微流控芯片监测绿色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达

目前主要使用激光共聚焦扫描显微镜观察绿色荧光蛋白的表达,但需要昂贵的仪器并耗费大量时间。本研究开发了一种新型激光诱导的微流芯片检测系统来监测绿色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达。该系统主要由激光装置、光路系统、微流控芯片、光电倍增管和计算机处理系统等5部分组成。对该系统的测试结果显示,随着诱导强度的增强监测信号峰也随之增强,并且与激光共聚焦显微镜观察的结果一致。利用该芯片系统能够快速准确地筛选和鉴定用绿色荧光蛋白作为标记的细胞克隆,可以替代PCR鉴定方法。但该系统仅仅能够监测表达强度,不能够满足蛋白定位等高水平研究,因此,该系统适合应用于环境的微生物监测、药物筛选和其他无需观察蛋白定位等研究。     

农田土壤固碳措施的温室气体泄漏和净减排潜力

农田土壤固碳措施作为京都议定书认可的大气CO2减排途径受到了广泛关注.研究表明,农田土壤固碳措施在主要农业国家和全球都具有很大的固碳潜力.但是,实施农田土壤固碳措施有可能影响农业中化石燃料消耗和其他农业投入的CO2排放和非CO2温室气体排放.这些土壤碳库以外的温室气体排放变化可能抵消部分甚至全部土壤固碳效果,构成了农田土壤固碳措施的温室气体泄漏.因此,将土壤固碳和温室气体泄漏综合计算的净减排潜力成为了判定土壤固碳措施可行性的首要标准.综述总结了目前较受重视的一些农田措施(包括施用化学氮肥、免耕和保护性耕作、灌溉、秸秆还田、施用禽畜粪便以及污灌)的土壤固碳潜力,温室气体泄漏和净减排潜力研究成果.结果表明,温室气体泄漏可抵消以上措施土壤固碳效益的-241%～660%.建议在今后的研究中,应该关注土壤碳饱和、气候变化及土地利用变化对农田固碳措施温室气体泄漏和净减排潜力的评估结果的影响.     

一种基于微流控芯片和电化学自组装单层的多细胞表面构图方法

细胞表面构图技术对于研究细胞以及细胞间相互作用具有重要意义。近年来随着微加工技术与表面修饰技术的发展,出现了多种细胞表面构图方法。本研究介绍一种基于微流控芯片和电化学自组装单层修饰的多细胞表面构图方法。该方法通过软光刻技术加工具有2种细胞拦截坝结构阵列的微流控通道来实现2种细胞在芯片表面准确定位;通过表面修饰具有阻碍细胞贴壁特性自组装单层来实现对细胞生长区域的限制;最终实现2种不同细胞近距离表面构图。该方法的优点在于,可以使多种细胞根据需要进行准确的表面构图,细胞区域之间没有物理隔离共享培养微环境,允许不同种细胞通过细胞分泌因子进行相互作用,基底透明表面开放可以使用多种观测手段。该方法可以用于不同种细胞间相互作用的研究。     

一类正广义系统的能控性和能观性

对于广义系统的能控性和能观性的研究已经取得了很多成果,但对于正广义系统的研究,目前还处于起步阶段,需要进一步的研究．本文研究了一类正广义系统,通过Drazin逆给出了判别系统能控性和能观性的充分条件,并通过例子验证了本文结论的有效性．     

微流控分析芯片在医学领域的应用

微全分析系统(μ_TAS)又称为芯片实验室,自从Manz等于20世纪90年代首次提出这一概念以来,经过十余年的发展μ_TAS已成为生物分析的一个独立领域并被学术界所认可。微流控分析芯片作为μ_TAS发展的主要方向以其快速、高效分析,低消耗和微型化等特点发展非常迅速。在此结合微流控分析芯片在医学领域的应用状况,着重从基因检测、蛋白质分析和细胞分析等方面,对该技术在医学领域里的应用及其未来发展趋势作一综述。     

肺癌循环肿瘤细胞的单细胞EGFR基因突变检测

循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells,CTCs）是从肿瘤原发病灶脱落并侵入外周血循环的肿瘤细胞。由于CTCs存在较大的异质性,其与癌症发展转移密切相关,但目前尚缺乏有效的CTCs单细胞异质性检测方法。鉴于此,本文发展了在单细胞层面对CTCs进行基因突变的检测方法并用于单个肺癌CTC的EGFR（Epidermal growth factor receptor）基因突变检测。首先用集成式微流控系统完成血液中稀有CTCs的捕获,接着将CTCs释放入含有多个微孔的微阵列芯片中,得到含有单个CTC的微孔,通过显微操作将单个CTC转入PCR管内完成单细胞基因组的放大,并进行单细胞的EGFR基因突变检测。以非小细胞肺癌细胞系A549、NCI-H1650和NCI-H1975为样本,通过芯片与毛细管修饰、引物扩增条件（复性温度、循环次数）的优化,结果显示在复性温度59℃、30个循环次数的条件下,引物扩增效果最优。利用该方法成功地对非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer, NSCLC）患者的血液样本进行了测试。从患者2 mL血液中获取5个CTCs,分别对其EGFR基因的第18、19、20、21外显子进行测序,发现该患者CTCs均为EGFR野生型。研究结果证明此检测方法可以灵敏地用于单个CTC基因突变的检测,在临床研究上具有重要的指导意义。     

长白山林区森林生物量变化定量驱动分析

根据研究区单木生物量模型及森林资源清查资料计算样地生物量,采用试验精度较高的遥感模型进行4期遥感数据的森林生物量估算,获得区域单位面积生物量变化值,并利用bootstrap方法对引起这种变化的气象因素、森林经营活动因素和社会经济因素等驱动因子进行变量筛选,利用偏最小二乘算法建立不同时间段的森林生物量变化驱动模型,计算变量投影重要性指标（VIP）定量刻画各因素对森林生物量变化的影响重要程度.结果表明：目前人为因素对长白山林区森林生物量变化的影响程度（VIP值）已经小于自然因素,说明国家对林区的森林保护政策已经起到了明显的效果.本文拓宽了森林生物量变化驱动分析的内容,引入了VIP值对森林生物量的变化驱动因子进行定量刻画,为定量分析森林生物量的变化提供了一条新的途径.     

测墒补灌对不同穗型小麦品种耗水特性和干物质积累与分配的影响

在田间试验条件下, 以中穗型小麦(Triticum aestivum)品种‘山农15’和大穗型品种‘山农8355’为供试材料, 设置3个0-140 cm土层土壤相对含水量处理: W0 (拔节期65%, 开花期60%)、W1 (拔节期70%, 开花期70%)、W2 (拔节后8天70%, 开花后8天70%), 采用测墒补灌的方法补充土壤水分达到目标相对含水量, 对两个不同穗型小麦品种的耗水特性和干物质积累与分配进行了研究。结果表明: (1)两品种籽粒产量均以W0处理最低, ‘山农15’ W1和W2处理无显著差异, ‘山农8355’ W1处理显著高于W2处理; 两品种W1处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的籽粒产量和灌溉水利用效率分别显著低于和高于‘山农8355’的W1处理, 水分利用效率无显著差异; 两品种W2处理的籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均无显著差异。(2)两品种总耗水量以W0处理最低, ‘山农15’ W1处理显著低于W2处理, ‘山农8355’两处理无显著差异; 两品种W1处理的土壤供水量及其占总耗水量的比例显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的总耗水量和灌水量占总耗水量的比例显著低于‘山农8355’, 土壤供水量占总耗水量的比例显著高于‘山农8355’; 两品种W2处理总耗水量, 土壤供水量及其占总耗水量的比例无显著差异。(3)两品种W1处理成熟期干物质积累量显著高于其他处理, W1处理提高了‘山农8355’开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率, 对‘山农15’无显著影响。‘山农15’ W1和W2处理成熟期干物质积累量显著低于‘山农8355’, 开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率、对籽粒的贡献率均显著高于‘山农8355’, 开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率低于‘山农8355’。综合考虑干物质积累与分配、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率, W1处理是两品种节水高产的最佳土壤相对含水量处理。     

京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对京东板栗主产区迁西县土壤氮、磷、钾的空间变异进行了分析.结果表明：迁西县土壤全量氮、磷、钾和速效氮、钾的含量普遍较低,但表层土壤速效磷含量较高;氮、磷、钾的空间分布均表现为中等变异,且以磷的变异最大.表层土壤全氮和碱解氮的分布符合高斯模型,其空间变异主要由结构性因素决定;全钾和速效钾的分布分别符合球状模型和高斯模型,前者空间变异受结构性因素和随机性因素的共同影响,空间相关性为中等;后者主要受结构性因素的影响,空间相关性强烈.氮、钾在全县范围内的空间分布特征相似,高值区均出现在县域南部和西北部,而中部和东北部的含量较低.全磷的高值区主要分布在该县北部,速效磷高值区则分布在县区南部.氮、钾全量和有效态含量之间存在极显著正相关关系,但全磷和速效磷含量的相关性不显著.     

机械化保护性耕作条件下土壤质量的数值化评价

通过9年的长期田间定位试验研究了陕西关中平原中部冬小麦 夏玉米轮作条件下深松耕（ST）、旋耕（RT）、秸秆还（SR）、免耕（NTS）等保护性耕作措施及传统耕作（TT）对土壤理化性状和作物产量的影响,并采用主成分分析方法进行土壤质量的综合评价.结果表明：与传统耕作相比,保护性耕作模式提高了土壤肥力质量,改善了土壤物理环境条件;显著提高了土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性;除秸秆覆盖免耕处理的玉米和小麦产量低于传统耕作外,其他保护性耕作措施均不同程度地提高了作物产量,其中小麦增产13%～28%,玉米增产3%～12%.与传统耕作相比,保护性耕作土壤质量指数提高了19.8%～44.0%.综合考虑经济效应和生态效益,隔年深松、秸秆粉碎联合旋耕作业以及秸秆覆盖联合深松作业不仅能增加作物产量还可改善土壤质量,可在研究区进行推广应用.