20～21世纪的力学

<正> 一、力学发展的趋势 1.20世纪力学的巨大成就 本世纪初边界层理论的提出,对力学的发展起了划时代的作用。从此,流体力学能够成功地解释流动对物体的阻力与升力,为航空、航天的发展奠定了科学基础。这个典型也影响与推动了其他力学分支的发展,使力学研究的内涵有了空前的充实、扩大与深化。早在20年代初便形成了活跃于整个20世纪内容广泛的应用力学,成为工程与应用科学的支柱。人们把空气动力学的研究看作是本世纪以科学为基础将航

“微/纳系统国际会议(ICMNS 2002)”简介

<正>由中国力学学会、中科院力学所非线性力学国家重点实验室（LNM）、香港中文大学和香港科技大学联合主办的“微/纳系统国际会议（ICMNS 2002）”于 2002年8月11～14日在云南昆明万怡酒店隆重举行. 该会议国际学术委员会主席为中科院力学所郑哲敏院士,联合主席为中科院力学所白以龙院士、美国UCLA何志明教授和中科院副院长江绵恒研究员;国际程序委员会主席由中科院副院长白春礼院士担任;中科院力学所赵亚溥研究员和香港中文大学的李文荣分别担任大会组织委员会主席和联合主席.出席会议的正式代表为150人,其中来自北美、欧洲、亚洲以及港台地区的境外代表为47人.正如何志明教授所

工程结构损伤的两个重要科学问题——分布式损伤和尺度效应

工程结构的失效起始于底层 ,即从材料中的孤立的空洞成核开始 ,形成微裂纹 ,发展为宏观裂纹 ,直至整个结构破坏 ,因此分布式损伤和尺度效应在工程结构损伤问题中显得十分重要 .本文简要介绍了一种处理分布式损伤 (微损伤 )的方法———“统计细观损伤力学” ,以及基于该方法讨论了分布式损伤的演化规律 .对于跨尺度失效问题的尺寸效应 ,通过分析应力波引起的损伤问题 (存在 2个反映尺度效应的Deborah数 ) ,指出各类尺度耦合的机理和特征是关键点

超高速掺气水流中的激波现象——可压缩及不可压缩理论的比较

本文介绍了超高速可压缩掺气水流的均质绝热激波理论和不可压缩急流冲击波理论，并针对明渠边墙突然偏转情形中的超高速掺气水流，对两种理论预测的结果进行了详细比较，二者差异极大．此外，本文还提出了一个简便判据，可以用来检测超高速掺气水流中压缩性效应和激波的存在性

Two bifurcation processes for onset of oscillatory thermocapillary convection in a floating half zone

An overview on the onset of thermocapillary oscillatory convection in a floating half zone is provided, and it is a typical subject in the microgravity sciences related to the space materials science, especially the floating zone processing, and also to the microgravity fluid physics. The main interests are focused around the process for onset of oscillatory thermocapillary convection, which is known also as the bifurcation transition from quasi-steady convection to oscillatory convection. The onset of oscillation depends on a set of critical parameters, such as the Marangoni number, Prandtl number, geometrical parameters, and heat transfer parameters. Recent studies show that, there exists the bifurcation transition from steady and axial symmetric convection to the steady and axial non-symmetric convection before the onset of oscillation in cases of small Prandtl number fluids and in cases of larger Prandtl number fluids of fat liquid bridge with small aspect ratio. The transition process is a strong non-linear process because the velocity deviation has the same order of magnitude as that of an average flow after the onset of oscillation, and unsteady 3-D numerical simulation is suitable to do in depth analysis on strong non-linear process, and leads generally to a better comparison with the experimental results.

高等断裂力学

《高等断裂力学》系统论述断裂力学的基本概念、理论基础、力学原理、分析方法以及断裂力学的实验测定和工程应用。深入阐明了断裂力学各个重要发展阶段的新颖学术思想和原创性工作，同时融会贯通地介绍了国内学者在作者熟悉的若干领域内的创造性贡献。　　《高等断裂力学》共14章。第1章介绍断裂力学的历史背景和发展脉络；第2～5章介绍线弹性断裂力学；第6～8章论述弹塑性断裂力学；第9及第10章分别介绍疲劳裂纹扩展和界面裂纹；第11～14章阐述裂纹体弹性动力学和裂纹动态扩展。　　《高等断裂力学》适合从事断裂力学研究和应用的科技工作者及工程师使用和参考，也可供力学专业的高年级本科生和研究生阅读参考.

全息位相差放大技术研究进展

位相差放大技术是提高位相分辨率和测量精度的一种手段,在干涉计量领域,可用来检测光学元件的微弱畸变和由于物场变化引起的系统位相的变化等.本文介绍了位相差放大基本原理和研究进展.

光刻机系统中193nm薄膜的研究进展

193nm的ArF准分子激光光刻可将特征线宽推进到0．10μm。重点介绍了193nm薄膜的研究进展及影响薄膜性能的主要因素，并对具体的研究方向进行了总结。

在异倍性水平多胚苗水稻的特征特性研究

通过无融合生殖方式固定水稻杂种优势是水稻育种中极具诱惑力的研究内容之一。自从1979年以来，我国水稻无融合生殖充种研究主要集中在筛选和鉴定水稻多胚苗材料。根据前人的研究结果，具有无融合生殖特性的植物大多数为多倍体。本试验以多胚苗水稻APIV及其衍生系为研究材料，在二倍体[APIV_((2))]、同源三倍体[APIV_((3))]和同源四倍体[APIV_((4))]水平，对其多个世代中的特征特性，其中包括形态学特征，遗传学和胚胎学特性进行了研究，旨在探讨在多倍性水平筛选水稻无融合生殖种质的可能性，获得如下主要研究结果： 1.在二倍体APIV_((2))的多个世代中，只发现单胚苗、双胚苗和三胚苗植株，多胚苗频率比较低(4.67～5.14%)，多胚苗性状的表达在一定程度上受到环境因素的影响，并且，多胚苗植株的成活率比较低(11.70～17.39%)，大部分多胚苗植株在三叶期之前死亡，这很可能与其胚乳的营养供应有关。根据APIV_((2))的多胚苗性状在多个自交世代和杂交世代中的表达特点，多胚苗性状不是显性性状，也不是隐性性状，而是一种比较特殊的数量性状。 2.胚胎学的研究结果表明，在APIV_((2))的2857个子房的胚囊中没有观察到与不定胚生殖有关的特异生殖现象;APIV_((2))在发生受精之前的胚囊构型包括正常蓼型胚囊（76.5%）、退化型胚囊（16.0%）和变异型胚囊（7.5%），在变异型胚囊中包括双卵卵器胚囊（86.7%）和三卵卵器胚囊（13.3%）;APIV_((2))的双受精与前人在正常二倍体水稻中所观察到的结果大致相符;在不同季节的颖花和同一季节同一稻穗的不同颖花内多卵和多胚苗频率存在着明显差异。 3.在同源四倍体水稻的诱导中对种芽进行预处理，促使其胚芽鞘明显伸长后再进行诱导处理是诱导成功的关键技术。在同源四倍体APIV_((4))的同一稻穗中强势颖花的多卵频率要明显地高于弱势颖花的多卵频率。在APIV_((4))去雄后的颖花中意外地观察到了单胚和双胚现象。同源四倍体水稻APIV_((4))的有性生殖能力明显变弱，在花药内正常花粉粒少而败育花粉粒多;在受精前正常胚囊数少而退化胚囊数比较多（36.0%）;花粉管进入胚囊的时间比较晚;双受精频率低而单受精频率高。 4.异倍性水稻间具有一定的可交配性，但其结实率比较低（0.20～-1.64%），通过常规杂交方法所获得的同源三倍体成活植株的频率更低（0.07%）。在湖南湘潭的秋季条件下同源三倍体水稻植株雄性完全败育，但有部分稻穗能结实（0.59%～7.71%)，由此可获得饱满种子和不饱满种子。 5.通过子房培养可以获得异倍性水稻间杂种植株。在APIV_((4))/APIV_((2))杂交组合的子房培养中出现了一株双胚苗;同源三倍体成活植株的获得率仍然比较低（0.78%），但比通过常规杂交法首先获得种子，进而获得同源三倍体成活植株的效率要倍出11.14倍。根据试验结果，提出了6个问题进行讨论。认为在杂交后代中有可能筛选到多胚苗发生频率更高的单株;多胚苗性状是比较复杂的数量性状;同源四倍体水稻的有性生殖能力明显变弱;通过合理配组和复重授粉可以提高异倍性水稻间的杂并结实率;通过子房培养可以明显提高获得同源三倍体成活植株的效率;在多倍体水稻中筛选无融合生殖种质在比二倍体水稻中筛选可能更容易成功。

H-OLE1基因的克隆与功能鉴定及维管组织分化的激素调节

脂肪酸是生物体内普遍存在、具重要生理功能的物质，亦是重要的化工原料。研究脂肪酸生物合成及其调控，既是揭示生命活动基本规律的需要，又具巨大的经济价值。多形汉逊氏酵母(Hansenula polymorpha)是一种甲基嗜热酵母，能合成多聚不饱和脂肪酸，是研究脂肪酸生物合成的理想材料之一。为阐明多形汉逊氏酵母细胞中脂肪酸生物合成途径、关键步骤、调节机理，并利用此系统生产有用脂肪酸，我们开展了不饱和脂肪酸生物合成关键酶基因--△9-脂肪酸去饱和酶基因研究。 以P. angusta IFO 1475的P-OLE1基因为探针，Southern杂交分析，发现在亲缘关系很近的不同种类的甲基嗜热酵母如H. pofymorpha、Pichia angusta、P. pastoris、P. methanolica和Candida boMinii中Δ9-脂肪酸去饱和酶基因的结构多形性。 构建了H. polymorpha CBS 1976染色体Δ9-脂肪酸去饱和酶基因座位的限制性酶切图谱，进而分离了3.4 kb BamHI-XhoI基因片段并进行全序列分析，结果表明这个片段含1个与已克隆的酵母Δ59-脂肪酸去饱和酶基因高度同源的、由1353 bp组成的ORF。推导的H-OLE1多肽具脂肪酸去饱和酶的一些基本特征，如含2个结构域：1个位于N一端、含3个保守的组氨酸簇、具催化功能，另1个位于C-端、参与脱饱和反应中电子传递、类似细胞色素b5。将这个序列申报DDBJ，获得Accession number为：AB024576，推导的蛋白的氨基酸序列的Accession number为：BAA75902。 为验证H-OLE1基因的功能，建立了多形汉逊氏酵母DNA电穿孔实验系统，进行了遗传互补测验。发现完整的H-OLE1基因可互补缺乏Δ59-脂肪酸去饱和酶活性的多形汉逊氏酵母营养缺陷型fadl突变体，却不能互补相应的酿酒酵母olel突变体，而由酿酒酵母GAP表达框架和H-OLE1 ORF组成的嵌合基因可互补上述olel突变体。说明H-OLE1基因编码Δ9-脂肪酸去饱和酶，多形汉逊氏酵母的Δ9-脂肪酸去饱和酶和酿酒酵母的脂肪酸脱饱和系统相亲和，而H-OLE1基因的启动子在异源细胞中没有活性。 为研究H-OLE1基因的转录及其调节规律，通过一系列实验，首次找到了可在研究多形汉逊氏酵母基因表达时用作内标的GAP基因。Northern杂交发现，H-OLE1基因在细胞中以较低水平表达，产生1.5 kb的转录子;基因表达略受不饱和脂肪酸的抑制;在多形汉逊氏酵母HOLE1基因的转录调节中，Choi等在酿酒酵母OLE1基因中发现的脂肪酸调节元件FAR可能不是关键的。 利用基因敲除技术，通过转化H-OLE1∷S-LEU2线性DNA到多形汉逊氏酵母二倍体细胞(fadl／FADl)中，首次构建了多形汉逊氏酵母H-OLE1基因的破坏株。遗传学和分子生物学研究表明，破坏株细胞中线性DNA定位串联多拷贝整合到染色体中并置换了fadl突变部位。利用气相色谱分析了ΔH-OLE1破坏株、fadl-2突变株、野生型菌株及含H-OLE1基因转化子的细胞总脂肪酸，发现多形汉逊氏酵母细胞中除18:0→18:1(Δ9)→18:2(Δ9,12)→18:3(Δ9,12,15)这个脂肪酸去饱和主路外，还可能存在其它几个脱饱和反应与延长反应，如16:1(Δ9)→16:2(Δ9,12)→18:2(Δ11,14);16:1(Δ9)→18:1(Δ11)→18:2(Δ11,15)等。 近年维管组织分化研究进展迅速，取得大量可喜结果，也存在许多不足，如细胞分化调节机理，特别是激素诱导的分子机理研究比较薄弱。为建立研究维管组织分化的理想系统，研究嫁接体发育的激素调节机制，在Parkinson和Yeoman发明的离体茎段嫁接系统的基础上，研究了激素对嫁接体发育特别是维管组织分化的影响。 采用不同的嫁接方法，用试管苗对黄瓜离体茎段自体嫁接、亲和性的黄瓜／黑籽南瓜与不亲和性的黄瓜／绿豆离体茎段嫁接组合进行研究，建立了嫁接过程简单、污染率低的试管苗离体茎段嫁接系统。利用往培养基中添加或不加植物激素研究嫁接体发育，发现通过改变培养基中的植物激素，可使亲和的嫁接体难以形成贯通砧木和接穗的维管束桥，也可诱导非亲和性的嫁接体产生维管束桥。初步研究证明利用植物激素可以克服嫁接不亲和性，这一结果是嫁接基础理论研究的一个重要进展，对揭示嫁接亲和性机制具重要意义。由于黄瓜绿豆嫁接组合中，砧木绿豆是可以固氮的豆科植物，研究结果具有潜在的应用前景。 详细地研究了外源IAA和玉米素(ZT)对黄瓜自体嫁接系统中维管束桥形成时间和数目特别是贯通砧木和接穗的管状分子数的影响。当砧木和接穗培养基中都没有添加植物激素时，嫁接接合部难以产生维管束桥，也难以产生贯通的管状分子。当培养基中添加植物激素时，维管束桥数和贯通的管状分子数随激素浓度和种类的不同而不同。本实验的最佳激素条件是：在接穗培养基中加IAA 1.0 mg／L和ZT 0.25 mg／L，在砧木培养基中加ZT 0.25 mg／L。研究表明在试管苗离体茎段自体嫁接系统中，外源激素是嫁接成功的必要条件。试管苗离体茎段嫁接系统是一个理想的研究植物维管组织分化的新系统。 通过对嫁接体发育期接合部及嫁接体各部分IAA、玉米素及玉米素核苷(Z+ZR)的ELISA分析，发现嫁接接合部维管束的再生受IAA和Z+ZR含量的共同调节;连接接穗和砧木维管束桥的分化比维管束的网联要求更高的IAA水平及LAA(Z+ZR)比率。 上述结果为利用嫁接系统研究维管组织分化机理奠定了基础，使进一步研究嫁接体发育的激素调节机理成为可能。

水稻(Oryza sativa L. sspjaponica)成熟与萌发花粉的蛋白质组学研究

花粉是高度退化的两细胞或三细胞生物体。作为雄配子体，花粉储藏了父本的全部遗传信息，并通过与柱头识别、萌发和花粉管极性生长将精子送到雌性的胚囊中，完成双受精作用。由于花粉在植物有性生殖过程中的特殊作用和花粉管极性生长的独特细胞学过程，几十年来一直被作为研究这一系列精细细胞学过程的模式，但是其中关键事件的分子机制并不十分清楚。 我们利用蛋白质组学技术鉴定了水稻成熟花粉三个不同组分（花粉外被蛋白、花粉外被／细胞壁相关和可释放蛋白、花粉内在蛋白）中表达的共322种蛋白质。其中，参与信号转导(10%)、细胞壁重塑和代谢(11%)、蛋白质代谢(14%)以及糖类和能量代谢(25%)的蛋白质被高度代表。并且很多是首次被在成熟花粉中得到鉴定的具有重要功能的蛋白质，包括蛋白激酶、受体激酶相互作用蛋白、GDP解聚抑制因子、含有C2结构域蛋白质和亲环蛋白等参与信号转导的蛋白质，eIF4A、线粒体加工肽酶、UFD1和AAA+ATP酶等参与蛋白质合成、装配和降解的蛋白质，以及逆糖基化多肽、似纤维素合酶OsCsLF7等参与细胞壁重塑和代谢的蛋白质等。生物信息学分析表明，在我们鉴定的蛋白质中有11%的蛋白质功能未知并且不含有任何已知的功能结构域。另外，我们利用从头测序技术鉴定了5种新蛋白质。这些首次在花粉中被鉴定的蛋白质、未知功能蛋白质和新蛋白质在花粉萌发过程中的生物学功能值得进一步研究。 进而，我们利用比较蛋白质组学技术获得了水稻花粉体外萌发过程中差异表达的160个鉴定结果（代表120种蛋白质），生物信息学分析表明它们隶属于13个功能类群。其中，参与细胞壁代谢（占24%，如UDP-葡萄糖焦磷酸化酶和第三类过氧化物酶）、蛋白质代谢（占11%，如eIF4A和20S蛋白酶体的亚基）、细胞骨架动力学（占8%，如肌动蛋白、微管蛋白和profilin）和胁迫反应（占7%，如抗坏血酸过氧化物酶）以及糖类和能量代谢（占24%）的蛋白质被高度代表。共有94个鉴定结果(73种蛋白质)在花粉萌发过程中表达丰度上调，包括几乎全部参与蛋白质代谢的蛋白质，多数参与细胞骨架动态变化和离子转运的蛋白质，以及部分参与糖类和能量代谢的蛋白质等。并且有53个鉴定结果（41种蛋白质）可能在萌发过程中被释放到培养基中（柱头上），可能参与了柱头细胞和花粉管通道细胞细胞壁的松弛和水解（如第三类过氧化物酶家族成员、多聚半乳糖醛酸酶、1，4-beta-木聚糖酶和一些花粉过敏源蛋白），或者参与了花粉．柱头的信号识别过程（如钙网蛋白和含有C2结构域的蛋白）。有8种传统认为是参与糖类和能量代谢的酶可能在萌发过程中被释放到培养基中（柱头上），如烯醇酶、磷酸丙糖异构酶和磷酸甘油酸激酶。 同时，我们发现在鉴定的成熟花粉表达的蛋白质中，有23%的蛋白质以多个同工型的形式存在，并且有29种蛋白质的多个同工型的表达丰度在萌发过程中发生变化。它们主要参与了细胞壁代谢、糖类和能量代谢、细胞骨架、胁迫反应和离子运输等代谢过程。我们利用荧光染色技术，检测到其中14种蛋白质可能被磷酸化或者糖基化修饰。这意味着由于翻译后修饰形成的同工型蛋白质在花粉萌发和花粉管生长过程中具有重要作用。 总之，我们以水稻为模式研究其成熟花粉和萌发花粉的蛋白质表达特征，首次报道了单子叶植物成熟花粉不同组分中表达的蛋白质及其功能类群特征，并且首次报道了被子植物花粉萌发过程中表达丰度变化蛋白质的功能类群特征，为进一步揭示花粉萌发和花粉管生长的分子机制提供了重要的蛋白质水平信息。