DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 芋头(Colocasia esculenta)为天南星科半水生植物，其地下茎发达，形为球状或不规则卵球状，内含丰富的淀粉、蛋白质、微量元素和膳食纤维，并有很好的适口性。既可以作蔬菜，也可以作辅粮，还可以作为“养生植物”种植，并且还是我国出口农产品之一。芋头原产地有印度或中国的不同说法 [ 1 ] [ 2 ]，印度说认为自原产地印度，经由东南亚、日本等地进入中国后，在珠江流域及台湾省种植最多，长江流域次之。长期以来，芋头作为副粮作物进行栽培 [ 3 ] [ 4 ]。但大多数为单一种植，少有套种的报道，更没有以多倍体水稻为基础、综合防治高效种植方式的报道。本文对“四周种芋头、空中频灯诱、禾间天敌吃、禾下养蛙鳅”的全程绿色高效体系中的芋头种植，特别是芋叶的遮荫驱虫作用进行研究，为充实整个体系，带动以多倍体水稻为基础的稻芋蛙鳅共养体系的发展，提供重要参考资料。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 芋种选用 2018年在购买武汉市农业科学院选育的仔芋品种鄂芋1号、鄂芋2号之后，从网上选购了贵州小芋头、江西毛芋红梗白芽芋、宁波奉化仔粉糯芋、广西红芽仔芋、广西荔浦槟榔香芋、广西荔浦紫藤香芋共8个品种。以潮砂为基料，在箩筐或砖砌种苗圃中，按一层砂放一层芋头共3~4层存放，再在砂芋堆上盖薄膜保存芋种至3月初。 2.2. 芋头种植 芋头按芋种圃育、芋苗移栽、芋苗管理与病虫防治、芋头收获等步骤进行 [ 2 ]。 2.3. 防治害虫效果观察统计 在芋头正常生长过程中，选取3点，每点5株观察芋叶，以及半径1.5 m四周范围内稻禾上的害虫或天敌昆虫数目。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 建立多倍体稻芋蛙鳅共养体系中的芋头种植方法 首先将仔芋进行催芽，即在3月中旬将经历冬天后、已有芽萌动的芋种铺放在由细泥土和有机质构成的苗床上，盖好薄膜催芽。到4月初将已生出芋叶的种苗取出，带根芽一起按芋头形态，将顶芽明显、尾部创口平滑、无损伤、无病害的芋头作为种芋。将种芋顶芽朝上，间隔5 cm，竖直摆放在种芋苗圃中。至4月中下旬，顶芽已生长成叶片，并在芽基部生有根系。起苗移栽前用0.5%有机肥及磷酸二氢钾剂喷洒种苗，促苗茁壮成长。栽种前在稻田四周筑高出稻田水面15~25 cm、宽80 cm的芋植田埂，按两排种芋设计，每隔25 cm挖深20 cm、长15 cm、宽15 cm的栽苗坑，然后进行芋苗移栽。先向坑内施加有机肥0.5 Kg，再在肥土上竖直摆放一个种芋，盖上有机渣肥拌匀的泥土，轻压保持芋苗稳定，浇一次定根水。配合做好芋苗管理、病虫防治与调查记载。由于芋头是天南星科植物，本身具有驱除一般害虫，特别是叶蝉类害虫的作用。在一般栽培情况下，芋头容易遭受斜纹夜蛾的危害。当施加BT生物农药+黄板纸、频振灯的情况下，芋头叶片上没有叶蝉、蓟马、飞虱等的危害，也没有二化螟、三化螟和斜纹夜蛾成虫的危害，这三种害虫的成虫一旦出现，很快就被稻田或田埂上的青蛙所捕杀，形成一个很好的“多倍体稻、芋、蛙、鳅和频振灯”相结合的防治害虫以及收获稻、芋、蛙、鳅等绿色高效产品的高效绿色体系。 3.2. 最佳芋头品种选择 在8个试验品种中，广西荔浦槟榔香芋和广西荔浦紫藤芋头为独茎，膨大如橄榄型。植株叶片、叶柄生长旺盛，但收获时间迟，11月8日收获时仍保持着鲜青色，可是球茎较小，0.1亩实收芋头分别为62斤和68斤，折亩产620斤和680斤。贵州小芋头、江西毛芋红梗白芽芋，叶片生长快、成熟早，在10月上旬叶始萎蔫，收获称重折算亩产为980斤和1032斤；宁波奉化仔粉糯芋、广西红芽仔芋产量较高，亩产达到1267和1375斤；鄂芋1号和鄂芋2号的产量最高，亩产为1892和1798斤。说明不同生态区、不同种类的芋头品种，在武汉地区的表现是有明显差异的，选用本地品种为佳，本研究中鄂芋1号为最佳芋头品种。 3.3. 芋头的趋避害虫作用 在芋叶上始终没有发现叶蝉、飞虱和蓟马的危害，也没有二化螟、三化螟、稻纵叶卷叶螟等为害，即使容易发生的斜纹夜蛾也根本没有。可能与芋头发散的天南星科植物气味的驱避作用以及稻田中饲养的青蛙和天敌昆虫捕杀害虫的作用相关。而这种驱除作用，在芋头周围1.5 m的稻叶上，容易产生的稻蓟马，也极明显地减少，说明芋头有很好的趋避害虫作用。 3.4. 芋叶的遮荫作用 芋头种植除具有良好的收成外，其硕大的芋叶对青蛙、泥鳅有很好的遮荫作用。从清晨6:00时至傍晚8:00时之间，青蛙到田埂上采食和栖息有2个高峰，即早晨8:00时和晚上6:00时。在此两段时间，不仅太阳光强度不高或下降，而且与青蛙投喂时间相吻合。但是从整个观察时间里，青蛙在芋荫下比在空埂上明显要多，尤其是中午11:00时至下午4:00时的高温时段，空田埂上几乎不见一只青蛙，而是藏在芋荫和稻荫下，说明硕大的芋叶具有很好的遮荫作用(图1、图2)。 图1. 早8时和晚6时青蛙在田埂和芋荫下密集分布 图2. 芋荫有益蛙分布
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user: 4. 结论 以上结果很好地说明在“多倍体水稻为基础的稻芋蛙鳅绿色高效共养体系”中种植芋头是可行的。而且芋头散发的气味具有明显的驱避害虫的作用，尤其是对飞虱、叶蝉等小害虫的趋避作用明显；以及与青蛙协同捕杀螟虫、斜纹夜蛾等较大害虫的作用。此外，芋头的硕大叶片和长大叶柄具有遮荫作用，与共同种养田块中的青蛙、鳅鳝构成了有效的生态体系。芋种以当地良种鄂芋1号为佳，具有十分明显的增加芋头、稻、蛙产品效益和明显的防治害虫的作用，实现全程绿色高效共养，产量和效价均明显提高。并且为共养生态体系中各因素作用提供了好的研究材料，也为规模化高效绿色的多倍体水稻生产提供了经验。
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user: 摘要 SmFeN永磁材料具有高矫顽力、高饱和磁化强度及高居里温度，在航空航天、电动汽车、风力发电及人工智能等新兴领域具有重要的应用价值，再次受到科研人员的重视。本文介绍了SmFeN磁体的晶体结构和氮化机理，综述了采用熔体快淬法、机械合金化、还原扩散法及氢化歧化法后续氮化处理制备SmFeN磁粉的研究进展。此外，重点介绍了块体SmFeN磁体制备的研究进展以及合金元素对SmFeN磁体磁性能的影响。基于目前的研究进展，阐明了SmFeN永磁材料所面临的关键科学问题，并对SmFeN磁体的发展前景做出了展望。
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user: 1. 永磁材料的研究现状 永磁材料被广泛用于电气和电子领域，如电动机、发电机、扬声器、计算机和医疗设备等。随着电动汽车、风力发电等与绿色能源相关应用的快速发展，对永磁材料的需求量也逐年递增。这种不断增长的需求促进了永磁体在三个方向上的发展：首先，必须最大化磁能积，以生产出更小、更轻、更节能的设备 [ 1 ]；其次，需要提高矫顽力，以确保高温应用中的磁体具有良好的热稳定性；最后，要有高的性价比。 图1展示了钨钢到稀土永磁体工业生产经历的一百多年发展历史 [ 2 ] - [ 8 ]。从最大能量乘积(BH) max 可以看出，磁性能已从钢基磁体的1 MGOe提高到Nd-Fe-B烧结磁体的60 MGOe。自从1980年代初发现Nd-Fe-B基磁体以来，尽管对三元合金进行了广泛的实验和理论研究，但没有发现磁能积优于Nd-Fe-B磁体的新型永磁材料。虽然在过去30年来发现了许多新型四元合金和化合物 [ 9 ] - [ 15 ]，改善现有永磁体磁性能的努力却从未停止。 图1. 二十世纪典型永磁材料磁能积的发展 [ 8 ] 人们在发现Nd 2 Fe 14 B不久后发现了Sm 2 Fe 17 N 3 化合物 [ 9 ]。当时对Sm 2 Fe 17 N 3 寄予厚望，因为它有出色的内禀磁性能，有潜力作为与Nd 2 Fe 14 B磁体等效的永磁体 [ 10 ] - [ 16 ]。然而进入2000年后对Sm 2 Fe 17 N 3 磁体的研究数量迅速下降。主要原因是难以制备高性能的Sm 2 Fe 17 N 3 烧结磁体。但是随着社会智能化的发展以及2011年稀土供应危机引发的对稀土贫化永磁材料的重新关注和对全球气候变化的考虑，特别是因为那些参与电动汽车电动机技术的人们强烈希望找到能替代Nd 2 Fe 14 B磁体具有高磁性能、高热阻，同时还能降低与资源可用性和成本相关风险的磁体，研究人员开始将目光重新聚焦在Sm 2 Fe 17 N 3 磁体上。Sm 2 Fe 17 N 3 化合物不仅具有与Nd 2 Fe 14 B相当的饱和磁化强度(1.57 T)和各向异性场(20.7 MA∙m −1 )，而且具有较高的居里温度(743 K)。根据粉末的实验数据进行估算，在汽车电机的高温环境下，Sm 2 Fe 17 N 3 烧结磁体比掺杂Dy的Nd 2 Fe 14 B磁体具有更高的磁能积 [ 17 ] [ 18 ]。表1是不同稀土永磁材料的理论磁性能 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]，可见Sm 2 Fe 17 N 3 优异的内禀磁性能非常具有吸引力。从性价比的角度看，Sm 2 Fe 17 N 3 也具有相当大的优势，因为它具有高矫顽力并且不含重稀土元素，而且Sm金属的价格比Nd金属便宜得多。 Table 1 Theoretical magnetic properties of different rare earth permanent magnetic material 化合物 饱和磁化强度J s /T 最大磁能积(BH) max /(kJ∙m −3 ) 磁晶各向异性H A /(MA∙m −1 ) 居里温度T c /K 稀土原子含量R/TM 基体金属 SmCo 5 1.15 248.0 32 1013 0.33 Co Sm 2 Co 17 1.56 480.0 ≈8 1163 0.105 Co Nd 2 Fe 14 B 1.61 528.0 ≈6 583 0.117 Fe Sm 2 Fe 17 0.94 176.0 易基面 392 0.105 Fe Sm 2 Fe 17 N x 1.54 472.0 11.2~20.8 743 0.0989 Fe 表1. 不同稀土永磁材料的理论磁性能 单位换算：1000 kg∙m −3 = 1 g∙cm −3 ；1 emu∙g −1 = 1 A∙m 2 ∙kg −1 ；1 emu∙cm −1 = 1 kA∙m；1 Gs = 10 −4 T；1 MGOe = 7.96 kJ∙m −3 ；1 MA∙m −1 = 12.6 kOe。
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user: 2. SmFeN化合物的晶体结构以及氮化机理 Sm 2 Fe 17 结构具有Th 2 Zn 17 晶体结构，图2 [ 22 ] 展示了该晶体的单胞结构。一个晶胞由三个Sm 2 Fe 17 分子组成，6个Sm原子占据了C晶位，6个Fe原子占据了C晶位，9个Fe原子占据了d晶位，18个Fe原子占据了f晶位，18个Fe原子占据了h晶位，该结构有两个较大的空位，一个是位于含有Sm原子面的八面体空隙的e晶位，另一个是位于沿c轴方向两个Sm原子之间的四面体空隙。Sm 2 Fe 17 的居里温度很低，只有392 K，并且是易基面磁化。Fe-Fe的原子间距过小，导致其具有负的交换耦合作用，因此Sm 2 Fe 17 合金具有低的居里温度。在引入N原子后，N原子进入8面体空隙中，形成间隙型化合物，晶体的晶格常数有所变大，引起晶胞体积膨胀，但是并不会改变晶体结构，使得Fe-Fe轴略微增加，这将增强铁磁耦合交换作用，使磁体的居里温度升高。又因为一个Th 2 Zn 17 只有三个8面体空隙，所以一个晶胞最多能引入3个N原子。Yang [ 23 ] 在研究中发现由于氮的电负性比稀土或铁离子的电负性大得多，因此氮原子具有吸引稀土和铁的电子趋势。因此，该效应降低了传导电子从稀土离子到铁3d谱带的转移，并导致了Fe原子矩的增加，Fe-Fe原子的交换耦合作用增加使居里温度升高。稀土亚晶格的磁晶各向异性是单离子晶体场诱导的各向异性。为了将各向异性扩展到整个晶格并在高温下保持这种各向异性，需要在稀土亚晶格和3d晶格之间形成强磁耦合。在大多稀土永磁材料中交换相互作用超过了晶体场的相互作用，在这种情况下，晶体场理论导致了最低阶各向异性常数K 1 的简单表达式为： K 1 = − 2 3 N R ⋅ a J 〈 r 2 〉 〈 O 20 〉 A 20 (1) 其中N R 是稀土含量，a J 是史蒂文斯因子， 〈 r 2 〉 是4f半径平方的期望值，A 20 是二阶晶体参数， 〈 O 20 〉 是 3J z 2 − J ( J + 1 ) 。 〈 O 20 〉 在0 K时有最大值。当N原子进入Sm 2 Fe 17 晶格中，使二阶晶格参数A 20 增加，最终使磁晶各向异性场大幅增加 [ 24 ] [ 25 ]。 图2. Tb 2 Zn 17 型的Sm 2 Fe 17 N 3 晶胞结构 [ 23 ]
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user: 5. 合金元素对SmFeN磁体磁性能的影响 Sm 2 Fe 17 N 3 化合物的磁性可以通过引入各种间隙或取代杂质来改变 [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]。这些取代可以提高Sm 2 Fe 17 化合物的磁性能，目前已经有大量对轻质间隙原子的化合物的磁性研究工作。 Popovich [ 68 ] 研究了Ti和Mo对Sm 2 Fe 17 磁性能的影响，Sm 2 Fe 17 与Ti和Mo合金化可使晶格参数和晶格体积增加，但不会改变晶格对称性。在测量Sm 2 Fe 17 基合金的磁滞性能时，发现钛和钼的引入会导致磁滞回线变宽，如图9所示，同时使磁体的居里温度升高，当Ti和Mo的掺量为0.5 wt%时，其居里温度从412 K升高到449 K。Ti含量的增加导致矫顽力略有增加，而剩磁略有下降。 图9. 通过机械合金化获得的Sm-Fe-Ti、Sm-Fe-Mo和Sm-Fe-Ti-Mo系统合金的磁滞回线 [ 28 ] 目前已经有人对三元化合物Sm 2 Fe (17–x) Al x 进行了足够详细的研究 [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]。已经确定这些金属间化合物Sm 2 Fe 17 具有Th 2 Zn 17 型的菱形结构。另外，在中发现了关于磁化强度和居里温度与Al取代水平关系的规律性 [ 70 ] [ 71 ]。例如，已确定居里温度首先升高(当x ≤ 3时)，然后随着Al浓度的增加而迅速降低。Al的替代也会影响Sm 2 Fe 17-x Al x 的磁各向异性。因此低Al含量Sm 2 Fe 17 中的(x ≤ 5)引起易磁化轴从基面到c轴的重新定向，但随着Al的继续增加(5 ≤ x ≤ 7)将会抑制这种效果。 Saito [ 72 ] 研究了掺入Ti和Zr对Sm 2 Fe 17 的影响，发现掺入较高含量Zr和Ti比较低含量Zr和Ti的Sm 2 Fe 17 磁体具有更高的矫顽力，如图10所示。并在退火的(Sm 0.7 Zr 0.3 ) 2 (Fe 0.7 Co 0.3 ) 15.5 Ti 1.5 快淬条带中得到了4.0 kOe的最高矫顽力。 Xu [ 73 ] 研究了Y取代Sm后Sm 2 Fe 17 N x 的磁性，发现随着Y浓度的增加，饱和磁化强度σ s 增加。随着Y含量的增加，剩磁B r 首先略微增加，并在y = 0.4时达到最大值。随着y继续增加，B r 减小。随着Y含量的增加，内禀矫顽力H cj 降低。当掺杂的Y低于40 at%时，(Sm 1–y Y y ) 2 Fe 17 N x 粉末的(BH) max 增加。当用20 at%的Y代替Sm时，(BH) max 从131.7 kJ∙m −3 增加到151.6 kJ∙m −3 ，增幅为15.1%。这与较低的晶粒尺寸引起的σ s 改善、磁滞回线矩形性增加和交换钉扎场改善有关。 图10. (Sm 1-x Zr x ) 2 (Fe 0.7 Co 0.3 ) 17-y Ti y (x = 0~0.3， y = 0~2.0)快淬带的矫顽力与Ti含量的关系 [ 72 ]
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user: 6. 展望 SmFeN稀土永磁材料凭借着其优异的内禀磁性能有望发展成为第四代稀土永磁材料。SmFeN粉体材料的制备已有相对成熟的工艺技术，但是，对于块体SmFeN稀土永磁材料的制备，还存在着包括磁化机理、微结构优化、矫顽力机制、热分解的控制等工作亟待研究。特别是对于块体高性能SmFeN稀土永磁材料的制备方面，目前还没有一条行之有效的途径，需要新理念、新技术的投入。最近，为突破块体纳米复合永磁材料中实现硬磁相织构和软磁相形态同步控制的瓶颈，张湘义教授研究组采用高压热压缩技术，通过在非晶晶化过程中施加高应力、大应变，利用晶体应变能各向异性诱导纳米晶的取向生长，成功地在高软磁含量(28 wt%)和细小的晶粒尺寸(~10 nm)下诱导出SmCo硬磁纳米晶沿其易磁化轴方向的织构，获得了高达28 MGOe的磁能积 [ 74 ]。随后，此技术相继被拓展应用于其它体系块体纳米晶永磁材料的制备，并取得可观的成果，实现了块体纳米晶磁体中硬磁纳米晶织构的形成和磁性能的提高 [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]。我们设想，如果采用高压热压缩技术对块体SmFeN稀土永磁材料进行制备研究，将有希望实现高性能块体SmFeN稀土永磁材料的制备。随着磁学研究者对SmFeN磁体继续开展深入研究，有望实现高性价比永磁材料的开发，应用于各高新技术产业。
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user: 摘要 本文主要研究了一新 Q 型空间—— Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 空间。首先给出了 Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 空间的定义及若干基本性质，并定义新型帐篷空间，进而得到 Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 空间的前对偶空间及其原子分解。
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user: 1. 引言 近年来，新Q型空间在经典调和分析和现代调和分析中扮演着重要的角色，作为经典函数空间 B M O ( ℝ n ) ， Q α ( ℝ n ) 等空间的推广，被学者们广泛研究。早年间， Q α ( ℝ n ) 空间就被学者广泛研究，参见 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。函数空间的对偶性问题很早就得到国内外学者的关注，许多经典空间的对偶空间也陆续建立起来。对偶结果提供了不同函数空间之间的联系，著名的结果Fefferman [ 5 ] 将BMO与实Hardy空间 H 1 的对偶联系起来，而Lipschitz空间与 H p 空间是对偶的。2000年Essén-Janson-Peng-Xiao [ 6 ] 引入了 Q α ( ℝ n ) 空间的定义及其基本性质。2004年Dafni-Xiao [ 7 ] 引入了一些帐篷空间，并将其用于解决分数阶Carleson测度和 Q α ( ℝ n ) 空间的对偶性问题。2008年Yang-Yuan [ 8 ] 引入了一类新的函数空间 F ˙ p ， q s ， τ ( ℝ n ) ，统一和推广了Triebel-Lizorkin空间和 Q α ( ℝ n ) 空间，通过建立 Q α ( ℝ n ) 空间的Carleson测度刻画，确定了Triebel-Lizorkin空间与 Q α ( ℝ n ) 空间之间的关系，从而回答了Dafni-Xiao [ 7 ] 提出的一个问题。 这些函数空间被广泛应用于研究流体力学中的基本方程例如不可压缩的Navier-Stokes方程、不可压缩磁流体力学方程，相关的研究进展参见文献 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。 本文的目的是引入新帐篷空间，并用它们来解决新 Q 型空间 Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 的原子分解及其对偶问题。利用Hausdorff容量( [ 4 ] Definition4.0)的概念，我们将 Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 定义一个前对偶空间，称之为“Hardy-Hausdorff”空间 H H − γ 1 ， γ 2 1 ( ℝ n ) ，作为齐次Sobolev空间 L ˙ − n 2 2 ( ℝ n ) 的分布空间。 本文引入了一种新 Q 型空间，定义如下： 定义1 令 γ 1 ≥ 0 ， γ 2 ≥ 0 。若 sup ( l ( I ) ) γ 1 − n ∫ I ∫ I | f ( x ) − f ( y ) | 2 | x − y | n + γ 2 d x d y < ∞ ， 则称 f 属于 Q γ 1 γ 2 ( ℝ n ) 空间，其中 I 为 ℝ n 上平行于坐标轴的方体。
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user: 摘要 一氧化碳(Carbon monoxide， CO)是一种具有重要生理功能的内源性气体信号分子，在治疗多种疾病方面显示出较大的应用前景，然而CO的固载和体内释放方式不理想限制了其临床应用。设计和制备具有靶向控释的一氧化碳释放材料成为了该方向的研究热点。本文综述了近年来报道的CO释放材料的种类、释放触发机制及释放检测等，并比较了其生物相容性、CO释放时长等方面的性能，展望了未来CO释放型材料的发展趋势。
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user: 1. 引言 一氧化碳(CO)是继一氧化氮之后被发现的另一种人体内必不可少的内源性信号传导分子。CO在机体内由血红素加氧酶催化血红素而产生，通过信号传导和其他调节方式参与了机体的多种病理生理过程，具有扩张血管、抗增殖、抗凋亡和抗炎作用。作为一种重要的治疗性气体信号分子，CO具有较大的临床应用潜力，然而CO的输送方式不理想一直是限制其临床应用的技术难点。由于CO与血红蛋白(Hb)的亲和力比O 2 与Hb的亲和力大200~300倍，形成结合牢固的COHb，因此通过气体吸入方式输送CO，当形成的COHb占人体总Hb的10%及以上时，就会造成头晕乏力等CO中毒症状 [ 1 ]。为了克服直接吸入CO面临的问题，研究人员制备了一氧化碳释放分子(CORMs)作为一种CO的给药途径。CORMs的出现提高了CO应用的效率和安全性，极大地推进了CO的生物学功能及应用研究，但其生物相容性、靶向性及持续作用时间等仍有待提高。另一方面，大分子与纳米材料因其优异的性能而备受科研工作者关注，将CO或CORMs与大分子或纳米材料集成为一体成为了热门研究，该复合材料提高了CO的释放时长，在一定程度上解决了药用CO的精确输送和可控释放等难题，有可能实现CO的临床使用。本文对近年来报道的CO释放材料进行了综述，并主要集中在多功能CO释放大分子或纳米材料方面的最新进展，并对CO释放材料今后的发展进行了展望。
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user: 3. 一氧化碳释放的检测 由于CO的释放量及释放时长决定了CO释放材料的功能和疗效，因此需要对材料的CO释放行为进行检测和活体内监测。传统的CO检测方法有电化学法、气相色谱法、吸收光谱法等 [ 32 ]，这些方法在检测CO释放时均面临着灵敏度低、无法原位监测、无法用于细胞或活体检测等问题，存在较大的限制。 3.1. 肌红蛋白法检测CO释放 目前，实验室应用最多的CO释放检测法是肌红蛋白法 [ 33 ]，该方法先将肌红蛋白(Mb)还原为脱氧肌红蛋白(Deoxy-Mb)，然后CO与脱氧肌红蛋白反应生成碳氧血红蛋白(Mb-CO)，通过分光光度计来反映其转化过程，其过程由557 nm左右处的单峰转换为540 nm和577 nm左右处的双峰，如图5所示。该方法灵敏度尚可，是定量CO释放材料释放CO的量与速率的常见方法。然而，该方法在还原肌红蛋白时需加入过量的连二亚硫酸钠，该物质会加速CO的释放，影响测试结果 [ 34 ]；另外，溶解度差的CO释放材料还会造成溶液浑浊，存在较大的测量误差 [ 35 ]；此外，该方法也不适用于细胞或活体的CO原位监测。 图5. 脱氧肌红蛋白和碳氧肌红蛋白的UV-vis光谱 [ 33 ] 3.2. 特异性荧光探针检测CO释放 随着荧光技术的发展，荧光探针由于其出色的灵敏度、极低的检测下限及选择特异性、生物相容性好等优点越来越得到科研工作者的青睐，并且还可实现细胞及活体的原位实时监测，在生物医学研究领域显示出较大的优势 [ 36 ]。钯是一种与CO具有强亲和力的重金属元素，同时其通过重原子效应还能淬灭荧光。基于此，绝大多数CO荧光探针为钯离子与荧光剂的配位化合物。当环境中出现CO时，钯离子与荧光剂的配位键被破坏，淬灭的荧光再次释放荧光信号。2012年，Chang等人 [ 37 ] 报道了一种新型的基于钯介导的羰基化荧光探针COP-1，能够高选择性地检测生理环境和活细胞中的CO，为生物体系中CO的检测提供了一种较好的方法；2017年，Lin等人 [ 38 ] 提出了一种用于内源性CO监测的双光子激发近红外荧光探针1-Ac，该探针采用醋酸钯和尼罗红合成，稳定性好，背景荧光小，检测下限低，在CO存在时显示出最大60倍的荧光增强，是一种较为理想的检测CO释放的荧光探针，并且作者还利用此探针首次追踪了活体斑马鱼胚胎和小鼠器官中的内源性CO，如图6所示。 图6. 探针1-Ac用于活体斑马鱼胚胎(a)和小鼠器官(b)内源性CO的荧光成像 [ 38 ] 近年来，有研究者将荧光探针技术与CO释放材料结合起来，实现了CO释放的实时原位监测。Zhou等人 [ 39 ] 设计开发了一种荧光探针CO释放型材料CORM3-NIR，可有效监测活细胞与活体中CORM-3释放的CO，如图7所示。该材料以荧光剂Qcy-7为基础，使用4-硝基苄基来固定CORM-3，在生理环境下即可释放CO，细胞与活体小鼠实验显示出良好的近红外荧光生物成像能力。这种结合荧光技术的CO释放型材料对于CO释放的实时监测可以用于指导按需给药。 图7. CORM3-NIR用于CORM-3释放CO的实时监测 [ 39 ]
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user: 4. 总结与展望 CO的生物学功能有望用于治疗多种疾病，近年来如何将CO固载并用于治疗越来越引起人们的兴趣和关注。各种固载CO的材料先后被开发和用于研究，CORMs的出现首先使CO被固载下来并用于其生物学功能的探索，但存在靶向性差、CO释放时长较短、重金属离子的潜在毒性等问题；采用大分子或纳米材料与CO或CORMs集成的复合材料，提高了CO输送的稳定性和释放时长，在一定程度上实现CO的靶向输送。虽然以上固载和释放CO的材料研究都取得了一定的进展，但在CO释放时长、CO可控释放和材料本身的生物相容性等方面还有较大的提升空间。为了获得性能更好的CO释放材料，未来CO释放材料的研究可围绕以下三方面展开：1. 设计适配于病理微环境的CO释放材料，通过外部(如磁场、微波等非侵入式手段)或内部(如炎症部位的氧化应激环境)刺激实现CO的按需释放；2. 设计稳定性更好的CO供体或进一步修饰CO释放材料，延长生理环境下CO的释放时长，使其有可能用于慢性炎症性疾病如动脉粥样硬化、糖尿病足等的治疗；3. 在癌症治疗方面，同时将抗癌药与CO释放结合，可协同发挥抗癌功能并减少对正常细胞的损伤。
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user: 摘要 目的：明确不同类型高强度地膜对滴灌棉花生长发育及其产量提升效果，为高强度地膜在棉花上的应用提供基础。方法：在南北疆设置5个不同类型地膜覆盖方式，分析不同地膜方式对地温增加效应，对棉花生长发育的影响，对产量的提升效果和地膜回收效果。结果：随着高强度地膜的厚度的增加，增温效果增加，与对照相比，高于0.008 mm (处理1，3，4)增温效果较好，增温0℃~0.90℃之间，对棉花的生长发育具有一定的促进作用，提前1~4天，株高增加0.1~5 cm，霜前化率提高0.5%~2%，干物质积累量增加约40千克/株，提高产量4.5%以上，地膜回收率提高15%。厚度低于0.008 mm (处理2)增温效果最差，减缓了棉花的生长发育，减少了棉花的产量，地膜回收率也低。结论：综合考虑，建议生产上使用高强度厚度高0.008 mm地膜。
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user: 1. 引言 八十年代初新疆引进地膜用于棉花栽培，至今近40年 [ 1 ]。由于地膜覆盖具有很好的增温、保墒、灭草等功效，对新疆棉花生产起到了巨大的推动作用 [ 2 ] [ 3 ]。新疆棉花在种植面积、总产、单产等方面己连续26年位居全国第一。新疆棉花的种植面积和产量从八十年代初占全国比重的1/5，到使用地膜侯的九十年代长江流域，黄河流域，西北内陆的三足鼎立，再到21世纪中期的半壁江山，至2020年占绝对优势，面积占全国78%以上，总产占全国的87%以上 [ 4 ] [ 5 ]。地膜覆盖技术在新疆棉花上的应用与推广起到了一场革命，对新疆棉花生产的持续发展功不可没。然而，由于地膜长期使用，而相应回收技术和改进措施滞后，加之棉花连年种植，造成大量薄膜残留在棉田的耕作层 [ 6 ]。据2020年新疆农垦科学院陈兵课题组对兵团30年以上耕地取样分析发现，30厘米厚度的土壤层中的地膜残留平均达到20公斤/亩，地膜残留造成土壤理化性能和生物学性能变劣，甚至已经抵消了覆盖地膜的增产功能 [ 7 ] [ 8 ]。怎样解决这样一个由“白色革命”带来的“白色污染”是新疆农业面临的一个重大难题。九十年代中期，兵团相关部门和广大科技工作者已发现了地膜棉带来的严重危害，并据此制定了相关办法，比如制定了养地基金，头水前揭膜，收获棉花后人工揭膜及机械回收残膜等方法，都起到了一定的积极作用 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]，但鉴于普通地膜极易破碎，拉力差，无论人工或机械回收率都有限 [ 12 ]。土地耕层的残膜仍在持续积累，已经成为新疆棉花可持续发展的瓶颈。 基于棉田地膜残留问题，新疆农垦科学院2018年引进中国工程院院士、华南理工大学瞿金平教授带领科研团队，包括广东星联科技有限公司、东莞正新包装制品有限公司，采用世界领先水平的体积拉伸流变塑化输运等技术，研制的高强度地膜，商标为“高堡膜”。主要特性：1) 采用体积拉伸流变塑化输运及多层复合层间大分子交织取向等技术，大幅度提高了薄膜的纵向、横向、穿刺及耐老化性能；2) 地膜表层结晶取向良好，表面张力低，减少泥土吸附，透光率提高；3) 物理性能优异，拉伸力是国标普通地膜的3倍、普通地膜的2.2倍。2019年在佛山市南海区政府的大力支持下，高强度地膜在新疆喀什伽师县，新疆农垦科学院，农三师44团和库尔勒包头湖，进行大田棉花试验示范，取得了良好的效果，在2019年基础上，2020年瞿金平教授带领科研团队对高强度地膜进行了不同型号的改良，联合新疆农垦科学院分别在石河子、库尔乐地区行了大田试验示范，本文对试验示范结果进行分析汇总，以其为地膜治理提供借鉴和推广依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 种植情况及试验设计 2020年试验地选择在南北疆同步开展，南疆在库尔勒包头湖农场，该地区日照数约2990小时，无霜期平均210天，年平均气温约11.4℃，年平均降水量约58.6毫米。试验田弱盐碱土，PH值8.28，EC值1.49 ms/cm，面种100亩。北疆在石河子新疆农垦科学院试验田，该地区气候特点为温带大陆性气候，日照数约2718小时，无霜期为168~171天，年平均气温约6.5℃，年降水量为125.0~207.7 mm之间。弱盐碱土，PH值8.68，EC值1.85 ms/cm，面积60亩。棉花品种为南疆新陆中46号，北疆新陆早63号，行距配置采用适宜机采种植模式：10 + 66厘米，滴灌管采用一膜三管方式配置。广东星联科技有限公司提供不同型号高强度地膜。南北疆试验膜处理一致：处理1：膜厚度0.01mm；处理2：膜厚度0.006 mm；处理3：膜厚度0.008 mm (小分子量)；处理4：膜厚度0.008 mm (大分子量)；处理5：普通地膜(膜厚度0.01 mm)为对照(CK)。 2.2. 监测项目与调查测定方法 地温测定。采用自动化温湿度记录仪(RC-4)分别监测4月15日到8月30日膜下5 cm和10 cm的土壤温度变化，记录每天10.00，15.00，20.00三个时间地温。 指标调查。分别调查不同处理的棉花各生育时期(包括播种期出苗期、苗期、花期、吐絮期)，农艺性状(包括株高、叶龄、果枝始节、果枝数)。 产量测定。每个生育时期取样测试干物质积累量。铃期收获前，调查各处理的收获株数、霜前花率、铃重、铃数。小区收获计产。 残膜回收率。采用新疆科神农业装备科技开发股份有限公司的牵引式联合作业残膜回收机，进行回收测定。 2.3. 数据分析方法 数据统计和作图在Office 2007中进行。
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user: 4. 讨论与结论 本文研究结果证明4~8月棉花生长的整个生育期，高强度地膜增温明显优于普通地膜。高强度地膜的增温效果在南北疆存在差异，不同深度也存在差异，但不明显。4月份是出苗显行的关键时期，增温能显著提高棉花的出苗速度，从而提高棉花整体出苗现显百分率。5~6月是棉花幼苗发育如根系生长关健时期，增温为棉花的苗齐、苗壮、促现蕾打下了基础，7~8月份棉花花铃形成的关键时期，为产量增加提供了基础。高强度地膜处理1，3，4对株高具有促进作用，果枝台数略微增加，在棉花整个生育期的增温效果好，较普通地膜生长发育明显提前，对棉花的生长发育具有促进作用。高强度地膜处理1，3，4对棉花的干物质积累较普通地膜快而多，产量上优于普通地膜，具有增产的潜质，其中处理1，3增产潜力最大。 高强度地膜处理1，3，4较普通地膜回收率提高15%，总体上处理1效果最高，回收量大，残留量低，回收率高。高强度地膜厚度较薄时(处理2)，与普通地膜相比，增温效果基本相同，生长发育较慢，干物质积累略低，一定程度上降低了棉花产量，而且地膜回收率较低，不利于地膜回收。建议使用高强度处理1，3地膜在生产上使用。 新疆多数棉区属于早熟棉区，机采棉的发展更加强调棉花的早熟性，因此促棉花早发，走全程机械化植棉是棉业发展的必由之路，而推广应用高强度地膜能有效提高棉花生长早期的土壤温度和墒度，有利于棉花早发早育，提高产量。特别是在回收残膜的效率上，由于高强度全回收增产地膜纵横拉力的提高(残膜力学性能 > 26 MPa，高于国标新地膜 > 16 MPa标准，而普通地膜的残膜力学性能只有12 MPa)，显著提高了残膜回收率，这为解决当前新疆棉花生产中最为“头痛”的“白色污染”上，创出了一条新路，因此高强度地膜具有无比广阔的推广应用前景。
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user: 摘要 采用皮秒激光多道次扫描PCD表面获得两种不同深度的槽型表面织构，即CG50和CG150。采用立体光学显微镜、轮廓仪、场发射扫描电镜、拉曼光谱仪等表征样品的表面形貌、组织结构、化学键合结构和表面金刚石相质量R。结果表明皮秒激光加工PCD表面沟槽织构导致表面疏松，粗糙度增加。虽然CG50织构的表面化学成分与未经织构加工的PCD一致，但CG150的表面碳含量急剧下降，Co大幅度上升。皮秒激光织构化过程导致PCD表面石墨化，且织构不同位置处石墨化程度有差异：槽底和槽壁发生相对严重的石墨化。CG150织构的顶部R值达到13.91，甚至超过未经织构加工的PCD样片的R值11.27。
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user: 1. 引言 表面织构化可以改善表面的浸润特性、摩擦特性，甚至光声电特性等，达到改善耐磨 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]、密封 [ 4 ]、降噪 [ 5 ]、吸光 [ 6 ] 等效果，从而在机械零部件、生物植入器件、光电元器件等领域获得了广泛应用 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。表面织构化同其它表面技术复合应用还可以取得1 + 1 > 2的协同效果 [ 10 ] - [ 15 ]。表面织构可以大幅度地改善材料耐磨性能。目前认为表面织构改善耐磨的主要原因是 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]：干摩擦条件下，表面织构可以存储磨屑，避免二次磨损；在润滑条件下，表面织构产生流体动压效应，减少摩擦副接触面的摩擦，提高材料的耐磨性能。 表面织构化成为当前刀具制造业的研究热点。织构刀具有以下优势 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]：一方面，微纳织构扩大了刀具的散热面积，具有容纳切屑的能力；另一方面，织构减小了刀–屑接触长度，甚至在织构区域形成残余压应力层。总体而言，织构选择合理时，织构刀具可降低切削功耗，延长刀具寿命，提高工件的表面质量 [ 22 ] [ 23 ]。主要的织构加工方法包括 [ 24 ]：激光加工、微电极放电加工、微细磨削加工、高能离子刻蚀等。激光加工具有环保、高效、易于精密控制等突出优势。加工激光的重要参数包括 [ 25 ] - [ 30 ]：波长、光斑直径、脉冲宽度、重复频率、扫描速度、功率等。 表面微织构提高了PCBN超硬刀具加工的工件表面质量，且改善了刀具的切削工况 [ 31 ]。超硬金刚石刀具是高速/精密切削的重要组成，但迄今鲜有其表面织构化的报道。据本文作者所知，仅有以下非常零星的一些报道涉及金刚石表面织构。高温湿气刻蚀可使金刚石单晶颗粒表面织构化 [ 32 ]，飞秒激光织构化的金刚石薄膜适合应用到高温太阳能电池领域 [ 33 ]。采用低重复频率(20 kHz)、低扫描速度(1~5 mm/s)、高单点脉冲能量(5 × 10 −4 J)的纳秒激光织构化PCD时织构切口的表面粗糙 [ 34 ]。为获得光滑的织构表面，本文采用高扫描速率、高频、低单点脉冲能量的皮秒激光制备PCD表面槽型织构；重点研究皮秒激光加工过程对织构区域的形貌组织、碳杂化结构的影响。研究结果将为控制PCD织构质量、为实践应用提供积极的参考意义。
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user: 2. 试验材料与方法 采用购自河南领科材料有限公司的1.2 mm厚PCD复合片作为基本表面织构加工素材。复合片的基体为1 mm厚硬质合金(YG6)；表面为粘结PCD正方形片，厚度为0.2 mm。复合片的尺寸为20 × 20 × 1.2 mm。PCD由10 mm粒径的金刚石颗粒同9 wt%的钴复合烧结而成。设计了两种几何参数的等边槽型织构，如图1(a)及图1(b)。设计深度为50 mm的织构试片命名为CG50，设计深度为150 mm的织构试片命名为CG150。综合目前陶瓷及金刚石表面的激光织构制备报道 [ 25 ] [ 26 ]，本研究加工PCD复合片织构制备的基本激光参数为：使用Smartguy Laser Machining Center (汇专，中国)激光加工平台，激光平均最大功率为100 W，激光脉冲宽度10 ps，重复频率为50 MHz，束斑尺寸为0.03 mm，扫描速度为1000 mm/s，单点激光脉冲能量为2 × 10 −6 J；采用多道次扫描，每一道次的去除深度为0.006 mm。织构加工完成后实测的CG50深度为57.37 mm，CG150的实际深度为172.93 mm。 织构加工前后，样品的表面形貌、组织结构和化学键合结构等分别采用立体显微镜(GYENS，德国)、轮廓仪(BMT，德国)、带有EDS的场发射扫描电镜(Zeiss，德国)、拉曼光谱仪(激光波长为523 nm) (LabRAM ARAMIS，日本)等进行表征。每种织构至少表征3个试样以验证测试结果的重复性。Raman谱的拟合采用双高斯模式，并定义金刚石质量因子R = 金刚石相峰高/石墨相峰高。R值越大表明金刚石相的含量越高，金刚石晶粒尺寸越大。 图1. 沟槽织构参数示意图(a) CG50；(b) CG150
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user: 3. 结果及分析 3.1. 织构的表面形貌与成分 图2(a)是未经织构加工的PCD试片的SEM表面形貌图，其中的白色衬度为粘结剂Co。图2(b)是CG50样品的沟槽放大图，表明激光加工金刚石织构后，表面存在一疏松层，也被称为“黑色金刚石层” [ 33 ]；如图所示，本文的对织构的不同区域标识为：区域1是槽底，区域2是槽壁，区域3是槽顶。图3是CG50及CG150织构的表面低倍SEM图像，两种织构槽顶区域的光滑程度基本相当。表1给出了PCD试片织构前后的表面EDS化学成分。与未经织构加工的PCD样品的表面化学成分比较，CG50样品的表面成分几乎没有变化；CG150样品表面的碳含量大幅度降低到49.91%，Co含量则升高到27.66%，元素W和O也大幅增加。激光加工YG6表面织构时加工深度与扫描次数呈线性关系 [ 22 ]。类似地激光加工CG150织构的时间远大于加工CG50织构。CG50与CG150表面成分的巨大差异表明不同元素的激光刻蚀挥发速率随刻蚀时间而变化，甚至同种元素的同素异构体的刻蚀挥发速率也在变化。CG150样品系在大气环境进行长时间激光刻蚀，因此导致表面O含量增加。 图2. (a) 未经织构加工的PCD片表现形貌；(b) CG50织构沟槽Raman测试位置示意图 图3. 织构样品的表面形貌：(a) CG50；(b) CG150 Table 1 Surface chemical composition of specimen with different treatments (wt% C W Co O No texture 87.79 2.35 8.77 1.06 CG50 87.77 2.35 8.77 1.08 CG150 49.91 6.12 27.66 17.03 表1. 不同处理样品表面的化学成分(wt%) 3.2. 织构的表面粗糙度 两种织构的表面白光干涉轮廓图像如图4所示。分析获得CG50织构的平均表面粗糙度Ra为5.39 mm，CG150织构的平均表面粗糙度Ra为36.79 mm。图3显示CG50及CG150织构沟槽顶部的光滑程度相当，因此两者平均表面粗糙度的巨大差异应来自槽底与槽壁。仔细分析图3，CG150槽中的颗粒明显大于CG50织构；前者的槽壁更粗糙，甚至有台阶存在。无疑激光织构化表面的粗糙度、表面疏松层的厚度与激光刻蚀加工的时间具有正相关性。另一方面长时间聚焦的激光能量轰击导致金刚石颗粒发生相变，可能使表面疏松。有关表面相变的现象和机理将在2.3节详细讨论。 图4. CG50 (a) 及CG150样品的表面织构轮廓图 3.3. 织构表面石墨化分析 未经织构加工的PCD复合片的Raman光谱示于图5。Raman光谱是研究碳基材料中C的化学结构非常有效的手段之一。以sp 3 C-C杂化为主的金刚石相的Raman特征振动峰T 2g 位于1332 cm −1 ，以sp 2 C=C杂化为主的石墨相振动特征峰E g 在1580 cm −1 附近 [ 33 ]。受到内应力及材料内缺陷的影响，这些特征峰的位置会发生偏移，峰的半高宽也会随之变化。金刚石晶粒的晶界出现原子排列紊乱，通常会出现所谓的特征TAP峰，位于1140/1440 cm −1 附近。未经织构加工的PCD复合片呈现典型的聚晶金刚石特征，其T 2g 峰位偏离标准特征峰的原因可能来自于烧结与焊接产生的内应力；E g 峰的存在表明该PCD片内存在少量的石墨相，TAP峰则表明存在大量金刚石晶粒晶界 [ 35 ]。 图5. PCD白片的拉曼光谱 PCD复合片表面沟槽织构化以后，CG50及CG150织构不同位置处的Raman谱分别示于图6(a)-(c)、图6(d)-(e)。采用高斯拟合，获得T 2g 及E g 峰，其峰强度的比值定义为织构表面金刚石相的相对含量，即R = I T2g /I Eg [ 35 ]。各位置处的拟合计算R值列于表2，其中未处理PCD复合片的表面R值为11.27。可以看出，表面织构化后织构槽底和槽壁的金刚石含量急剧减少，代表石墨相的1580 cm −1 附近的峰急剧加强，这表明激光加工织构化过程时使这些区域的表面金刚石转变为石墨相，即sp 3 C-C ® sp 2 C=C。采用皮秒激光加工织构时，槽顶区域的R值明显高于槽底和槽壁。甚至CG150织构的槽顶区域R值达到13.91，高于初始PCD样品。一方面的原因是槽顶的石墨化程度低，另一方面该区域的金刚石晶粒很可能在局部高温的驱动下长大，这还有待进一步深入研究、确认。总的来看，在皮秒激光加工槽型织构的过程中织构表面无疑发生了或多或少的石墨化转变，且转化程度与织构位置有关。 图6. G50及G150样品不同位置处的拉曼光谱 Table 2 R value of different zones of textured specimen zone 1 zone 2 zone 3 CG50 0.36 1.39 2.26 CG150 0.53 0.77 13.91 表2. 织构PCD片不同区域处的金刚石含量峰强比R值 3.4. 讨论 采用高效环保的激光加工手段已成为各种材料表面制备的重要手段，激光的波长、脉冲宽度、重复频率、平均最大功率、束斑尺寸、扫描速度等诸多因素影响着织构的质量 [ 25 ] - [ 31 ]，同时束斑覆盖、被加工材质的特性，如导热性、组成相的稳定性等同样影响着织构的质量。金刚石材料本身是亚稳态物质，其热力学稳定的同素异构态是石墨相。激光束斑集聚的高密度能量使束斑中心的碳气化挥发；中心的局部超高温向外散热，导致临近区域的金刚石相石墨化。激光束斑附近的金刚石相或石墨相暴露于高温、大气环境，这为环境介质(尤其氧)的化学吸附创造了条件。因此，激光织构化后的PCD表面富石墨相、且氧含量高，如表1所示。 CG50及CG150的表面发生的sp 3 C-C ® sp 2 C=C转变(表2所示)导致表面层密度和体积发生变化。金刚石相的密度为3.2 g/cm 3 ，而石墨相的密度仅为2.4 g/cm 3 。体积变化及束斑附近巨大的温度梯度导致织构表面疏松，甚至产生裂纹及表面剥落 [ 30 ]，如图2(b)。虽然还缺乏深入的研究，但从表1及图1，图2的结果来看，槽型织构的深/宽比值对表面石墨化具有一定的影响，这可能与金刚石相及石墨相导热性差异、表面疏松化程度等有关。金刚石具有极高的导热系数，激光脉冲输入的能量通过金刚石不停地传输到表面，因此槽顶部位可能具有较高的局部温度。在此温度驱动下，该位置处的金刚石晶粒可能聚合长大。这是皮秒激光加工的织构槽顶区R值高，甚至达到13.91的可能原因。 PCD/MCD材质的刀具作为高速、精密加工的主要工具之一，既要保持高硬耐磨，又要保持低摩擦系数。但从本文的研究结果来看，激光加工无疑导致织构表面发生石墨化，并形成富sp 2 C的疏松表面层。一方面可能降低表面硬度，另一方面可能具有极佳的固体润滑效果。要实现织构金刚石超硬刀具的实际应用，还需要更深入研究开发，包括合理地调制表面织构及去除疏松层等。
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user: 4. 结论 室温大气环境下采用皮秒激光在金刚石基PCD复合片上加工了两种深度的槽型织构，较系统地研究了织构化表面的形貌和及其组织结构变化。采用Raman光谱拟合的金刚石峰(T 2g )及石墨峰(E 2g )的强度比值R表征了表面金刚石相的相对含量和金刚石晶粒的质量。研究发现皮秒激光加工PCD表面槽型织构时，织构表面存在一层疏松层，织构化表面的成分随着皮秒激光加工时间增加发生较大变化，即表面Co含量增加，C含量损失。织构的表面粗糙度随着激光刻蚀时间的增加而增加，CG150织构的平均粗糙度约是CG50的6倍，而后者的平均粗糙度为5.39 mm。皮秒激光加工织构时表面发生了金刚石相(sp 3 C-C)向石墨相(sp 2 C=C)的转化，该转化的程度与织构位置有关：槽顶区域的R值明显高于槽底和槽壁。CG150织构的槽顶区域R值达到13.91，甚至高于未经织构加工的PCD样品。
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user: 摘要 大豆分枝数与大豆产量密切相关，因此对大豆分枝数进行QTL精细定位及对其候选基因的挖掘在生产实际中具有重要意义。本研究利用SLAF测序技术，针对一套RIL群体(亲本：Charleston (♀)和东农594 (♂))构建了大豆的高密度遗传图谱，分别采用复合区间作图法(CIM)及完备区间作图法(ICIM)对4个环境的大豆分枝数表现数据进行QTL初步定位。获得10个大豆分枝数相关的QTL位点，并利用生物信息工具对区间内基因进行功能注释，筛选到与大豆分枝数相关的候选基因有20个，分别为Glyma01g37051，Glyma02g05350，Glyma02g06830，Glyma02g10540，Glyma19g07557，Glyma02g09650，Glyma02g03990，Glyma02g07940，Glyma02g14125，Glyma02g14910，Glyma02g13053，Glyma02g08680，Glyma02g14450，Glyma02g11850，Glyma02g15400，Glyma02g12700，Glyma13g14002，Glyma02g10910，Glyma02g15380，Glyma02g15390。结论：为大豆高产育种策略的制定提供有利保证，加快品种定向选育，缩短育种时间，提高育种实效，育成品种可以尽快进入产业化生产。
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user: 1. 引言 【研究意义】 大豆是主要的经济和粮食作物，有着含高油、高蛋白等特点，占世界油料种子的56%，更是植物蛋白质的主要来源，目前世界对大豆的需求量日益增加。大豆分枝数是大豆重要的株型性状，与产量密切相关。黄中文等研究了与大豆产量有关的农艺性状QTL检测，其中，大豆分枝数是影响大豆产量的一个重要因素 [ 1 ]。但是目前大豆和其他高产作物相比，存在相对产量低、种植积极性低等问题，因此迫切需要用现代化分子育种技术改良现有大豆品种的产量性状。迄今为止，国内外已有大量关于大豆产量性状位点定位的报道，但针对于大豆分枝数QTL的研究还居于少数，且试验多设置在少部分环境下，而且这些定位结果太分散(http://www.soybase.org/)。同时，大豆分枝数也是复杂的数量性状，受多个基因的共同控制。植物分枝相关基因的研究目前多集中在禾本科植物中 [ 2 ]，目前虽然有关于大豆分枝数的数量性状位点定位的报道，但将这些QTL直接用于育种实践尚且存在一定难度，主要原因在于：1) 没有高密度的遗传连锁图谱，获得的标记区间较大，无法进行精细定位；2) 目前定位的大豆分枝数相关的QTL数量有限，对发掘主效带来了困难。 本研究欲基于建立的大豆高密度遗传图谱，定位分枝数相关QTL，满足精细定位的需求；同时挖掘分枝数相关的候选基因，可以为大豆分子标记辅助选择提供有利工具，为大豆高产育种策略的制定提供有利保证。 【国内外研究现状】 近年来，国内外学者利用不同的遗传作图群体，不同的定位方法获得了大量的蛋白质含量QTL信息。大豆蛋白质含量虽然是一个受遗传力影响较高的性状，同时也是一个对外界环境变化敏感的性状且受多基因控制，因此，对大豆蛋白质含量的精细定位及基因克隆研究还存在很大困难。目前为止，国内外已经构建的大豆分子遗传图谱有几十张，但是标记密度还需要补充，初步定位的结果尚不够精确。QI等应用SLAF测序技术构建含有5308个SLAF标记构的大豆高密度遗传图谱，是目前国内密度高的大豆遗传图谱之一，图谱的总长度为2294.43 cM，标记间的平均距离为0.47 cM，平均每个连锁群含有265个标记，连锁群平均长度为114.72cM [ 3 ]。许多研究学者大豆重要农艺性状进行了QTL分析，都有涉及到大豆分枝数对产量的影响 [ 4 ] - [ 10 ]。但目前国内外并没有太多的关于大豆分枝数的研究报道，在Soybase (www.soybase.org)的数据库中共收录了13个与分枝数相关的QTL。大豆分枝数与产量密切相关，如何通过改良株型结构进一步提高大豆单产已引起育种家的重视。盖钧镒认为，与栽培大豆相比，野生大豆具有分枝数多的特点，解析其遗传基础，对大豆株型育种具有重要意义 [ 11 ]。根据Isebrands和Nelson等人的研究，分枝数对植株生长的影响与不同的基因类型、物种类别、以及植株生长的资源条件(光照、水分和土壤质地)密切相关，Nelson利用栽培大豆的F2群体发现主茎不同位置分枝数受Br1和Br2两对主基因控制 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]。2007年陈庆山等利用东农594和Charleston为亲本构建的RIL群体定位到了7个分枝相关的QTLs，分别位于B1，C2，和E等3个连锁群 [ 15 ]。王贤智利用栽培大豆的RILs，检测到14个分枝数相关的QTL，分布于A2、B2、C1、C2和E等10个连锁群上 [ 16 ]。何冉等利用由栽培大豆衍生的剩余杂合系定位了一个位于C1连锁群的分枝数QTL [ 17 ]。2010年Sayama等人利用Tokei 758和To-8E为亲本构建的RIL群体定位到了5个分枝相关的QTLs，分别位于C2，L，B1，D2和G连锁群，并且发现qBr1和qBr2分别位于E1和E3的近侧区，其它3个位点都与qBr1存在互作 [ 18 ]。2008年Li等人利用PI171451和Hwaeomputkong为亲本构建的RIL群体定位到了1个分枝相关的QTL，位于连锁群O上 [ 19 ]；但目前并没有利用高密度遗传连锁图谱定位大豆分枝数的QTL报道出现。由于这2个性状受环境影响大 [ 20 ]，国内外对其遗传基础研究较少，且仅局限在栽培大豆中，同时进行QTL定位的群体主要为F 2 [ 21 ]、F 2:3 [ 22 ] 和RIL [ 23 ] [ 24 ] 等初级作图群体，该类群体遗传背景复杂，定位结果准确性差，且不利于后续深入研究。2013年谭冰等对大豆全基因组分枝相关基因发掘及与QTL共定位，对大豆基因组中分枝相关同源基因的检索所得到的20个分枝相关的QTL区间内存在大豆分枝相关候选基因57个 [ 25 ]。本研究利用一套RIL群体(已构建大豆高密度遗传图谱)，结合4年间RIL群体的大豆分枝数进行QTL的初步定位。整合前人研究结果，发掘重要的通用QTL，并对其间基因进行功能注释，挖掘大豆分枝数相关的候选基因，并将这些基因与相关QTL位点进行共定位分析，从中获得了一些位于大豆分枝相关QTL定位区间的候选基因，为大豆分枝育相关基因的功能研究及功能标记开发提供参考。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 应用RIL群体(亲本：Charleston (♀)和东农594 (♂))，在东北农业大学向阳农场实验基地(简称哈尔滨，HEB，东经126˚北纬45˚)种植，以随机区组设计，设置3次重复，并设置6行保护行以消除边界效应，按大田模式进行田间管理。在植株收获后，进行考种调查亲本大豆品系东农594和Charleston及其F 2:19 ~F 2:21 的RIL群体的分枝数性状，利用已构建的分子遗传图谱进行QTL定位分析。对有关大豆分枝数量的数量性状位点(QTL)进行定位，挖掘分枝数相关基因 [ 3 ]。该高密度图谱为应用SLAF测序技术构建含有5308个SLAF标记构的大豆高密度遗传图谱，是目前国内高密度的大豆遗传图谱之一，图谱的总长度为2294.43 cM，标记间的平均距离为0.47 cM，平均每个连锁群含有265个标记。大豆高密度遗传图谱为进一步的分子标记研究及QTL定位奠定重要基础 [ 3 ]。 2.2. 方法 使用Windows QTL Cartographer V.2.5采用复合区间作图法(CIM)、IciMapping V3.3采用完备区间作图法(ICIM)对大豆分枝进行QTL初步定位和分析，针对获得的大豆分枝数重要标记位点，利用实验室近期正在构建的50套基于RIL群体的回交后代群体，进行大豆分枝数QTL的初步筛选。基于本实验室已经构建的包括5308个SNP标记的精细图谱，在经过筛选后的50套基于RIL群体的回交后代群体中对大豆分枝数QTL位点进行精确定位对得到的主效QTL位点进行功能注释。
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user: 4. 讨论 大豆是主要的经济和粮食作物，高油且高蛋白，世界需求量日益增加。目前已经有许多与油分含量和蛋白含量相关的QTL被定位出来，但定位的与大豆分枝数相关的QTL数量有限，对发掘主效带来了困难。 本研究利用亲本大豆品系东农594和Charleston及其F 2:19 ~F 2:21 的RIL群体进行大豆分枝数性状QTL位点的分析。在植株收获后，进行考种调查分枝数。使用Windows QTL Cartographer V.2.5采用复合区间作图法(CIM)、IciMapping V3.3采用完备区间作图法(ICIM)对大豆分枝进行QTL初步定位和分析，结合实验室已有的5308个SNP标记的精细图谱确定精确的QTL位点。提取出QTL位点的基因序列，挖掘出与大豆分枝数相关的候选基因20个，分别为Glyma01g37051，Glyma02g05350，Glyma02g06830，Glyma02g10540，Glyma19g07557，Glyma02g09650，Glyma02g03990，Glyma02g07940，Glyma02g14125，Glyma02g14910，Glyma02g13053，Glyma02g08680，Glyma02g14450，Glyma02g11850，Glyma02g15400，Glyma02g12700，Glyma13g14002，Glyma02g10910，Glyma02g15380，Glyma02g15390.并且对挖掘出的各个基因进行了功能和与大豆分枝数有关的性状及特点进行分析。本研究参考之前的学术研究 [ 31 ]，构建大豆高密度遗传图谱，将分枝数这种数量性状转变成图谱形式，便于理解。 本研究成果为大豆高产育种策略的制定提供有利保证，通过大豆分子标记辅助选择，筛选出与本实验中挖掘出的大豆分枝数相关的20个基因较多的品种进行培养，从而加快大豆品种的定向选育，缩短育种时间，提高育种实效，使得育成品种可以尽快进入产业化生产，对未来的大豆分子育种会起到重要的推动作用。