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科技情报开发与经济 SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY 2008年 第18卷 第14期
ResearchonNetworkNodeSelf-positioningAlgorithmoftheWirelessSensor
WEIDa-peng,RENXin-hua
ABSTRACT:ThispaperexpoundstheprincipleofAPITpositioningalgorithm,advancestheimprovedmethodofAPIT
algorithm,andevaluatestheperformanceoftheimprovedalgorithm.
KEYWORDS:wirelesssensor;networknode;self-positioningalgorithm
[2] 赵军,裴庆祺,徐展琦.无线传感器网络近似三角形内点测试定位方
法[J].计算机工程,2007,33(5):109-111.
[3] HeT,HuangC,BlumB,etal.Range-Freelocalizationschemesinlarge
scalesensornetworks[C].InACM InternationalConferenceonMobile
ComputingandNetworking(Mobicom)(2003).
*本文为国家自然科学基金项目(No.60773004)阶段性成果。
(责任编辑:白尚平)
───────────────
第一作者简介:卫大鹏,男,1982年生,现为太原理工大学2005级在
读硕士研究生,山西省太原市迎泽西大街,030024.
双盾木属(Dipelta)隶属于忍冬科,是我国古特有属,属下有 4个种:
双盾木 (D.floribunda)、优美双盾木 (D.elegans),云南双盾木(D.
yunnanensis)和文县双盾木(D.wenxianensis)。双盾木属是北温带植物区
系中的古老、孑遗的木本属之一。其分布区从西南一直延伸到华中。该属
在陇南地区均有分布,其中优美双盾木和文县双盾木是该地区的特有
种,也是珍稀濒危物种。然而对双盾木属植物DNA水平上遗传多样性及
居群间遗传变异分化的关系从未进行研究,因此利用分子遗传学的方法
探求该地区双盾木属植物的遗传多样性,揭示双盾木属植物的系统演化
关系,对保护我国特有的种质资源有着重要的理论与应用价值。
简单重复序列间隔区(Inter-SimpleSequenceRepeats,ISSR)是 1994
年由加拿大蒙特利尔大学 Zietkiewicz等发展起来的一种基于微卫星序
列的十分有效的分子标记。ISSR分子标记具有操作简单、成本低、快速灵
敏、多态性高、所需 DNA量少及无需知道研究对象的基因序列、重复性
好等优点,广泛应用于分子遗传学等方面的研究。本研究采用ISSR分子
标记来研究双盾木属的遗传变异,以阐明双盾木属植物遗传多样性水平
和遗传结构,揭示双盾木属植物的系统演化关系。
1 材料和方法
1.1 材料
实验材料采集于2005—2007年,根据双盾木属4个种的居群大小
随机采样。对于小的居群一般全采,大的居群按比例采集。采样时采摘双
盾木的新鲜叶片,迅速置于盛有硅胶的塑封袋干燥保存。带回实验室后
直接置于-70℃超低温冰箱冷冻保存。各居群采样的基本情况见表1。
1.2 总DNA的提取
本研究采用改良的 2×CTAB法(王关林等,1998)。称取 80mg经硅
胶干燥后的样品置于研钵中,加入适量PVP—40T、抗坏血酸、石英砂,在
液氮中迅速研磨至粉状,然后加入到800μL预热的65℃的2×CTAB提
取液中,并在 65℃水浴下温浴 60min,期间不断颠倒混匀,使其抽提完
全;加入等体积(800μL)的氯仿—异戊醇(体积比24∶1),颠倒混匀,12000×g
离心10min,取上清液转入另一1.5mL离心管中,用800μL氯仿—异戊
醇重复抽提 2～3次,取出上清液,加入 2/3体积的-20℃异丙醇,混匀后
置于-20℃、30min以上,10000×g离心10min,弃上清液,风干沉淀用
800μL70%冷乙醇溶液洗涤沉淀两次,10000×g离心5min,风干沉淀;
加入20μLTE缓冲液溶解DNA。0.8%琼脂糖凝胶电泳检测DNA质量,
紫外分光光度计测定的吸光度A260和A280,计算其质量浓度和纯度。
最后稀释至约50ng/μL。4℃保存待用或-20℃长期保存。
1.3 引物筛选
本研究所用 ISSR引物均由上海生物工程技术服务有限公司合成,
引物序列参照加拿大不列颠哥伦比亚大学 (UniversityofBritish
Columbia,UBC)公布的ISSR引物序列。每个居群选用2个模板在20μL
文章编号:1005-6033(2008)14-0127-04 收稿日期:2008-03-24
甘肃南部双盾木属植物的ISSR分析 *
任冬子,刘占林
(西北大学生命科学院,陕西西安,710069)
摘 要:采用 ISSR技术分析了甘肃南部分布的 4种双盾木的遗传多样性和遗传分化,
根据研究结果,指出4种双盾木属总的多态位点百分率(PPB)很高,达 100%,其遗传多
样性很丰富,但在种间的分布是不均匀的,结果与 Nei’s基因多样度和 Shannon信息指
数的遗传多样性分析结果一致,根据非加全算术平均聚类法以及 ISSR特征图谱可以
将不同种区分开来,得出 ISSR分子标记可很好地用于双盾木属的分子鉴定和遗传背
景研究的结论。
关键词:双盾木属;ISSR标记;遗传多样性;聚类分析
中图分类号:Q944 文献标识码:A
表1 材料及采样地点
编号
1
2
3
4
5
6
采样地区
甘肃碧口碧峰沟
甘肃铁楼寨科桥峰岩沟
甘肃寨柯桥
陕西佛坪
甘肃舟曲县哈儿沟
甘肃宕昌县甘江乡
海拔/m
900~1200
2200
1600
2200
2100
2400
个体数
29
15
12
5
5
5
127
表5 双盾木属4个种类间的遗传变异分析
平均
标准差
种间基
因流
0.3362
0.0256
种间总基
因多样度
0.1174
0.0066
种内基因
多样度
0.6508
—
种间基因
分化系数
0.2683
—
项目
表2 引物序列及扩增结果
引物
编号
UBC807
UBC808
UBC816
UBC827
UBC842
UBC848
UBC849
UBC850
UBC853
UBC856
UBC864
UBC880
UBC899
合计
序列
(5→3)
(AG)8T
(AG)8C
(CA)8T
(AC)8G
(GA)8YG
(CA)8RG
(GT)8YA
(GT)8YC
(TC)8RT
(AC)8YA
(ATG)6
(GGAGA)3
CATGGTGTTGGT-
CATTGTTCCA
—
扩增位
点数/点
11
11
11
11
11
12
8
8
9
9
10
10
8
129
多态性条
带数/条
11
11
11
11
11
12
8
8
9
9
10
10
8
129
多态位点
比率/%
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
进行预试验,进行引物筛选及可重复性试验。从100条引物中选出13条
扩增条带清晰、反应稳定的引物,用于全部71份DNA样品的扩增。引物
序列及扩增结果见表2。
1.4 ISSR反应体系及扩增程序
反应体系为总体积 20μL,其中模板 DNA1μL(50ng),10μL2×
TaqMIX(上海生物工程公司),引物(20μmol/L)1μL,无菌双蒸水 8μL。
PCR扩增在MJResearchInc.生产的PTC—200型热循环仪上进行。反应
程序为:94℃预变性2min;接着进行35个循环,94℃变性30s,(47℃～
58℃,因引物而异)退火45s,72℃延伸1.5min;循环结束后,72℃延伸7
min,4℃保温。
扩增产物用 1.5%琼脂糖(含 0.5mg/mLEB)凝胶电泳分离,电压 80
V,电泳缓冲液为 1×TBE,以 DL2000(广州东盛生物科技有限公司)作为
DNA分子量标准。在紫外光下检测PCR扩增产物。
1.5 数据分析
以扩增条带在相对迁移位置上的“有(显性)”或“无(隐性)”分别赋
以“1”或“0”,获得0,1二元数据矩阵。利用POPGENEVersion1.32软件
分析双盾木属种群的多态位点比率(PPB)、Shannon信息指数(I)和Nei’s
基因多样性指数(h),并估算各群间的Nei’s遗传距离(GD)、基因流
(Nm)及基因分化系数(Gst)。在以上分析得到的Nei’s遗传距离矩阵的
基础上,借助MEGA3.1软件,采用UPGMA法进行聚类分析,并构建聚类
图。借助DCFA1.1软件(张富民、葛颂,2001)得到欧氏距离平方矩阵,通
过WINAMOVA1.55软件进一步探讨双盾木属物种种群内和种群间的遗
传变异及其分布。
2 结果分析
2.1 双盾木属遗传多样性分析
2.1.1 多态位点比率(PPB)
双盾木属4个种类居群间的遗传多样性分析见表3。
用 13条 ISSR引物对双盾木属 4个种 6个居群的 71个个体进行
ISSR分析,共检测到129个位点,且均呈多态性,即在种群水平上的多态
位点比率(PPB)为100%。种群内多态位点比率在15.51%(优美双盾木)～
62.02%(文县双盾木)之间,平均值为38.67%。各种群按多态位点比率高
低排序,依次为:种群4<种群3<种群2<种群1。每条引物产生的位点数
在8～12个之间。其中,引物UBC808对种群1的14个体DNA样品的扩
增结果见图1。
2.1.2 Shannon信息指数和Nei’s基因多样性指数
从表 3可以看到双盾木植物在种群的水平上的 Shannon信息指数
(I)和Nei’s基因多样性指数(h)分别为0.5071和0.3360。
在种群水平上,Shannon信息指数介于 0.0861(Pop4)～0.2826
(Pop1)之间,平均值为0.1902。各种群按该指数高低排序,依次为:种群
4<种群2<种群3<种群1。
Nei’s基因多样性指数在 0.0583(Pop4)～0.1850(Pop1)之间,平均
值为0.1267。各种群按该指数高低排序,依次为:种群4<种群2<种群3<
种群1。
总体而言,Shannon信息指数反映的遗传多样性比 Nei’s基因多样
性指数要高。
2.2 双盾木属种群遗传结构和遗传分化
AMOVA分析表明,双盾木属种群间的遗传变异占总变异量的
63.65%。(Φst=0.6637,P<0.001),而36.35%的变异存在于种群内。居群两
两间的遗传分化程度(Φst)均较高,在0.3469～0.8806之间。其中,居群5
和居群 6之间的遗传分化程度最低(Φst=0.3469,P<0.001);居群 4和居
群6之间的遗传分化程度最高(Φst=0.8806,P<0.001)(见表4)。
Nei’s基因多样性分析表明,双盾木种群间遗传分化较小(见表5)。4
个种群总的基因多样性(Ht)为0.3362,其中种群内的基因多样性(Hs)为
0.1174,种群间基因分化系数(Gst)为0.6508,表明仅有65.08%的遗传变
异存在于种群间,而只有34.92%的遗传变异存在于种群内。种群间基因
流(Nm)为0.2683明显小于1,说明种群间存在较弱的基因流。
以上分析结果均表明,双盾木 4个种群间的遗传分化很大,种群内
的遗传分化明显小于种群间的遗传分化。
2.3 双盾木属属内系统分析
2.3.1 遗传一致度与遗传距离
通过计算Nei’s遗传一致度和遗传距离进一步分析不同居群之间的
遗传分化程度。双盾木属各居群间的遗传一致度(GI)和遗传距离(D)见
表6。从表6可以看出,遗传一致度GI值的变化范围在 0.5638～0.9326
之间,居群5与居群6的GI值最高,居群4与居群6的 GI值最低;遗传
表3 双盾木属4个种类居群间的遗传多样性分析
居群
数
/个
1
1
2
2
6
多态性
条带百
分率/%
62.02
40.31
36.82
15.51
100
等位
基因
数
1.6202
1.4031
1.3682
1.1551
2.0000
有效
等位
基因数
1.3040
1.2132
1.2510
1.1024
1.5805
Nei’s基
因多样
性指数
0.1850
0.1238
0.1395
0.0583
0.3360
Shannon
信息
指数
0.2826
0.1874
0.2045
0.0861
0.5071
种类
文县双盾木
云南双盾木
双盾木
优美双盾木
总计
图1 ISSR引物UBC808在种群1中的扩增图谱
表4 双盾木6个居群间的Φst遗传距离
居群编号
1
2
3
4
5
6
1
0.0000
0.6646
0.5942
0.6926
0.6618
0.6967
2
0.0000
0.0000
0.6373
0.7743
0.6830
0.7261
3
0.0000
0.0000
0.0000
0.3978
0.5836
0.6200
4
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.8193
0.8806
5
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.3469
6
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
任冬子,刘占林 甘肃南部双盾木属植物的ISSR分析 本刊E-mail:bjb@mail.sxinfo.net 科技研讨
128
表6 6个双盾木居群的遗传一致度与遗传距离
居群编号
1
2
3
4
5
6
1
****
0.3196
0.2856
0.4378
0.3748
0.4170
2
0.7264
****
0.3414
0.5254
0.2936
0.3430
3
0.7516
0.7108
****
0.1976
0.3249
0.3214
4
0.6455
0.5913
0.8207
****
0.5537
0.5730
5
0.6874
0.7456
0.7226
0.5748
****
0.0698
6
0.6590
0.7096
0.7252
0.5638
0.9326
****
图2 基于ISSR标记和Nei’s(1978)遗传距离的UPGMA聚类图
任冬子,刘占林 甘肃南部双盾木属植物的ISSR分析 本刊E-mail:bjb@mail.sxinfo.net 科技研讨
距离D值的变化范围在0.0698～0.5730之间,居群4与居群 6的 D值
最高,居群5与居群6的D值最低。
2.3.2 居群的UPGMA聚类
根据 Nei’s遗传距离利用 UPGMA(UnweightedPairGroupMethod
UsingArithmetieAverage,非加权配对算术平均法)构建的居群遗传关系
聚类图(见图2)。居群UPGMA聚类的结果表明:双盾木属4个种6个居
群聚成两大支:第一支包括3个居群,即居群1、居群3和居群4,其中居
群3和居群 4先聚成一小支,然后与居群 1聚类;第二支包括其余 3个
居群,其中居群5和居群6先聚成一小支,然后再跟居群2聚类。
双盾木属6个居群聚成两大支:第一支包括3个居群,即居群 1、居
群3和居群4,其中居群3和居群4先聚成一小支,然后与居群 1聚类;
第二支包括其余 3个居群,其中居群 5和居群 6先聚成一小支,然后再
跟居群2聚类。
3 讨论
3.1 遗传多样性
本实验应用ISSR分子标记,对双盾木属4个种的6居群遗传多样
性进行了分析。研究表明,双盾木属水平上的多态位点比率为100%,种
群内介于15.51%～62.02%之间,平均值为38.67%。结果说明种群间存在
较高的遗传多样性而种群内遗传多样性水平比较低。暗示生活在不同生
境的种群进化过程中可能固定了不同的等位基因,从而导致较大比例的
遗传变异存在于种群间。Gotlieb(1977)提出同种种内种群间遗传距离
通常小于 0.05。双盾木属种群的遗传距离从 0.0698～0.5730,平均为
0.3586,大于同一物种种内种群间的平均遗传距离值,表明双盾木种群
间的遗传多样性存在较大差异。
从表3可以看到,各种群的多态位点比率明显低于种群间的多态位
点比率,这是由于有些位点仅在个别种群中表现出多态或只在个别种群
中可检测到,这些位点在各种群中分布的不均衡,导致了属水平上的值
要高得多。
值得一提的是,本文分析结果显示,文县双盾木的多态位点比率最
高,优美双盾木多态位点比率最低,云南双盾木和双盾木居中。表明,物
种的地理分布范围同其遗传多样性之间有强烈的相关性。孑遗植物或分
布区在地理上受限制的植物具有较低的遗传变异根据这一理论,优美双
盾木居群由于分布上的地理限制,居群的生境比较孤立,其遗传多样性
较低。
3.2 遗传结构
本研究表明,双盾木属4个种群间的遗传分化较大。根据AMOVA
分析、Shannon信息指数分析及Nei’s基因多样性分析的结果,种群间的
遗传变异占总变异量的比重分别为 63.65%,50.71%和 65.08%,即约
34.92%～48.29%的遗传变异存在种群内。本研究中,双盾木种群间存在
较强的基因流(Nm=0.2683)大于一般自交物种的基因流(0.065),稍大于
一般混交植物的基因流(0.161),小于杂交植物的基因流(0.801)。从分布
区域上看,双盾木种群的基因流(Nm=0.2683)远远低于一般广布种植物
的基因流(Nm=1.881)(Hamrick,1987)。
综上所述,双盾木属植物的遗传分化主要存在于种群间,表明双盾
木种群间的基因交流很少,有限的基因流是导致种群分化的原因之一。
而种群内一定的基因交流避免了其强烈的分化。而优美双盾木种群的孤
在,表明局限而孤立的生境可能导致物种遗传多样性的降低,连续的分
布使居群之间可能存在一定程度的基因交流,从而保持适度的遗传多样
性。
3.3 双盾木属属内系统关系
本文应用ISSR对双盾木属4个种的种间和种内进行 UPGMA聚类
分析,将双盾木属4个种划分为2组,这一结果与根形态学、解剖学和细
胞学性状指标所划分的结果也基本吻合。结果表明文县双盾木与双盾木
之间具有较强的亲缘关系,云南双盾木与优美双盾木之间较接近。
从双盾木属的系统发育关系来看,本文认为优美双盾木与其他3个
种在遗传距离上比较远,可能是本文采集的物种地理位置相差较远造成
的。总体上看,同一种类地理位置相同或相近的居群首先聚在一起,分布
较近的居群间的遗传距离也相对较小。一般认为,植物种群间的遗传变
异与该物种的地理分布及生态特征有关,因此,地理环境的差异在一定
程度上可能对双盾木属种类种内的遗传变异产生影响。
双盾木属植物主要分布与我国甘肃南部地区,是该地区的特有种
质,具有重要的生态意义。因此,保护这一特有的种质资源具有巨大的生
态学意义。自然保护的基本任务之一是保护物种的遗传多样性。研究遗
传多样性的分布对于采取保护策略具有重要意义,遗传结构的分析,可
以为物种的保护提供理论依据。研究表明双盾木属种群内遗传分化程度
较低。近几年,由于分布区人口的激增和环境的破坏,使得双盾木属植物
分布面积日益缩小,经过野外调查我们发现部分双盾木属植物(例如优
美双盾木、文县双盾木)的居群遭到严重破坏甚至消失。而双盾木在自然
界更是以零落的小居群形态分布,并且其居群内遗传多样性程度很低,
但物种水平上遗传多样性水平较高。基于此,我们认为双盾木属的保护
策略应以居群为单位进行原地保护,如有可能可以进行居群间混合繁
殖,对这一珍贵的特有植物应尽早采取保护措施。
*本文系陕西省教育厅 2005—2007专项科研计划项目“双盾木属
植物的分子谱系地理学研究(05JK297)”的阶段性成果。
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科技情报开发与经济 SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY 2008年 第18卷 第14期
ISSRAnalysisonMedicinalPlantsofDipeltainSouthernGansuProvince
RENDong-zi,LIUZhan-lin
ABSTRACT:ThispaperanalyzesthegeneticdiversityandgeneticdiferentiationoffourspeciesofDipeltainSouthern
GansuProvincewithISSRmethod,andbasedontheresearchfindings,pointsoutthatthetotalpercentageofpolymorphic
bands(PPB)ofthefourspeciesisupto100%andtheirgeneticdiversityisabundant,buttheinterspecificdistributionis
uneven,anditissimilartotheanalysisresultsofNei’sgeneticdiversitiesandShannon’sinformationindex,anddiferent
speciescanbediferentiatedwithUPGMAmethodandcharacteristicbandingpaternofISSR,anddrawsaconclusionthat
ISSRmolecularmarkercanbeusedwelinthemolecularidentificationandtheresearchonthegeneticbackgroundof
Dipelta.
KEYWORDS:Dipelta;ISSRmarkers;geneticdiversity;clusteranalysis
工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备,锅炉汽包
水位是锅炉正常运行的主要指标。水位过高会影响汽水分离,产生蒸汽
带液现象;水位过低会影响汽水循环,如不及时调节,可能导致锅炉事
故。工业锅炉汽包水位控制的任务是跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位
在工艺允许的范围内。维持锅炉汽包水位在规定的范围内,是保证锅炉
安全生产运行的必要条件,也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。因
此,锅炉控制要求水位波动尽可能小,同时要求控制信号尽量平稳。
1 锅炉汽包水位特性
工业锅炉汽水系统结构见图1。汽包及蒸发管系统中储藏着蒸汽和
水,储藏量的多少是以被控量水位来表征的。汽包的流入量是给水量,流
出量是蒸汽量,当给水量等于蒸发量时,汽包水位就能恒定不变。引起水
位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水流量的变化。如果只考虑主
要扰动,那么,汽包水位对象的动态特性可用方程式表示为:
T1T2
d2h
dt2
+T1
dh
dt
=Tw
dvw
dt
+KwVw #-TDdvDdt+KDVD $ (1)
式中:T1,T2为时间常数;Tw为给水流量项时间常数;TD为蒸汽流量项
时间常数;Kw为给水流量项的放大系数;KD为蒸汽流量项的放大系数。
1.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性
给水量是锅炉的输入量,如果蒸汽负荷不变,那么在给水流量发生
变化时,汽包水位对象的微分方程式可以表示为:
T1T2
d2h
dt2
+T1
dh
dt
=Tw
dvw
dt
+KwVw (2)
从而可以得到汽包水位在给水流量作用下的传递函数:
G01(s)=
H(s)
Vw(s)
=
TwS+Kw
T1S(T2S+1)
(3)
文章编号:1005-6033(2008)14-0130-03 收稿日期:2008-03-19
锅炉汽包水位控制系统的设计 *
张松兰 1,刘延太 2
(1.盐城工学院电气与信息工程学院,江苏盐城,224003;2.淮南平圩发电有限公司运行部,安徽淮南,232089)
摘 要:锅炉汽包给水自动控制的目的是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量,以保证汽
包水位在规定的范围内。分析了锅炉汽包水位的特性,并详细介绍了汽包水位控制方
案。
关键词:锅炉汽包;自动控制系统;水位控制
中图分类号:TK22 文献标识码:A
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(责任编辑:王永胜)
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第一作者简介:任冬子,男,1982年 7月生,现为西北大学生态学专
业在读硕士研究生,西北大学生命科学学院,陕西省西安市西北大学201
信箱,710069.
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