.2纳米压人测试

9.2.3纳米划入测试

9.2.4膜材的影响

参考文献

第10章 在微机电系统中的应用

10.1薄膜测试

10.1.1典型薄膜材料的硬度和模量

10.1.2薄膜疲劳

10.1.3淀积工艺对二氧化硅薄膜力学性质的影响

10.2微结构弯曲

10.2.1微结构的静态弯曲

10.2.2微结构的动态弯曲

参考文献

第11章 在生物及其相关材料中的应用

11.1人工林杉木管胞细胞壁

11.2人体腰椎骨

11.3存储液对人体牙齿微力学性能的影响

参考文献

第12章 在高聚物中的应用

12.1PMMA单轴拉伸和弯曲力学行为

12.2划入测试的理论分析

12.3韧性行为的描述

12.4脆性行为的描述

12.4.1温度效应

12.4.2应变率效应

参考文献

第13章 在金属玻璃中的应用

13.1硬度和屈服应力的关系

13.2不连续的塑性变形

13.3压痕形貌和微结构变化

13.4应变率效应

13.5钕基金属玻璃的变形行为

参考文献

附录 常见问题的回答

1测试数量

2压入间距

3压入深度

4泊松比的选择

5典型材料的参数

6断裂韧度测试压针的选择

7纳米薄膜的测试

8典型材料的压入变形行为

9显微硬度和纳米压入硬度的关系

10压入影响区及其边界效应

10.1压入影响区的有限元模拟

10.2边界距离影响的有限元模拟

10.3压人间距影响的测试

参考文献

Absorption characteristic and nonvolatile holographic recording in LiNbO3 : Cr : Cu crystals

The absorption characteristic of lithium niobate crystals doped with chromium and copper (Cr and Cu) is investigated. We find that there are two apparent absorption bands for LiNbO3:Cr:Cu crystal doped with 0.14 wt.% Cr2O3 and 0.011 wt.% CuO; one is around 480 nm, and the other is around 660 nm. With a decrease in the doping composition of Cr and an increase in the doping composition of Cu, no apparent absorption band in the shorter wavelength range exists. The higher the doping level of Cr, the larger the absorbance around 660 nm. Although a 633 nm red light is located in the absorption band around 660 nm, the absorption at 633 nm does not help the photorefractive process; i.e., unlike other doubly doped crystals, for example, LiNbO3:Fe:Mn crystal, a nonvolatile holographic recording can be realized by a 633 nm red light as the recording light and a 390 nm UV light as the sensitizing light. For LiNbO3:Cr:Cu crystals, by changing the recording light from a 633 nm red light to a 514 nm green light, sensitizing with a 390 nm UV light and a 488 nm blue light, respectively, a nonvolatile holographic recording can be realized. Doping the appropriate Cr (for example, N-Cr = 2.795 X 10(25)m(-3) and N-Cr/N-Cu = 1) benefits the improvement of holographic recording properties. (c) 2005 Optical Society of America.

LiNbO3：Cu：Ce非挥发全息记录掺杂组份比的优化

实验研究了掺杂组份比对LiNbO3：Cu：Ce晶体非挥发全息记录性能的影响。结果表明．在全息记录过程中，掺杂组份比通过改变晶体的紫外光吸收特性而引起全息记录性能的改变。增加LiNbO3：Cu：Ce晶体中Cu和Ce的掺杂组份比会导致晶体对紫外光吸收的增强，进而提高了全息记录灵敏度和固定衍射效率。在弱氧化处理的掺有CuO和Ce2O4的质量分数分别为0.085％和0．011％的LiNbO3：Ce：Cu晶体中．得到了最高的固定衍射效率ηf=32％和记录灵敏度S=0．022cm／J。

Distributed measurement of birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers

A new method to measure the birefringence dispersion in high-birefringence polarization-maintaining fibers is presented using white-light interferometry. By analyzing broadening of low-coherence interferograms obtained in a scanning Michelson interferometer, the birefringence dispersion and its variation along different fiber sections are acquired with high sensitivity and accuracy. Birefringence dispersions of two PANDA fibers at their operation wavelength are measured to be 0.011 ps/(km nm) and 0.018 ps/(km nm), respectively. Distributed measurement capability of the method is also verified experimentally. (c) 2006 Optical Society of America.

Characterization of birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers by use of white-light interferometry

A new method for measuring the birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers (PMFs) with high sensitivity and accuracy is presented. The method employs white-light interferences between two orthogonally polarized modes of PMFs. The group birefringence of the fiber is calibrated first. Then the birefringence dispersion and its variation along different fiber sections are acquired by analyzing the broadening of interferograms at different fiber lengths. The main sources of error are investigated. Bireffingence dispersions of two PANDA fibers at their operation wavelength are measured to be 0.011 ps/(km nm) and 0.018 ps/(km nm). A measurement repeatability of 0.001 ps/(km nm) is achieved. (C) 2007 Optical Society of America.

导模法和温度梯度法生长r面蓝宝石(英文)

r面(0112)蓝宝石晶体可用作制备非极性GaN薄膜的衬底。采用温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)和导模法(edge-defined film-fed crystal growth,EFG)生长了质量良好的r面蓝宝石晶体。利用双晶衍射、光学显微镜、光谱仪观察和分析了晶体的结构和缺陷。结果表明:TGT法生长的r蓝宝石晶体的双晶摇摆曲线对称性好,半高宽值仅为18 rad.s,位错密度为4×103 cm-2,透过率达83%,晶体质量好。与TGT法相比,EFG法生长的r面蓝宝石晶体的结构完整性较差,位错密度为5×105 cm-2,透过率仅为75%。但是EFG法具有晶体生长速度快,后期加工成本低的优点。

稻属A基因组的分子系统发育--兼论亚洲栽培稻的起源

稻属Oryza隶属禾本科Poaceae，包括20多个野生种和2个栽培种(亚洲栽培稻O. sativa L和非洲栽培稻O. glaberrima Steud) ，广泛分布于全球热带和亚热带。稻属物种可划分为10个基因组(又称染色体组)类型：A, B, C, BC, CD, E, F, G, HJ 和 HK。栽培稻所属的A基因组是稻属中物种数目最多、地理分布最广的基因组类型，由8个种组成。由于栽培稻属于A基因组，故A基因组物种是栽培稻遗传改良的巨大基因源。数十年来，国际上许多学者对A基因组类群开展了大量涉及形态、细胞、同工酶和分子标记方面的研究，但由于A基因组物种间遗传关系十分接近，形态上差异小且地理分布重叠，使得A基因组物种的系统发育、物种起源和生物地理学等方面存在诸多悬而未决的问题，是稻属中分类和鉴定困难较多的类群。本文利用核基因内含子序列，结合转座子插入分析，重建了A基因组的系统发育，估测了各类群的分化时间;与此同时，基于多克隆测序和基因谱系分析，探讨了O. rufipogon和O. nivara遗传关系以及亚洲栽培稻起源。主要研究结果如下： 1. A基因组的系统发育 在水稻全基因组数据库搜索的基础上，测定了4个单拷贝核基因（Adh1 及3个未注释基因）的内含子序列，构建了稻属A基因组8个种的系统发育关系。基于最大简约法和贝叶斯法的系统发育分析表明：1）澳大利亚的O. meridionalis为A基因组的基部类群;2）亚洲栽培稻两个亚种O. sativa ssp. japonica 和 O. sativa ssp. indica分别和不同的野生类群聚为独立的两个分支，支持japonica 和 indica为多次起源;3）O. rufipogon和O. nivara在系统发育树上完全混在一起，显示出二者间不存在遗传分化;4）非洲一年生野生种O. barthii是非洲栽培稻O. glaberrima的祖先，而非洲多年生野生种O. longistaminata与O. glaberrima/O. barthii.亲缘关系较远;5）分子钟方法估测A基因组类群约在2百万年前（2.0MYA）开始分化，亚洲栽培稻和非洲栽培稻，以及亚洲栽培稻的两个亚种则分别在0.7和 0.4 MYA左右开始分化。此外，通过核基因内含子序列与其它常用片段如ITS，matK等对比分析表明，进化速率相对较快的核基因内含子序列可以有效地用于近缘类群的系统发育研究。 2. Oryza rufipogon 和O. nivara群体遗传研究及亚洲栽培稻起源 对于亚洲野生类群O. rufipogon和O. nivara是合并为一个种还是处理为两个独立的种一直存在争议。在系统发育研究基础上，我们选取4个核基因内含子或5’-UTR区（Waxy, LHS，CatA和1个未注释基因），对采自整个分布区的群体样品进行了多克隆测序，结果表明：1）检测到O. rufipogon和O. nivara均有较高的核苷酸多态性，4个位点上π值和θw值平均分别为0.011和0.014;2）且二者在遗传上没有明显分化，两个类群在4个核基因位点上均检测到大量共享多态（shared polymorphism），未发现固有差异(fixed difference)，表明它们历史上可能属于一个大群体，支持将二者作为种内不同生态型或亚种处理;3）基因谱系树表明亚洲栽培稻的两个亚种indica和japonica分别和不同的O. rufipogon (包括O. nivara)群体聚在一起，进一步从基因谱系角度支持亚洲栽培稻多次起源假说。 3．转座子在群体遗传与系统发育研究中的应用 鉴于目前植物谱系地理学研究中缺乏具有足够信息量的分子标记用于检测种内遗传变异，我们选取3个核基因中的转座子，通过对取自O. rufipogon和O. nivara整个分布区的37份样品的克隆测序，探讨了进化速率快、信息含量丰富的转座子序列在群体遗传上的应用。结果表明：1）无论在物种水平还是群体水平，转座子能检测到比包括内含子在内的其它DNA区域高得多的遗传变异;2）在物种水平上，异交多年生的O. rufipogon和自交一年生的O. nivara多样性均较高，且2个种间相差很小，二者在3个位点上平均核苷酸多样性π值均为0.013，差别主要表现在O. rufipogon杂合位点比例（46.1%）明显高于O. nivara（9.1%），说明交配系统不同并不一定和物种多样性水平相关;3）是否发生转座子序列插入是有价值的系统发育信息，发生在不同染色体上3个基因中的转座子插入进一步证实A基因组基部类群是O. meridionalis;通过叶绿体中3个转座子的插入现象推断了稻族一些四倍体物种，如稻属BC基因组的一些类群的母本来源。

北京山区落叶阔叶林优势种水分生理生态研究

本文研究了北京山区落叶阀叶林优势种一辽东栎、大叶白蜡、北京丁香、核桃楸、山杏和荆条等乔灌木的稳定碳同位素比率，长期水分利用效率、植物蒸腾特性和土壤植物体的水分运动特点，并从植物解剖学的角度研究了这些植物叶片特点和其水分生理生态特性的关系。 对北京山区落叶阔叶林生态系统这几种乔、灌木植物叶片中的碳稳定性同位素比率(δ¹³C值)测定结果显示，这些植物叶片的δ¹³C值受多种因子的影响，具有较大的种间差异及时空异质性。主要表现在不同植物种叶片δ¹³C值不同，其排列顺序为山杏(- 24.75±0.85%。>大叶白蜡(- 25,94±1.52%。)=荆条(- 26.01±1.63%。)=辽东栎(一26.07±1.17%。)=北京丁香(-26.46±0.80c70。)>核桃楸(-28.11±1.52%。);生长初期叶片δ¹³C值较生长末期高，尤以核桃楸和辽东栎表现明显其生长初期和末期的叶片δ¹³C值皆相差达3‰;生境条件，特别是土壤水分含量和土层厚度，对植物叶片的813C值的高低有较大的影响，生长在于旱生境中的植物具有较高的δ¹³C值。另外，即使是同一株植物，叶片δ¹³C值也因其在冠层中所处的位置不同而异，冠层项部叶片的δ¹³C值高于林冠内部的叶片。北京山区落叶阔叶林优势种的长期水分利用效率与种的特点有关，山杏最高(4.950±0．l71mmolC0_2•mol-1H_2O)，核桃楸最低(3.760±0.203mmolC0_2•mol-1H_2O)，大叶白蜡、荆条、辽东栎和北京丁香居中(4.346- 4.530 mmolCO_2•mol-1H_2O)，大部分植物长期水分利用效率在春季（5月）较高，秋季较低，荆条由于物候期的特殊性在其生长季初期较低，而后逐渐增高。核桃楸在不存在水分亏缺情况下，树干液流速率受微气候因子的影响，液流速率的最大值达1600g•hour 左右。树干液流速率的日进程和大气相对湿度、温度的日进程具有相当好的生态学同步性。通过对核桃楸夜晚树干液流的分析可以得出其有根压存在的结论。 植物叶片和枝条中自由水和束缚水含量主要决定于植物种的特性，枝条的年龄、生境特点，特别是土壤水分特点。在落叶阔叶林I(样地2)中植物叶片自由水含量的排列顺序是：北京丁香>核桃楸>大叶白蜡>辽东栎;而杂灌丛（样地1）中植物叶片自由水含量的排列顺序是：核桃楸>大叶白蜡>山杏>荆条>北京丁香>辽东栎，可见群落类型对植物自由水含量影响是很大的，植物束缚水含量与其自由水含量的格局完全相反，荆条、山杏等植物含量高，核桃揪含量低。枝条水分含量有与叶片水分含量相类似的特点。 北京山区落叶阔叶林优势种的水分生理生态学特性和其叶片的特点有很大的关系，首先是植物叶片的特点总是和其种的特性相联系，主要表现在叶的类型、叶片上毛、气孔密度、着生方式等，如荆条叶片上下表面都密被披针形毛，气孔小，核桃楸气孔较大且凸出，大叶白蜡叶片上的气孔凹陷，辽东栎的气孔呈椭圆状，保卫细胞上有许多白色蜡质结晶。有一些种有环状的气孔外缘。生境的变化对叶片的形态特征有影响，在全光照条件下叶片小而犀，而在庇荫条件下叶片大而薄，在扫描电镜下可见全光照条件下北京丁香叶片基本无毛，庇荫条件下则有短微毛，全光条件下荆条叶片上毛有小乳头状凸起，庇荫条件下没有。本文所研究的植物种气孔都着生在叶片的下表面，气孔密度的大小排列顺序是：辽东栎>山杏>北京丁香>核桃楸>大叶白蜡。经方差分析显示种闷气孔密度存在极显著性差异。对所研究植物的气孔导度和环境因子、叶片解剖特点进行线性回归分析，得到了总体的和各个种的回归模型，结果表明光照强度、气孔密度等对气孔导度影响显著，但因种的不同相互之间存在差别。 植物的蒸腾速率受多因子的影响，主要有种的特点、微气候因子（光照强度、大气相对湿度、叶面温度、叶室温度等）和土壤水分特点。植物的蒸腾速率日进程和微气候因子日进程有相当好的生态学同步性。对辽东栎的蒸腾速率和光照强度的研究发现二者有很好的线性关系。这些植物蒸腾速率都表现出一定规律的日进程和季节进程，大多数植物蒸腾速率在一天中有数次波动，最高峰一般出现在中午12时之前;在整个生长季中，6月底至8月初的蒸腾速率高于其他月份。

毛乌素沙地两种固沙禾草种子萌发和幼苗生长与环境的关系

干旱区和半干旱区生长的植物具有复杂的生存机制，以确保其能够在特定的环境中生存和发展。植物在干旱的荒漠条件下的生存，与其特殊的种子萌发机制密切相关，这种机制能够确保植物在合适的时间与地点进行种子萌发与幼苗生长发育。在植物的生活史中，种子对极端环境具有最大的忍耐力，而萌发的幼苗对环境胁迫的忍耐程度最小。在干旱区生长的植物往往具有特殊的萌发机制使萌发出的幼苗能够度过对外界的敏感期，对于植物的生存具有重要意义。 毛乌素沙地是我国的四大沙地之一，该地区具有水分短缺，蒸发强烈，风沙剧烈和生境异质性高的特征。本文假设生长在这种极端环境中的植物也发展出了“适时适地”的种子萌发和幼苗生长的适应对策。为了验证以上的假设，本文选取毛乌素沙地不同生境中生长的两种优势固沙禾草——流动沙丘上生长的沙鞭(Psammochloa villosa)和固定沙丘上生长的赖草(Leymus secalinus)为研究材料，通过野外调查、温室控制实验和实验室控制实验的方法，从生理生态学的角度探讨这两种植物的种子萌发和幼苗生长过程对沙丘环境的适应对策，主要对比它们在种子休眠、萌发和幼苗早期生长过程中对沙丘生境适应性的异同点。研究结果表明： （1）新成熟的沙鞭和赖草的种子为适应冬季低温而发展出生理性的内生休眠——非深度生理休眠。沙鞭和赖草的种子分别需要经过4周和8周的低温层积处理(3－5ºC)来完全打破休眠。另外，划破种皮或者部分切除胚乳也能够促进种子的萌发，这进一步证明两种植物的种子具有非深度生理休眠。然而，切除胚乳在不同程度上影响它们的幼苗生长。由非深度生理休眠、温度和损伤种皮/胚乳调节的部分萌发机制能够确保两种植物的种子即使在条件适宜的情况下只有部分种子萌发，从而分散植物生存的风险性。 （2）毛乌素沙地的小量降水（无法触发萌发）使种子经常遭受湿润－干燥的交替胁迫过程。种子先在湿润条件下吸涨1d或者2d，然后在室温下干燥0-8天。尽管在经历反复吸涨和自然干燥脱水后仍能够保持萌发能力，沙鞭和赖草种子的萌发特性却发生了不同的变化：和各自的对照相比，沙鞭种子萌发率相同而萌发速率降低;赖草种子的萌发率和萌发速率都降低，部分种子进入休眠状态。沙鞭和赖草萌发出的幼苗可能由于没有后续降雨或者因沙蚀而遭受干燥胁迫，但是其幼苗在生长早期能够忍耐一定程度的干燥，再次湿润后部分幼苗能够恢复生长。沙鞭和赖草幼苗的耐干燥的“极限点”不同：当幼根长度为1 mm时，它们的幼苗忍耐干燥的时间分别是60d和30d;当幼根长度为4 mm时，它们的幼苗忍耐干燥的时间分别是14d和7d。沙鞭和赖草的种子和生长早期的幼苗的耐干燥性特性可能是它们对降雨量和降雨时间都不可预测的沙地生境的生存策略之一。 （3）不同的沙埋深度影响沙鞭和赖草的种子萌发和出苗。这两种植物的种子萌发和出苗都需1－2 cm的浅层沙埋。随着沙埋深度的增加，两种植物的种子萌发率和出苗率逐渐降低，强迫休眠率逐渐升高;萌发率与出苗率和沙埋深度呈负相关关系而休眠率和沙埋深度呈正相关关系。但是，沙鞭种子出苗的最大沙埋深度是8 cm，而赖草的则为4 cm。因强迫休眠而没有萌发的种子对维持一个长期的土壤种子库来说具有生态学优势，这些种子暴露在合适的萌发土壤深度时具有生长出幼苗的潜能。 （4）沙鞭和赖草的种子都具有大小的差异性，种子大小对沙鞭和赖草的种子在不同沙埋深度的出苗具有不同的影响。沙鞭的三种不同大小种子的平均质量分别为小，4.489 ± 0.012 mg (4 – 4.9 mg);中，5.457 ± 0.012 mg (5 – 5.9 mg)和大，6.415 ± 0.011 mg (6 – 6.9 mg)。赖草的两种不同大小种子的平均质量分别为小，3.083 ± 0.026 mg (3 – 3.5 mg)和大3.955 ± 0.028 mg (3.6 – 4.0 mg)。在相同的沙埋深度下，两种植物的大种子的出苗率都显著高于小种子。和小种子相比，两种植物的大种子由于贮藏更多的能量，所以在相同深度的沙埋中具有出苗率更高的生态优势，而大量小种子在沙埋中不能萌发，可以作为种子库保存在沙层中，这样就分散了一次性大量萌发给植物带来的冒险性。 （5）沙鞭和赖草的幼苗在生长过程中会遭受沙埋，其幼苗忍耐沙埋的能力与沙埋的相对深度（沙埋比例）和幼苗年龄有关。沙鞭和赖草幼苗的耐沙埋能力不同：沙鞭的2周龄幼苗可以忍耐达到株高100%的沙埋，而其1周龄幼苗只能忍耐75%的沙埋。赖草的1周龄和2周龄幼苗都只能忍耐75%的沙埋。沙埋之后，沙鞭和赖草幼苗的生物量，根/茎比以及根和茎的长度都受到不同程度的影响。赖草幼苗不能忍耐完全沙埋可能是限制它在流动沙丘上分布的一个原因。 （6）降雨量和降雨频率能够不同程度地影响沙鞭和赖草在不同沙层的萌发和出苗。这两种植物的种子萌发和出苗需要的最小降雨量不同：在一次浇水相当于5 mm降雨量后，沙鞭和赖草种子的萌发率都超过50%;但是使沙鞭和赖草的出苗率能够达到50%的降雨量分别为10 mm和15 mm。沙埋中的沙鞭和赖草种子的出苗对降雨的响应具有以下特征：两种植物种子的出苗随降雨量或者降雨频率的增加而增加;沙鞭的出苗率受到降雨量和降雨频率的显著影响，但是二者交互作用的影响不显著;赖草的出苗率受到降雨量、降雨频率以及二者交互作用的显著影响。 由非深度生理休眠，种子大小，干燥－湿润循环，沙埋和降雨调节的种子萌发和出苗机制确保了自然条件下沙鞭和赖草每次只有少量种子萌发和出苗，从而分散了两种植物在沙丘上的生存风险。 根据沙鞭和赖草在沙丘上的种子萌发和幼苗生长特性，本文为毛乌素沙地通过植物固沙恢复受损的沙地生态系统的种子飞播实践提出了几点建议。

高温胁迫诱导光系统Ⅱ及其异质性的变化

近年来有证据证明，光系统II(PS II)反应中心在结构与功能上存在着异质性，它与光舍原初过程、激发能的分配和调节、胁迫因子导致的光合单位的损伤与修复等密切相关。本论文主要研究了高温胁迫诱导PS II及其异质性的变化，以及人工电子受体与PS II还原侧异质性电子传递的关系．根据研究需要，建立了精确测定无活性PS II中心相时含量的软件和方法，圆满完成了本研究任务。此外，也参加了新的非调制式动力学荧光计的研制及其软件的编写． 以下是本论文的主要结果： 1．用N80-BASIC语言结合汇编语言重新编写了本室快速（ms级）叶绿素动力学荧光计的测控程序，使快速荧光上升曲线的采样速度提高了一个数量级（达到100μS/点），可对Fo、Fi等关键荧光参数进行精确测定，为无活性PS II中心相对含量的准确测定奠定了基础．新研制的荧光计的软件用C语言编写，可在IBM PC兼容机上运行，采样速度最快可达25μs/点，对Fo和Fi等参数的测定更加可靠和精确．新荧光计从软、硬件两方面进行了彻底地更新，具有高信噪比、高响应、高精度、低功耗等优点，其性能己达到国际同类产品的先进水平． 2．高温胁迫诱导小麦类囊体膜吸收光谱的变化，结果显示40℃-50℃20分钟以内的高温胁迫导致681nm的吸收峰下降，同时引起663nm的吸收峰增加，表明高温胁迫引起部分叶绿素蛋白复合体的破坏和游离的叶绿素分子的增多．在更严重的高温胁迫下（55℃5分钟以上），体内游离的叶绿素分子(△A663)本身也遭到进一步的降解． 3．小麦类囊体膜低温( 77K)荧光光谱的分析。结果证实温和的高温胁迫(40℃20分钟以内)可导致激发能更多地从PS II向光系统IcPsi)分配，而更严重的高温胁迫（45℃- 55℃20分钟以内）对PS II和PS I的叶绿素蛋白复合体（F684和F736）均有破坏作用． 4．高温胁迫诱导小麦叶片荧光诱导动力学、荧光猝灭及其荧光参数的变化的研究．结果表明，高温胁迫首先导致有效量子产量(E．Y．)的下降，胁迫作用进一步加强导致最适量子产量(0．Y．)下降，而对光化学猝灭qP的影响较晚．这说明和PS II电子受体侧的电子传递和与二氧化碳固定有关的酶系统对高温胁迫极为敏感．其次，PS II放氧系统的损伤也早于PS II原初反应中心的失活．同时，在自然界条件下，存在着高温和高光强对植物的加强协同的光抑制和破坏作用． 5．在研究高温胁迫诱导荧光动力学及其参数变化的基础上，提出测定和计算高温胁迫的植物样品中无活性PS II中心相对含量的合理方法．认为在高温胁迫导致可变荧光( Fv)猝灭的情况下，应以Fvi(Fvi=Fi-Fo)对室温对照的可变荧光(FVCK)的比值作为计算无活性PS II中心相对含量的指标(Fvi/FVCK)．我们在弱激发光下测得正常的小麦和菠菜的无活性PS II中心的相对含量分别为0.155±0.011和0.094士0.010． 6．高温胁迫诱导有活性和无活性PS II中心异质性的相互转化的研究。结果发现50℃以下小于10分钟的处理，对PS II有活性和无活性中心的比值无明显影响：而经过50℃和55℃高温处理5-10分钟，有活性PS II中心才明显向无活性中心转化并发现这一转化过程发生在Fo己明显增加和Fv明显猝灭之后，也就是说它迟于高温胁迫对PS II天线色素蛋白复合体( LHCII)与PS II反应中心结合的破坏以及对放氧侧的损伤． 7．高温胁迫后的室温恢复期中有活性和无活性PS II中心相互转化的研究．发现在高温胁迫不太严重时（如50℃1分钟），无活性PS II中心的含量降至对照的70%，在随后室温60分钟恢复过程中继续降为50%。而Psn氧化侧的活性在此过程中可以得到部分恢复。高温胁迫进一步加强（如55℃5分钟和55℃10分钟）后，无活性PS II中心数目在随后的60分钟室温恢复期中，从恢复开始时为对照的130%和150%继续增加到240%和290%，且有加速转化的趋势。这说明高温胁迫诱导PS II还原侧异质性中心的转化除包含一个快速、直接的机制外，还启动了某种间接转化的机制． 8．对DMQ和DCBQ两种人工电子受体对有活性和无活性PS II中心的作用提出了不同见解。Cao和Govindjee(1990)认为DMQ(>20μmoI.L-1)只接受有活性PS II中心的电子，而DCBQ（>15, μmoLL-1）可完全接受有活性和无活性两种PS II中心的电子。但Lavergne等(1993)认为DCBQ不能接受无活性Psn中心的电子．我们用Stern-Volmer猝灭公式对我们的实验结果进行了分析，结果表明DMQ在较高浓度下（如120μmoI.L-1）才可完全接受有活性PS II中心的电子．但DCBQ的浓度在比Cao等几乎高出一个数量级( 120μmoI.L-1)的情况下，也只接受部分无活性PS II中心的电子( 40%)。另外我们发现，DMQ和DCBQ对Fm的猝灭不是随猝灭剂浓度的增加呈线性关系，而是一条近似饱和曲线，说明它至少包括两种以上不同的猝灭机制． 9．Mg2+诱导PS II异质性(Cα/Cβ)的研究。我们小组发现Mg2+诱导的chl a荧光增强动力学曲线包含Cα和Cβ两个指数成分，说明Mg2+在抑制激发能满溢，调节激发能向有利于PS I1分配的过程中存在异质性。其中Cβ比Cα具有更长的迁移寿命、更低的活化能和Mg2+半饱和浓度．这些说明Cβ比Cα更有可能在体内生理条件下发生迁移，从而在两个光系统之间起调节激发能分配的作用． 10.提出了高温胁迫诱导PS II异质性中心相互转换的可能模型．高温胁迫导致PS II异质性的转化包括几个步骤：有活性的α型PS II专荧光猝灭态的PS II专有活性的β型PS II专无活性的β型PS II专破坏了的PSⅡ．前两种转化一般具有可逆性．当高温胁迫进一步加强后，转化失去可逆性，在胁迫去除后，有活性PS II中心可继续向无活性中心转化，后者还有可能进一步受到破坏。

Polymerase chain reaction based C4AQ0 and C4BQ0 genotyping: association with systemic lupus erythematosus in southwest Han Chinese

Objective: To investigate the association of complement C4 null genes (C4QO, including C4AQO and C4BQO) and C2 gene with systemic lupus erythematosus (SLE) in southwest Han Chinese; 136 patients with SLE and 174 matched controls were genotyped. Methods: C4 null genes were determined by a polymerase chain reaction (PCR) procedure with sequence specific primers (PCR-SSP). The 2 bp insertion in exon 29, which was previously identified in non-Chinese populations and caused defective C4A genes, was directly typed by sequencing the whole exon 29 using exon specific primers. The exon 6 of complement C2 was also sequenced in both the patients and controls. Results: The frequency of homozygous C4AQO allele was 12.5% (17/136) in patients with SLE compared with 1.1% (2/174) in controls (p<0.001, odds ratio (OR)=12.286, 95% confidence interval (95% CI) 2.786 to 54.170). There was no significant difference for homozygous C4BQO allele between patients with SLE and controls (p=0.699). Patients with the C4AQO gene had an increased risk of acquiring renal disorder, serositis, and anti-dsDNA antibodies compared with those without C4AQO (for renal disorder, p=0.018, OR=8.951, 95% Cl 1.132 to 70.804; for serositis, p=0.011, OR 4.891, 95% CI 1.574 to 15.198; for anti-dsDNA, p=0.004, OR 7.630, 95%Cl 1.636 to 35.584). None of the patients or controls had the 2 bp insertion in exon 29 of the C4 gene. The type I C2 deficiency was not detected in the 3 10 samples. Conclusion: It is suggested that deficiency of C4A (not due to a 2 bp insertion in exon 29), but not C4B or C2, may be a risk factor for acquiring SLE in south west Han Chinese; this results in increased risk of renal disorder, serositis, and anti-dsDNA antibodies in patients with SLE. Racial differences seem to be relevant in susceptibility to SLE.

Anti-HIV-1 activity of trichobitacin, a novel ribosome-inactivating protein

AIM: To determine whether trichobitacin, a novel ribosome-inactivating protein purified from the root tubers of Trichosanthes kirilowii, possesses the anti-HIV activity. METHODS: The inhibition of syncytial cell formation induced by human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1),was determined under microscope, reduction of HIV-1 p24 antigen expression level was measured by ELISA, and decrease in numbers of HIV-1 antigen positive cells in acutely and-chronically infected cultures were detected by indirect immunofluorescence assay. RESULTS: Trichobitacin Was-found to greatly suppress syncytial cell formation induced by HIV-1 and to markedly reduce both expression of HIV-1 p24 antigen and the number of HIV antigen positive cells in acutely but not chronically HIV-1 infected culture. The median inhibitory concentration (IC50) in inhibition of syncytial cell formation and HIV antigen positive cells were 5 mu g.L-1 (95 % confidence limits: 1.3 - 20 mu g.L-1) and 0.09 mg.L-1 (95 % confidence limits: 0.011 - 0.755 mg.L-1), respectively. CONCLUSION: Trichobitacin is a novel ribosome-inactivating protein with anti-HIV-l activity.

色林错裸鲤性腺发育的组织学研究

：采用组织切片法，对西藏特有鱼类色林错裸鲤的性藤发育、产卵时间和产卵类型等进行了研究。其性豫 的发育可分为六个时期，卵母细赡的发育分为5个时相。在第2时相晚期到第3时相早期．卵母细胞中具有 卵黄棱和校仁物质外排现条，核仁排出物可能与棱周的颗粒卵黄形成有关。第2时相到第4时相早期．核膜 外侧具有一透明层。产卵后来排出的成熟卵粒通过颗粒细胞吸收和利用。已达性成熟年龄的个体并不是每 年都参与繁殖活动，具有繁殖间隔现象。产卵时简始于4月上旬，持续到8月上旬。色林错裸鲤属于分狄同 步产卵类型。

滇池水体叶绿素a与相关环境因子的多元分析

2002年1月至2003年12月对滇池蓝藻水华控制试验区及水华暴发严重的海东湾和马村湾等12个样点进行了为期2年的逐月监测,对监测数据进行了多元逐步回归分析,找出与叶绿素a显著相关的影响因子,建立多元回归方程,同时分析了叶绿素a含量的时空分布情况,并应用修正的卡尔森营养状态指数(TSI)对各样点进行了排序.结果表明:试验区整体上叶绿素含量很高,在0.011 mg/L到1.359 mg/L之间,各样点叶绿素a含量时空分布比较大,夏秋季含量比较高,冬春季稍低,从样点上看最高值基本上出现在污染严重的海埂湾样点,

厚颌鲂的年龄结构及生长特性

以鳞片作为鉴定年龄的材料,对龙溪河厚颌鲂(Megalobrama pellegrini)种群开展年龄结构与生长特性的研究。结果表明,厚颌鲂鳞片年轮结构呈疏密切割型,年轮特征显著,可用于年龄鉴定,3~4月是年轮形成高峰时间。种群由0~7龄共8个龄组组成,以低龄个体为主,1~3龄个体占83.14%,体长分布主要集中在130~250 mm间(77.71%)。体质量分布主要集中在50~250 g(64.33%)。群体总性比为♀∶♂=1∶1.03,符合1∶1理论比值。体长和鳞径呈直线关系,体长和体质量呈幂函数关系且