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ISSN 0496-3490
CN 11-1809/S
CODEN XNKIAC
创刊于 1958 年 (月刊)
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玻璃钢/复合材料  
 
2018年 44卷 07期
刊出日期 2018-07-12

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
耕作栽培·生理生化
研究简报
作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
949 李鹏, 张琳, 叶吉妮, 贺诗瑶, 贾军伟, 潘爱虎, 唐雪明
抗病转基因水稻M12及其产品成分的定性、定量PCR检测方法

通过定性PCR扩增了转基因水稻M12转化体特异性片段和水稻内标基因片段(sps),将PCR产物酶切连接后构建到T载体,得到适于转基因水稻M12品系特异性PCR检测的质粒分子pM12,建立了事件特异性定性、定量PCR检测方法。定性PCR结果表明,本方法可特异性检测出M12,检测限可达100拷贝单倍体水稻基因组;定量PCR结果表明,M12sps定量PCR标准曲线R20.9980.997,扩增效率为95.3%108.4%,重复性分析标准偏差范围为0.043~0.276,定量极限和检测极限可达10010拷贝。对转基因含量为1.0%的混合样品定量结果的相对偏差在8.0%以内。本研究建立的方法可用于转基因水稻M12及其加工产品成分的检测。

2018 Vol. 44 (07): 949-955 [摘要] ( 64 ) [HTML 1KB] [ PDF 661KB] ( 78 )
956 赵仁欣, 李森业, 郭瑞星, 曾新华, 文静, 马朝芝, 沈金雄, 涂金星, 傅廷栋, 易斌
利用SNP芯片构建我国冬油菜参试品种DNA指纹图谱

2016¾2017年度187份国家油菜参试品种及2015¾2016年度33份续试品种为材料,利用油菜60K Illumina Infinium SNP (single nucleotide polymorphism)芯片进行基因分型,得到52 157SNP标记。按照分型为AABB频率不为0、最小基因型频率(minor freq)大于0.05SNP得率(call freq)大于0.80、样品缺失率小于5%及分型明晰的要求筛选出5374SNP标记。这些标记的PIC (polymorphism information content)均值为0.27PIC值大于0.25SNP标记占55.94%。其中有5143SNP标记能对应到A1~A10C1~C9连锁群上,且比较全面地覆盖了油菜的基因组。用PowerMarkerMEGA等软件对224份样品的5374个标记分析,结果显示:(1)设置8个品种重复2次点样对照,得出Infinium芯片的技术误差为0.36%,与Illumina公司公布的0.1%的技术误差十分接近。(2) NJ (neighbor-joining)聚类分析中,97.86%的区试品种的相似系数小于95%87.88%的续试品种相似系数大于95%,相似系数95%可作为品种特异性及一致性鉴定的阈值。这5374SNP标记在油菜全基因组上分布均匀、多态性高、区分度好,可用于甘蓝型油菜品种特异性和一致性的鉴定分析及甘蓝型油菜品种DNA指纹图谱构建的研究。

2018 Vol. 44 (07): 956-965 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [ PDF 884KB] ( 62 )
966 王卫东, 高翔, 赵丹阳
高分子量麦谷蛋白亚基HPCE高效分离及图谱鉴定

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。高效毛细管电泳技术(HPCE)以其用样少、速度快、精确度高等特点被越来越多地应用到分离鉴定中来。目前小麦HMW-GSHPCE研究尚处于起步阶段,对标准鉴定图谱的研究甚少,且已有分离体系在连续多次试验中的分离速度及分辨率仍有提升空间。本研究通过SDS-PAGE结合分子标记的方法鉴定了不同小麦品种的HMW-GS,以中国春小麦为标样确立了HPCE高效分离体系,体系条件为75 mmol L-1 IDA+0.05% HPMC+15% ACNpH 2.5,电泳参数为毛细管内径25 μmPDA检测波长200 nm,分离电压20 kV,运行温度30°C。通过混合进样方式对不同类型亚基进行HPCE分析,建立了18个亚基的标准图谱,亚基迁移顺序为1Dy12→1Dy10→1By9→1By8→1By18→1By16→1By20→1Bx17→1Bx20→1Bx13→1Bx6→1Bx7→1Ax2*→1Ax1→1Dx5→1Dx4→1Dx3→1Dx2,标准出峰时间依次为9.399.6910.3011.7011.8912.0912.2212.3612.6212.8313.0813.1813.5013.7314.0414.2414.4614.73 minRSD<0.2%。以1Bx17为分界线,9.39 min12.36 miny型亚基区域,12.36 min14.76 minx型亚基区域。结合亚基迁移顺序、标准出峰时间及图谱特点可对小麦相关HMW-GS进行HPCE快速鉴定。本研究获得的分离体系及鉴定图谱可用于小麦HMW-GS定性分析和种质资源筛选。

2018 Vol. 44 (07): 966-976 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 1868KB] ( 31 )
977 肖湘谊, 史学涛, 盛浩闻, 刘金灵, 肖应辉
水稻抗稻瘟病基因Pi47的精细定位和候选基因分析

不断挖掘和克隆抗稻瘟病新基因,是解析水稻抗病分子遗传机制和培育抗稻瘟病新品种的重要基础。Pi47是笔者从广谱、持久抗稻瘟病湖南地方品种湘资3150中鉴定的稻瘟病抗性基因,前期研究将其初步定位于第11染色体标记RM224RM5926间。本研究利用3Pi47单基因系与感病亲本CO39杂交F2群体1687个感病单株对Pi47精细定位,利用6STS标记对3个单基因系进行背景分析,采用生物信息学方法进行了候选基因分析。结果表明,Pi47精细定位于CAPS标记S32K330.24 cM区域的171.2 kb物理区间内,背景分析将Pi47进一步缩小至SC12K3367.8 kb的区间内;该区间含有8个结构基因,其中2个编码NBS-LRR抗病类似蛋白,为Pi47的候选功能基因。稻瘟菌抗谱比较分析发现,Pi47单基因系与其定位区间内4Pik位点的等位基因PikPikmPikhPikp的近等基因系抗谱不同。这些结果为进一步克隆Pi47和利用其进行分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品种奠定了基础。

2018 Vol. 44 (07): 977-987 [摘要] ( 55 ) [HTML 1KB] [ PDF 1350KB] ( 123 )
988 李龙, 毛新国, 王景一, 昌小平, 柳玉平, 景蕊莲
小麦种质资源抗旱性鉴定评价

培育抗旱节水小麦品种是保障我国粮食安全的重要途径之一, 优异抗旱种质资源筛选及抗旱性评价方法的研究对于提高抗旱育种效率具有关键作用。本研究采用反复干旱法和田间直接鉴定法分别鉴定323份小麦种质苗期和成株期的抗旱性。结果表明, 随着干旱次数的增加幼苗存活率逐渐下降, 而其变异系数和广义遗传力增加。成株期单株产量抗旱系数与综合抗旱性度量值D显著正相关(R2 = 0.609), 采用综合抗旱性度量值D有利于区分干旱对不同种质产量的影响力。苗期反复干旱存活率(DS)与单株产量的抗旱系数及综合抗旱性度量值D均无显著相关。基于反复干旱存活率筛选得到28份苗期强抗旱种质, 基于单株产量抗旱系数和综合抗旱性度量值D分别得到2530份成株期强抗旱种质, 其中, 9份种质用2种评价方法均表现强抗旱; 21份种质在苗期和成株期均表现抗旱或强抗旱。本研究为小麦抗旱性评价方法及抗旱亲本的合理选择提供理论指导和信息支撑。

2018 Vol. 44 (07): 988-999 [摘要] ( 95 ) [HTML 1KB] [ PDF 644KB] ( 112 )
1000 杨瑞娟, 白建荣, 闫蕾, 苏亮, 王秀红, 李锐, 张丛卓
玉米低磷胁迫诱导型强启动子P1502-ZmPHR1的克隆与表达分析

玉米基因ZmPHR1是转录因子MYB-CC家族成员,过量表达该基因可促进低磷环境中植物对磷的吸收并改善植物的生长。本研究从磷高效利用型玉米自交系478中获得了ZmPHR1基因的5¢上游序列P2205-ZmPHR1,序列长度2205 bp。将P2205-ZmPHR1及它的45¢端缺失启动子片段与报告基因GUS连接后转化拟南芥。GUS组织化学染色与GUS定量分析结果表明,在01502 bp的片段范围内,随着片段长度的增加,它对外界低磷环境的响应逐步增加,在-1502 bp时,响应时间短,表达活性高,持续时间长;超过1502 bp其活性不但没有增高,反而变为下降或无变化。推测0-972 bp为启动子功能区段,-972 bp-1502 bp为启动功能增强区段。P1502-ZmPHR1拟南芥的实时定量PCR结果显示,P1502-ZmPHR1既受外界信号的刺激,也受体内基因产物的影响,有反馈调节的作用,是一个受低磷胁迫诱导的强诱导型启动子,它诱导基因表达的功能受体内外磷浓度的调节。该研究为在低磷环境改良作物提供了理想的启动子和应用依据。

2018 Vol. 44 (07): 1000-1009 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [ PDF 1967KB] ( 56 )
1010 杨文娟, 张艳欣, 王林海, 魏鑫, 黎冬华, 高媛, 刘盼, 张秀荣
一个芝麻应用核心种质的DNA分子身份证构建

构建并研究应用核心种质是深入挖掘芝麻优异基因和提高育种效率的有效途径。经过对核心种质农艺、形态等性状4年4点的观察统计,构建了包括大粒、高木酚素、高油等23种应用型在内的131份芝麻应用核心种质。为了准确鉴别这批应用核心种质并对芝麻DNA分子身份证的构建方法进行探索,本研究利用SSR变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,从基于芝麻全基因组开发的32对SSR引物中,筛选出7对核心引物,进而采用SSR荧光标记毛细管电泳技术,共检测出53个多态性位点,最多一个引物检测到12个多态性位点,将毛细管电泳得到的分子量数据以数字+英文字母方式编码,用IDANAlysis4.0根据最少引物区分最多种质的原则选核心引物中的6对(ZMM1494、ZMM1648、ZMM3037、ZMM2818、ZMM1851、ZMM1935)组合,构建出如“4A32645(AC017)”这种简单、易使用的字符串DNA分子身份证,并确定了不同应用型的组内引物组合。还对131份应用核心种质构建了条形码和二维码DNA分子身份证,可迅速被电子设备识别,拓宽了DNA分子身份证的使用范围,并为以后芝麻种质标准化和品种DNA分子身份证库的构建奠定了重要的技术基础。

2018 Vol. 44 (07): 1010-1020 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [ PDF 9779KB] ( 58 )
1021 谈欢, 刘玉汇, 李丽霞, 王丽, 李元铭, 张俊莲
马铃薯块茎花色素苷合成相关R2R3 MYB蛋白基因的克隆和功能分析

植物花色素苷的合成代谢受转录因子的调控,其中R2R3 MYB为最主要的转录调控因子。本研究以彩色四倍体马铃薯为试材,克隆了R2R3 MYB基因家族里调控马铃薯块茎花色素苷合成R2R3 MYB-StAN13个同源基因,并利用生物信息学分析、稳定烟草遗传转化、qPCR等方法对这3个同源基因的结构和功能进行分析和鉴定,结果表明,这3个同源基因均含有R2R3保守结构域,其主要差别在于C端由10个氨基酸序列组成的重复结构(R)数目不同,根据R数目将其分别命名为StAN1-R0StAN1-R1StAN1-R3,其蛋白分子量分别为28047.9129458.3531527.60 kD,等电点(pI)分别为6.146.908.39,均为亲水蛋白。通过转化烟草发现,转入StAN1-R0StAN1-R1StAN1-R3后,烟草叶片叶色变化明显,其中转StAN1-R1烟草叶色呈深红色,其叶片花色素苷含量最高。进一步利用qPCR分析表明,外源StAN1使烟草叶片花色素苷合成代谢途径的关键基因(NtCHSNtCHINtF3HNtF3HNtDFRNtANSNtUFGT)上调表达,同时烟草内源NtbHLH基因的表达显著上升;StAN1-R1可以高效地调控烟草内源NtbHLH基因和结构基因NtDFRNtANS的表达。结果表明,StAN13个同源蛋白均可以调控花色素苷的合成,而只含一个重复序列RStAN1调控花色素苷合成的能力最强。

2018 Vol. 44 (07): 1021-1031 [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [ PDF 1822KB] ( 60 )
耕作栽培·生理生化
1032 李荣发, 刘鹏, 杨清龙, 任昊, 董树亭, 张吉旺, 赵斌
玉米密植群体下部叶片衰老对植株碳氮分配与产量形成的影响

玉米密植会造成花后下部叶片早衰,为探明其对植株根系性能、碳氮积累分配及产量形成的影响,采用大田与土柱栽培相结合的方式,以登海661 (DH661)和郑单958 (ZD958)为试材,分析了密植条件下两品种花后碳氮分配、根系性能和植株干物质积累量的变化。两年结果表明,玉米密植群体下部叶片早衰导致两品种花后穗位叶叶绿素含量和净光合速率显著降低,向根系转运的光合产物数量显著减少,成熟期(R6)的根系生物量、根长密度和根系表面积较CK显著减少。根系性能的下降导致花后氮素吸收量显著降低,叶片光合速率降低、整株叶片衰老进程加快,单株籽粒产量显著下降,登海661较CK低7.61%,郑单958较CK低8.35%。郑单958的花后叶片衰老要早于登海661,且叶面积和净光合速率比登海661低,导致花后干物质积累量和产量较登海661显著降低。可见玉米密植群体花后下部叶片衰老加速了根系衰老,降低了氮素吸收量,影响整株绿叶面积和光合持续期,最终导致花后干物质积累量和籽粒产量降低。

2018 Vol. 44 (07): 1032-1042 [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [ PDF 459KB] ( 79 )
1043 王利民, 杨玲波, 刘佳, 杨福刚, 姚保民
GF-1和MODIS影像冬小麦长势监测指标NDVI的对比

作物长势是农情遥感监测的重要内容之一。长期以来,作物长势遥感监测主要基于卫星影像反演的相关植被参数,如归一化植被指数(NDVI, normalized difference vegetation index)、叶面积指数(LAI, leaf area index)等。本文通过对比研究16 m分辨率GF-1卫星影像及250 m分辨率MODIS影像的NDVI与冬小麦综合茎数、株高、叶绿素浓度之间的关系,尝试建立遥感监测作物长势指标与地面实测作物长势指标的定量关系。研究发现GF-1 NDVI与冬小麦综合茎数的相关性最高(R2=0.8961),而与其他指标相关性较弱;MODIS NDVI指数与冬小麦综合茎数相关性较低(R2=0.4432),对作物长势的遥感监测精度较低。统计MODIS冬小麦像元内GF-1像元的NDVI平均值,并与MODISNDVI对比,发现两者之间的相关性较低(R2=0.3944);在消除MODISGF-1影像传感器光谱响应函数差异及NDVI尺度效应后,MODIS影像的冬小麦作物长势遥感监测精度得到一定提高(R2=0.4633)。对MODIS像元内GF-1 NDVI标准差排序发现,MODIS像元内冬小麦长势一致性越高,MODIS的长势遥感监测精度越高。GF-1MODIS影像NDVI长势监测主要代表地面冬小麦综合茎数,且卫星影像分辨率越高,NDVI值越能反映实际的作物长势。MODIS像元内冬小麦长势一致性越高,基于NDVIMODISGF-1数据冬小麦长势监测结果越一致。从区域长势监测角度来看,尽管MODISGF-1数据的监测结果趋势较为一致,并且通过光谱、尺度归一化能够进一步提高监测结果的一致性,但MODIS NDVI长势监测总体精度较低,为满足作物长势精细化监测的业务需要,应逐步使用高分辨率的遥感数据替代中低分辨率遥感数据进行作物长势遥感监测,并将其作为长势监测业务化运行的研究重点。

2018 Vol. 44 (07): 1043-1054 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 1989KB] ( 30 )
1055 陈雪娇, 张旭东, 韩治中, 张鹏, 贾志宽, 连延浩, 韩清芳
半干旱区沟垄集雨种植谷子的肥料效应及其增产贡献

研究沟垄集雨种植施肥水平对谷子生长的影响及其对产量的贡献, 为完善集雨种植技术理论体系及半干旱区谷子的合理施肥提供科学依据。在宁南旱农区进行了2个年型的二因素大田试验, 研究了沟垄半覆膜集雨(R)和传统裸地平作(T) 2种种植模式下4个施肥水平(高量N 270 kg hm-2 + P2O5 180 kg hm-2, H; 中量N 180 kg hm-2 + P2O5120 kg hm-2, M; 低量N 90 kg hm-2 + P2O5 60 kg hm-2, L; 不施肥对照, CK)对谷子株高、叶面积、光合指标、干物质积累量和水肥利用效率的影响, 并分析了集雨模式下的增产贡献来源。结果表明: (1)集雨模式有效促进了边行谷子光合生理和生长, 在各施肥水平下谷子株高、顶三叶叶面积、Pn (净光合速率)Tr (蒸腾速率)和生物量较平作模式分别提高7.1%~23.5%1.7%~22.7%10.4%~20.3%8.0%~55.9%9.8%~30.0%; 中行各指标较平作模式均下降不显著。(2)集雨种植模式显著提高了谷子的水肥利用效率, 配施氮磷肥水分利用效率显著增加, 在丰水年高肥处理显著高于中、低肥处理, 欠水年中肥处理最高且显著高于高肥处理, 与低肥处理差异不显著; 肥料利用效率随着施肥量的增加而下降, 在丰水年低肥处理的肥料利用率显著大于高肥和中肥处理, 欠水年各施肥水平间差异显著。(3)施肥对谷子的增产贡献大于种植模式。施肥对产量的贡献率在丰水年随施肥量的增加而增加, 高、中、低施肥处理间差异显著, 27.8%~49.3%, 欠水年各施肥处理间差异不显著(19.2%~23.7%); 种植模式贡献率在2年中各施肥处理间差异均不显著。综合考虑, 集雨模式在丰水年施高肥、欠水年施中肥可实现谷子高产高效生产。

2018 Vol. 44 (07): 1055-1066 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [ PDF 1229KB] ( 47 )
1067 李莎莎, 马耕, 刘卫星, 康娟, 陈雨露, 胡阳阳, 张盼盼, 王晨阳
大田长期水氮处理对土壤氮素及小麦籽粒淀粉糊化特性的影响

土壤氮素和水分含量对小麦产量和品质有重要影响。为优化水肥管理实现优质高效栽培,2014201520152016小麦生长季在河南省温县大田水氮长期定位试验地块,以中筋品种豫麦49-198为材料进行灌水与施氮两因子裂区试验。主区为灌水处理,设全生育期不灌水(W0)、拔节期750 m3 hm-2 (W1)和拔节期750 m3 hm-2 +开花期750 m3 hm-2 (W2) 3个水平,副区为氮素处理,设不施氮(N0)及总氮量180 (N1)240 (N2)300 kg hm-2 (N3) 4个水平。W0处理相比,2个灌水处理均显著降低耕层土壤(0~20 cm)中的硝态氮含量,灌水处理的籽粒支链淀粉含量、总淀粉含量、淀粉峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均显著高于不灌水处理。灌水还增加了籽粒中小淀粉粒(粒径<5.0 μm)的体积百分比,20142015年度增幅显著,W1W2处理分别较W0处理增加3.4%4.8%。施氮提高耕层土壤硝态氮含量,但籽粒直链淀粉含量和小淀粉粒体积百分比低于不施氮处理。在0~240 kg hm-2施氮量范围内,籽粒支链淀粉含量、总淀粉含量及峰值黏度、谷值黏度、最终黏度均随施氮量增加而增加。相关分析表明,耕层土壤硝态氮含量与总淀粉含量、峰值黏度、谷值黏度和最终黏度间呈极显著正相关。拔节期灌1水、施氮量240 kg hm-2条件下,耕层土壤硝态氮含量为19.64~20.55 mg kg-1,小麦籽粒黏度值较高,同时改善了淀粉品质。

2018 Vol. 44 (07): 1067-1076 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [ PDF 518KB] ( 68 )
1077 李春燕, 张雯霞, 张玉雪, 姚梦浩, 丁锦峰, 朱新开, 郭文善, 封超年
小麦籽粒淀粉与面粉的理化特性差异

面制食品的品质与籽粒淀粉理化特性关系密切,糯质和非糯质小麦籽粒淀粉组分有明显差别。本研究比较了糯小麦(宁糯麦1号、扬糯麦1号)和非糯小麦(扬麦16、中国春)的淀粉与面粉的黏度特性、热力学特性、膨胀势、溶解度等参数,旨在阐明小麦籽粒淀粉与面粉的理化特性差异。4个品种籽粒淀粉粒均以C型淀粉粒(粒径?2 μm)为主,占96.14%~97.36%,糯小麦C型淀粉粒的比例高于非糯小麦。籽粒淀粉中破损淀粉含量低于面粉中破损淀粉含量;籽粒淀粉的膨胀势、透光度、热焓值和回生度高于面粉,溶解度和淀粉糊化的起始温度、峰值温度、最终温度低于面粉。与非糯小麦相比,糯小麦面粉具有较低的破损淀粉含量、黏度参数特征值和淀粉回生度,较高的溶解度、膨胀势、透光率和热焓值。外源添加剂试验结果表明,面粉中α-淀粉酶活性、蛋白质与脂肪含量以及食品加工过程中添加的蔗糖和氯化钠均影响面粉的糊化特性,是造成淀粉与面粉理化特性差异的主要原因。

2018 Vol. 44 (07): 1077-1085 [摘要] ( 55 ) [HTML 1KB] [ PDF 576KB] ( 52 )
研究简报
1086 余斌, 杨宏羽, 王丽, 刘玉汇, 白江平, 张峰, 王蒂, 张俊莲
马铃薯冠气温差变化特性与耐旱性的关系

冠气温差能够反映植物在干旱胁迫下的生理适应性。本研究以耐旱型马铃薯品种冀张薯8号和陇薯10号;干旱敏感型品种大西洋和夏波蒂,以及从秘鲁国际马铃薯中心引进的10份具有不同耐旱性的种质资源为材料,在半干旱和半湿润两种环境下对其植株表型性状(株高、叶面积、叶鲜重、植被覆盖指数)、光合生理指标(光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素)以及冠气温差进行测定和耐旱性评价。结果表明,所测性状指标中,冠气温差、蒸腾速率和气孔导度对干旱胁迫最敏感;冠气温差在不同供试马铃薯材料之间及干湿两种环境之间均表现出极显著差异性;冠气温差的耐旱系数与植株表型性状及光合生理指标的耐旱系数均呈极显著正相关;利用红外热成像技术监测冠气温差,是进行马铃薯耐旱性评价的有效手段,可为马铃薯耐旱育种研究提供理论依据。

2018 Vol. 44 (07): 1086-1094 [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [ PDF 669KB] ( 115 )
1095 单洪波, 史佳文, 石瑛
四倍体马铃薯块茎蛋白含量分子标记的开发与验证

块茎蛋白含量是马铃薯的重要品质性状之一, 相关分子标记的开发研究较少。本研究以马铃薯高蛋白品种大西洋、低蛋白品种定薯1号及包含173份子代的蛋白含量分离群体为材料, 通过高通量简化基因组测序技术与集群分离分析(BSA)相结合, 开发了SCAR8-107标记, 并以此标记对分离群体的74份高蛋白、42份低蛋白子代及54个四倍体马铃薯品种验证表明, SCAR8-107标记在后代分离群体和四倍体马铃薯品种中的检测结果与表型蛋白含量的对应度分别达到了90.51%和72.97%, 经过Pearson’s双侧相关性分析, 相关性均达到了极显著水平。SCAR8-107的开发对于四倍体马铃薯块茎蛋白含量标记辅助选择与加速马铃薯品质育种具有重要意义。

2018 Vol. 44 (07): 1095-1102 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [ PDF 1256KB] ( 50 )