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[硕士论文] 齐婉桢
生物化学与分子生物学 河南师范大学 2017(学位年度)
摘要:人类的活动导致大气层的臭氧层变得稀薄,UV-B(280-320nm)辐射到达地球表面的射线增加,对植物的生长发育、生理生化、次生代谢及基因的表达等都会产生一定的影响。药用植物中次生代谢产物的合成与生长环境有直接的关系,UV-B辐射必然影响植物中次生代谢产物的合成。因此本研究以盆栽的怀牛膝(Achyranthes bidentata Bl.)幼苗为试验材料,在温室培养条件下采用UV-B辐射进行不同的处理,研究了UV-B辐射对怀牛膝幼苗的生长、生理生化、内源激素、主要药用成分及相关基因表达的影响。
  本研究主要内容包括:⑴随着UV-B辐射时间的增加,怀牛膝幼苗的生长受到显著的抑制,主要表现为:植株矮化、根长变短、生物量降低,伴有叶片白斑等症状;抑制程度与辐射时间成正比。UV-B辐射时间越长,根冠比越高;⑵不同时间的UV-B辐射,叶片中SOD和POD的活性明显高于对照组,而CAT的活性随着辐射时间增加先升高后降低;MDA的含量随着辐射时间的积累逐渐增加,H2O2的含量则表现为先升高后降低;⑶叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素的含量都表现为处理组低于对照组,且UV-B辐射时间越长,降低的幅度越大;⑷UV-B辐射使牛膝叶和根中齐敦果酸和蜕皮甾酮的含量增加。辐射3-4h有利于叶中齐敦果酸的积累,辐射4h对根中齐敦果酸的积累反而具有抑制;辐射2h最有利于叶和根中蜕皮甾酮的积累;⑸UV-B辐射可促使怀牛膝叶和根中齐敦果酸和蜕皮甾酮代谢通路上的关键酶基因HMGS、HMGR、PMK、FPS、SS、SE、β-AS和CAS表达上调,GGPPS基因表达下调;⑹牛膝叶片中内源激素IAA和GA3的含量随辐射时间的增加和恢复生长天数的延长而不断下降;ZR和ABA含量随着辐射时间的增加和恢复生长天数的延长而逐渐升高。内源激素呈现的这种变化是对UV-B辐射的适应,但最终抑制了牛膝幼苗的生长;⑺UV-B辐射使怀牛膝叶片中内源激素IAA合成通路中的相关基因ASA、PAT1、IGS、TSB和TAR与GA3合成通路中的相关基因HMGS、HMGR、PMK、KS和KO均为表达下调;ZR合成通路中的相关基因DXS、CMK、ZOGT、N-GT和CKX与ABA合成通路中的相关基因DXR、HDR、ABA4、ABA2和AAO3均表达上调。
[硕士论文] 刘佳惟
生物物理学 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:空间辐射和微重力是航天飞行中导致生物体损伤与遗传变异的重要风险因素,然而目前对其产生生物学效应的相互作用关系仍然不清楚。本文从表型、细胞以及分子层面,研究铁离子辐射对拟南芥重力响应系统中感受和传递阶段产生的作用机制以及模拟微重力对非同源末端连接通路(Non-homologous end joining,NHEJ)中关键修复蛋白Ku70表达量的影响。
  将col野生型以及pin2和pgm-1重力不敏感突变体拟南芥的种子分为对照、模拟微重力效应、辐射和复合因素四个实验组。以剂量为0.1 Gy的56Fe离子(LET=107.8 keV/μm)辐照处理干种子。辐照后培养7d测定发芽率、计算发芽势;随后,对模拟微重力效应组和复合因素组进行24 h模拟微重力处理,测定所有受试拟南芥根长、根尖偏转角、根尖淀粉体面积,以及野生型拟南芥根尖生长素输出载体蛋白PIN1与损伤修复相关蛋白Ku70的表达量。
  研究发现,0.1 Gy剂量铁离子辐射不会对野生型以及pin2、pgm-1突变体拟南芥的发芽率造成明显影响,但对其发芽势及幼苗主根长度产生极显著的抑制作用。表现为辐射迫使种子发芽整齐度下降、发芽速度减缓、发芽天数均延长、主根变短。模拟微重力、辐射、复合因素处理均造成野生型拟南芥幼苗根尖偏转角的增大,且复合因素组的根尖偏转角大于模拟微重力效应组;另外,只有野生型幼苗的模拟微重力效应组和复合因素组的根尖淀粉体分布产生了显著增大,辐射组无明显变化。同时发现,铁离子辐射对野生型根尖细胞生长素运输载体PIN1蛋白的表达起抑制作用,而微重力处理呈现相反的作用效果,说明辐射可通过抑制PIN1蛋白表达参与植物向重性的力学信号传导;模拟微重力处理可以显著抑制辐射造成的损伤修复蛋白Ku70的表达,说明模拟微重力处理对辐射引起的DNA双链断裂损伤修复的NHEJ修复通路有拮抗作用。
  综上所述,本研究利用野生型和两种重力不敏感突变体(pin2和pgm-1)拟南芥经过一系列实验揭示了空间辐射和微重力对植物产生的协同效应机制,为研究实际空间环境的生物学效应提供了参考。
[硕士论文] 雷相科
水利工程 太原理工大学 2016(学位年度)
摘要:根系是植物固土的基本单元,探究根系力学性能是植物固土研究的基础。在护坡工程中,根系通过其抗剪和抗拉作用来提高边坡稳定性。根系所具有的抗拉能力是提高植物固土力学作用最重要的条件之一。本研究通过对太原市阿尔泰狗娃花、硬质早熟禾、苇状羊茅、大车前四种植物的根系分布进行研究,计算四种植物在不同土壤深度的根系面积比;通过室内抗拉试验对四种根系抗拉力学性能进行研究,以期揭示根径、标距、含水率对抗拉力和抗拉强度的影响。同时,通过Wu氏模型评价四种植物的固土能力,用植物根面积比与根系抗拉强度计算根黏聚力,评价植物的固土护坡潜能,从而为挑选合适的固土护坡植物提供理论依据。形成对植物根系固土力学作用的研究,成为进一步研究根系固土力学机制的基础。
  主要研究成果如下:
  (1)在相同的标距和含水率下,阿尔泰狗娃花、硬质早熟禾、苇状羊茅、大车前的根径均与最大抗拉力呈显著的正相关的幂函数关系,而与最大抗拉强度呈显著的负相关幂函数关系。
  (2)硬质早熟禾根系在四种含水率下,标距对根系最大抗拉力和最大抗拉强度的影响均为显著,且标距与根系的最大抗拉力和最大抗拉强度负相关。阿尔泰狗娃花和苇状羊茅根系在较高的两种含水率下,标距对根系最大抗拉力和抗拉强度的影响显著,且标距与根系的最大抗拉力和最大抗拉强度成反比;而在较底的两种含水率下(室外放置6小时和室外放置12小时),标距对根系最大抗拉力和抗拉强度的影响不显著。
  (3)四种植物根系的含水率变化均会对它们的最大抗拉力和最大抗拉强度有显著的影响;且随着含水率的变大,根系的最大抗拉力和最大抗拉强度减小。
  (4)四种植物在相同土壤深度的条件下,苇状羊茅的根面积比最大。并且在根系生长深度范围内,四种植物的根面积比随着根系生长深度的增加,它们的根面积比都越来越小。同时,随着土壤深度的变大,四种植物根面积比递减的速度变快,并最终减小到接近于零;并且随着土壤深度的增加,四种植物的根面积比之间的差异逐渐变小。
  (5)四种植物根系黏聚力的最大增加值均出现在0~5 cm土壤深度,其中硬质早熟禾黏聚力增加值最大,苇状羊茅和大车前次之,阿尔泰狗娃花的黏聚力增加值最小;在5~10 cm土壤深度层,四种植物的黏聚力增加值也呈现相同的规律,硬质早熟禾黏聚力增加值最大,苇状羊茅和大车前次之,阿尔泰狗娃花的黏聚力增加值最小;在大于10 cm的土壤深度范围之内,四种植物根系对土壤黏聚力的增强值都迅速变小。Wu模型的计算结果表明,硬质早熟禾固土力学作用效果最好,苇状羊茅和大车前次之,阿尔泰狗娃花最差。
[硕士论文] 马春晖
生态学 河北大学 2016(学位年度)
摘要:由于臭氧层的耗减导致到达地表的紫外线增强。UV-B辐射能够影响植物体内的次生代谢过程。药用植物中的活性成分主要是其次生代谢产物,含量大多不高。先前的研究已表明:UV-B辐射能够显著促进采后药用植物器官中的次生代谢过程。然而 UV-B辐射在采后药用植物器官上的研究才刚刚起步。本试验以药用祁菊为供试材料,系统研究了UV-B辐射对采后不同发育时期菊花花序生理特性、活性成分和营养成分的影响;不同干燥方式对UV-B辐射介导的采后菊花花序中活性成分和营养成分的影响,其目的在于明确利用 UV-B辐射技术提高菊花花序中有效成分累积的最佳采收期和最佳加工方式。
  本研究主要内容包括:⑴UV-B辐射对采后不同发育时期菊花花序生理特性的影响。本试验中UV-B辐射强度设2个水平:0和400μW cm-2,辐射时间为1 h,根据菊花花序的发育时期可分为:菊米、胎菊、幼菊和全菊4个时期。采后不同发育阶段祁菊花序生理特性有明显差异,菊米和胎菊生理活性相对旺盛。UV-B辐射处理后,菊花花序中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸羟化酶(C4H)、对香豆酸辅酶A连接酶(4CL)活性、紫外吸收物质、过氧化氢、丙二醛、叶绿素和类胡萝卜素含量均显著提高。结果表明: UV-B辐射显著影响了采后不同发育阶段祁菊花序中的生理活性,并且促进其次生代谢。⑵UV-B辐射对采后不同发育时期菊花花序营养成分和活性成分的影响。菊花花序中可溶性糖、游离氨基酸和维生素C含量随着花序的发育而显著提高。总黄酮和绿原酸含量在菊花花序四个发育时期显著不同,并且,胎菊中黄酮和绿原酸含量最大。UV-B辐射显著提高了采后不同发育时期菊花花序中有效成分和营养成分的含量。通过对参数综合分析表明,菊花花序最佳采收期为胎菊—幼菊时期,在这个时期采摘可以同时获得较高的活性成分和营养成分。⑶采后干燥方式对 UV-B辐射介导的采后菊花花序的影响。本试验中采用的干燥方式分别为:微波干燥、蒸后干燥、烘干、晒干、杀青烘干和阴干。不同干燥方式对 UV-B辐射介导的采后祁菊花序有效成分和营养成分的含量的影响存在明显差异,其中微波干燥和蒸后干燥黄酮和绿原酸含量较高,但微波干燥后的祁菊样品香气较浓,色泽鲜艳,花形饱满,外形美观,优于蒸后干燥。
[硕士论文] 孟庆梅
生物物理学 大连海事大学 2016(学位年度)
摘要:为揭示空间辐射引起植物种子遗传变异机制,本研究利用2005年经神舟6号飞船搭载水稻干种子,返回后种植发现了越光、莲粳一号和莲粳二号三种不同品种水稻有叶片紫色突变体,这些紫色突变体的紫色叶色性状一直到第五代还在分离。表明空间飞行诱发水稻叶片紫色的变化,是诱发了基因组的不稳定。本研究为了进一步分析空间辐射诱发基因组稳定性改变的分子机制,采用转座子差异显示技术,分析了越光、莲粳一号和莲粳二号三个品种四个突变品系,检测第五代突变株和恢复性状绿色株转座子mPing的多态性,紫色、绿色与对照株相比转座元件mPing多态率显著增加。紫色和绿色相比转座元件mPing多态率显著增加(P<0.05)。这些结果表明紫色和绿色植株的转座元件mPing都发生活跃,且紫色植株的转座元件mPing的活跃程度高于绿色植株。
  比较四个突变品系从第四代紫色和绿色中分离后代(第5代)中的转座子mPing多态率,发现第五代分离的与第四代叶色不一致的水稻的基因组转座子mPing多态率高,与对照相比有显著性差异(p<0.01)。对于已经相对稳定的莲粳一号E5突变体,其第四代绿色植株没有继续分离,其mPing多态率的变化就没有显著差异。提示空间辐射诱导水稻叶片的紫色变化,与基因组转座子mPing的活跃程度有关。
[博士论文] 李谨
电气工程 河北工业大学 2015(学位年度)
摘要:随着太空空间科学技术的应用与发展,太空植物诱变育种作为其重要分支凸显出越来越重要的作用。太空环境以高真空、微重力、地球磁场及太空带电粒子辐射为特点,为太空生物育种的发展和研究提供了一个不可替代的条件。先前该领域的科技工作者在应用方面已做出大量且卓有成效的工作,但在太空电离辐射诱发植物基因变异的理论研究、实验研究及其与应用研究的关联工作目前还鲜为人见。本研究试图从太空电离辐射的角度对太空环境诱发植物变异进行初步探索,这些也恰恰是该领域迫切需要解决的问题。
  本工作以两种花卉植物——四季薰衣草和仙客来为研究对象,将天上的太空电离辐射实验与地面的分子生物学实验及田间种植实验紧密结合,将理论研究、实验研究和应用研究紧密结合,得到了一些有益的结果,形成了如下的创新点:
  理论研究:根据Shieldose2模型定量得到了“神舟八号”飞船在南大西洋异常区的―非连续且“周期性”的辐射能谱、该轨道上主要带电粒子的平均能量通量、飞船返回舱内的辐射屏蔽剂量以及粒子能量分布特点。
  实验研究:分子生物学实验表明所有太空搭载花卉植物的DNA分子全部发生变异;相关联的田间种植实验表明太空植株在花形、花色、花产量、株高等表观性状上均发
  生了显著的变化,而聚类分析进一步表明植物基因变异的相似性与植物表观性状变化的相似性具有较高的吻合度。实验研究表明太空植株DNA分子变异及其在表观性状上发生的变化均为太空电离辐射直接作用的结果。
  应用研究:通过对以上两种花卉的表观性状有益变异株的筛选,首次获得了仙客来“三重花蕾”等能够稳定遗传的变异株,为该花卉新品种的进一步培育做出了具有推广价值的工作。
[硕士论文] 张芳芳
物理学 西安电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:本文基于辐射传输理论和蒙特卡罗方法,分别针对均匀和离散植被场景的光散射特性进行了模拟研究。主要工作有:
  1、介绍了植被光散射的基本特性,讨论了植被的主要特征参量叶面积指数(LAI)的测量方法以及叶倾角分布(LAD)的统计规律。并采用照相法对冬小麦叶面积指数进行了测量。
  2、针对均匀植被场景,基于辐射传输理论,引入了国外SAILH模型,讨论了两种波段下(红光和近红外)不同植被参数如叶面积指数,叶倾角分布,叶片大小等对均匀植被双向反射率因子(BRF)模拟结果的影响;结合传统蒙特卡罗统计估计法,考虑了叶片的倾角分布,通过对叶倾角方向进行抽样,建立叶片局部坐标系和冠层坐标系的转换关系,给出了光子与植被相互作用的具体过程,分析了不同参数对模拟结果的影响。在红光和近红外两个波段下,针对小麦随生长期变化的同一场景,利用MC与SAILH模型生成BRF进行比较验证。
  3、针对离散植被场景,对目前生成植被真实场景的常用方法进行了总结,在均匀植被场景光散射特性的研究基础上,加入植被的几何结构特征,讨论了针对复杂离散植被场景的MGEOSAIL和FLIGHT模型,分别采用这两种模型模拟了大个体、不连续稀疏植被场景的光散射特性,并将 FLIGHT模型模拟的结果与特殊情况下 MC模拟的结果进行了对比,进一步验证本文MC方法的可靠性。
[硕士论文] 帖海龙
生物学 山西师范大学 2015(学位年度)
摘要:地球表面UV-B辐射增强是大气臭氧层被破坏的结果,地球生态系统也深受其害,小麦是三大谷物之一,是世界上总产量位居第二的粮食,其产量也受UV-B辐射影响,那么研究小麦对增强 UV-B辐射的响应机制显得尤为重要。
  微丝在调节细胞周期中起重要作用,微丝的动态重排的需要肌动蛋白结合蛋白profilin的调节。Profilin是一个小的12–16 kDa肌动蛋白结合蛋白,参与所有真核细胞中细胞骨架的组织。Profilin响应UV-B机制及其在小麦根尖细胞表达至今未知,本研究在He-Ne激光(5mW·mm-2)和增强UV-B辐射(10.08kJ·m-2·d-1)的处理条件下设置四个处理组:激光处理组(L)、辐射处理组(B)、辐射和激光复合处理组(BL)以及空白对照组(CK),研究了He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦profilin叶片含量变化的影响及在根分生区细胞中与染色体(质)分布,并对小麦profilin与“分束分裂”的可能存在的关系进行探讨,得出以下结论:
  1、通过Western-blot技术初步鉴定,在小麦细胞中存在profilin,蛋白分子量在15.765KD左右。
  2、和对照组相比,增强UV-B辐射后小麦叶片中profilin蛋白含量上升,而He-Ne激光使profilin蛋白含量下降;与UV-B处理组相比,复合处理(BL)使小麦叶片中profilin蛋白含量降低。
  3、反转录-聚合酶链反应技术检测各处理组小麦叶片中profilin的相对表达量,和对照组比较,增强UV-B辐射导致小麦叶片中profilin相对表达上升,而He-Ne激光处理后导致小麦叶片中profilin相对表达量下降。
  4、小麦根尖分生区细胞profilin在中后期环绕纺锤体在细胞四周均匀分布,微丝连接皮质和纺锤体微管形成“笼状”结构使纺锤体在正确的轴向上,增强UV-B辐射后profilin在中后期集中分布在细胞四个角内,同时染色体分裂轴出现偏差,上升的profilin含量促进微丝解聚,使纺锤体动态失去平衡,这样就可能发生异常有丝分裂。
[硕士论文] 陈鹏翔
生物学 山西师范大学 2015(学位年度)
摘要:大气的臭氧层能够使地球的生态系统保持平衡,平流层中的臭氧能够吸收存在于太阳辐射中的紫外线,而紫外线对于地球生物有非常大的破坏力,故保护臭氧层对于人类包括动、植物的正常生命活动来说,都有重大的意义。而近些年来,人类活动释放了大量的破坏臭氧层的污染气体使到达地面的紫外线辐射大幅增加,这对植物的生长代谢、生理生化、遗传发育都有着重大的破坏。小麦是全球重要的粮食作物之一,其总产量位居世界第二,增强UV-B对小麦造成的粮食减产不容忽视,因此,揭示小麦对接受增强的UV-B辐射后所做的应答与反映和其受到损伤的机制显得尤为重要。
  微管在植物的生长发育等形态建成的过程中起这非常重要的作用,他不仅是支撑细胞的骨架承担着细胞物质运输的通道,更是细胞有丝分裂中的关键因子。本研究使用黄草消(浓度为500μmol?L–1)和增强UV-B辐射(剂量为10.08 kJm-2day-1)处理小麦根尖细胞,设置了对照组、增强UV-B辐射组、黄草消处理组、黄草消和增强UV-B辐射复合处理组四个实验组别,研究了微管阵列对增强UV-B辐射导致小麦根尖细胞染色体畸变的影响。得到以下实验结论:
  1、通过tubulin-GFP和抗体标记微管的拟南芥的根和叶肉细胞的比较,对比了转GFP技术和免疫荧光标记技术对不同细胞标记的效果。并使用Western blot检测抗体与小麦根尖细胞中微管亚基的结合,证明抗体可以标记小麦中的微管阵列。
  2、使用激光扫描共聚焦显微镜观察四个处理组发现:黄草消处理可以使小麦根尖产生均等双核二倍体细胞,而黄草消和增强UV-B辐射复合处理使小麦根尖产生不均等双核二倍体细胞,并统计四个处理组中的双核均等与不均等现象,发现增强UV-B辐射和黄草消复合处理下,不均等分裂的双核的出现的几率会显著增加。
  3、在小麦根尖细胞分裂期,使用间接免疫荧光标记观察到增强UV-B辐射会导致微管阵列的畸变包括不对称的早前期带、不对称的纺锤体和有缺失的成膜体,此时增强UV-B辐射造成染色体畸变,但在微管解聚时,染色体同样畸变。
  4、对增强UV-B辐射导致的“三束分裂”中染色体与微管共定位显示,无论微管形成细胞板是否出现在细胞板位置,三束分裂并不依赖于微管阵列产生。
  由此我们推测:虽然微管的畸变也会引起染色体的畸变,但是在增强UV-B辐射引起染色体畸变的途径中,增强UV-B辐射并不是通过引起微管畸变来引起染色体畸变的,而有可能是通过影响了其他的有关细胞极性的因子来导致染色体的畸变。
[博士论文] 黄凤玲
纳米力学 南京航空航天大学 2015(学位年度)
摘要:生物材料在亿万年的物种竞争选择进化过程中,为实现其自身的功能与承载需要,形成了比现有人造复合材料更为复杂、精细和天然合理的复合微纳米结构。该复合结构是从纳米、微米乃至宏观进行分级组装的多尺度结构,该结构在实现结构和功能的完整性方面扮演着重要的角色,使材料具有高强高韧、轻质、功能适应及损伤愈合、耐弯曲、扭转和屈曲等能力,这是目前绝大部分人工合成复合材料所不及的。这种特殊的生物解决方案为科学家和工程师设计复合材料提供一些灵感。
  植物刺的一个很重要的作用是抵抗捕食者,这就需要刺能够承受高强度的弯曲,挤压和扭转。刺的力学特性独特,结构简单便于仿生,研究植物的刺可作为我们获得灵感的又一源泉。本课题以植物的三大类刺(叶刺,皮刺和枝刺)之一的叶刺(黄刺金琥的刺)为研究对象,对刺以及刺纤维的非均匀多级结构进行系统地表征和力学实验研究;并通过分子动力学方法初步确定植物刺的主要组成成分纤维素的力学特性的可行性,为进一步理论揭示刺高强高硬的内在机理奠定基础。
  (1)系统研究了黄刺金琥刺的微结构—力学性能关联。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜系统地研究了黄刺金琥刺的微观结构,并利用广角X射线衍射仪和傅立叶变换红外光谱仪测定了其成分组成。从材料学角度量化分析了黄刺金琥刺的微观结构、成分组成及力学特性。结果表明,黄刺金琥的刺主要由直径5-15μm纤维细胞以及外周的硬皮细胞组成,刺无矿化现象,刺纤维细胞高度定向并具有较高的结晶度。纳米压痕实验结果显示刺纵截面硬度比文献报道的竹材的高得多,而横截面细胞壁的硬度类似于木材、农作物的茎秆以及竹材的硬度。刺纤维细胞壁的压痕模量同木材、农作物的茎秆以及竹材的处于同一数量级,近似于竹材,略低于木材、和农作物茎秆的压痕模量。刺干燥后的拉伸强度约140 MPa,同文献报道的竹材类似。同时发现新鲜的刺具有一定的韧性,而干燥的刺却变脆。机理研究表明,黄刺金琥刺纤维细胞的高度定向排列以及高的结晶度,纤维细胞中微纤丝极低的微纤丝角以及外围硬化的上皮细胞和内部纤维细胞共同组成的夹心卷结构导致了刺的独特力学特性。
  (2)深入研究了刺的纤维细胞结构—成分—力学性能关联。离析实验获得游离的刺纤维细胞,并发现这些刺纤维细胞长0.32-0.57 mm,直径4.6-6.0μm,长径比约100。X-射线衍射以及傅立叶红外光谱分析显示刺纤维细胞主要由I型纤维素组成,结晶度约76%。未离析的刺纤维细胞其纵截面的压痕模量高达17 GPa,离析实验除去木质素和半纤维素后的纤维细胞其压痕模量低至0.487 GPa,该结果表明粘附剂木质素及半纤维素对刺纤维细胞的力学特性起着至关重要的作用。木质素把微纤丝和半纤维素胶粘在一起并通过木质素碳水复合物固定住半纤维素。半纤维素主要由可抽出的线性分子组成,木质素属于三维网状聚合物,它们通过无数的芳基醚键以及碳-碳键连在一起。该模型初步解释了除去木质素及半纤维素其力学性能大大下降的原因。
  (3)分子动力学模拟了组成高等植物的Ⅰ型纤维素的Ⅰβ晶体的氢键、温度—力学性能的关联。采用ReaxFF-mattsson进行了拉伸模拟获得弹性模量(103.38-128.33 GPa)接近实验值(120-138 GPa)。进而应用ReaxFF-mattsson反应力场研究了水分子及温度对纤维素纤维方向力学性能的影响,发现水分子会增加纤维素的韧性,影响纤维素内部的氢键而直接影响纤维素纤维方向(z轴方向)的力学性能,同其力学性能近乎线性关系。在一定程度上解释了新鲜的木材以及新鲜的刺具有较高的韧性的原因。在达到相变温度(475~500 K)前,温度对纤维素方向的力学性能影响较小,其中300 K时弹性模量(128.33 GPa)最大,到达相变时(500 K)纤维素内部出现大量的强氢键与原有共价键形成网状结构,其力学性能发生急剧变化,弹性模量下降近乎三分之一至87.36 GPa。ReaxFF反应力场包含旧键的断裂和新键的形成以及范德华力和库仑力,因此具有其他力场不可比拟的优越性。
  总之,黄刺金琥的刺的高强、高硬的力学性能主要由刺纤维较高的结晶指数,以及极低的微纤丝角以及半纤维素及木质素的交联方式,刺纤维细胞的整齐排列以及刺纤维细胞和韧皮细胞的夹心卷结构共同引起的。黄刺金琥刺中木质素、半纤维素以及水分子对刺的力学性能的影响可为我们合成优越力学性能的复合材料提供灵感。
[硕士论文] 查国栋
生物学 重庆大学 2015(学位年度)
摘要:良好的土壤环境是植物赖以生存和生长的前提和基础,它不仅能为植物提供充足的水分和营养矿质元素,还能够为植物根系的生长提供适宜的力学刺激,促进植物根系及地上部分的生长和发育。高紧实度土壤的力学刺激直接影响植物根系的形态建成,主要表现为主根的伸长生长受到抑制,根系的径向生长增加,侧根的数量增加等。同时,地上部分叶片的生长也会受到影响,表现为叶片面积减小、细胞分裂受抑制、气孔导度降低等。植物根尖能够感受到前方土壤力学环境的变化而积极响应并进行力学信号的传导,再通过特定基因表达、激素水平的调控的有机整合来影响植物的形态建成。
  近些年来,大规模的机械化操作和长期干旱导致的表层土壤硬化,以及不合理的放牧和土壤风化导致的表层土壤变软,这些都严重影响了农作物的生长发育和产量的形成。因此,建立相应机械强度变化的植物根系生长的力学加载模型来模拟这两种土壤条件,研究植物根系及地上部分的生长发育情况显得尤为重要。目前,已有研究报道了通过建立介质机械强度由低变高的模型来研究植物根系的生长情况,但都局限于植物主根穿透能力,及穿透时主根螺旋表型形成的研究。因此,在本文的研究中,建立了从低机械强度到高机械强度介质和从高机械强度到低机械强度介质两种介质应力变化的植物根系生长的力学加载模型,以野生型拟南芥为材料,研究培养介质机械强度的变化对拟南芥根系及叶片生长行为的影响。
  首先,本文需建立介质机械强度变化的拟南芥根系生长的力学加载模型,设计了机械强度由高变低和机械强度由低变高两种介质机械强度变化的力学加载模型。拟南芥根系由膨压推动受到向下的生长力,根尖在破开前方固体介质时,受到前方两侧培养介质的挤压,主根在伸长的过程中,成熟区根毛会与培养介质产生摩擦阻力,这些力的共同作用影响着拟南芥根系在介质中的生长行为。因此,不同机械强度介质会对根系施加不同大小的力学刺激,可以用于模型的建立。
  其次,需对建立的模型进行介质力学性质测定和根系力学加载范围的确定。配制不同机械强度的培养介质,通过调节Phytagel浓度实现,在INSTRON(E1000)材料试验机上进行力学特性的测试,测定不同机械强度培养介质的断裂载荷和杨氏模量来定义介质的力学刺激大小。测试结果经过一元线性拟合发现,介质浓度与断裂载荷之间呈现非常良好的线性关系。为了确定拟南芥根系生长的介质力学加载范围,我们研究了不同机械强度单一均匀介质中拟南芥根系的生长表型,比较拟南芥主根的平均长度、侧根密度及主根的曲率比。综合实验结果,确定了两种模型下根系的力学加载范围为4.70N~19.99N。
  最后,我们研究了两种模型下拟南芥主根的穿透生长情况、主根穿透前后的生长速率的比较、叶片面积和电导率的比较。在介质机械强度由高变低的模型中:上层介质高机械强度的力学刺激抑制了拟南芥主根伸长生长、主根的穿透能力以及叶片的生长。主根穿透至下层低机械强度介质后,根尖能够及时感受介质力学刺激的减小,主根和叶片的生长得到促进。结果表明,下层介质机械强度固定为4.70N时,上下层介质的机械强度差值为2.77N最有利于拟南芥主根的穿透生长和叶片的生长。在介质机械强度由低变高的模型中:上层介质机械强度固定为4.70N,当下层介质机械强度等于或高于14.70N时,主根不能穿透进入下层介质,叶片面积显著减小,电解质外渗率明显增加。研究表明上下层介质力学刺激变化太大会影响了拟南芥主根的穿透能力,通过在中间设置相对下层介质机械强度较低的缓冲层后,拟南芥主根的穿透能力显著提高,且三层介质的力学梯度越小,主根的穿透能力越强。
  植物根系对力学刺激的缓慢变化有一个适应的过程,而且,适宜大小的力学刺激有利于根系和叶片的生长。本研究对植物逆境生理、筛选抗逆境胁迫的农作物优良品种等方面,有一定的学术价值及潜在应用价值。
  
[硕士论文] 田雪
生物学 山西师范大学 2015(学位年度)
摘要:随着工业发展及人类活动加剧,导致大气臭氧层减薄,导致到达地面的中波紫外线(Ultraviolet-B,UV-B,波长280-320 nm)辐射增强。增强的UV-B辐射对植物的影响不仅表现在形态结构及生理生化水平上,更会体现在蛋白质组水平,引发蛋白质在表达量和种类上的显著改变。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是一种模式植物,具有植株体积小、生长周期短以及基因组小等特点,并且2000年底完成了基因组全序列测定工作,已成为植物蛋白组学研究中的理想材料。然而,目前有关UV-B辐射增强对拟南芥亚细胞蛋白质组学的研究较少,叶绿体是植物光合作用的重要细胞器,因此运用蛋白质组学技术研究分析增强UV-B辐射下拟南芥叶绿体蛋白质组表达的差异,能够深入阐明叶绿体代谢中特定蛋白质对UV-B胁迫的调控和防御功能,同时能够进一步明确叶绿体参与植物生长、发育以及代谢等生命活动各个方面的重要作用。
  本研究以模式植物拟南芥为实验材料,首先对不同强度UV-B辐射下拟南芥幼苗形态和生理生化相关指标进行了测定,从而对UV-B辐射强度进行初步地筛选。然后应用双向电泳技术、质谱技术和生物信息学,比较分析正常光照和增强UV-B辐射下拟南芥叶绿体蛋白质组表达的差异,并对差异蛋白可能的生物学功能进行了探讨,一方面有助于深入阐明UV-B辐射增强对拟南芥损伤的分子机理,从而为研究增强的UV-B辐射对其它植物的伤害机理提供参考和依据;另一方面还可发现一些UV-B胁迫响应相关蛋白,从而为进一步明确植物对UV-B辐射的防御和修复机制奠定基础。结果表明:
  (1)不同强度的 UV-B辐射下,随着辐射强度的增加,拟南芥幼苗的伤害症状逐渐加剧,表现为叶面积逐渐减小,叶绿素含量逐渐降低,叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield、qP逐渐下降,NPQ先上升后下降,抗氧化酶SOD、POD、CAT活性先升高后降低,表明低强度UV-B辐射(45μW.cm-2)对拟南芥幼苗的损伤程度较小,通过自我修复系统可以进行一定程度的恢复,而随着辐射强度的增加,高强度 UV-B辐射(60μW.cm-2和75μW.cm-2)对拟南芥幼苗的损伤逐渐加剧,其自我修复系统已不能对损伤进行修复,最终可能导致死亡。
  (2)采用双向电泳技术比较分析正常光照和高强度UV-B辐射(60μW.cm-2)下拟南芥叶绿体蛋白质组差异表达蛋白,共检测到丰度变化在2倍以上差异表达蛋白点39个,其中19个蛋白质表达量上调,20个蛋白质表达量下调。选取19个差异表达蛋白点进行 MALDI-TOF-TOF/MS(基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱)分析及数据库检索,成功鉴定出其中的12个蛋白质。经过生物信息学分析,被鉴定的12个蛋白质的功能涉及到能量代谢、蛋白质和氨基酸代谢、抗氧化作用以及光合作用等方面,说明增强的UV-B辐射可能通过抑制能量合成和光合作用从而减缓植物生长,同时,植物通过产生一些结构性或代谢性相关的酶蛋白来抵御和修复UV-B辐射对其产生的伤害。
[博士论文] 熊莉
植物学 南开大学 2014(学位年度)
摘要:植物激素乙烯影响植物生长发育的多个过程,同时它也参与调控植物对环境中生物或非生物胁迫的响应。植物对体内乙烯水平的控制主要通过调节乙烯生物合成的关键酶—1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase,ACC synthase,ACS)的表达和活性来实现。ACS蛋白由多基因家族编码,它们的表达受到转录和转录后多个水平的调控。根据C-末端结构域的不同,ACS家族成员分为三类,其C-末端氨基酸序列的特点决定了它们翻译后调控的方式。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,第一类ACS蛋白包含ACS1、2和6,第二类包含ACS4、5、8、9和11,第三类仅包含ACS7一个成员。拟南芥的三类ACS蛋白均是通过泛素/26S蛋白酶体途径降解,其中第一类和第二类ACS的C-末端作为E3泛素连接酶结合以及丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)或钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)磷酸化的靶位点,参与调控这两类ACS蛋白的稳定性;目前,对于第三类ACS蛋白中参与翻译后调控的具体区域或位点仍然不清楚。本课题以模式植物拟南芥的ACS7为代表,研究了第三类ACS蛋白翻译后调控的分子机制。
  通过对不同物种来源的第三类ACS蛋白以及拟南芥ACS蛋白家族成员的氨基酸序列比对,我们发现第三类ACS蛋白的N-末端相比其他两类ACS的更长,因此推测N-末端可能在第三类ACS蛋白的翻译后调控过程中发挥一定的功能。为了验证这一推论,我们将拟南芥ACS7蛋白N-末端第1-54位氨基酸与报告基因β-葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)进行融合,构建双元表达载体并获得相应的转基因拟南芥ACS7:N7(1-54)-GUS。对转基因幼苗中GUS融合基因表达水平的分析发现,ACS7 N-末端会显著地降低GUS融合蛋白的积累水平和稳定性;进一步分析表明N-末端的第1-14位氨基酸在参与负向调控GUS稳定性方面发挥着主要的作用。同时,我们分别构建了花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子和可诱导型启动子GVG系统驱动全长(ACS7FL)和缺失N-末端第1-14位氨基酸(ACS7Δ1-14)的ACS7蛋白表达的转基因拟南芥。在GVG:A CS7FL-Flag和GVG:ACS7Δ1-14-Flag转基因拟南芥中发现,两种形式的ACS7蛋白在催化活性上没有差异,但ACS7Δ1-14-Flag蛋白在光下相对于ACS7FL-Flag更为稳定。组成型或诱导过表达ACS7Δ1-14蛋白会促使转基因拟南芥产生更强烈的乙烯响应表型。利用26S蛋白酶体特异性抑制剂MG132处理可以有效地抑制GVG:ACS7FL-lag转基因拟南芥中ACS7FL-Flag蛋白的降解,但对GVG:ACS7Δ1-14-Flag转基因拟南芥中ACS7ΔH4-Flag蛋白的积累没有影响。这些结果表明N-末端参与介导了ACS7的降解,并且这种降解依赖于泛素/26S蛋白酶体途径。
  我们还发现ACS7 N-末端所介导的蛋白降解受到体内发育和激素信号以及体外环境胁迫信号的调控。首先,N7(1-54)-GUS和ACS7FL-Flag蛋白在ACS7:N7(1-54)-GUS和GVG:ACS7FL-Flag转基因拟南芥黄化苗中的稳定性均高于在光下苗中。对ACS7:N7(1-4)-GUS转基因拟南芥分析还表明,在光照条件下N7(1-54)-GUS融合蛋白主要在种子萌发的后期和成苗的衰老叶片中积累水平较高,而在旺盛生长的幼苗和幼嫩的叶片中几乎没有积累。外源乙烯前体ACC处理、高温、失水和盐胁迫可以抑制N-末端所介导的蛋白降解,提高ACS7:N7(1-54)-GUS转基因幼苗中N7(1-54)-GUS融合蛋白的水平,黑暗处理则促进这一降解过程;另外,生长素可以特异地促进N7(1-54)-GUS融合蛋白在根部的积累。
  此外,通过将ACS7 N-末端第1-14位氨基酸与实验室前期发现的一个叶片衰老的负调控因子 SSPP(SENESCENCE-SUPPRESSED PROTEINPHOSPHATASE)融合,获得35S:N7(1-14)-SSPP-HA转基因拟南芥。在植物旺盛生长期,我们发现35S:N7(1-14)-SSPP-HA转基因拟南芥由于过表达SSPP基因所引起的表型明显减弱,同时在发育后期部分地保留过表达SSPP造成的晚衰表型。这个结果暗示了ACS7 N-末端所介导的蛋白降解可能不具有ACS特异性,也可以介导其他植物蛋白的降解。
[硕士论文] 王希平
森林经理学 内蒙古农业大学 2014(学位年度)
摘要:目前,中国在国际宏观经济形势影响下,经济增速有放缓的趋势。为了有效拉动内需,保持经济社会平稳较快发展,政府加大了能源领域的投资,支持可再生能源的发展,风电产业因此赢得历史性的发展机遇。截至目前,全国已有二十多个省、市、自治区建有不同规模的风电场。但在大规模风电场开发过程中,必须要综合考虑各种因素,采取必要的措施尽量减少风电场的负面影响,做到清洁能源的可持续发展。
  本文以辉腾锡勒草原风电场为研究对象,以生态学的基本理论为依据,采用实地调查和“3S”技术相结合的方法,分析研究区空间尺度和时间尺度上风电场的开发与运营对草原植被的影响。研究结果表明:⑴架设风机的过程会破坏土壤表层,表土层(腐殖质层)厚度降低,以架设风机的地点为中心160m2-250m2范围内为裸土地(不包括施工过程新开道路及掩埋线缆工程所破坏的植被),风机后期维护人为活动干扰严重,致使破坏的植被恢复速度很慢。⑵依据2011年、2012年野外调查数据计算不同样地丰富度指数、Simpson指数、Shannon-wiener指数、pielou均匀度指数,不同样地间四项指标均有波动,但其变化规律并不是随着风机数量的增减而变化,物种的进化与演替是一个长期过程,因此风电场对物种多样性影响尚未显现,需后续的长期监测。⑶不同样地内生物量存在着一定差异,最小值出现在了风机密集分布的1号、2号、3号、4号四块样地,峰值在7号、9号两块样地。主要原因是风机密度小,人为干扰少,植被长势较好。不同样地间生物量差异由东向西呈上升趋势,这与研究区风机数量特点成反比。⑷2000年以后研究区植被指数出现较大变化,2000年植被指数值0.2-0.8的草场面积为10636080 m2,2005年植被指数值0.2-0.8的草场面积为6092760m2,2010年植被指数值0.2-0.8的草场面积仅为4116886m2。2000年以后风电场开始大规模建设,人为干扰的增加给原本就很脆弱的草原生态系统带来了更大的威胁。
[博士论文] 李青林
机械设计及理论 江苏大学 2013(学位年度)
摘要:植物形态建模和形态模型的可视化是近年来计算机图形学和农业工程领域的研究热点,研究人员试图通过数字化技术实现农林植物形态变化过程的可视化表达。
   现有植物形态变化模型主要有两类,一类是从图形学出发进行植物形态变化的模型研究,该领域的研究能得到逼真的形态图像,但建模时,未考虑作物生长的真实性,该类模型不能用于实际生产指导;另一类是农业工程领域研究人员试图结合植物生理学建立符合植物自身特性的虚拟植物模型,并在虚拟环境中模拟植物对环境的响应情况,这部分模型大部分是基于宏观实验的统计模型,虽然能在一定程度上反映作物的形态变化,但并未对作物形态发生变化的机理进行探究,无法获得植物对环境的响应机制,因此在实际应用中存在局限性。
   针对现有模型的不足,本文从“作物形态的变化过程就是其内部组织细胞的变形过程”这个观点出发,对黄瓜叶片宏观形态变化及其内部细胞的变化情况进行实验研究,在此基础上建立了基于微观力学的宏观形态变化模型,并与真实形态进行了比较,模拟结果和真实形态在一定范围内具有较好的吻合度。借助该模型可以了解特定宏观形态下,作物本身对水分、光温的需求情况和自身的生命特征,从而为生产实际中水分等环境因子的调控提供理论依据;对实现我国设施农业的高效和可持续发展具有十分重要的理论意义和实用价值。
   1、考查了叶片含水量变化时,叶片表面气孔、叶片内部细胞及胞间结构变化情况。叶片含水量为89.9%时,所有的叶面气孔呈展开状态,细胞间隙明显,细胞形态饱满,细胞内部叶绿体片层清晰:当叶片含水量为86.7%时,只有1/3的表面气孔完全张开,细胞形态开始变得不饱满,细胞间隙减小,细胞内部叶绿体肿胀并出现脂类小球;叶片含水量为75.4%时,表面气孔基本处于完全闭合状态,叶片表面出现收缩,细胞呈现收缩,细胞间隙进一步减小,细胞内部叶绿体进一步肿胀甚至解体,叶绿体内部嗜锇颗粒增多增大;叶片水分含量为60%左右时,叶片完全萎蔫,表面气孔完全闭合,部分气孔的保卫细胞出现坏死现象,表面皱褶进一步加剧,细胞变形严重,细胞间隙消失,细胞内部大多数细胞器解体。
   2、利用切片技术和纳米压痕技术对黄瓜叶肉细胞的细胞壁力学特性进行了测试,并对加载-卸载曲线、以及应力-应变曲线进行了分析。结果表明,当应力小于1Mpa时,细胞壁呈现非线性弹性特征;当应力小于0.4Mpa时,细胞壁的非线性特征减弱,可以视为是线性弹性材料。本文所得到细胞壁力学参数是在对黄瓜叶片组织进行脱水处理后测量得到的,而植物体内细胞壁含有少量水分,因此两者存在一定的差异,在应用细胞壁的力学参数时需要考虑水分的影响。
   3、采用FEM有限元方法,建立了符合生理学特征的叶肉细胞力学模型——内部充满液体的球形细胞力学模型,根据水分代谢方程,计算出由于蒸腾作用而产生叶肉细胞内膨压变化量,对单个细胞进行受力分析,得到细胞壁上任一点在膨压随时间变化的情况。
   4、对叶脉结构进行多尺度分析的基础上,建立了细胞结构、分层结构、膨压对叶脉力学性能影响的计算模型。
   5、在植物组织力学性能方面,首次借助均匀化方法,得到了叶肉组织等效材料属性的计算模型,并比较了叶片在不同水分条件下力学特性的变化。其计算结果为计算叶片的宏观变形模型提供了有效的依据。
   6、首次借助三维激光扫描与重建技术、显微技术,结合生物力学,建立了叶片的变形模型,根据不同的水分情况,计算得到不同的宏观形态模型。将模拟结果和真实叶片的三维扫描数据进行了比较,结果发现两者有较好的吻合度。借助该模型计算了各种形态黄瓜叶片的含水量,叶片含水量在70%-90%之间变化时,模型的计算值与实测值之间基于1∶1直线的决定系数R2为0.823,RMSE为3.4223。
   7、根据光温因子和黄瓜叶片的生长情况,建立了以光温因子为驱动变量,黄瓜叶特征参数、叶柄直径和长度的模拟模型。在此基础上,对不同光温因子条件下生长的叶片进行缺水情况的模拟,得到光温因子影响下的叶片缺水形态变化。
[硕士论文] 撒玉霞
食品科学 齐鲁工业大学 2013(学位年度)
摘要:本课题以液体悬浮培养的发状念珠藻细胞为研究对象,人工模拟UV-B辐射,研究UV-B辐射对发状念珠藻细胞膜系统及DNA的影响,探究发状念珠藻细胞对UV-B辐射的响应,主要实验结果如下:
  (1)在UV-B辐射下,研究发状念珠藻细胞中活性氧、脂质过氧化以及抗氧化酶活性的变化,探讨UV-B辐射对发状念珠藻细胞活性氧代谢的影响。实验结果表明,在低强度(1W/m2)和高强度(5W/m2)UV-B辐射下,处理时间延长,发状念珠藻细胞中的超氧阴离子自由基(· O2-)与过氧化氢(H2O2)的含量显著增加,·O2-的含量在辐射处理6h时达到最大480.62、510.34nmol·g-1DW,分别为对照的160.09%和169.99%;H2O2的含量是持续增加,在48h达到210.24和229.89nmol·g-1DW。丙二醛(MDA)含量在48h时达到0.085和0.147μmol·g-1DW,分别为对照的251.70%和413.72%;质膜相对透性不断增大。超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性先升高后降低,在辐射12h时均达到最大;抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性在辐射初期(0-6 h)呈增长趋势,随后经低强度(1W/m2)UV-B辐射处理的APX活性变化不稳定,高强度(5W/m2)UV-B辐射处理的APX活性迅速降低。
  (2)发状念珠藻细胞膜经UV-B辐射处理后形态发生改变;其主要成分糖脂、磷脂含量降低,这是由于紫外胁迫破坏参与脂质合成的酶,致使糖脂、磷脂合成受阻;UV-B辐射可诱导发状念珠藻细胞膜蛋白中33 kDa蛋白质含量增加,也可诱导新的58kDa、114kDa蛋白质合成;此外,UV-B辐射处理还可增加发状念珠藻细胞中不饱和脂肪酸(C16:1,C18:1)的含量,利于发状念珠藻细胞进行光合作用,不饱和脂肪酸还可调节蓝藻对紫外胁迫的耐受性,利于发状念珠藻细胞在紫外胁迫环境下生存。
  (3)用CTAB法提取发状念珠藻细胞DNA,研究UV-B辐射对发状念珠藻细胞DNA的影响,结果如下:通过对各种细胞破碎方法的比较,得出液氮研磨法破碎细胞所得的DNA纯度高,不易降解。因此,本实验采用液氮研磨法破碎细胞,CTAB法提取DNA,并进行琼脂糖凝胶电泳,研究UV-B辐射对发状念珠藻细胞DNA的影响。结果表明,低强度(1W/m2)短时间(24h)的UV-B辐射处理对发状念珠藻细胞DNA造成的降解不明显,长时间(48h)处理造成DNA降解;高强度(5W/m2)UV-B辐射会使DNA完全降解。UV-B辐射会导致发状念珠藻细胞DNA链断裂;发状念珠藻细胞DNA解旋荧光测定(FADU)实验表明,发状念珠藻细胞DNA链的断裂情况与辐射强度和辐射时间有关,但不成正比。同强度(1W/m2)的UV-B处理,时间越长,DNA链断裂越严重;同时间(24h)不同强度的UV-B处理,DNA链断裂情况不明显。
[硕士论文] 李响
生物物理学 大连海事大学 2013(学位年度)
摘要:本实验室前期研究表明低剂量重离子辐射能够水稻种子能引起其发育到三叶期出现生长刺激效应,并且表现为株高的显著增加,电镜观察发现其叶片线粒体数量增多。线粒体作为植物体内参与氧化应激的重要细胞器,其功能紊乱将导致活性氧的增多,产生脂质过氧化损伤,影响抗氧化酶系活性及关键蛋白的表达量的改变等。我们推测低剂量辐射引起的线粒体功能紊乱和继发型ROS的产生可能有直接关系,是产生低剂量刺激效应的可能原因。而线粒体功能紊乱随辐射后发育阶段的改变的变化情况亟需研究。为进一步研究低剂量辐射对水稻不同发育阶段的抗氧化应激的影响,本实验以粳稻日本晴作为实验材料,采用为中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速装置提供的能量为1.98GeV的12C高能离子束流(LET=30KeV/um)辐射干种子,剂量分别为0、0.1、0.2、1和2 Gy。研究不同发育阶段的水稻单株重量,抗氧化酶系活力及线粒体关键蛋白编码基因的相对表达量变化情况,分析重离子辐射后水稻不同发育阶段线粒体功能紊乱和低剂量辐射生物学效应的关系。结果发现,受到不同剂量12C重离子辐射后的水稻种子,在不同时间的重量随发育阶段的变化规律并不一致,低剂量生长刺激现象主要表现在三叶期,且三叶期抗氧化应激相关酶系以及脂质过氧化损伤比较明显。编码线粒体内关键蛋白的sdhb基因和AOX1a基因表达量随辐射剂量改变变化规律不同,较低剂量辐射对这两个基因表达量的影响持续时间更长。本论文对于线粒体功能紊乱和低剂量辐射生物学效应关系研究具有重要的理论价值。
[硕士论文] 李西山
生物物理学 大连海事大学 2013(学位年度)
摘要:前期研究表明低剂量重离子辐射能够引起水稻种子在三叶期出现生长刺激效应,并且表现株高的增加,电镜观察发现其叶片叶绿体基粒片层数量增多。叶绿体作为植物体内光合作用的重要场所,其光合效能及关键蛋白表达的改变,可能和这种低剂量辐射刺激效应直接相关,然而其具体机制还尚不十分清楚。为研究重离子辐射对水稻光合效能影响的机制,本研究以粳稻日本晴作为实验材料,水稻种子用中科院近代物理研究所的兰州重离子加速器装置提供的高能离子放射束流12C进行处理,射能量为1.98 GeV,传能线密度LET值为30 KeV·μm-1,低剂量材料组剂量为0、0.04、0.1、0.2、1和2 Gy共6个剂量组;高、低剂量材料组辐剂量为0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、4、5、10和20 Gy共14个剂量组。通过对光合效能的表征参数叶绿素荧光参数Fv/Fm、叶绿素含量(叶绿素a、b)和外周捕光色素蛋白CP24表达量的改变研究重离子辐射对水稻光合效能影响的机制。结果发现,不同剂量12C重离子辐射引起水稻三叶期叶绿素荧光参数Fv/Fm在较低剂量(≤1 Gy)时随剂量的增加而逐渐下降,在较高剂量(>1 Gy)变化相反;而叶绿素a、b和总叶绿素含量,在10Gy处三者含量均极其显著高于未处理组(p<0.01),其余剂量下(0.01、0.1、1、2和20Gy)三者含量均显著低于未处理组(p<0.05);三叶期叶片CP24蛋白表达量与其编码基因lhcb6的mRNA水平的均发生变化,在较低剂量(≤1 Gy)时,两者表达量的变化完全相反,在较高剂量(特别是20 Gy)时,两者变化一致。通过皮尔森相关性分析发现,12C重离子辐射对生物体造成的低剂量生物学效应存在一个阈值,以1Gy为分界。
[硕士论文] 刘晓敏
水土保持与荒漠化防治 内蒙古农业大学 2013(学位年度)
摘要:本文通过室内轴向拉伸试验,研究了内蒙古鄂尔多斯地区3~4a生的水土保持植物:柠条(Caragana intermedia Kuang et H.C.Fu)、沙柳(Salix psammophila C.wang et Ch.Y.Yang)、沙地柏(Sabina vulgaris Ant.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)和沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)侧根分支处的抗拉力学特性。结果表明:
  (1)在轴向拉力作用下,5种植物侧根分支处平均抗拉力和平均抗拉强度的种间比较为:柠条(118.69N、28.96MPa)、沙柳(112.2N、17.14MPa)、沙地柏(70.35N、14.59MPa)、白沙蒿(68.05N、7.31MPa)、沙棘(38.74N、4.94MPa)。
  (2)对于上级根分支为两条下级根的试验根,柠条、沙柳、沙地柏、白沙蒿和沙棘侧根分支处的断裂比例分别占有效试验根数的98.98%、96.36%、79.45%、73.75%和64.52%。5种植物侧根分支处的抗拉力普遍低于相邻直段根的抗拉力,随着根径的增大,侧根分支处与直段根抗拉强度的比值逐渐减小。当根径为2.5mm时,柠条和沙柳侧根分支处的抗拉强度约为直段根的90%,白沙蒿侧根分支处的抗拉强度约为直段根的80%,沙棘和沙地柏侧根分支处的抗拉强度约为直段根的70%。
  (3)5种植物鲱骨型与二分枝型侧根分支处抗拉力无显著差异。5种植物侧根分支处的抗拉力与该处直径呈幂函数正相关关系,抗拉强度与该处直径呈幂函数负相关关系。
  (4)5种植物侧根分支处的抗拉力、抗拉强度均随着拉伸速度的增大而增大,随着土壤含水量的增大而减小。柠条、沙柳和白沙蒿侧根分支处的抗拉力、抗拉强度均表现为:生长季初期大于生长旺盛期;沙地柏和沙棘反之。
[硕士论文] 邹春富
农业机械化 南京农业大学 2013(学位年度)
摘要:植物电信号是与植物生理过程及体内传送信号密切相关的主要生理信号,是植物对环境变化刺激产生的反应。由于电信号是反映植物生长状况及生理信息的重要信号,因此可以将其作为温室生产调控温度、湿度等环境因子的一个参考依据。最优化调控环境因子,可以使植物生长状况达到最佳,进而可以提高农作物产量。因此,对植物电信号的监测及分析展开研究,将会对设施农业技术、信息化农业技术以及精准农业技术(信息技术、生物技术和工程技术等高新技术的一系列综合)的研究及推广具有重要的推动作用。
  本文综合运用模拟电子技术、单片机编程技术、串行通信技术、无线射频技术、VB编程、数据库技术、传感器技术等设计了一个对植物电信号的实时测量系统。所设计的系统具有实时性好、抗干扰性强及可实现远程测量、分布式测量等特点。论文主要从课题研究现状及发展趋势、系统整体设计方案、系统硬件设计方案、系统软件设计方案、系统功能仿真及实验、研究总结等六个方面展开论述。
  首先分析了本课题国际研究现状以及国内研究现状,详细介绍了国际上以及国内对植物电信号的研究历史、研究进展等情况,并分析了植物电信号研究的发展趋势。在分析本课题国内外研究现状和发展趋势的基础上,提出了系统的整体设计方案。然后分别具体分析了系统的硬件设计方案和软件设计方案,并提出了软硬件设计过程中抗干扰的措施。
  在整体设计方案中,详细介绍了系统的整体功能,并介绍了系统在硬件上的模块组成及各组成模块的功能。系统主要由若干个电子标签、终端阅读器以及PC上位机构成;其中,电子标签和阅读器构成一个无线传感网络。电子标签主要实现对植物电信号的采集及发送,终端阅读器接收各个电子标签传送来的数据信息并将信息通过串口发送至PC上位机,PC上位机上可以观测到各个标签所测得的植物电信号幅值大小及实时曲线。
  在硬件设计方案中详细介绍了各个模块的工作原理、模块中所用芯片的选型及所选芯片的特点、各个模块的电路原理图。先后介绍了信号采集模块、模数转换模块、控制器模块、射频收发模块、系统供电电源模块、串行通信模块以及液晶显示模块等7个模块的工作原理、芯片选型、电路原理。其中,信号采集模块详细介绍了其中的前置放大电路、陷波电路、低通滤波电路、二级放大电路及末级放大电路中所用集成运放的选型和所选运放的特点及电阻、电容参数选择。
  在软件设计方案中介绍了电子标签中单片机和阅读器中单片机的主程序流程图、子程序流程图以及PC上位机程序设计方案。首先介绍了电子标签中单片机的主程序设计流程及A/D采样子程序设计流程。接着介绍了阅读器中单片机主程序设计流程及串行通信子程序流程,并详细介绍了射频收发芯片NRF24L01编程设计方案。最后详细介绍了PC上位机程序设计的方案、包括界面窗体设计的方案、界面窗体与数据库关联的设计方案、两个界面窗体间相关联的设计方案,并详细介绍了界面窗体设计中所运用控件的作用及特点。
  在系统仿真和实验部分利用了电子电路软件对电路系统各模块进行了效果仿真测试,从电路仿真的结果来看,电路各功能模块基本能够符合设计要求。在实验测量中选取了三种植物进行测试,记录了植物电信号数值并描绘出大致的信号波形。
  最后对本测试系统作了概要的总结,指出了本文研究的不足之处以及今后需要调整和改进的方向。
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