Physiological advantages may contribute to successful invasion of the exotic Cyprinus carpio into the Xingyun Lake, China

Feeding and growth traits of Cyprinus carpio and Cyprinus pellegrini (both at age-0) were compared in three experiment, in an attempt to analyze potential causes for the displacement of the native C. pellegrini in the Xingyun Lake, Yuxi, Yunan, China. Experiment I was conducted in water which fluctuated between 15 and 20 degrees C. Experiment II and III were conducted in a laboratory and water temperature was maintained between 20 degrees C and 25 degrees C, respectively. Three common trends were noted for all three experiments: (1) feeding rate of C. carpio was lower than that of C. pellegrini, and this difference was found to be significant in experiment I; (2) growth rate of C. carpio was higher than C. pellegrini, and the difference was found to be significant in experiment II; (3) food conversion efficiency and energy retention efficiency for C. carpio were higher than those of C. pellegrini, and significant differences were noted in experiment I and II. Since the growth period for fish in the Xingyun Lake generally occurs when water temperatures are between 15 and 25 degrees C, it can be suggested that C. carpio has advantages over C. pellegrini in growth and food utilization efficiency, and lower food consumption than C. pellegrini. These physiological traits of C. carpio might allow this species to be more resistant to food shortage and predation, and may be partially responsible for the displacement of C. pellegrini by C. carpio.

The distribution and economic losses of alien species invasion to China

Invasive alien species have become one of the most serious environmental issues in the world. Data of taxon, origin, pathway, and environmental impacts of invasive alien microorganisms, invertebrates, amphibians and reptiles, fish, birds, mammals, herbs, trees, and, marine organisms in terrestrial, aquatic, and marine ecosystems of China were analyzed during 2001 and 2003, based on literature retrieval and field survey. There were 283 invasive alien species in China, and the number of species of invasive alien microorganisms, aquatic plants, terrestrial plants, aquatic invertebrates, terrestrial invertebrates, amphibians and reptiles, fish, and mammals were 19, 18, 170, 25, 33, 3, 10, and 5, respectively. The proportion of invasive alien species originated from America, Europe, Asia, Africa, and Oceania were 55.1, 21.7, 9.9, 8.1, and 0.6%, respectively. Methods for estimation of direct economic losses to agriculture, forestry, stockbreeding, fishery, road and water transportation, storage, water conservancy, environment and public facilities, and human health were established. Methods for estimation of indirect economic losses caused by invasive alien species to service functions of forest ecosystems, agricultural ecosystems, grassland ecosystems, and wetland ecosystems were also established. The total economic losses caused by invasive alien species to China were to the time of USD 14.45 billion, with direct and indirect economic losses accounting for 16.59% and 83.41% of total economic losses, respectively.

The status and causes of alien species invasion in China

Data of classification, origin, pathway and environmental impacts of invasive alien micro-organisms, invertebrates, amphibians and reptiles, fish, birds, mammals, weeds, trees, and marine organisms in terrestrial, aquatic and marine ecosystems of China, were analyzed, based on literature retrieval, field survey and consultation. Some 283 invasive alien species were recorded in China, including 19 invasive alien micro-organisms, 18 aquatic plants, 170 terrestrial plants, 25 aquatic invertebrates, 33 terrestrial invertebrates, 3 amphibians and reptiles, 10 fish, and 5 mammals. Of the invasive alien species, 55.1% originated from North and South America, 21.7% from Europe, 9.9% from Asia, 8.1% from Africa and 0.6% from Oceania. Many institutions and individuals in China lack adequate knowledge of ecological and environmental consequences caused by invasive alien species, with some ignorance of the dangerous invasion in the introduction of alien species. For instance, 50.0% of invasive alien plants were intentionally introduced as pasture, feedingstuff, ornamental plants, textile plants, medicinal plants, vegetables, or lawn plants, 25% of alien invasive animals were intentionally introduced for cultivation, ornament, or biological control, In addition, more efforts are being made in the introduction of alien species, and little attention is paid on the management of introduced alien species, which may cause their escape into natural environment and potential threats to the environment. There were also gaps in quarantine system in China. All microorganisms were unintentionally introduced, through timber, seedling, flowerpot, or soil; 76.3% of alien invasive animals invaded through commodity or transportation facility because of the failure of quarantine. Therefore, quarantine measures should be strictly implemented; and meanwhile the intentional introduction of alien species should be strictly managed and a system of risk assessment should be implemented.

我国严重威胁性外来入侵植物入侵与扩散历史过程重建及其潜在分布区的预测

外来生物入侵已经在世界范围内造成严重的危害，它不仅导致生物多样性的减少和丧失而且威胁着全球的生态环境和经济发展。入侵种在入侵区域的种群扩散是入侵种带来风险的最根本问题，也是其造成危害的重要原因。研究入侵物种的扩散规律可以了解其在入侵地的入侵状况和扩散趋势，这对制定合理的控制措施具有重要意义。本研究选取14种在我国具有较强威胁性的外来入侵植物，通过对其入侵历史动态的分析，判断其在我国的入侵与扩散阶段，进而预测其在我国的潜在分布区。这14种外来植物为紫茎泽兰（Ageratina adenophora）、土荆芥 （Chenopodium ambrosioides.）、喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、刺苋（Amaranthus spinosus）、皱果苋（Amaranthus viridis）、北美独行菜（Lepidium virginicum）、藿香蓟（Ageratum conyzoides）、钻形紫菀（Aster subulatus）、小蓬草（Conyza canadensis）、一年蓬（Erigeron annuus）、牛膝菊（Galinsoga paviflora）、飞机草（Eupatorium odorata）和北美商陆（Phytolacca americana）。 　　紫茎泽兰最早于20世纪40年代入侵我国，经过1940—1960年长达20年的时滞期，紫茎泽兰开始在云南及其临近的省份如四川、贵州和广西迅速扩散。其中，紫茎泽兰在南亚热带和中亚热带气候条件下的扩散速度为20公里/年，而在垂直地带性北亚热带地区的扩散速度为6.8公里/年。紫茎泽兰仍没有入侵到垂直地带性暖温带地区。尽管1990年后，紫茎泽兰在云南基本停止扩散，但其在邻近省（市）的快速传播表明紫茎泽兰在我国仍处在扩散阶段，还没有达到饱和阶段。生态位模型预测结果和紫茎泽兰在已经入侵地区扩散的地理生态式样基本相符。我国南部及中南部地区的气候条件十分适合紫茎泽兰生长。而在华中地区，由于环境条件不太适宜，其扩散速度会相对较慢。我国北部和西北部的气候条件完全不适合紫茎泽兰生存。因此，我国南部和中南部广大未入侵地区将会受到紫茎泽兰入侵和快速扩散的严重威胁，对此应该立即采取紧急措施。 　　自从紫茎泽兰于1978年首次入侵四川省以来，已经在四川、重庆和湖北大面积扩散。紫茎泽兰在此新近入侵区域主要沿河流、公路、铁路扩散。其中沿安宁河、108国道和成昆铁路向北扩散的平均速度为19公里/年，而沿金沙江－长江向东北扩散的平均速度为33公里/年。特别是2000年以后，紫茎泽兰沿金沙江－长江的扩散速度达到了88公里/年。紫茎泽兰得以如此迅速扩散是其本身生物学特性和当地地理生态特点多种因素之间一系列耦合关系共同作用的结果。人类活动和1998年金沙江－长江特大洪水也促进了紫茎泽兰在该地区的扩散。另一方面，紫茎泽兰在新近入侵地区的垂直分布范围说明随海拔高度上升所引起的垂直地带性气候变冷是紫茎泽兰入侵和扩散的自然限制条件。 　　此外，通过对其余13种外来入侵植物入侵历史过程重建发现，除了牛膝菊、反枝苋和皱果苋最早入侵地位于内陆地区以外，其余10种外来入侵植物的最早入侵地都位于我国的东部、南部沿海和西南边境地区。这13种外来植物通常不是通过单一途径传入，而是通过两种或多种途径传入不同的地点。相应地，入侵后也呈现不同的扩散模式。这13种外来植物在我国大体上包括5种入侵和扩散式样即1）从南部沿海和西南边境分别向内陆扩散，如霍香蓟、飞机草，北美商陆;2）从东部沿海向内陆扩散，例如钻形紫菀，小蓬草、北美独行菜和喜旱莲子草;3）从东部沿海、南部沿海和西南边境分别向内陆扩散，如刺苋;4）从南部沿海向内陆扩散，如土荆芥;5）从最早入侵的内陆地区向周边地区扩散，如反枝苋、牛膝菊和皱果苋。分布区动态分析显示当前这13种外来入侵植物在我国都还处在扩散阶段，而且有些外来植物还处在快速扩散阶段，如飞机草。 　　在上述研究基础上，我们对这13种外来入侵植物开展了生态位模型适生区预测和比较分析。并且结合其扩散动态和当前分布现状，我们对其潜在的分布区及扩散趋势进行了系统分析和预测。飞机草、土荆芥、霍香蓟、牛膝菊和北美商陆，这5种外来植物的现有分布区明显小于其在我国的适生区，因此它们在我国的潜在分布区很广，应给予足够的重视。喜旱莲子草、反枝苋、皱果苋、北美独行菜、一年蓬、钻行紫菀和北美商陆在我国的入侵范围与其适生区域之间基本重合，但在其入侵范围内仍存在大面积的未入侵区域。这些未入侵地区通常被已入侵区域所包围，因此也应当给予足够的重视。刺苋和小蓬草在我国的潜在的分布区相对较小，这些植物已经基本上完全入侵了其适生区。因此，这些植物在我国向临近区域继续扩散的可能性不大。 　　

水生植物凤眼莲的种内基因型差异与入侵模式

原产于亚马逊河流域的水生植物凤眼莲（Eichhornia crassipes）在花部结构上有三种花型（L、M和S），故其配殖系统（mating system）为典型的三型花柱（tristyly）。但在入侵地区，它却常只有M和L两种花型，其中尤以M型占据绝对优势，使有性繁殖水平大为下降。为了解释凤眼莲在入侵过程中，花型频率为何发生变化以及该变化对其在入侵地的适应性进化上有何影响，作者在中国西南的两个居群中连续两年开展了野外生长和人工授粉实验，对比分析水面和泥地两类不同生境中M和L在克隆生长、生物量积累以及有性繁殖水平等方面的异同，并利用RAPD、 ISSR片段比较了具M型和L型花植物个体间的遗传变异水平。对三型花柱这一长期引人注目的遗传模式的分子位点也尝试了连锁片段的克隆和测序。 克隆生长的对比实验发现，在2004年，漂浮生长的M个体平均克隆分株数为25.37，L为21.20，前者显示较强的克隆生长能力（t＝2.252， P< 0.05）;2005年的实验再次证实M（每个个体19.83个分株）比L（每个个体15.53分株）表现出了显著较强的克隆优势（t＝2.631，P<0.001）。M较L多产生克隆约24%。 但在岸边泥地上固着生长时，2004年L个体平均克隆分株为16.20，M 为10.17个分株。L表现出了更强的克隆生长能力（t＝4.788，p<0.001），与漂浮生长状况下的情形恰恰相反，暗示M与L个体可能存在一定的生态位分化。这种分化可能是在入侵过程中形成的，也可能反映了原产地亚马孙流域旱涝交替造成的固着生长与漂浮生长交替发生的种内适应性。 生物量（干重）的对比分析发现，M个体在漂浮生长和固着生长的情况下都比L有着更高的生物量积累（漂浮生长实验：t＝6.173，p<0.005（2004年）;t＝6.99，p<0.001（2005年）。固着生长实验：t＝4.029，p<0.001）。生物量对凤眼莲的竞争和过冬有着一定的作用，因此较大的生物量积累可能是M个体在当地气候和环境中逐渐适应的一个结果。 有性繁殖的实验包括了实验个体的花序数与花朵数、自交与异交人工授粉的结实情况以及种子萌发率等方面的对比分析。结果表明，虽然M和L个体在花序数和花朵数上不存在显著差异，但是M个体在自交和异交的种子产量上比L略高，尤其是自交的种子产量，M显著高于L（M平均每个蒴果的自交种子产量为139.8，L为76.2）。以各100粒种子进行萌发实验，发现两花型之间在种子萌发率上不存在显著差异。对于M而言，其自交种子产量远大于异交种子产量 （139.8 vs. 93.3），且种子萌发率也略大于异交的种子萌发率（自交种子萌发率45.47％，异交种子萌发率 30.73％）。结合以上的实验结果，本文认为M基因型优势的形成可能与M个体与当地环境长期适应导致的生长与繁殖 上的优势有关。M的本地适应性是建立在特定的遗传背景上时，异交反而会破坏这种遗传组合，造成远交衰退。 对40个M和30个L个体进行20个RAPD引物和20个ISSR引物的遗传分析时发现，所有个体在RAPD表型上没有区别，但是在M中出现了3个ISSR表型，在L中出现了2个ISSR表型。本文还尝试利用RAPD技术扫描与三型花柱的遗传位点连锁的DNA片段。在146个RAPD随机引物中，初步发现两个候选片段，一个750bp，另一个2 000bp;已对它们进行了克隆、测序。 这些初步实验表明凤眼莲在我国的入侵可能伴随着基因型的差异表现和居群遗传分化，这种基因型的差异表现对该植物的成功入侵具有作用。其中，花型为M的个体的优势生长解释了该花型在中国分布区内的主导地位。推测该生长优势的遗传基础可能来源于基因组内较高的杂合子水平和在入侵地较长的适应历史，但最终结论尚有待进一步的实验证据。

入侵生态学导论

本文比较系统地综述了生物入侵研究的主要领域的最新发展，以使读者对入侵生态学的研究内容和研究范畴有比较完整的了解。生物入侵涉及到遗传学、种群生态、群落生态、景观生态、区域生态乃至全球生态各个尺度的生态学问题，同时由于生物入侵而暴露出来的问题为各个生态和生物学科的研究范围扩展和理论体系的补充都提供了极其重要的机会，从这方面讲，不宜将入侵生态学研究与其他生态学分支分离开来;然而，从生物入侵对全球生物系统和人类社会的影响范围和程度看，它应当受到政府、各行业人士和学者的重视超出一般的生态学理论研究，因此应当认为它是一个新的应用生态学分支，把它称为入侵生态学并作为一个学科来描述其理论框架和研究内容，也是为了唤起更多人对这一全球环境变化组成之一的重视。 本文分10章，由生物入侵的发生过程这一主线贯穿始终。第一章对生物入侵有关概念和入侵生态学的主要研究内容做介绍;第二章概述全球生物入侵发生的程度和一些典型生境的入侵情况：第三章分析了影响生物入侵成功的各类生物的、非生物的因素，并介绍了一些有关生物入侵的学说;第四章总结了生物入侵涉及的遗传学问题，尤其是快速进化的发生基础和影响;第五章分析了目前入侵研究中植物群落的多样性和可入侵性关系的研究中存在的主要问题和未来应当改进的地方;第六章重点介绍了入侵种扩散的主要模型类型和各自的特点及选择标准;第七章讨论了入侵种在区域尺度的扩散历史重建中存在的数据获得途径、空间格局分析、长距离传播估计几方面的问题。第八章简要介绍入侵种在生态系统水平的影响和生态系统服务评价，并举例说明如何评价入侵种造成的生态系统服务评价，及生物入侵的经济分析程序。第九章重点介绍了建立综合性的生物入侵预警系统的主要理论基础，并总结了对付外来入侵种的策略。第十章提出生物入侵在全球范围内的作用和全球生物同质化后果，并初步总结了全球变化的各主要成分间的相互作用。 全文尽量采用小标题的方式将相关内容归纳到一处，以便于读者理解。当涉及到一些即使在其他生态学分支中也称得上比较前沿内容，尽量做简要的介绍，感兴趣的读者可以进一步查阅相关文献。作者希望更多地采用最新的参考文献，但目前文献增长速度之快，要穷尽所有新观点和新方法等是不可能的，因此，希望能得到多方面的反馈信息，也期望相关人员有机会不断对本文进行补充了修改。

中国西南地区植物群落的可入侵性与紫茎泽兰的入侵

生物入侵作为全球变化的一部分，已经引起广泛的关注;而群落可入侵性是生物入侵研究的核心和热点问题之一。本文以原产墨西哥，广泛入侵我国西南地区的紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)为例：首先，对西南地区被紫茎泽兰入侵的群落和生境进行了分类;然后，就地形、本地植物物种多样性、环境梯度等对群落可入侵性的影响进行了探讨;最后，对紫茎泽兰的空间分布格局进行了模拟和预测。 在小尺度上，紫茎泽兰入侵与本地植物物种多样性呈负相关，表明资源的可利用性可能是调节群落可入侵性的主导因素;本地植物物种多样性在群落演替过程中和入侵的早期抑制紫茎泽兰入侵;在大的尺度上，物理环境的变异超过了内在生物因子的重要性，本地植物物种多样性与紫茎泽兰入侵成功呈正相关。 紫茎泽兰主要通过公路和河流在我国西南地区入侵和扩散;资源的可利用性是影响公路和河流两侧群落可入侵性的关键因子。 紫茎泽兰分布中心主要在沧源、元江和西昌;位于分布区边缘的乐业、重庆和泸定有可能成为新的分布中心，并对邻近地区，尤其北面和东面的区域形成繁殖体压力;紫茎泽兰整体上有向东和向北扩散的趋势。目前主要分布在云贵高原，将来的分布区还将以云贵高原为核心。

城市化影响下北京植物多样性现状与保护对策研究

城市化是引起生物多样性降低的主要原因之一，因此，应特别注意城市区域和城市化过程中的生物多样性保护。北京近三十年来经历了最为持久的城市化过程，城市的迅速扩张，人口的快速增加和经济的蓬勃发展给北京的生态环境带了巨大的压力，也给生物多样性工作带来了巨大的挑战。为有效开展生物多样性保护工作，迫切需要开展北京生物多样性现状及保护对策的研究。北京市以前在生物多样性方面作过大量工作，但缺乏系统的整理。本文通过深入的现场调查和对已有文献资料的整理，对当前北京市维管植物多样性现状及问题作了分析，并提出相应对策，以期为北京生物多样性保护工作提供参考。主要内容如下： 1．北京市自然生态系统主要有森林生态系统、灌丛生态系统、草甸生态系统和湿地生态系统4种类型。在人类长期干扰下，各生态系统多为次生。目前森林生态系统面积逐步扩大，而草甸生态系统和湿地生态系统受人为活动破坏严重，呈现严重退化趋势。 2．整理关于北京物种新纪录的各种文献，结合野外调查，构建了北京维管植物多样性数据库。北京维管植物多样性比较丰富，已知维管植物有2276种，然而特有性不强，严格属于北京特有维管束植物仅有5种。境内共分布有25种国家重点保护植物，包括野大豆、紫椴、河北梨以及22种野生兰科植物。根据调查资料初步评估，确定40种植物在北京处于受威胁状态。 3．根据北京人口密度、城市人口比例以及建设土地比例，将北京市按城市化程度的高低划分为城区，近郊区、远郊区三个区域。物种丰富度以远郊区最高，城区次之，近郊区最低，而外来物种比例则以城区最高，远郊区最低。城区分布有北京市93%以上的外来种，是其物种丰富度较近郊区为高的原因之一。对北京市特有植物、受危植物、国家保护植物和北京市保护植物的分布的分析表明，远郊区分布有93%以上的上述植物，是北京市生物多样性的重点保护区域，而城区和近郊区也分别分布有近1/4和1/3，说明保护稀有濒危物种方面，城区和近郊区也不容忽视。 4．对北京市外来植物作了分析，认为北京有126种归化植物，其中47种为入侵植物。菊科、禾本科、大戟科和苋科在入侵植物中占优势，美洲为最大起源地，其次为欧洲。园艺苗木引种是入侵物种的主要侵入途径，导致海淀、丰台、西城、朝阳等城区分布有较多的入侵种。 5．对外来物种火炬树的地理分布格局和入侵潜力作了研究。火炬树在人为大力推广下已遍布各风景区，在公路两侧也常见分布并侵入农田，甚至出现在某些自然保护区。火炬树在贫瘠和肥沃生境下均具有较高的繁殖速度，在3年内靠克隆繁殖扩散距离已超过6米，并能行成郁闭度很高的单优群落，其物种丰富度、个体密度以及物种多样性指数均显著低于本地荆条灌丛群落。由于其强阳性生长特性，使其不能侵入森林，然而却能对灌丛生态系统构成危害，其克隆繁殖的特点也使其难以根除，在北京地区具有潜在的入侵能力，不适合继续作为绿化北京的主要树种。 6．北京市生物多样性面临的主要问题包括城区本土生物多样性低、生态系统退化、湿地萎缩、污染严重、强度的旅游开发和外来物种入侵等。本文对这些问题作了分析，提出在城区大力应用本地种构建自然群落，对退化生态系统因势利导结合人工和自然力进行恢复，规范旅游活动向生态旅游方向发展，加强公众教育，促进全社会参与生物多样性保护工作。

紫茎泽兰入侵的生态学研究

存在明显的季节性干旱的实验地的自然生境（无遮荫不补水处理）对于1年生紫茎泽兰来说具有胁迫作用，而对于本地草本植物群落来说，这样的季节性干旱并不存在胁迫作用;在单层遮荫不补水的处理中，紫茎泽兰具有竞争优势，而单层遮荫补水处理对紫茎泽兰的竞争不利。在双层遮荫补水的处理中，紫茎泽兰表现出对本地植物较大的相对竞争优势，但双层覆盖对于二者的生长均构成了较严重的胁迫。 在无覆盖不补水的处理中，紫茎泽兰定居期的死亡率最高，而定居后的生长指标（平均高和平均单株干重）在补水和不补水条件之间没有明显差异;在双层覆盖条件下，紫茎泽兰存活率在补水和不补水条件下，绝对值都较高，而平均单株干重在补水和不补水条件下都比较低;在单层覆盖条件下，紫茎泽兰存活率在补水和不补水条件下都较高，紫茎泽兰的平均高和平均单株干重在不补水处理都显著高于补水处理，而且明显高于其他不覆盖、双层覆盖的补水和不补水处理。说明在实验地的自然生境中，本地群落对紫茎泽兰早期（侵入定居）具有一定的抵抗力，但在这样的生境中的本地植物群落对紫茎泽兰的后期（定居之后）的发展的抵抗力较低;双层覆盖条件（相当于郁闭度高的林下生境）对紫茎泽兰的早期侵入定居虽然抵抗力较差，但是对紫茎泽兰的后期（定居之后）的发展具有较强的抑制作用;单层覆盖条件（相当于受到人畜干扰的郁闭度较低的林下生境）下，本地群落对紫茎泽兰早期侵入定居和后期（定居之后）的发展抵抗力都很低，这一结果提醒我们，紫茎泽兰易于侵入受到过人为干扰的郁闭度较低的林下生境并产生严重危害。 刈割干扰对紫茎泽兰的入侵具有明显的促进作用，高强度刈割的促进作用主要体现在促进紫茎泽兰的个体生长速度和群体生物量上，但低强度刈割的促进作用主要体现在入侵定居的个体数量和群体生物量上。低强度刈割处理中的紫茎泽兰的密度为高强度刈割处理的5倍，单位面积上的紫茎泽兰的生物量最高，达到高强度刈割处理的2.5倍，可见对于紫茎泽兰的入侵而言，低强度的刈割干扰比高强度刈割干扰具有更大的促进作用。 本地植物雀麦、豆科植物、鱼眼草和香薷在与紫茎泽兰混栽后，它们的根际土壤微生物群落结构与紫茎泽兰根际土壤微生物相似性更高，而偏相关分析结果表明，豆科植物和鱼眼草的根际土壤微生物群落结构的变化与它们的生物量生长具有一定的关联性，而对于雀麦和香薷的根际土壤微生物群落结构的变化与它们的生物量生长的关联性不明显，说明紫茎泽兰入侵本地植物群落后可以对生态系统的土壤微生物群落结构造成较大的影响，而微生物的改变并不是对所有的本地植物来说都是非常严峻的。虽然我们实验中的4种本地植物中只有2种本地植物的生长表现出与其根际土壤微生物变化的显著相关性，但这对于本地植物群落已经是非常严重的威胁。

植物化感作用与生物多样性

本文简要地阐释了化感作用的含义、基本特征以及作用机制,并结合生物多样性理论,综述了化感作用研究中化感物种的多样性、化感物质的多样性及其释放途径的多样性,具体讨论了化感作用对物种多样性、遗传多样性及生态系统多样性中的种群生态、协同进化、土壤生境、生态系统功能和生物入侵等方面的可能影响。文中提出了化感作用的利用、管理应与生物多样性保护相统一的看法,并指出对化感作用与生物多样性的关系以及相互影响机制进行本质的探索,特别是对植物化感作用的生态服务功能与价值评估与探讨,可为保护生物学和系统生态学提供理论基础,这也是今后工作开展的一个重要方向。

Biological application of multi-component nanowires in hybrid devices powered by F-1-ATPase motors

In this paper, construction of hybrid device by integrating nanowires with F1-ATPase motors is described. The nickel nanowires and multi-segment nanowires, including gold and nickel, were fabricated by electrochemical deposition in nanoporous templates. The nickel nanowires functionalized by biotinylated peptide can be assembled directly onto F1-ATPase motors to act as the propellers. If the multicomponent nanowires, including gold and nickel, were selectively functionalized by the thiol group modified ssDNA and the synthetic peptide, respectively, the biotinylated F1- ATPase motors can be attached to the biotinylated peptide on nickel segment of the nanowires. Then, the multi-component nanowires can also be used as the propellers, and one may observe the rotations of the multi-component nanowires driven by F1-ATPase motors. Therefore, introduction of multiple segments along the length of a nanowire can lead to a variety of multiple chemical functionalities, which can be selectively bound to cells and special biomolecules. This method provides an insight for the construction of other hybrid devices with its controlling arrangement of different biomolecule on designed nanometer scale structures.