科技雜志要覽

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封面故事: 蜘蛛絲的非線性應力反應

蜘蛛絲是自然界的“超級材料”之一，其引人注目的機械性能包括高延展性和可以與鋼相比的高強度。但Markus Buehler及其同事發現，使得蜘蛛絲適于構建蜘蛛網的并不僅僅是這些優點。蜘蛛絲的非線性應力反應（在低應力時是線性的，在應力增加時會突然變軟，然后在斷裂前又變硬）也是關鍵的。這種行為使得蜘蛛網在受到較小的、分散的負荷（如風所施加的負荷）時能夠保持其形狀。但在強局部變形過程中（如下落的碎片所造成的變形），蜘蛛絲的幾何重排和非線性應力反應會綜合發揮作用，來限制撞擊點附近區域所受到的損壞，從而使蜘蛛網仍能發揮功能。

封面故事: 人類癌細胞系的定性研究

癌細胞系被普遍用作潛伏期（臨床前期）模型，來獲得有關患病機制和治療方法的信息。本期Nature上兩篇文論介紹了對人類癌細胞系所做的大規模基因和藥理定性工作。兩個研究小組中的每個小組利用不同平臺和分析方法定性了數百個細胞系。他們的結果是互補性的，證實了很多人類細胞系能夠捕捉到它們各自癌癥的基因組多樣性。他們最初獲得的發現包括，識別出了有關藥物敏感性和抗藥性的幾個潛在標記。例如，Garnett等人報告了在EWS!F LI1基因轉位（常見于Ewing’s肉瘤）和對PARP抑制因子（它們是目前用于其他癌癥類型的臨床試驗的一類藥物）的敏感性之間所存在的一種聯系。Barretina等人報告了在SLFN11表達與對局部異構酶抑制因子的敏感性之間所存在的一種聯系。本期封面所示為正在分裂的纖維肉瘤細胞。

封面故事: “狄拉克點”的奧秘

某些固體的電子結構使它們表現出“狄拉克點”，這些點處在凝聚態物理學中很多有趣現象的核心。例如，在石墨烯中，它們使電子的行為就像“狄拉克費米子”一樣，能夠以光速運動。本期Nature雜志介紹了控制“狄拉克費米子”性質的兩種非常不同的方法。在傳統固體中，材料的電子結構是無法改變的，所以難以看到“狄拉克費米子”的性質是怎樣被控制的。為了避免這種局限性，Tarruell等人在一個可調節的蜂巢式光晶格中創建了一個由超冷量子氣體組成的可調系統。這個模型所模擬的是凝聚態物理學，其中原子扮演電子的角色?！暗依它c”可被移動和合并，以研究拓撲絕緣體和石墨烯等奇異材料的物理學問題。本期封面所示為人造石墨烯的帶狀結構，其中的交叉點在兩個“狄拉克點”上。

戚仕碩 馬海霞

二階及2n階周期邊值問題的多個正解

Multiple positive solutions of second-order and 2nth-order periodic boundary value problems

鄭州大學數學系,河南鄭州,450100

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adxbna@ahu.edu.cn

陳桂葵 駱世明杜寧寧 賀鴻志陳 健 黃秀飛黎華壽

高氯酸鹽對水稻生理生態的影響及其在稻田系統中的分布規律

Effect of Perchlorate on Rice Eco-physiological Characteristics and It's Distribution in the Paddy Field System

摘 要

本文通過盆栽試驗在水稻整個生育期每周兩次定量灌溉含有高氯酸鹽的水,研究了3種濃度的高氯酸鹽對水稻生長、生理指標的影響以及高氯酸鹽在水稻-土壤系統中的分布規律.結果表明,持續分次加入0.1 mg·L-1和50 mg·L-1濃度的高氯酸鹽對水稻的株高和分蘗數沒有不利的影響.0.1 mg·L-1濃度處理組的SOD、POD酶活性與對照組相比無顯著性差異,而50 mg·L-1濃度處理組的SOD、POD酶活性明顯高于對照組和0.1 mg ·L-1濃度處理組；0.1 mg·L-1濃度處理組的CAT酶活性與對照組相比也無顯著差異,而50 mg·L-1濃度處理組的CAT酶活性明顯低于對照組和0.1 mg·L-1濃度處理組；MDA含量隨著污染物處理濃度的增加先上升后下降,兩種濃度的高氯酸鹽處理組與對照組相比都有顯著性差異；高氯酸鹽對水稻合成蛋白質有顯著的促進作用,對水稻葉綠素含量的影響不顯著.水稻葉片是高氯酸鹽積累的主要器官,其C lO4-含量明顯高于根、莖和谷,而且隨著環境中高氯酸鹽濃度的增加,水稻吸收并進入各部位的量也增加.水稻的根、莖、葉和谷中都不同程度地檢測出ClO4-及其中間代謝產物ClO3-的存在,但土壤中則未檢測出ClO4-和ClO3-,說明加入的ClO4-很少被土壤吸附并能很快被植物吸收或微生物降解.本實驗中水稻各部位所含的氯酸鹽都很少甚至未檢出,說明中間代謝產物氯酸鹽在水稻中相對容易被分解代謝.水稻品種不同,吸收積累高氯酸鹽的量也存在差異,其中桂農占的籽粒積累高氯酸鹽的量比其他品種多.

作者單位

華南農業大學農學院,廣州,510642

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caep@vip.163.com

喬殿新[1]朱 喬[2]

淺析新水土保持法中的政府職責

摘 要

新水土保持法對政府職責進一步予以了強化,明確了各級政府的職能.從中央人民政府、地方各級人民政府、省級人民政府、縣級以上地方人民政府、縣級人民政府等7個層面,對不同層次政府的水土保持職責進行了匯總和分析.

作者單位

1. 水利部水土保持司,北京,100053

2. 青島科技大學傳播與動漫學院,山東青島,266061

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swcc2000@sina.com

陳 磊[1]王盛鋒[1]劉自飛[2]劉榮樂[3]汪 洪[1]

低磷條件下植物根系形態反應及其調控機制

Morphological and physiological responses of plant root growth to low phosphorus stress

摘 要

磷是植物必需營養元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生長發育.磷肥施用量逐年增加,但是磷礦資源面臨耗竭.植物根系形態變化對于植物適應低磷脅迫,提高植物對土壤磷的吸收利用具有重要意義.本文從植物根系構型、根冠比、初生根、根毛、側根等方面綜述了植物適應低磷脅迫的根系形態變化特征.低磷條件下,植物根系構型發生改變,普遍抑制主根生長,刺激側根發育起始與伸長,誘導根毛形成.同時,分析了轉錄因子、植物激素、蔗糖以及關鍵基因等對低磷條件下植物根系生長發育的生理與分子調控機制,低磷脅迫下轉錄因子ZAT6和MYB62參與調控初生根生長,BHLH32和PHR調控根毛形成發育,WRKY75對側根發育有抑制作用.研究表明,在低磷條件下,赤霉素、細胞分裂素、生長素和乙烯對初生根發育起著調控作用,而根毛的生長發育與赤霉素、生長素和乙烯有關,側根發育過程中生長素作用明顯.一些基因如L PR1、LPR2、LPR3以及PDR2參與調控低磷脅迫下植物初生根的發育.低磷脅迫下光合產物蔗糖對植物根毛和側根發育有影響.

作者單位

1. 農業部作物營養與施肥重點實驗室,中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所,北京100081

2. 農業部作物營養與施肥重點實驗室,中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所,北京100081;中國農業科學院研究生院,北京100081

3. 中國農業科學院研究生院,北京,100081

雜志聯系方式trfl@caas.ac.cn

林文雄[1]李 忠[2]陳 軍[2]張志興[1]陳 婷[1]

水稻籽粒灌漿的發育遺傳與分子生態特性研究

Developmental genetic and molecular ecological properties of rice (Oryza sativa L.) grain filling

摘 要

本文從發育遺傳生理和分子生態學角度,綜述了近年來國內外研究水稻籽粒灌漿的現狀與存在的問題.提出了水稻籽粒發育與物質充實涉及信號傳遞與多基因調控及其與環境互作的分子生態學過程.強、弱勢粒由于基因時空表達模式和功能蛋白作用方式的不同,導致不同粒位胚乳細胞發育程序、籽粒灌漿速率和干物質重的明顯差異.已有研究結果表明,強勢粒發育灌漿早、充實快,具有明顯的遺傳穩定性;而弱勢粒發育灌漿起步晚,充實度較差,易受環境調控.通過分子遺傳改良和分子生態調節是改善弱勢粒胚乳細胞健康順利發育,實時啟動灌漿充實,提高結實率和千粒重,最終實現高產的兩條有效途徑,已成為世界各國優先研究的領域.本文認為籽粒灌漿為何存在一個滯育期( stagnant phase),強弱勢粒在這一發育階段基因表達和功能作用為何存在差異是值得深入研究和回答的科學問題.

作者單位

1. 福建農林大學農業生態研究所福州 350002;福建農林大學作物生理與分子生態重點實驗室 福州 350002

2. 福建農林大學農業生態研究所福州 350002

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editor@sjziam.ac.cn

楊奇勇 楊勁松李曉明

不同閾值下土壤鹽分的空間變異特征研究

SPATIAL VARIABILITY OF SOIL SALINITY RESEARCH UNDER DIFFERENT THRESHOLDS

摘 要

指示克里格法( Indicator Kriging,IK)應用的關鍵是閾值的合理選擇.本文以黃淮海平原鹽漬土改良區典型縣域禹城市為研究區域,在1.0 gkg-1、2.0 g·kg-1、3.0 g·kg-1等3個鹽分閾值下,對0 ～20 cm 耕地土壤鹽分的變異函數、預測概率、預測概率空間分布的變化規律進行了研究.結果表明,(1)不同閾值下土壤鹽分含量均具有中等強度的自相關性,隨著閾值的減小,土壤鹽分的空間結構性增強,變異函數的模型精度增大,因此從指示變異函數模型精度考慮,1.0 g·kg-1鹽分含量為研究區域鹽漬化風險評價的最佳閾值；(2)土壤鹽分的預測概率最大值和預測概率均值隨鹽分閾值的減小而增大,可為不同土壤鹽漬化風險評價目標下的閾值選擇提供參考；(3)不同閾值下土壤鹽分的概率預測分布存在空間上的規律性與相似性,高概率區域主要集中在研究區域的西部,低概率區域主要集中在研究區域的東部.研究區域土壤鹽分含量的概率分布與地形地貌特征和河流的分布狀況有著密切的關系.

作者單位

土壤與農業可持續發展重點實驗室(中國科學院南京土壤研究所),南京,210008

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actapedo@issas.ac.cn

謝立勇[1]葉丹丹[2]張 賀[2]郭李萍[3]

旱地土壤溫室氣體排放影響因子及減排增匯措施分析

Review of Influence Factors on Greenhouse Gases Emission from Upland Soils and Relevant Adjustment Practices

摘 要

農田既是主要的溫室氣體排放源之一,也是潛在的碳匯.本文分析了影響農田土壤特別是旱地農田土壤中二氧化碳和氧化亞氮排放的主要影響因子,包括土壤溫度、土壤水分、土壤特性以及施肥與耕作等人為因素；提出了施用有機肥、合理施用氮肥、保護性耕作、秸稈還田、使用抑制劑等農業土壤減排增匯的主要措施,并對其操作和實施的可行性進行了剖析.

作者單位

1. 沈陽農業大學農學院,沈陽,110866

2. 沈陽農業大學農學院,沈陽 110866;中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所/農業部農業環境與氣候變化重點開放實驗室,北京 100081

3. 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所/農業部農業環境與氣候變化重點開放實驗室,北京,100081

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Leishl@ieda.org.cn

劉革非[1]于澎濤[1]王彥輝[1]屠新武[2]熊 偉[1]徐麗宏[1]

黃土高原涇河流域1960-2000年的年輸沙量時空變化

Spatial-temporal variation of annual sediment yield during 1960-2000 in the Jinghe Basin of Loess Plateau in China

摘 要

為制訂合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙輸移總量及其時空變化.以黃土高原多泥沙的典型流域涇河為例,按有連續水文觀測數據的11個水文站的控制范圍,把流域劃分為11個河段,統計分析1960-2000年間的年均輸沙量和輸沙模數在不同年代的變化和空間上的差異.結果表明:1)20世紀60年代涇河流域年均輸沙量為3.024 9億t/a,年均輸沙模數為6 672t/(km2!a)；輸沙等級為強度,但空間分布不均勻,其中輸沙等級為極強度和強度的河段面積占流域面積的72.6%,其年均輸沙量占流域總量的86.0%；輸沙等級為中度和輕度的河段面積占流域面積的27.4%,其年均輸沙量占流域的14.0%.2)20世紀70年代以來,涇河流域年均輸沙量開始減少,90年代已減至2.6578 億t/a,較60年代下降了12.1%,減沙主要發生在輸沙等級為極強度的河段,其減沙量占流域總減沙量的93.5%,尤其以降水較高、植被較好的西部地區為主要貢獻區,而其他輸沙等級河段的年輸沙量基本保持不變.因此,在侵蝕性暴雨增加的氣候變化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蝕能力差的半干旱地區應列為水土保持重點地區.

作者單位

1. 中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所,100091,北京

2. 水利部黃河水利委員會三門峽庫區水文水資源局,472000,河南三門峽

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sbxh035@263.net

鄔亞文 夏小東職桂葉 葛 磊何建妹 鄂志國李 建 王 磊

基于文獻的國內外水稻研究發展態勢分析

Status and Trends of Rice Science Based on Bibliometrics

摘 要

[目的]利用文獻數據庫,客觀地分析國內外水稻的發展動態,為國內外水稻科研工作者和決策者提供參考,促進水稻科研工作的可持續發展,保障糧食安全.[方法]基于Scopus數據庫,采用文獻計量學方法,對全球及中國、美國、英國、日本和印度發表于1998-2009年的水稻文獻的數量和質量進行分析,并分析了此期間水稻文獻發文量居世界前20名中國前10名的核心作者、科研機構及文獻累計引用篇次居前的文獻.[結果]檢索到全球100多個國家在1998-2009年間發表的水稻文獻42 307篇,及每篇文獻的被引頻次,每個國家、機構或作者的H指數.[結論]全球水稻研究論文的產出量呈逐年上升趨勢,水稻論文占全球總發文量的比例也呈上升趨勢,尤以中國的水稻發文量增加最為明顯.水稻文獻的質量在統計的5個國家中,以英美最好,日本略高于世界平均水平,中國和印度低于世界平均水平.日本、中國和美國的高產活躍作者最多；國際水稻研究所、中國的浙江大學、日本的農業生物資源研究所和美國的康奈爾大學等機構的水稻研究論文影響力較大；水稻研究的熱點是分子生物學.

作者單位

中國水稻研究所科技信息中心,杭州,310006

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zgnykx@mail.caas.net.cn

張新煥[1]王昌燕[2]

塔里木河流域植棉業時空演化及優化發展研究

Spatial-temporal evolution and optimum development of cotton industry in Tarim Basin

摘 要

基于1949-2007年塔里木河流域棉花發展統計數據計算發展度指數,分析了該地棉花發展歷程及空間格局演化,對棉田擴張產生的問題提出了優化發展建議.研究結果表明:1)塔里木河流域建國以來植棉業歷經緩慢發展期、快速發展期和控制發展期3個階段,植棉歷程與全國變化趨近但也具有自身的特點;2)植棉業發展進程中,主產棉區呈現西退、東擴、北進的趨勢,各植棉縣、市植棉空間擴張顯著; 3)針對植棉業時空演化過程中產生的水資源壓力加大、棉田生態環境惡化、市場應對能力較弱等問題,提出優化布局、適度規模、節水灌溉、生態型耕作和健全服務體系等優化發展建議.

作者單位

1. 中國科學院新疆生態與地理研究所,烏魯木齊,830011

2. 新疆財經大學旅游學院,烏魯木齊,830012

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010-62732619

應用Leggett-Williams不動點定理及其推論研究二階微分方程周邊值問題,并在較有關文獻更弱的條件下分別證明了其至少有三個或至少有兩個正解的存在性結果.使用相同的理論方法討論了一類2n階微分方程周期邊值問題,同樣獲得了其至少有三個或至少有兩個正解的存在性定理.論文所得結論在一定程度上推廣和改進了所引用相關文獻中的一些結果.