静水高压处理对水稻植株生理特性的影响

 以75 MPa静水高压处理萌动的水稻种子12 h，成苗后移栽至大田，研究高压处理后植株剑叶光合特性的变化。结果显示，静水高压处理后，粤香占和粤丰占种子的发芽率分别降低了14.4% 和16.6%，成苗率分别降至对照的24.6%和21.9%，生长明显受抑制，幼苗的株高在35天左右才能追赶上对照。高压处理的粤香占剑叶在生育过程中的净光合速率（P_n）和表观量子效率（AQY）的总平均值分别比未处理的对照增加了9.2%和12.4%，而粤丰占则分别增加5.7%和17.4%。高压处理后两个品种的植株叶片不同生长时期的平均光合色素含量均高于未处理的对照，在生长后期的衰老过程中高压处理植株剑叶的色素含量和PSⅡ光化学效率F_v/F_m下降速率较各自的未处理对照缓慢。高压处理后两个水稻品种的生物量和单株产量分别比对照提高了8%~27%及7%~14%。提出高压处理可能作为一种新的选育品种的方法。     

FTIR光谱结合曲线拟合研究萌发水稻种子

种子的萌发是种子生命历程中的主要组成部分之一,了解种子萌发过程中经历的生理生化变化,准确确定种子的活力,对农业生产很重要,因而,研究种子萌发有重要意义。采用傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合研究不同萌发程度的水稻种子,以探寻种子贮藏物质动员情况,对不同萌发时间的水稻种子进行傅里叶变换红外光谱、二阶导数光谱、二维相关红外光谱和曲线拟合研究。结果显示,原始红外光谱整体相似,光谱反映出水稻种子的主要贮藏物质为淀粉、蛋白质和脂肪;吸收峰强度比A_{1 659}/A_{1 019},A_{1 740}/A_{1 019},A_{1 157}/A_{1 019},A_{1 157}/A_{1 081}随萌发时间的增加而降低。814～1 000和1 028～1 340 cm-1范围内的二维相关红外光谱结果显示自动峰个数和最强自动峰的位置、强度随种子萌发时间的增加而变化,表明种子在萌发过程中糖类和蛋白质发生变化。二阶导数光谱在1 200～950 cm-1范围内出现七个峰,其中988 cm-1处的峰随萌发时间的增加向较高波数蓝移,而1 053和1 158 cm-1处的峰向较低波数红移,表明水稻种子在萌发过程中多糖的结构和含量可能发生了变化;在1 700～1 600 cm-1范围内出现九个峰,其中1 641和1 692 cm-1处的峰呈现随萌发时间的增加红移到较低波数的趋势,表明水稻种子在萌发过程中蛋白质的结构和含量可能发生了变化;在1 800～1 700 cm-1范围二阶导数光谱仅观察到1 712和1 744 cm-1处的两个峰,其中1 744 cm-1由脂类物质C═O伸缩振动引起,为脂肪的特征峰。为进一步研究水稻种子萌发过程中贮藏物质的具体变化,以二阶导数光谱确定的子峰位置和数目为依据,对原始红外光谱的1 200～950与1 800～1 600 cm-1区域进行曲线拟合分析。曲线拟合结果显示,随萌发时间的增加,多糖和蛋白质的相对含量总体上呈现下降趋势,脂肪的相对含量先降后升。研究表明,傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合可作为研究种子萌发的有效手段。     

一种基于迭代子空间直接求逆算法的高效子空间混合算法

发展一种基于迭代子空间直接求逆（DIIS）算法的可用于快速求解原子和分子Hartree-Fock方程的子空间混合算法。该算法利用不同大小的子空间的混合将更接近收敛的Fock矩阵的权重增大,混合后的Fock矩阵作为新的迭代起点能有效减少自洽场迭代（SCF）过程中的迭代次数。与DIIS算法进行对比,发现该算法优于两种不同子空间的DIIS算法,并有效减少了计算量。     

高压下尼龙1010-单壁碳纳米管复合材料的结晶行为

 采用XKY-6×1200MN型六面顶压机,在不同温度、压力条件下处理30 min后制备了尼龙1010(PA1010)-单壁碳纳米管（SWCNT）复合材料的高压结晶样品,通过X射线衍射（XRD）、差热分析仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,研究了高压处理样品的结晶行为、结构变化及形貌特征。结果表明：在1.0~2.5 GPa压力下,属于高压熔体结晶;在3.0和4.5 GPa压力下属于高压退火处理;高压结晶或高压退火均有助于聚合物片层晶体的增厚,并且高压熔体结晶的增厚效果优于高压退火处理。XRD结果表明,PA1010的三斜晶型在高压处理后保持不变,高压熔体结晶或高压退火都可以使(100)晶面和(010)晶面间距减小,即高压处理致使聚合物分子链紧密堆积。DSC结果表明：在高压熔体结晶过程中,升高压力和温度可以得到片层厚度较大的PA1010晶体;在2.0 GPa、350 ℃下获得的高压结晶样品的熔点和结晶度最高,分别达到208.5 ℃和64.6%。SEM和TEM结果表明：与常压结晶样品相比,高压结晶样品内部出现c轴厚度超过150 μm的大尺寸晶体;SWCNT与PA1010基体之间形成相互穿插的网络结构,刚性的SWCNT作为高压成核剂促进PA1010晶体生长和增厚。     

高静水压对水稻种子萌发及同工酶的影响

 利用不同静水压力和不同保压时间处理了籼稻粤香占种子，研究发现，随着压力的增加和保压时间的延长，水稻发芽率和成苗率明显下降，高压处理后的水稻在苗期的生长受到明显抑制，大约生长30 d株高才赶上对照；聚丙烯酰胺凝胶电泳显示高静水压力抑制了种子幼苗的酯酶（Esterase）同工酶的表达，但对其它几种同工酶如过氧化物酶（Peroxidase）、超氧化物歧化酶（Superoxider Dismutase）和苹果酸酶（Malic Enyme）等影响较小。利用同一压力和保压时间处理，不同类型的水稻（Oryza sativa L.）品种种子，其中包括籼稻（粤香占和南京11）、粳稻（秋光和台中65）和中间类型Bulu稻（Bulu Gendjah 和Bulu Rusa），结果发现所有类型水稻种子的发芽率和成苗率都显著降低，但因水稻类型的不同其影响程度也不同，籼型水稻南京11和粤香占的耐压性最弱，粳型水稻秋光和台中65最强，中间型Bulu水稻Bulu Gendjah和 Bulu Rusa居中。上述结果表明，静水高压能够显著降低水稻的种子的发芽率和成苗率，抑制幼苗前期的生长和酯酶同工酶的表达。     

基于稀疏子空间的类星体光谱异常特征并行提取与分析

类星体是人类所观测到的最遥远天体,对于了解早期宇宙的演化具有重要科学意义。由于类星体距离地球较远,其红移一般较大,导致在光学观测窗口中只有很少的特征（发射线）,且难以识别。类星体光谱的异常特征提取与分析可对未知类星体的识别,提供有效的判别依据。离群检测作为数据挖掘领域的一个主要研究内容,旨在发现那些稀有、特殊数据对象及异常特征,可作为从海量类星体光谱数据中,发现特殊、未知类星体的一种有效途径和手段。Spark作为新一代大数据分布式处理框架,可为海量天体光谱的有效分析和处理,提供一个高效且可靠的并行编程平台。本文充分利用集群系统和Spark编程模型的强大数据处理能力,提出一种基于稀疏子空间的类星体光谱异常特征并行提取与分析方法,其工作由三个模块组成,即类星体光谱特征约减、类星体光谱的稀疏子空间构造和搜索、类星体光谱异常特征提取并行算法设计与分析。类星体光谱特征约减模块,通过属性相关性分析来识别呈现聚类结构的类星体光谱特征线,这些特征线通常会聚集在稠密区域且对类星体光谱异常特征检测毫无意义。光谱特征约减旨在运行异常特征检测算法之前剪枝类星体光谱的冗余特征线,缩小光谱数据检测范围。类星体光谱的稀疏子空间构造和搜索模块,通过设定的稀疏系数阈值来测量类星体光谱的子空间密度,并采用粒子群优化方法作为稀疏子空间的搜索策略,从而快速、高效地获取类星体的异常特征。在第三个模块中,提出了一种MapReduce框架下的类星体光谱异常数据并行检测算法,该算法由并行化数据约减策略、稀疏子空间并行搜索技术两个MapReduce构成,达到适应海量光谱数据的处理目标。最后对检测出的部分类星体异常特征进行了理论分析、测量及人眼证认,充分说明稀疏子空间可为识别特殊、未知类星体候选源,提供有效支持和有力证据。     

X射线致HeLa细胞损伤过程中NADPH氧化酶的作斥

以HeLa细胞为实验材料,探讨了NADPH氧化酶在X射线诱导细胞损伤过程中的作用。结果显示,12Cry X射线辐照后细胞内活性氧（ROS）明显增加,在用NADPH氧化酶抑制剂处理后再辐照,则细胞内ROS降低到未辐照水平;同时辐照后NADPH氧化酶细胞质亚基p47^phox在细胞质积聚并和细胞膜亚基gp91^phox结合;Western blotting检测结果显示,NADPH氧化酶的关键亚基gp91^phox的表达量明显增加。以上结果说明,NADPH氧化酶可以被X射线激活,由其介导产生的ROS在X射线诱导HeLa细胞损伤过程中扮演重要角色。     

极低频高压脉冲电场对萌发玉米种子超弱发光的影响

生物超弱发光是来自细胞的电磁信号,在揭示电磁生物学效应的机理研究中具有重要作用.为了研究极低频脉冲电场生物学效应及其机理,采用基于玉米细胞电位波动频率的1 Hz极低频高压脉冲电场处理萌发玉米种子,结果发现玉米种子的萌发过程明显加快,根长和芽长均有显著增长.对萌发种子的自发发光和延迟发光的测量结果显示,1 Hz极低频高压脉冲电场对萌发过程中玉米种子的自发发光和延迟发光积分强度都有明显的促进作用,表明1 Hz极低频高压脉冲电场加速了玉米种子萌发过程中的DNA合成和细胞代谢.     

极低频高压脉冲电场对萌发玉米种子超弱发光的影响

生物超弱发光是来自细胞的电磁信号,在揭示电磁生物学效应的机理研究中具有重要作用.为了研究极低频脉冲电场生物学效应及其机理,采用基于玉米细胞电位波动频率的1Hz极低频高压脉冲电场处理萌发玉米种子,结果发现玉米种子的萌发过程明显加快,根长和芽长均有显著增长.对萌发种子的自发发光和延迟发光的测量结果显示,1Hz极低频高压脉冲电场对萌发过程中玉米种子的自发发光和延迟发光积分强度都有明显的促进作用,表明1Hz极低频高压脉冲电场加速了玉米种子萌发过程中的DNA合成和细胞代谢.     

自由曲面镜片波前像差扩束-缩束拼接技术

为解决波前传感器检测自由曲面镜片时测量口径不匹配,在拼接检测方法中测量过程及数据处理较为繁琐等问题,提出了一种测量自由曲面镜片的方法.该方法在扩大单次测量光束直径后对自由曲面镜片波前像差进行检测,再由波前传感器接收缩小后的带有扩束测量区域波前信息的光束.设计光路测量得到4个直径扩大10倍后的子孔径波前像差,完成扩束子孔径的波前重构及拼接.为验证实验的可靠性,对测得的扩束子孔径进行波前重构后与哈特曼传感器生成的子孔径像差峰谷值进行比较,并观察扩束子孔径拼接波面的平整性.实验结果表明:该方法能有效增大小口径波前传感器的测量范围,提高检测效率,可以用于大口径镜片的波前像差检测上.     

水稻压致变异和高压对水稻生长发育的影响

 将高收获指数型优质籼稻（Oryza sativa L.）品种“粤香占”种子在不同条件下进行了3个生长周期的高压种子处理和实验室种植试验。稻种经高压处理后,与对照样品相比,当代种子发芽和秧苗成长较慢且植株个体差异较大;后期生长较快,分蘖数及产量与对照样持平或有所增加。受压样品产生了4种新的植株变异,其中2种为不育植株,另外两种变异植株种植至F2及F3代,变异性状都能稳定遗传。表明高压不仅可以对水稻当代植株生理产生明显的影响,而且可以诱导水稻产生明显和稳定的可遗传变异。     

水稻高压诱变与突变体的ISSR分析

 以两个水稻（Oryza sativa L.）品种粤香占和毕粳38号为材料,通过高压处理,获得了5个当代突变体和4个后代分离出的突变体。ISSR分析表明高压可以诱导水稻产生变异,这种变异是由于遗传物质（DNA）的改变所引起的。由高压诱变产生的水稻突变体不仅在当代出现,而且具有很高的遗传稳定性,突变体与原种的遗传差异越大,其稳定性越高。     

高静水压处理水稻诱导稳定遗传变异系的DNA分析

 用高压手段诱变水稻品种“毕粳38”,产生了两个稳定的可遗传的变异：变异1,植株分蘖减少,成熟期较原种提早20 d;变异2,植株变高,分蘖增加,籽粒变长,类似于籼稻。对原种及两个变异进行了ISSR及RAPD分析,结果显示原种及两个变异在ISSR和RAPD的检测中多态性明显,分别为28.57%和45.98%。变异2的变异大于变异1;ISSR检测中原种与变异1的平均绝对距离系数为0.030 3,与变异2的平均绝对距离系数为0.261 3。RAPD检测中原种与变异1的平均绝对距离系数0.084 5,与变异2的平均绝对距离系数为0.416 7。研究结果表明：高静水压可以对高等植物的种子进行诱变,产生在表型上及DNA分子水平上均可稳定遗传的变异。研究结果首次从DNA分子水平上证明高静水压处理可以产生变异。继各种化学制剂、各种射线诱变等方法之后,高压不失为一种行之有效的新诱变方法。     

高压处理后水稻抗氧化酶活性及对逆境胁迫的响应

 对经高静水压处理的水稻粤香占（Oryza sativa L. cv. Yuexiangzhan）种子播种后的植株进行了抗氧化酶活性的测定和对逆境胁迫响应的研究。结果表明,高压处理抑制了水稻生长早期（12 d）色素和蛋白质含量的增加,并使早期抗氧化酶活性表现较对照低。随着播种天数增加,经高压处理的材料中的色素、蛋白质含量不同程度地增加,抗氧化酶活性发生改变,至播种后32 d时,高压处理的叶绿素含量和可溶性蛋白含量都高于对照粤香占。在自然低温条件下,经高压（干压、湿压）处理的植株其Rubisco大、小亚基含量和光合色素含量较高,抗光抑制能力增强,具一定的耐低温性。     

农作物种子发芽时贮藏物质动员的红外光谱研究

研究种子萌发时贮藏物质动员的一般方法是化学方法,操作烦琐耗时。作者利用傅里叶变换红外光谱对豆类(大豆、蚕豆、豌豆)及禾谷类(稻谷、小麦、大麦)农作物种子发芽时贮藏物质动员情况进行了研究。结果表明,豆类种子发芽前后在1 200～1 000 cm-1范围的光谱变化显著,表明在发芽过程中糖类物质消耗较多;禾谷类种子发芽前后蛋白质酰胺带的强度明显下降,说明发芽过程中贮藏蛋白质被利用了;另外,禾谷类种子发芽后脂类特征峰强度也下降,说明发芽过程中贮藏脂类也被动用了。红外光谱法在种子学研究方面具有快速、方便、不需对样品进行分离提取等特点。     

高压处理种子对西瓜生长发育的影响

以8个汴梁西瓜品种(京引21、花皮88、圳板、郭牟、金玫黑、金小兰、日本瓜和蜜玫绿)为实验材料,采用样本率的显著性检验t、检验及单因素方差分析方法,研究了26~28 MPa的高氮气压及50~150 MPa的高静水压处理种子对西瓜出苗率、叶绿素含量、过氧化物酶活性、单瓜重、含糖量等生长特性的影响。结果表明:高压处理会显著(P0.05)或极显著(P0.01)地降低西瓜的出苗率和幼苗期叶片的类胡萝卜素含量,提高幼苗期叶片的叶绿素a含量和过氧化物酶的活性。高压处理种子对于含糖量和单瓜重这两个农艺性状的影响,品种间存在较大差异。其中,在50~150 MPa高压下处理种子20 min主要影响日本瓜(P0.001)和金小兰(P0.092)的单瓜重以及郭牟的含糖量(P0.064)。     

连续偏振光谱的稻种发芽率检测方法研究

针对目前传统稻种发芽率检测方法周期长、精度低的问题,提出新颖的基于连续偏振光谱技术实现稻种发芽率快速、无损检测的方法。以不同老化天数稻种为检测目标,10 min为检测时间点,使用起偏器将光纤准直光源调制成线偏振光垂直入射稻种浸出液,而后以5°为间隔旋转检偏器,并通过光纤光谱仪检测透射的光谱,对检测的偏振光谱通过归一化预处理后,根据不同发芽率稻种检测时偏振角及波长的贡献给出特征偏振角和特征波长,特征偏振角为0°,5°和25°,特征波长为576,620和788 nm,将获取的连续偏振光谱以特征偏振角和特征波长处的透射率为输入,构建稻种发芽率检测模型。分别比较运用偏最小二乘法回归(partial least squares regression,PLSR)、BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)、径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)三种建模方法建立稻种发芽率检测模型。分别用老化天数为0,2,4,6 d的稻种,在不同的偏振角共测量1 520组实验数据,其中912组数据作为校正集,608组数据作为预测集,建模结果表明三种模型预测精度较高,其中RBFNN模型预测精度最高,其相关系数r为0.976,均方误差RMSE为0.785,平均相对误差MRE为0.85%。表明利用连续偏振光谱技术通过多维度光谱信息能够有效实现稻种发芽率的快速、准确检测。     

Biophotons and Emergence of Quantum Coherence—A Diffusion Entropy Analysis

We study the emission of photons from germinating seeds using an experimental technique designed to detect light of extremely small intensity. We analyze the dark count signal without germinating seeds as well as the photon emission during the germination process. The technique of analysis adopted here, called diffusion entropy analysis (DEA) and originally designed to measure the temporal complexity of astrophysical, sociological and physiological processes, rests on Kolmogorov complexity. The updated version of DEA used in this paper is designed to determine if the signal complexity is generated either by non-ergodic crucial events with a non-stationary correlation function or by the infinite memory of a stationary but non-integrable correlation function or by a mixture of both processes. We find that dark count yields the ordinary scaling, thereby showing that no complexity of either kinds may occur without any seeds in the chamber. In the presence of seeds in the chamber anomalous scaling emerges, reminiscent of that found in neuro-physiological processes. However, this is a mixture of both processes and with the progress of germination the non-ergodic component tends to vanish and complexity becomes dominated by the stationary infinite memory. We illustrate some conjectures ranging from stress induced annihilation of crucial events to the emergence of quantum coherence.