凝胶的应用与研究进展

班级：应用化学10-2 姓名：陈某某学号：1011####### 摘要：凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子材料，本文主要叙述了智能纳米水凝胶的应用研究进展、等离子体在制备碳凝胶材料研究方面的应用及研究进展、气凝胶研究领域取得新进展的应用及研究进展，简要介绍了水凝胶在国内外研究状况，并对其发展趋势作了展望。

关键词：凝胶；气凝胶；应用；进展

一、智能纳米水凝胶的应用研究进展

智能纳米水凝胶最早报道于上世纪八十年代初，当时未受到特别的重视。近十年来随着纳米科技、生物医学和智能材料的发展，智能纳米水凝胶显示出了诱人的应用前景，因此受到国内外的高度关注。

水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。它能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等方面有广泛的应用前景。

智能纳米水凝胶还有如下特点：（1）能分散在水介质中，形成稳定的胶体体系；（2）内部具有交联结构，稳定性比其它聚合物纳米粒子如聚合物胶束等的稳定性要高；（3）比表面积大，表面的功能基团可偶联有特定作用的组分；（4）含水量高，类似于生物组织，具有良好的生物相容性；（5）与其它纳米粒子一样，容易越过生物屏障；（6）由于智能水凝胶对外界刺激产生响应的速度与其尺寸大小成反比，因而智能纳米水凝胶对外界刺激产生响应的速度非常快。

智能纳米水凝胶作为药物输送载体，最引人关注的还是用于癌症治疗。智能纳米水凝胶的尺寸比血红细胞小得多，可以在血液中自由运动，因此可将智能纳米水凝胶的水分散液注入人体内，以检查体内出现病变的部位或器官，尤其是有望用于癌症的诊断。单分散性好的智能纳米水凝胶形成的胶体晶体能响应外界刺激或环境条件的变化衍射不同波长的光，因此适合用于生物传感器。有些智能纳米水凝胶的水分散液在受到外界刺激时，会发生所谓的“溶胶-凝胶”转变，体系由原来的低黏度流体变为有一定机械强度的水凝胶。智能纳米水凝胶还可作为催化剂的载体，反应物可进人纳米水凝胶内部，在催化剂的作用下发生化学反应，形成的产物可从纳米水凝胶中扩散出来。通过外界刺激或控制环境条件，可调节纳米水凝胶中催化剂的活性，进而控制反应速率。

二、等离子体在制备碳凝胶材料研究方面的应用及研究进展

中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所低温等离子体应用研究室王祥科研究员带领博士研究生吴西林等人与中国科学技术大学徐安武教授合作，利用水热方法制备出具有较力学、电学性能的碳凝胶。

研究人员利用水热方法，将生物质原料西瓜，直接转换成具有较力学性能的碳水凝胶和气凝胶，得到这种碳的三维的水凝胶和气凝胶具有较强的压缩性质和较好的亲水性。从微观结构上分析，这种三维碳材料是由亲水性的纳米碳纤维和纳米球组成的具有网状交联的多孔结构。这种交联的三维结构使得其内部具有很多空间，从而像海绵一样可以吸收大量的水分和吸附其它离子或者分子。将铁离子吸附在该水凝胶上，再通过煅烧，形成具有磁性的碳的气凝胶，其具有较好的电学性质，在超级电容器上具有潜在的应用价值。这种磁性碳气溶胶在电流密度为1 A/g的条件下，电容量为333.1 F/g。基于其具有良好的力学性质、生物相容性及廉价易制备等特点，使得该碳凝胶材料在吸附剂、催化剂载体、传感器、生物医药和污染物治理等领域具有广阔的应用

前景。

三、气凝胶研究领域取得新进展的应用及研究进展

气凝胶是目前已知的密度最低的合成材料之一，因其极小的表观密度和热导率，高的孔隙率和比表面积，引起了广泛的关注。然而，气凝胶的多孔结构和极低密度导致其力学强度差；此外，常用的超临界干燥法制备程序繁杂、周期长、产量低、成本高, 制约了气凝胶的实际应用。

在国家科技部、国家自然科学基金委的大力支持下，中科院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室的科研人员首次通过简便的真空干燥技术制备了弹性低密度有机-无机杂化气凝胶。

科研人员首先通过分子设计，以巯基-双键点击反应制备了含有硫醚链段的桥联倍半硅氧烷前驱体，柔顺的硫醚链段使得以该前躯体制备的湿凝胶具有良好的弹性，并可在室温下直接真空干燥得到气凝胶（如图所示），极大地简化了气凝胶的制备流程。经真空干燥得到的气凝胶完整保留了湿凝胶的初始尺寸，不仅具备传统方法制备的气凝胶的优良特性，还具有良好的弹性，可在30%形变下反复压缩多次而不产生永久变形；即使在乙醇或水溶液中再次浸泡、真空干燥，仍能够保持结构不变。这为通过简单的湿化学或物理浸渍方法对该气凝胶骨架表面进行功能化改性提供了可能，例如，将该气凝胶浸泡在聚乙烯亚胺（PEI）水溶液中，干燥后可在气凝胶骨架表面形成一层PEI涂层，得到二氧化碳吸附功能材料。

这种制备方法简便、性能优异、易于表面功能化的气凝胶材料对于拓展气凝胶的实际应用具有重要的意义。

气凝胶被认为是“改变世界的神奇材料”。它是优良的热绝缘体，能够隔绝极端温度；它又是“最佳海绵”，可以用来过滤污水。它是世界上最轻的物质之一，保温性、疏水性都特别好，可以被利用到宇航服、太阳能热水器、太阳能电池板、机舱隔热层、石油化工管道中。关于它的

制备，国内已经趋于成熟。

参考文献：

1.沈承武，房广星，张桂芳，等. 环境敏感性水凝胶的研究进展及其在给药系统中的应用

2.高艳，郝永科，张宏霞，等. 外用水凝胶研究进展

3.王秀琴;查刘生. 智能纳米水凝胶的应用研究进展

4.合肥物质科学研究院. 制备碳凝胶材料研究方面的新进展

转座子在转基因动物中的应用

转座子（ｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ）又称跳跃因子，其实质是基因组上不必借助于同源序列就可移动的ＤＮＡ片段，它们可以直接从基因组内的一个位点移到另一个位点。自１９５１年美国Ｍｃ－Ｃｌｉｎｔｏｃｋ在玉米中首先发现了ＤＮＡ转座子（ＤＮＡｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ）以来，转座子已成为各种生物的基因分析的有效工具之一。不仅利用转座子诱变已找到原核生物的单性生殖基因［３］；而且在真核生物中，Ｐ－转座子的发现和运用极大地促进了果蝇遗传学的发展。近来，一些其他的转座子元件，如ｈｅｒｍｅｓ，ｈｏｂｏ，ｍａｒｉｎｅｒ，ｍｉｎｏｓ和ｐｉｇｇｙＢａｃ已成功在Ｃｅｒａｔｉｔｉｓ、Ａｅｄｅｓａｅｇｙｐｔｉ、Ａｎａｓｔｒｅｐｈａｓｕｓｐｅｎｓｅ、Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａｖｉｒｉｌｉｓ、家蚕（Ｂｏｍｂｙｘｍｏｒｉ）以及包括鱼类、禽类在内的多种生物转基因中获得应用，２００５年７月复旦大学的丁昇在《ｃｅｌｌ》杂志上发表关于运用ｐｉｇ－ｇｙＢａｃ转座子作载体成功制作转基因脊椎动物—— —小鼠，更加显示了转座子作为转基因载体的优势与潜力。１转座子的类型和基本结构１．１ＤＮＡ转座子ＤＮＡ转座子是以ＤＮＡ－ＤＮＡ方式转座的转座子，可通过ＤＮＡ复制或直接切出两种方式获得可移动片段，重新插入基因组ＤＮＡ中，导致基因的突变或重排。但一般不改变基因组的大小。根据转座的自主性，ＤＮＡ转座子又分为自主转座子（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔ）和非自主转座子（ｎｏｎａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔ），前者本身能够编码转座酶而进行转座，后者则要在自主转座子存在时才能够实现转座。玉米的Ａｃ／Ｄｓ体系就是典型的一例。活化子Ａｃ（Ａｃｔｉｖａｔｏｒ）属于自主转座子，解离子Ｄｓ（Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）属于非自主转座子，只有在Ａｃ存在时，Ｄｓ才能转座。１．２反转录转座子反转录转座子不同于转座子，是以ＤＮＡ－ＲＮＡ－ＤＮＡ的途径来实现转座的，在整合酶的作用下新生成的以ＤＮＡ状态存在的反转录转座子整合到宿主基因组中。这样，反转录转座子在宿主基因组中的拷贝数得到不断积累，从而使基因组增大。由于反转录转座子带有增强子、启动子等调控元件，所以会影响宿主基因的表达，在生物进化过程中反转录转座子起着不可忽视的作用［４］。根据是否具有编码反转录酶的能力，反转录转座子可以分为两个家族：自主性反转录转座子和非自主性反转录转座子O按照序列结构中有无长末端重复序列（ｌｏｎｇｔｅｒｍｉｎａｌｒｅ－ｐｅａｔｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＬＴＲ）又可分为有ＬＴＲ反转录转座子和无ＬＴＲ反转录转座子。自主性反转录转座子包括内源性反转录病毒（ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｒｅｔｒｏｖｉｒｕｓｅｓ，ＥＲＶ）、ＬＴＲ反转录转座子及长散在元件（ｌｏｎｇｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅｄｎｕｃｌｅａｒｅｌｅｍｅｎｔｓ，ＬＩＮＥｓ）O非自主性反转录转座子包括短散在元件（ｓｈｏｒｔｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅｄｎｕｃｌｅａｒｅｌｅｍｅｎｔｓ，ＳＩＮＥｓ）及修饰性反转录假基因（ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｒｅｔｒｏｐｓｅｕ－ｄｏｇｅｎｅ）。２转座子的转座机制转座子都具有编码与转座作用有关的酶—— —转座酶的基因，而末端大多数都是反向重复序列。转座酶既识别转座子的两末端，也能与靶位点序列结合。转座作用的机制是转座子插到新的位点上产生交错切口，所形成的突出单链末端与转座子两端的反向重复序列相连，然后由ＤＮＡ聚合酶填补缺口，ＤＮＡ连接酶封闭切口，交错末端的产生与填补说明了靶ＤＮＡ在插入位点存在正向重复，两条链上切口之间的交错取决于正向重复的长度，因此，每个转座子所特有的靶重复序列，反映了切割靶ＤＮＡ的酶的几何形状。３主要运用于动物的几种转座子３．１Ｐ－转座子Ｐ－转座子最初于果蝇中发现，并研究了其结构与功能，建立了Ｐ－转座子和转座酶辅助系统。该转座子能只在果蝇中作用。但该系统为以后的转基因动物提供了理论和实验基础。Ｐ－转座子长度为２．９ｋｂ，具有３１ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）。中间有编码转座酶的可转录单位，以此产生转座子的精确切出和准确插入另一染色体位点（切出—粘贴反应）。Ｐ—转座子的功能还受其他核因子的影响，这些因子可能是不同昆虫中转座子发挥功能与否的条件。３．２Ｍｉｎｏｓ转座子Ｍｉｎｏｓ转座子是从海德尔果蝇Ｄ．ｈｙｄｅｉ中分离得到的，并首先应用与果蝇以外的昆虫转基因。Ｍｉｎｏｓ转座子长度位１．４ｂｐ，具有较长的１００ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）。可转录单位为１个内含子。以地中海果蝇白眼基因为报告基因的研究表明，Ｍｉｎｏｓ转座子的转座效率在ＧＯ带１～３％，并能在双翅目核鳞翅目昆虫细胞及按蚊Ａｎｃｐｈｅｌｅｓｓｔｅｐｈｅｎｓｉｉ和大果蝇Ｄ。Ｖｉｒｉｌｉｓ昆虫个体中实现转座。３．３Ｍｏｓｌ（ｍａｒｉｎｅｒ）转座子Ｍｏｓｌ（ｍａｒｉｎｅｒ）转座子是从马里塔尼亚果蝇Ｄ。Ｍａｕｒｉｔｉａｎａ中发现的。长度２８ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）和特意性的ＴＡ目标结合位点。Ｍｉｎｏｓ转座子是至尽为止研究最深入的转座子之一。３．４ｈｏｂｏ转座子因为Ｐ转座子只能在果蝇中实现转座，因此寻找其他转座子系统十分必要。Ｈｏｂｏ转座子就是其中转座子在转基因动物中的应用刘冬（山西农业大学研究生学院，太谷０３０８０１）摘要：转座子是发现新基因和基因功能分析的有效工具之一，作为插入突变原和分子标签已被广泛用于基因的分离和克隆，一些转座子已作为转化载体用于制备转基因动植物。转座子对多种生物尤其是对脊椎动物的成功转化让人们看到了他们作为转基因载体的巨大潜能。关键词：转座子；转基因动物；昆虫；鱼类；哺乳动物专论与综述畜牧兽医科技信息２００７．０７１８

水凝胶的应用和研究进展

水凝胶的应用和研究进展摘要：水凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子材料，本文主要叙述了水凝胶在生物医学、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等领域的应用及研究进展，简要介绍了水凝胶在国内外研究状况，最后对其发展趋势作了展望。关键词：高分子材料；水凝胶；应用；进展前言水凝胶可定义为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物。分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶的网络结构如图1所示。水凝胶具有良好的生物相容性,它能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等方面有广泛的应用前景[1]。图一，水凝胶的三维网络结构和扫描电镜图片水凝胶有各种分类方法,根据水凝胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永久性的,通过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态,如k2型角叉菜胶、琼脂等[2];在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子,经过冰和融化处理,可得到在60℃以下稳定的水凝胶[3]。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,目前制备的微球有微米级及纳米级之分。根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统

的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH 等的变化不敏感,而环境敏感的水凝胶[4,5]是指自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激,并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化,利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等,这是1985年以来研究者最感兴趣的课题之一。根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解,近几年不少学者开始了天然高分子与合成高分子共混合成水凝胶的研究工作[6,7],这将是今后的一大重要课题。 1 聚合物交联从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是在聚合物水溶液中添加交联剂,如在PVA水溶液中加入戊二醛可发生醇醛缩合反应从而使PVA交联成网络聚合物水凝胶。从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过辐射法制备水凝胶[9],如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAAc)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)等。采用辐射法合成水凝胶无须添加引发剂,产物更纯净。 2 水凝胶的性质研究 2.1 溶胀-收缩行为吸水溶胀是水凝胶的一个重要特征。在溶胀过程中,一方面水溶剂力图渗入高聚物内使其体积膨胀,另一方面由于交联聚合物体积膨胀,导致网络分子链向三维空间伸展,分子网络受到应力产生弹性收缩能而使分子网络收缩。当这两种相反的倾向相互抗衡时,达到了溶胀平衡。 2.2 力学性能水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能,而且应具有理想的力学强度,以满足

转座子的研究进展

转座子及其相关技术的研究摘要：转座子是一类在细菌的染色体,质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分,是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列，转录组的活动对生物体基因组的转录以及演变存在着严重影响，本文就转座子的基因机理及特征、转座子沉默、转座子的标签技术以及其在植物中的运用进行阐述。转座子是存在于DNA上可自主复制和移位的基本单位。MclCintockl’嗜次在玉米中的发现改变了人们对基因组序列稳定性的认识，打破了遗传物质在染色体上呈线性固定排列的传统理论。目前认为，多数生物体有自发突变且有重要表型效应出现的原因源于转座子的可动性，并且可以导致宿主基因组发生从点突变到染色体重排的一系列变化，转座子在进化上为建立宿主基因特性起着重要作用。 1.转座子特征与分类基因转座时发生的插入作用中受体分子都有一段3-12bp的靶序列DNA会自我复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。转座子可以分为两大类：以DNA-DNA方式转座的转座子和反转录转座子。第一类转座子可以通过DNA复制或直接切除两种方式获得可移片段,重新插入基因组DNA中。第二类转座子又称为返座元，在结构和复制上与反转录病毒类似，它通过转录合成mRNA,再逆转录合成新的元件整合到基因组中完成转座。 2转座子相关技术 2.1转座子分离方法有4种方法用来分离转座子:(l)转座子诱捕法，此法适用于分离具有相当高的整合和切割频率的转座子。(2)Southern杂交法，此种方法需要有适当的探针，用于检测已知的转座子。(3)重复DNA序列鉴定法，适用于高拷贝数的无论是否有活性的转座子。(4)PcR扩增法，对己知序列的转座子可以设计引物直接PCR扩增。

缓释、控释肥的研究应用现状及进展

缓释/控释肥的研究应用现状及进展摘要：本文简要阐述我国氮、磷、钾肥高消费、低利用率的现状以及造成的一些相关问题，引出缓控释肥这种新型的肥料，并对缓控释肥的分类进行了介绍和总结，重点论述了应用缓控释肥的优点及国内缓控释肥的产业化发展前景和方向。关键词：缓释肥；控释肥；优点；前景和方向中国是农业大国，同时也是当今世界最大的化肥生产国和消费国。化学肥料是农业生产中最大的物质投入，据联合国粮农组织的统计资料表明，在提高单产中，化肥对增产所起的作用占40％一60％[1]。但是生产实践表明，由于化学肥料本身性质和土壤环境条件及农业措施等综合影响，化学肥料利用率很低。中国因肥料养分利用率低所造成的养分资源浪费是十分惊人的。据统计中国每年生产、施用的氮肥量(以纯氮计，下同)约为2千万t，其肥料的当季利用率只有30％-50％，累计利用率为45%-60％，因氮肥利用率低造成的直接经济损失折合人民币达239．4亿元[2]。如何提高化学肥料的利用率、减小因施肥不当造成的环境污染问题，可持续发展高效农业已成为世界各国共同关注的问题。自从20世纪70年代以来，缓释和控释肥(slow and controlled release fertilizers，简称SRFS和CRFS)的研制和应用为解决这个问题提出了新的思路。缓释肥和控释肥的研制已经成为世界肥料研究的热点。一、缓释/控释肥定义和分类联合国工业发展组织(UNIDO)委托国际肥料发展中心(IFDC)编写的《肥料手

册》1980年版(1984年由中国对外翻译出版公司译为中文版)，第21章为控制释放肥料。内容包括： (1) 控制释放磷肥。主要有磷矿粉、煅烧磷酸铝矿、碱性炉渣、脱氟磷肥、熔融钙镁磷肥、雷诺尼亚磷肥、骨粉、磷酸二钙、磷酸铵镁、偏磷酸钙和偏磷酸钾。 (2) 控制释放氮肥。主要有：1.微溶物质:脲甲醛(UF)、异丁叉二脲(IBDU)、丁烯叉二脲(CDU)、草酰胺、磷酸铵镁(Mag Amp)；2.水溶性缓释肥:脒基硫脲(GUS)、脒基磷脲(GUP)；3.包涂层的可溶物质：包硫尿素(SCU)、聚合物包膜肥料；4.硝化抑制剂。 (3)控制释放钾肥。主要有聚磷酸钾、聚磷酸钙钾、包硫氯化钾。上述《肥料手册》1998年版取消了控制释放这一章，但列出了缓释肥料、控释肥料定义如下。 (1) 缓释肥料(Slow—Release Fertilizer，SRF)定义：一种肥料所含的养分是以化合的或以某种物理状态存在，以使其养分对植物的有效性延长(国际标准化组织ISO的定义)。 (2) 控制释放肥料(Controlled—Release Fertilizer，CRF)定义：肥料中的一个种或多种养分在土壤溶液中具有微溶性，以使它们在作物整个生长期均有效。理想的这种肥料应是养分释放速率与作物对养分的需求完全一致。微溶性可以是肥料本身特性或通过包裹、包膜(Coating)可溶性粒子而获得。由上述定义可知，缓释、控释肥有两大类： (1)微溶性化合物，如《化肥手册》1980年版所描述的肥料本身特性所具有的微溶性氮、磷、钾肥；

国内外物联网产业发展现状趋势全面综述 2

国内外物联网产业发展现状趋势关键词: 物联网RFID 【提要】2009年8月和12月，温家宝总理分别在无锡和北京发表重要讲话，重点强调要大力发展传感网技术，努力突破物联网核心技术，建立“感知中国”中心。2010年《政府工作报告》中，温总理再次指出：将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴计划。这代表着中国传感网、物联网的“感知中国”已成为国家的信息产业发展战略。 2009年8月和12月，温家宝总理分别在无锡和北京发表重要讲话，重点强调要大力发展传感网技术，努力突破物联网核心技术，建立"感知中国"中心。2010年《政府工作报告》中，温总理再次指出：将"加快物联网的研发应用"明确纳入重点产业振兴计划。这代表着中国传感网、物联网的“感知中国”已成为国家的信息产业发展战略。物联网概述 1.物联网的定义与概念提出所谓"物联网"，是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通俗地解释，物联网就是"物物相连的互联网"。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。物联网的概念是美国Auto-ID实验室在1999年首次提出的，2005年国际电信联盟在信息社会世界峰会上发布《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出"物联网概念"，激情豪迈地指出"物联网时代即将到来"。 2.物联网的本质和关键技术物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的"物"一定要具备自动识别与物物通信（MachinetoMachine，M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。物联网产业链可以细分为感知、处理和信息传送三个环节，每个环节的关键技术分别为传感技术、智能信息处理技术和网络传输技术。传感技术通过多种传感器、RFID、二维码、GPS定位、地理信息识别系统和多媒体信息等多媒体采集技术，实现对外部世界的感知和

RNA干涉的研究进展及应用前景

RNA干涉的研究进展及应用前景摘要：RNA干涉是广泛存在于生物体中的一种转录后基因沉默( post-transcriptional gene silencing ,PTGS )，它是由双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)介导的同源mRNA高效特异性降解，从而导致基因表达沉默。从RNAi现象发现以来，进行了许多的研究，对其的基本作用机制有了初步的了解。作为一种阻断基因表达的新手段,RNAi 技术日趋成熟完善,开辟了一条基因治疗的新途径。RNAi技术在很多人类疾病的基因治疗上都有应用，如肿瘤、癌症、病毒性感染疾病等方面。关键字：RNA干涉；基因沉默；机制；应用 RNA干涉（RNA interference, RNAi），是真核生物中普遍存在的一种自然现象，在生物体内双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)诱发同源mRNA高效特异性降解，从而导致基因表达沉默。dsRNA可以抑制不同类型细胞的靶向基因表达, 用特异性的抗体几乎检测不到靶向基因所表达的蛋白质。因此,RNA技术又被形象的称为基因敲除(knockout) 或基因沉默(gene silencing),RNAi是一种典型的转录后基因调控方法,又称转录后基因沉默( post-transcriptional gene silencing ,PTGS )[1]。它广泛存在于生物界，是生物体抵御病毒或其他外来核酸人侵而保持自身遗传稳定的保护性机制[2]。 1. RNAi的发现历史九十年代初期,科学家在向牵牛花转导色素合成基因时,观察到“共抑制”(cosuppression)现象。Jorgensen 等将产紫色素基因导入矮牵牛属植物中, 希望花的紫色更深, 却发现转基因后部分花的颜色不但没有加深, 反而变成白色, 这表明外源和内源产紫色素基因的表达都受到抑制, 他们将这一现象称为共抑制(cosuppression)[3]。所谓共抑制是指内源基因在转基因或病毒感染的诱导下发生的基因沉默现象，大部分是转录后水平的基因沉默(PTGS)[4]。1994年，意大利的Cogoni[5]将类胡萝卜素合成所需基因转入到粗糙红色链胞酶中,结果导至30%的转化细胞中的霉菌自身基因失活，他们叫这种基因失活现象为压制（Quelling）。1995年，Guo[6]等发现注射正义RNA和反义RNA均能有效并特异性地抑制秀丽新小杆线虫par-1基因的表达，该结果不能使用反义RNA技术的理论做出合理解释。直到1998年，Fire[7]等证实Guo等发现的正义RNA抑制同源基因表达的现象是由于体外转录制备的RNA中污染了微量dsRNA而引发，并将这一现象命名为RNAi。在后来的研究中，不断发现由dsRNA介导的RNAi现象出现在多种真核生物中，如真菌、果蝇、拟南芥、锥虫、水螅、涡虫、斑马鱼等。 2.RNAi的作用机制根据现有研究显示，可能的作用机制可分为三个阶段：起始阶段、效应阶段和循环放大阶段。效应阶段即当病毒基因、人工转入基因及转座子等外源性基因随机整合到真核宿主细胞基因组内,并利用宿主细胞进行转录时,常常产生一些与这些基因的mRNA同源的dsRNA。

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子保水剂农业应用研究进展庄文化1,2,3,4,冯浩1,2,3,吴普特1,2,3 (1.中国科学院水利部水土保持与生态环境研究中心, 杨凌712100; 2.西北农林科技大学水土保持研究所, 杨凌712100; 3.国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心, 杨凌712100; 4.中国科学院研究生院，北京100039) 摘要: 高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加空隙度,抑制蒸发达到保水效果,减少了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量盆栽和大田试验结果发现高分子确实能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。关键词：保水剂; 土壤水分; 土壤肥料; 植物生长; 土壤侵蚀; 中图分类号：S156.2 标识码：C 文章编号：200605080 Development of super absorbent polymer and its application in agriculture Zhuang Wenhua1,2,3,4,Feng Hao1,2,3,Wu Pute1,2,3 (1. Institute of Soil and Water Conservation, MWR&CAS , Yangling 712100, China; 2. Institute of Soil and Water Conservation, Northwest Sci&Tech University of Agriculture and Forestry, Yangling 712100, China; 3. National Engineering Research Center for Saving Irrigation at Yangling, Yangling 712100, China;4.Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039) Abstract: Super absorbent polymer is widely used in agriculture as a new kind material absorbing and storing water. It can hold water in soil and reduce soil erosion by the way of absorbing water itself, increasing soil aggregates and porosity, reducing soil bulk density and evaporation. The super absorbent added in soil can reduce the fertilizer loss, control the pollution caused by the lost fertilizer, increase fertilizer use efficiency. A lot of experiments showed that using super absorbent polymer properly can absolutely increase the rate of seed emergence and promote the crop growth. The multifunctional super absorbent polymer with lower cost should be developed and the application fields and scale should be extended in the further study. Key words:super absorbent polymer; soil water; soil fertilizer; plant growth; soil erosion; 0 引言保水剂是利用强吸水性树脂制成的一种具有超高吸水保水能力的高分子化合物颗粒剂。这类物质含有大量结构特异的强吸水基团,可吸收自身重量的数百倍至上千倍的纯水[1 ]。这些被保水剂吸附的水能够慢慢释放出来供土壤、植物利用,遇到外界来水时保水剂能够继续膨胀吸水达到蓄水作用。20世纪60年代,美国农业部首先利用玉米制成淀粉接枝聚丙烯脂类保水剂,作为“改善水分状况的重要工具”在西部干旱地区推广应用,并取得了良好的效果。随后又研制开发了以“TAB”为代表的保水剂并进行了一系列实验,发现TAB用于地面撒施可节约用水50%～85 %[2,3]。70年代以后,保水剂的研究与应用日益普及,日本在沙漠绿化、英国在水土保持、法国在土壤改良、俄罗斯在节水农业等方面保水剂的应用都取得了明显效果。收稿日期：2006-05-22 修订日期：2006-10-12 基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX3-SW-444）, 西北农林科技大学科技专项 (Z24015400,08080239) 作者简介：庄文化（1982—），男，江苏连云港人，中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心，博士研究生。主要从事高分子保水剂的农业应用方面研究，E-mail: whzhuang04@https://www.360docs.net/doc/5e11381168.html, 通讯作者：冯浩, 研究员, 主要研究方向为土壤学。杨凌中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心,712100

水稻基因组学的的研究进展

基因组学课程论文所在学院生命科学技术学院专业14级生物技术（植物方向）姓名金祥栋学号2014193012

水稻基因组学的研究进展摘要：随着模式植物——拟南芥和水稻基因组测序的完成，近年来关于植物基因组学的研究越来越多。水稻是世界上重要的粮食作物之一，养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点，一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻基因组测序的完成及种质资源的基因组重测序，为水稻功能基因组研究奠定了基础。现综述我国水稻基因组测序和功能基因组研究历史，重点介绍了近年来在水稻基因组序列分析中获得的几项最新的研究结果。关键词：水稻；基因组测序；功能基因组；研究历史；基因组学；研究进展 The recent progress in rice genomics research Abstract: With the completion of genome sequencing ofthe model plant-- Arabidopsis and rice，more and more researches on plant genomics emerge in recent years. Rice i s one of the most important crops in the world, raised nearly half of the world popul ation. At the same time in south rice Keegan group is smaller, with linear and linear features such as easy transformation and other gramineous plant genome, has been use d as a model crop for plant genome research of Gramineae. Genome sequencing and germplasm resources the rice genome sequencing completed laid the foundation for ric e functional genomics research. This article reviews the history and function of our ge nome sequencing of rice genome research, introduces several latest research results in recent years in the analysis of rice genome sequences. 前言基因组是1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念，是研究生物基因结构与功能的学科，是在遗传学的基础上发展起来的一门现代生物技术前沿科学，也是现代分子生物学和遗传工程技术所必要学科，是当今生物学研究领域最热门、最有生命力、发展最快的前沿科学之一。基因组学的主要任务是研究探索生物基因结构与功能，生物遗传和物理图谱构建，建立和发展生物信息技术，为生物遗传改良及遗传病的防治提供相关技术依据。进入21 世纪，随着全球化、市场化农业产业发展和全球贸易一体化格局的逐步形成，我国种业正面临前所未有的严峻挑战，主要表现在：依靠传统育种技术难以大幅度提高粮食单产；土地资源短缺，农业环境污染日益突出；种质资源发掘、基因组育种技术亟需创新等。水稻不仅是重要的粮食作物，由于其基因组较小且与其他禾本科作物基因组存在共线性，以及具有成熟高效的遗传转化体系，已成为作物功能基因组研究的模式植物。因此，水稻基因组研究对发展现代农作物育种技术、提升种业国际竞争力和保障粮食有效供给具有重大战略意义。基因组研究主要包括三个层次:①结构基因组学，以全序列测序为目标，构建高分辨率的以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA 的核苷酸序列为基础的物理图谱。②功能

物联网安全技术研究进展

物联网安全技术研究进展学院：信息与通信工程学院班级：07604 姓名：朱洪学号：071841 班内序号：16 联系方式：zhuhong_1115@https://www.360docs.net/doc/5e11381168.html, 摘要随着网络技术的迅速发展和广泛应用，物联网的概念进入人们的视野。物联网用途广泛，可遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。专家预计物联网将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。但是，在享受物联网带给人类便利的同时，物联网在信息安全方面也存在一定的局限性。我们必须未雨绸缪，研究发展好物联网安全性问题。关键词物联网安全性问题关键技术一．物联网概念物联网（The Internet of things）的定义是：通过射频识别（Radio Frequency Identification ，以下简称RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。二．物联网安全性问题从物联网相关特点分析，存在如下问题： 1．传感器的本体安全问题之所以物联网可以节约人力成本，是因为其大量使用传感器来标示物品设备，由人或机器远程操控它们来完成一些复杂、危险和机械的工作。在这种情况下，物联网中的这些物品设备多数是部署在无人监控的地点工作的，那么攻击者可以轻易接触到这些设备，针对这些设备或其上面的传感器本体进行破坏，或者通过破译传感器通信协议，对它们进行非法操控。如果国家一些重要机构依赖于物联网时，攻击者可通过对传感器本体的干扰，从而达到影响其标示设备的正常运行。例如，电力部门是国民经济发展的重要部门，在远距离输电过程中，有许多变电设备可通过物联网进行远程操控。在无人变电站附近，攻击者可非法使用红外装置来干扰这些设备上的传感器。如果攻击者更改设备的关键参数，后果不堪设想。传感器通常情况下，功能简单、携带能量少，这使得它们无法拥有复杂的安全保护能力，而物联网涉及的通信网络多种多样，它们的数据传输和消息也没有特定的标准，所以没法提供统一的安全保护体系。 2．核心网络的信息安全问题物联网的核心网络应当具有相对完整的安全保护能力，但是由于物联网中节点数量庞大，而且以集群方式存在，因此会导致在数据传输时，由于大量机器的数据发送而造成网络拥塞。而且，现有通行网络是面向连接的工作方式，而物联网的广泛应用必须解决地址空间空缺和网络安全标准等问题，从目前的现状看物联网对其核心网络的要求，特别是在可信、可知、可管和可控等方面，远远高于目前的IP 网所提供的能力，因此认为物联网必定会为其核心网络采用数据分组技术。此外，现有的通信网络的安全架构均是从人的通信角度设计的，并不完全适用于机器间的通信，使用现有的互联网安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。庞大且多样花的物联网核心网络必然需要一个强大而统一的安全管理平台，否则对物联网中

水稻转座子研究进展

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (5): 667?676, https://www.360docs.net/doc/5e11381168.html, 收稿日期: 2006-11-08; 接受日期: 2007-04-09基金项目: 国家自然科学基金(No. 30471066) * 通讯作者。E-mail: gao －dongying@https://www.360docs.net/doc/5e11381168.html, .专题介绍. 水稻转座子研究进展高东迎*, 何冰, 孙立华江苏省农业科学院粮食作物研究所, 南京 210014 摘要转座子是植物基因组的重要组成部分, 对于研究植物基因组进化等具有重要意义。随着水稻全基因组测序计划的开展和完成, 水稻转座子研究取得了极大进展, 目前已经在水稻基因组中发现了几乎所有类型的转座子, 约占水稻基因组的35%。在正常情况下, 大多数水稻转座子不具有转座活性, 但是在特定的条件下(如组织培养或辐射等), 水稻基因组中沉默的转座子可以被激活, 从而可能导致插入突变并影响基因的表达。在水稻中已鉴定出6个有活性的转座子, 其中Tos17已被应用到水稻功能基因组研究中。转座子序列的新的分子标记转座子展示(transposon display, TD)现已被开发, 并在水稻遗传作图和遗传分化研究中得到应用。关键词基因表达, 水稻, 转座子, 转座子展示高东迎, 何冰, 孙立华 (2007). 水稻转座子研究进展. 植物学通报 24, 667?676. 转座子(transposable elements 或 transposons)是指基因组中那些能够移动或复制自己并整合到新位点的DNA 片段(Curcio and Derbyshire, 2003), 其对于研究植物基因组的组成、进化和基因的表达调控等都具有重要意义(Feschotte et al., 2002)。水稻是世界重要粮食作物, 禾本科植物分子生物学研究的模式植物。近年来, 水稻转座子研究受到越来越多学者的重视, 并已取得较大进展。本文将对水稻转座子研究所取得的一些新进展进行归纳。 1 水稻基因组中转座子的种类传统观念认为, 水稻基因组中不存在转座子, 但随着水稻分子生物学的发展, 特别是水稻全基因组测序的开展和完成, 科学家们意外发现, 在水稻基因组中不仅有转座子,而且几乎包括所有类型转座子(Mao et al., 2000;Turcotte et al., 2001; Jiang et al., 2004b; International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。转座子约占水稻基因组组成的35%, 其中第1类转座子(Class I, 也称反转录转座子)和第2类转座子(Class II, 也称DNA 转座子)分别占19.4%和14.0%, 但从数目上讲,第2类转座子要远多于第1类转座子, 这是因为第2类转座子包括了大量微小转座子 (表1)(International Rice Ge-nome Sequencing Project, 2005)。现对水稻的主要类型转座子介绍如下。 1.1 MITEs 微小反向重复转座子(miniature inverted repeat trans-posable element, MITEs)是水稻基因组中数量最多的一类转座子, 大约有90 000个(Jiang et al.,2004b)。MITEs 为非自主DNA 类转座子, 但是其序列小(一般为100－500 bp)且拷贝高, 具有插入位点偏爱性, 使得其与一般非自主DNA 类转座子又有明显不同。由于MITEs 不编码转座酶(transposase), 其分类主要依据非编码区的相似性, 如MITEs 的末端反向重复(terminal inverted repeats, TIRs)及其插入到基因组后所形成的2－3 bp 的同向重复序列(target site duplications, TSDs)。根据这个标准, 大多数水稻MITE 被分为Tourist (3 bp 的TSD,

保水剂在水土保持中的应用及研究进展王芳琴

保水剂在水土保持中的应用及研究进展王芳琴发表时间：2018-01-10T14:59:48.843Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第21期作者：王芳琴 [导读] 保水剂是一种能保水、固土、保肥的高分子化合物。志丹县水土保持工作队陕西延安 717500 摘要：保水剂是一种能保水、固土、保肥的高分子化合物。它主要出现在干旱、降水较少的地区，通过缓慢释放水分来实现水土保持的目的，为作物的生产提供充足的水分。文章通过介绍保水剂的功能以及保水剂在水土保持中的作用，并指出保水剂现目前存在的问题，并提出保水剂在水土保持中的具体使用方法，让保水剂在水土保持中发挥更大作用。关键词：保水剂；水土保持；应用；研究 1保水剂在水土保持中的作用机理保水剂的功能主要体现在保水上，它是一类聚合的高分子化合物，它能够大量的吸收地表上的水分，然后通过化学机理缓慢的释放水分到土壤中，时刻保持土壤长期处于湿润的状态，为农作物的生长提供充足的水分。我们在分析保水剂的化学结构时不难看出它的整体结构呈三维网状。在保水剂吸收水分过程中，能够通过网链上的电解质，使网络内部溶液与外部水分之间产生巨大的渗透势差，以此保证外部水分能够不断进入分子内部结构中。从保水剂在水土保持中的主要功能来看，其主要的作用就是保水、保土和保肥。 1.1保水功效保水剂的保水效果主要是通过其内部的分子结构来实现的，当期沿着地表进入到松软的土壤中后，它能够迅速的吸收周围的水分并缓慢的释放，帮助实现保水功效。保水剂的作用更能够在暴雨天气中体现出来，当降水充足时，它能够将很大一部分水分吸收存储起来，使得地表径流减少，防止水流过程中顺便带走地面的土壤，起到固化土壤的作用。 1.2保土功效保水剂作为一种高吸水性树脂，它兑土壤中的土粒具有很强的吸附性，这样就能够起到很好的固定土壤的作用。同时，当保水剂充分吸水后体积增大，能够吸附更多的土壤形成块状聚集，防止扬尘等带走地表上的小颗粒土粒，降低土壤之间的缝隙，改善土壤内部的结构，能够抵御风沙和雨水的侵蚀。 1.3保肥功效保水剂还具有离子交换以及吸附作用。植物在生长过程中需要大量的尿素，尿素溶解到水中时就会分解除很多的铵根离子，这时它们就会被很好的锁定在保水剂分子中，进而为植物的生长锁住更多的肥料。通过试验数据得到，保水剂的吸肥量与地表的铵分子数的含量成正比。 2保水剂在水土保持中应用涉及因素 2.1关于保水剂类型的选用目前市场上的保水剂有很多种类型，它们的应用场合不同，对于水土保持的倾向性也不尽相同，因此所取得成效也不尽相同。通常情况，针对于荒漠降水不足的地区，需要使用高吸水和高速率吸水的保水剂，同时还需要考虑到这部分地区的保水剂循环使用的要求。除此之外，我们往往还会考虑到水剂的吸水倍率、耐盐性、稳定性以及持水性等多重特性考虑在内。 2.2关于保水剂在水土保持中的施用方法我国在保水剂的使用要主要是以农业生产为主，水土保持方面应用较少。保水剂在农业方面的使用方式存在多种多样，这与国外的存在明显的差异，国外主要是将保水剂应用于水土保持方面，因为针对使用的场景不同，所选择的方法也不尽相同。 2.3关于保水剂的施用量保水剂视不同地区的实际情况来进行设置，没有明确的规定用量。将保水剂用于水土流失治理，原则上是施用量越大越好，但从经济角度出发，通常都会使用产投比高的保水剂。在不同的使用场景中下用量也存在一定的差异，诸如像在抗旱造林中不需要大范围的使用保水剂；干旱较为严重的地区可调整保水剂的施用量，达到保持水土的作用；针对于周期性干旱变化的地区，也不易大量的使用保水剂。 2.4关于保水剂施用范围保水剂在水土保持中发挥的作用还需要效应时间以及效应空间。影响保水剂吸水性能的因素有很多，包括它自身以及外部环境的一些影响因素在内的，这是我们需要结合实际的使用场景，来对保水剂的用量以及适用范围进行界定。因为我国幅员辽阔，土壤类型也非常多，所以需要选取适合土壤类型的保水剂类型。 2.5保水剂的使用时间选择水土保持建设施工时间比较长，而不同的季节中降雨量也不同，需要针对季节变化的特点选择不同的保水剂[1]。如果地区干旱少雨，土壤含水量严重不足，可以先将保水剂放到水中浸泡，待其贮存充足的水分，再加入土壤中混和使用。如果不这样处理就会造成植物中水分倒流的问题出现，加重植物根系缺水的状况最终使其枯死。虽然浸泡环节浪费了部分时间，但是保水效果却更加显著。采用这种先浸后混的方式，材料释水后就有了充足的膨胀空间，能够顺利的吸水，土壤空隙的通气性也会得到强化，对植物的生长是非常有利的。雨季来临之前，保水剂不需要沿着每一个植物穴的逐个使用，可以采取统一整地的方式。在这一过程中保水剂与土壤的混合，雨季到来时储存足够的水分，让植物在秋季与冬季也能够健康的生长，避免水资源的浪费。 3保水剂在应用过程中的建议应该科学的选择保水剂，确保使用过程安全可靠。当前制作保水剂所使用的原料以及合成的方法上比较多样化。虽然保水剂实际应用具有较大的广泛性，但也不是一种可以任意使用材料类型，在选择与使用中一旦出现不规范的情况，就容易对植物及土壤造成不同程度的损害。通常农林业发展中可以采用钾盐或铵盐类的保水剂，避免使用合聚丙烯酸盐，这类保水剂导致土壤板结或农作物死亡。比如要想达到储水、蓄水的效果，就需要选择大颗粒、凝胶强度高的保水剂；为了提升树木成活率，就需要选择粉状、凝胶强度较弱的保水剂类型，能起到降低成本的作用。另外，保水剂的运用还应符合因地制宜的原则，当前阶段，市场中的保水剂多种多样、类型混杂，保水剂具体的构成成分、原料、结构形式等存在不同。品牌及组成材料不同的保水剂应用后对土壤造成的影响有较大差别。使用前需要向相关销售者或

水稻基因组进化的研究进展

水稻基因组进化的研究进展水稻是世界上重要的粮食作物之一，养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点，一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻是第一个被全基因组测序的作物，目前栽培稻2个亚种全基因组测序工作已经完成：粳稻品种日本晴(Nipponbare)通过全基因组鸟枪法和逐步克隆法被测序，籼稻品种扬稻6号(9311)通过全基因组鸟枪法被测序。除核基因组外，水稻叶绿体和线粒体基因组也于1989年和2002年分别被测序。水稻2个亚种的全基因组测序完成，一方面开启了植物比较基因组学的大门，另一方面为人们在基冈组水平上鉴定出所有水稻基因并分析其功能奠定了基础，同时也使得人们对植物进化的认识，尤其是对禾本科植物进化的了解，逐步从系统分类和分子标记水平进入到了基因组序列水平。许多研究者通过对水稻基因组序列的分析，利用生物信息学工具，对水稻在基因组水平上的进化进行了大量研究。 1 水稻及其他禾本科植物基因组的古多倍体化过程水稻是典型的二倍体植物，其核基因组中共有12条染色体。在水稻基因组被完整测序之前，人们就已经采用分子标记、DNA重复元件等方法探究水稻基因组的古多倍体化(polyploidization)过程，并发现了一些重复的染色体片段。随着水稻基因组测序计划的完成，越来越多的证据表明水稻基因组曾发生过全基因组复制(whole genome duplication)，即古多倍体化过程。 Golf等利用鸟枪法完成了粳稻品种日本晴全基因组的测序工作，并利用同义替换率分布方法(Ks- based age distribution)提出水稻基因组可能发生过一次全基因组复制过程。此后多家研究机构和一些研究者对水稻基因组中的重复片段进行了研究，虽然得出的结论不尽相同，但均发现水稻基因组中存在大量的重复片段。根据所采用方法和参数的不同，这些重复片段占整个水稻基因组的15％～62％。Yu 等在水稻基因组中发现了18对大的重复片段，大约占整个基因组的65．7％。其中17对重复片段形成的时间很相近，发生在禾本科物种分化之前；最近的一次片段复制事件发生在水稻11和12号染色体之间，在禾本科物种分化之后。水稻基因组被测序之后，许多科研机构对基因组数据进行了详尽的注释。其中应用比较广泛的是美国基因组研究院(the institute for genome research，TIGR)和日本农业生物科学研究所(national in- stitute of agrobiological sciences，NIAS)的水稻基因组注释信息。TIGR根据其注释的结果和基因相似性矩阵(gene homology matrix，GHM)方法，检测到大量染色体间的重复片段，这些重复片段几乎覆盖了整个水稻基因组。TIGR水稻基因组注释数据库从第4版开始便增加了对片段重复的注释，该分析是利用DAGChainer程序进行的，重复片段采用100 kb和500 kb 2种参数模型进行了染色体片段的基因共线性分析(图1)，这是全基因组复制的有力证据。根据复制片段上同源基因的分子进化分析，估计全基因组复制发生在大约7 000万年前，在禾本科物种分化之前。此外，Zhang等利用TIGR更新的数据进行分析，采用同义替换率分布方法检测到另一次更古老的(单、双子叶植物分化前)基因组复制事件，说明水稻基因组至少经历了2次全基因组复制过程。全基因组复制或多倍体化是植物尤其是禾本科作物物种形成和进化过程中非常重要的事件，大部分开花植物在进化过程中均经历了多倍体化过程。基因组加倍后，再经历所谓的二倍体化过程(diploidization)，进化成当代的二倍体物种，并造成大量重复片段中基因的重排和丢失。Salse等研究发现基因组复制事件对禾本科植物的物种形成和演变具有重要作用。他们认为禾本科植物的祖先物种是一个基因组内包含5条染色体的物种，在进化过程中，首先在距今5 000～7 000万年前经基因组复制产生了10条染色体；此后，在基因组内发生了2次染色体置换和融合而形成了12条中间态染色体。以这12条中间态染色体为基础，逐渐分化出水稻、小麦、玉米和高粱的基因组，其中水稻基因组保留了原有的12条中间态染色体，而小麦、玉米和高粱均又发生了染色体丢失和融合才形成了现有的基因组。水稻全基因组复制片段是至今为止在动、植物基因组中发现的最为清晰、完整的基因组复制的遗迹。水稻之所以保存这么完整，一方面是水稻基因组保持了12条中间态染色体的基本形态，另一方面可能与水稻基因组相对较稳定有关。 2水稻籼粳2个亚种的分化水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在其11 500多年的栽培历史中，因适应不同的农业生态环境而产生了丰富的遗传多样性和明显的遗传分化。长期以来，基于形态性状、同工酶以及对一些化合物不同反应的研究，把亚洲栽培稻(Oryza sativa L．)分为籼稻(indica)和粳稻(japonica)2个亚种。其中籼亚种耐湿耐热，主要适应于热带和亚热带等低纬度地区，而粳亚种则耐寒耐弱光，适应于高纬度和高海拔地区种植。这2个亚种间不仅产生了生殖隔离的基因库，还在形态特征、农艺性状和生理生化反应等方面存在明显的差异。近期群体