Low penalty cascaded operation of a monolithically integrated Quantum Dot 1×8 port optical switch

A novel Quantum Dot monolithically integrated 1×8 switch is shown to provide robust routing of data at 10Gb/s modulation rates. Two cascaded switches providing, 1×64 functionality, operate with a power penalty of only 0.9dB. © VDE VERLAG GMBH.

桂西那坡县种子植物区系初步研究

　　本文对桂西那坡县种子植物区系的成分进行了全面系统的的分析，以探讨区系的性质和特点，为研究广西植物区系和滇、越、桂植物区系提供宝贵的资料。 　　本区系有裸子植物9科、13属、17种，被植物164科、876属、2138种。科的分析表明以热带－亚热带分布居首位，次为热带分布。特征科有樟科、木兰科、壳斗科、金缕梅科、山茶科、茜草科、大戟科等共21科，它们也是我国热带、亚热带植物区系的特征科。 　　属的分析显示热带分布占70．75％，居首位;温带分布占18．6％;东亚分布占8．7％;我国特有分布占2．2％;缺乏中亚分布成分。热带分布中以印度－马来西亚成分居多，占27．6％，其次是泛带分布，占18．8％。 　　种的分析表明以中国特有分布居第一位，占45．1％;其次是热带亚洲分布，占31．6％;居第三位是东亚分布，占13．8％。 　　那坡植物区系特有现象十分显著，共计东亚特有科有8个，中国特有属有17个，中国特有种有774个，其中56种为那坡特有种。 　　分析结果表明那坡种了植物区系具有以下特征：（1）热带北缘性质，具有很强的热带向亚热带的过渡性;（2）特有现象显著;（3）岩溶特性明显;（4）地理成分复杂;（5）起源古老。 　　本区系分析所依据的植物名录由作者汇编而成，绝大部分种名有标本引证，且经专家审定，同时还溶进作者两次野外考察的心得，为到目前为止，最完整的一份该地区的植物名录。

高山松的群体历史及其适应性进化研究

物种形成一直以来是进化生物学的一个中心议题。因为杂交能够快速创造出新的遗传变异和提高基因组重组率，加速物种形成和适应性进化，所以杂交物种形成是其重要的组成部分。但是直到最近几年，人们才逐渐意识到同倍体杂种形成的重要性和普遍性。此外，人工杂交种群结果证实了杂种的适应性起源于亲本基因的超亲分离现象，这些基因之间通过加和效应或上位效应相互连锁，并在杂种后代中逐渐固定，因此，探讨维持这种适应机制的杂种的连锁不平衡模式就显得尤为重要。到目前为止，关于自然杂种的核苷酸多态性和连锁不平衡结构的报道非常稀见，对杂种的进化历史知之更少。高山松能生长于亲本种不能正常繁殖生长的青藏高原上，这种极端环境为杂种的适应性进化和与亲本的生态隔离造就了绝佳的条件，其生态和生殖的稳定性极大地方便了我们研究植物物种形成和适应性进化的遗传机理，对高山松开展的生态学、遗传学的系列分析已使高山松成为同倍体杂种形成的经典范例。 该论文通过随机挑选7个核基因位点对5个高山松群体、3个油松群体和3个云南松群体的164个大配子体单倍体基因组进行了核苷酸多态性分析。研究发现：所有基因座位的单倍型组成和基因谱系的拓扑结构都支持高山松的多次杂交起源。高山松的平均核苷酸多态性与油松相当，θW达到0.0107;比云南松高出一倍;高于已报道的裸子植物类群遗传变异水平。高山松如此高的遗传多态性与其杂交特性和有效群体大有关。我们运用分子钟和共祖模拟分析，推测出高山松的有效群体为7.32 x 105。等位基因共祖时间模拟分析发现，杂交过程早于青藏高原的隆升，也即是说，在杂种稳定成种以前，两个亲本种之间存在广泛的渐渗杂交。此外，高山松杂种的群体间分化严重，并且在不同的群体中，我们找到了多个偏离中性的基因座位。由此说明，高山松复杂的进化历史和适应的策略区域化。 在显著偏离中性的基因座位上，选取群体历史清晰的高山松群体，对其全基因序列多态性和连锁不平衡结构进行了深入调查，以期找到选择作用位点或区域。Ara-like和Dhn1两个基因在高山松与亲本之间都没有发现固定变异。在高山松中，Ara-like基因和Dhn1基因核苷酸多态性式样和连锁不平衡结构存在明显差异，这说明在两个基因上选择作用的程度和方向不尽相同。 我们对Dhn1基因的多态性分布、LD结构和中性偏离水平进行了分析，结果表明，该基因可能在PdNX和PdLZ群体中受到平衡选择的作用。从Dhn1基因谱系结构可以看出有两种来源的等位基因造成这种平衡多态性，一种属于祖先类型，另一种是从云南松继承衍生而来。这两种等位基因之间的分化很大，极有可能造成编码蛋白的亚功能化。事实上，Dhn1编码的脱水蛋白在植物对环境的抗逆过程中发挥着重要作用。由此我们推测高山松在高海拔极端环境中的适应性进化与Dhn1基因的平衡作用有关。 对Ara-like和Dhn1基因进行HKA检测，结果表明，与Dhn1基因相比，在Ara-like基因上，双维管束亚属与单维管束亚属之间存在显著分化，沉默突变位点的分化Ksil达到了0.1392，远远高于平均水平0.0508;在双维管束亚属共发现了43个固定突变位点，其中有6个能导致氨基酸突变，它们有可能导致了Ara-like基因功能的分化。结合裸子植物近缘物种间共享多态性的普遍性，我们推测Ara-like基因可能在单维管束亚属中的进化速率加快，暗示其在单维管束亚属中的适应性进化。 最后，基因内连锁不平衡分析结果显示，随机筛选的基因座位之间不存在连锁不平衡。高山松平均的基因内LD程度非常低，仅有18%的信息位点之间显著连锁。平均基因内LD在油松和高山松中的衰减速率很快，尤其在杂种中下降最快，在不到200bp以内就降到0.1以下。 LD的结果印证了高山松的有效群体大和多次起源特性。另外，我们也怀疑杂交物种形成过程中染色体组的重组和重排频繁发生，也是造成自然杂种现有群体的LD水平低的一个主要原因。 通过LD衰减曲线估计高山松的平均单位重组率,比亲本油松高17倍，比云南松高45倍。这个结果表明，杂种共适应的基因间要维持超亲分离，需要强烈的自然选择压力，才能保持它们之间的连锁不平衡。

稻属Oryza rufipogon和Oryza nivara的遗传多样性和居群分化研究

普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)和尼瓦拉野生稻(O. nivara Sharma et Shastry)是亚洲栽培稻的最近缘野生种，是亚洲栽培稻育种和遗传改良的重要基因库。由于人类的破坏、生境片段化及亚洲栽培稻的遗传渐渗等因素，这两种野生稻处于濒危状态而急需保护。本文用微卫星标记研究中国普通野生稻居群的遗传多样性和居群分化，用核基因序列研究了全分布区的普通野生稻和尼瓦拉野生稻的遗传变异及模式，同时发现了巴布亚新几内亚普通野生稻的特殊分子变异。主要结果如下： 取自中国普通野生稻四个主要分布区的12个天然居群，共237份个体材料，利用10对微卫星引物对遗传多样性进行比较研究。结果表明这些居群的遗传多样性处于中高水平，其中每个位点的等位基因数之在2至18之间不等，平均10.6个，多态位点比率P从最低40.0%最高100%，平均为83.3%。观察杂合度在 (HO) 0.163-0.550变化，平均为0.332, 期望杂合度(HE) 在0.164- 0.648，平均 0.413，从地区来看，广西居群的遗传多样性水平是最高的，其次是广东、海南居群，江西的最低。这些结果与以前用其他分子标记得到的结果基本一致。但是本研究得到的居群间遗传分化却相对较高，分化系数RST为 0.5199，θ为 0.491，这表明一半左右的遗传变异存在于居群之间。两两居群之间的分化系数(pairwise θ)与地理距离呈正相关(r = 0.464)，这表明中国普通野生稻居群之间的遗传分化是由于地理的隔离造成的。造成目前这种遗传结构和分化模式的主要原因在于普通野生稻生境的破坏和生境的片段化。 选择6个普通野生稻居群，5个尼瓦拉野生稻居群共11个居群105个个体材料为研究对象，取样覆盖两个野生稻的主要分布区，用核基因片段Lhs1研究了这两种野生稻的序列水平的变异，探讨了它们的遗传结构和基因流方向。结果表明，普通野生稻的核苷酸多样性，无论在居群还是物种水平上，均显著高于尼瓦拉野生稻的。在居群水平上，普通野生稻的核苷酸多样性(Hd = 0.712; θsil = 0.0017)是尼瓦拉野生稻的2-3倍(Hd = 0.306; θsil = 0.0005)。AMOVA的结果表明，尼瓦拉野生稻居群之间的遗传分化(78.2%)显著高于普通野生稻居群间的分化(52.3%)。造成这种不同层次的遗传多样性和完全不同的遗传分化模式的原因在于这两种野生稻差异显著的生活史和交配系统。普通野生稻是多年生、异交的野生种，营养与有性繁殖混合，尼瓦拉野生稻为一年生的自交种，靠种子繁殖。模拟分析表明，二者之间的基因流方向是单向的，明显是从自交的尼瓦拉野生稻到异交的普通野生稻，基因流在这两个野生 稻遗传多样性模式的形成上，扮演至关重要的角色。 对于稻属A基因组物种的进化和多样性来说, 巴布亚新几内亚(PNG)是个很重要的地方。我们用两个核基因和一个叶绿体基因，对巴布亚新几内亚的普通野生稻样品进行了序列分析，结果发现来自巴布亚新几内亚北部Sepik河谷的普通野生稻样品在核基因Os0053位点和叶绿体基因序列上与其他地区的样品有很大的差异。巴布亚新几内亚北部的普通野生稻在Os0053位点上杂合的，其中一条等位基因与普通野生稻基本一致，另一条等位基因则与A基因组的另一个物种O. meridionalis基本一致，证明巴布亚新几内亚北部的普通野生稻实际上是亚洲典型普通野生稻与澳洲野生稻O. meridionalis种间进行天然渐渗杂交的后代。这个结果从分子序列上验证了前人有关巴布亚新几内亚北部的普通野生稻是比较特殊的观点。

中国岩蕨植物细胞学和比较形态解剖学研究

引言概述了岩蕨类植物自林奈以来的研究简史，承认岩蕨科是一个独立的科。 报道了国产岩蕨类植物9种两变种的染色体数目，其中深波岩蕨n=41、心岩蕨n=e80、密毛岩蕨n=82、毛盖岩蕨n=164、蜘蛛岩蕨n=164、膀胱蕨n=66和滇蕨n=74是第一次报道。岩蕨属染色体基数为4 1，有的种非整倍体缩减至39或3 8;膀胱蕨属x=3 3和滇蕨属x=74。四倍体或八倍体水平的多倍体共有13个种。 描述了原叶体的发育方式，成熟配子体的特征以及成熟孢子体的解剖结构和形态特征。讨论科以下水平的系统演化和种间亲缘关系，基本采用Wagnor(1961)的数值法，选取了11个易观察的，有变化又相对稳定的性状，在等距直线图上划出了岩蕨科的系统演化模型。 本文将岩蕨属分为岩蕨亚属和头状毛岩蕨亚属。岩蕨亚属分三个组按原始到进化排列：毛盖岩蕨组、岩蕨组和耳羽岩蕨组。毛盖岩蕨组的甘南岩蕨是本科最为原始的种，根据现有染色体数目资科和解剖学资料分析，岩蕨科植物可能起源于里白科植物祖先，演化成现代岩蕨属和膀胱蕨属两大分支。 着重描述并分析了未报道过或概念含混的问题例如:不同类型的叶轴解剖结构在个体发育上的差异，维管系统的类型;叶柄关节的解剖和不同类型以及毛状体的类型等。讨论了多倍体方式进化与种系发生问题，滇蕨、高山岩蕨、心岩蕨和蜘蛛岩蕨可能是异源多倍体，它们可能的形成途径。

Marine cage culture and the environment: twenty-first century science informing a sustainable industry

Technological innovation has made it possible to grow marine finfish in the coastal and open ocean. Along with this opportunity comes environmental risk. As a federal agency charged with stewardship of the nation’s marine resources, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) requires tools to evaluate the benefits and risks that aquaculture poses in the marine environment, to implement policies and regulations which safeguard our marine and coastal ecosystems, and to inform production designs and operational procedures compatible with marine stewardship. There is an opportunity to apply the best available science and globally proven best management practices to regulate and guide a sustainable United States (U.S.) marine finfish farming aquaculture industry. There are strong economic incentives to develop this industry, and doing so in an environmentally responsible way is possible if stakeholders, the public and regulatory agencies have a clear understanding of the relative risks to the environment and the feasible solutions to minimize, manage or eliminate those risks. This report spans many of the environmental challenges that marine finfish aquaculture faces. We believe that it will serve as a useful tool to those interested in and responsible for the industry and safeguarding the health, productivity and resilience of our marine ecosystems. This report aims to provide a comprehensive review of some predominant environmental risks that marine fish cage culture aquaculture, as it is currently conducted, poses in the marine environment and designs and practices now in use to address these environmental risks in the U.S. and elsewhere. Today’s finfish aquaculture industry has learned, adapted and improved to lessen or eliminate impacts to the marine habitats in which it operates. What progress has been made? What has been learned? How have practices changed and what are the results in terms of water quality, benthic, and other environmental effects? To answer these questions we conducted a critical review of the large body of scientific work published since 2000 on the environmental impacts of marine finfish aquaculture around the world. Our report includes results, findings and recommendations from over 420 papers, primarily from peer-reviewed professional journals. This report provides a broad overview of the twenty-first century marine finfish aquaculture industry, with a targeted focus on potential impacts to water quality, sediment chemistry, benthic communities, marine life and sensitive habitats. Other environmental issues including fish health, genetic issues, and feed formulation were beyond the scope of this report and are being addressed in other initiatives and reports. Also absent is detailed information about complex computer simulations that are used to model discharge, assimilation and accumulation of nutrient waste from farms. These tools are instrumental for siting and managing farms, and a comparative analysis of these models is underway by NOAA.

Carbon dioxide from earthworks: A bottom-up approach

Concerns over climate change mean engineers need to understand the greenhouse gas emissions associated with infrastructure projects. Standard coefficients are increasingly used to calculate the embodied emissions of construction materials, but these are not generally appropriate to inherently variable earthworks. This paper describes a new tool that takes a bottom-up approach to calculating carbon dioxide emissions from earthworks operations. In the case of bulk earthworks this is predominantly from the fuel used by machinery moving materials already on site. Typical earthworks solutions are explored along with the impact of using manufactured materials such as lime.

向日葵（Helianthus annuus L.）种质资源的RAPD标记研究与应用

向日葵原产北美，通过人工培育，在不同生境上形成许多品种，具有丰富的遗传多态性，是一种集观赏植物、药用植物、油料作物于一体，经济价值很高的资源植物，产量高，具有较强的适应性。运用现代生物技术加强对向日葵种质资源的开发和保护，开展遗传多样性分析，加速新品种的选育，是当前向日葵研究工作的重点。随着现代生物技术的发展，从分子水平检测生物的遗传多态性已成为现实。本论文以向日葵生产中使用的基因型为实验材料，使用RAPD技术在向日葵种质资源遗传多态性分析以及向日葵杂交种种子纯度鉴定两方面进行了探讨。 采用RAPD 技术对我国21个向日葵基因型和11个国外的向葵基因型的遗传多态性进行分析。从80个10碱基随机引物中筛选出25个有效引物，在32个基因型中共扩增出188条DNA片段，其中164条带具有遗传多态性，约占总数的87.2%。使用NTSYS软件计算32个基因型间的Nei氏相似性系数，在此基础上通过非加权配对算术平均法（UPGMA）聚类，将32个向日葵基因型明显地聚成A、B两大类群。A类群包括21个国内向日葵基因型，并聚成了A1、A2二个亚类。B类群包括11个国外向日葵基因型，并划分为B1、B2两个亚类。根据聚类结果作出的遗传树谱图反映了所研究的向日葵基因型的亲缘关系。 在杂交种A15种子纯度鉴定中，从180个RAPD随机引物中扩增筛选出3个可将亲本和子代区分开的引物OPD09、OPD12和OPK12。OPD09产生亲本互补的特征带OPD09-1470bp、OPD09-870bp;OPD12产生母本特征带OPD12-1230bp，OPK12产生父本特征带OPK12-1540bp、OPK12-940bp，上述谱带均在子代中出现。以单引物（OPD09）和双引物（OPD12和OPK12）产生的这两组特征谱带作为分子标记分别对杂交油葵种子纯度进行鉴定得到了一致的结果，并与大田纯度检测结果基本符合。 实践表明，用RAPD对向日葵种质资源进行分析是可行的。

Magnitude and distribution of sea turtle bycatch in the sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery in two areas of the northwestern Atlantic Ocean, 2001–2002

In May 2001, the National Marine Fisheries Service (NMFS) opened two areas in the northwestern Atlantic Ocean that had been previously closed to the U.S. sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery. Upon reopening these areas, termed the “Hudson Canyon Controlled Access Area” and the “Virginia Beach Controlled Access Area,” NMFS observers found that marine turtles were being caught incidentally in scallop dredges. This study uses the generalized linear model and the generalized additive model fitting techniques to identify environmental factors and gear characteristics that influence bycatch rates, and to predict total bycatch in these two areas during May-December 2001 and 2002 by incorporating environmental factors into the models. Significant factors affecting sea turtle bycatch were season, time-of-day, sea surface temperature, and depth zone. In estimating total bycatch, rates were stratified according to a combination of all these factors except time-of-day which was not available in fishing logbooks. Highest bycatch rates occurred during the summer season, in temperatures greater than 19°C, and in water depths from 49 to 57 m. Total estimated bycatch of sea turtles during May–December in 2001 and 2002 in both areas combined was 169 animals (CV=55.3), of which 164 (97%) animals were caught in the Hudson Canyon area. From these findings, it may be possible to predict hot spots for sea turtle bycatch in future years in the controlled access areas.