穩(wěn)定性同位素技術(shù)在生物科學(xué)中的應(yīng)用

李柱玲

【摘要】作者結(jié)合自身從事生物領(lǐng)域研究經(jīng)驗(yàn)，對穩(wěn)定性同位素技術(shù)在生物科學(xué)中的應(yīng)用展開研究。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)定性同位素；生物科學(xué)；應(yīng)用研究

中圖分類號：Q69

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）04-138-01

一、引言

在社會主義現(xiàn)代化飛速發(fā)展的今天，我國各行各業(yè)都得到了飛速的發(fā)展。電子信息技術(shù)引領(lǐng)的互聯(lián)網(wǎng)時代，更是促進(jìn)了我國各行各業(yè)之間的交流，讓不同行業(yè)之間的技術(shù)產(chǎn)生了交互，從而讓更多屬于某一行業(yè)的技術(shù)開始應(yīng)用于社會生活中的方方面面。例如，不管是什么行業(yè)，只要其擁有商品和服務(wù)，他們都會利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開設(shè)網(wǎng)站，開展O2O的營銷。技術(shù)的應(yīng)用范圍的拓展也不僅僅限于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，穩(wěn)定性同位素技術(shù)同樣如此。穩(wěn)定性同位素技術(shù)今天已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生物研究及其他領(lǐng)域。其實(shí)，最初的穩(wěn)定性同位素技術(shù)僅僅是被用于地質(zhì)學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域。時至今日，穩(wěn)定性同位素技術(shù)已經(jīng)在冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，特別是對于生物科學(xué)而言，有關(guān)穩(wěn)定性同位素技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。通過利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)，可以解決以往不能夠在生物科學(xué)當(dāng)中解決的問題，并且?guī)砹宋覈锟茖W(xué)研究領(lǐng)域的飛速發(fā)展。因此，作者在本文主要結(jié)合自身從事生物科學(xué)領(lǐng)域研究多年經(jīng)驗(yàn)，對穩(wěn)定性同位素技術(shù)在我國生物科學(xué)中多種應(yīng)用進(jìn)行研究，以期提升穩(wěn)定性同位素技術(shù)在我國現(xiàn)有生物科學(xué)領(lǐng)域中的普及程度，為更好的運(yùn)用穩(wěn)定性同位素技術(shù)解決生物科學(xué)研究領(lǐng)域中的問題提供具有參考性和建設(shè)性的意見。

二、穩(wěn)定性同位素技術(shù)在植物科學(xué)中的應(yīng)用

同位素是指在一些具有相同質(zhì)子數(shù)量，但是卻具有不同中子數(shù)量的原子。在現(xiàn)有的自然界中幾乎每一個元素都會擁有自己的同位素。如果這些原子的同位素的物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，并且不具有放射性，這個時候可以稱這類原子的同位素為穩(wěn)定性同位素。

在植物科學(xué)研究領(lǐng)域，用到穩(wěn)定性同位素技術(shù)最多的是對植物光合作用途徑的研究。在以往研究中，利用傳統(tǒng)的研究方法來尋找植物光合作用的途徑時，通常不單單需要了解所研究植物的葉肉細(xì)胞，而且還需要了解其維管束細(xì)胞，并且還需要利用復(fù)雜的生化技術(shù)過程去鑒別該目標(biāo)植物通過光合作用產(chǎn)生的是何種光合碳產(chǎn)物，到底是三碳化合物，還是四碳化合物。因此，可以發(fā)現(xiàn)，利用傳統(tǒng)方法對植物光合作用途徑的研究非常的復(fù)雜，并且還需要具備某一種植物理論和實(shí)踐研究經(jīng)驗(yàn)。但是，如果是利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)對植物的光合作用途徑進(jìn)行研究時，就會大大減少研究的整體時間和成本。當(dāng)采用穩(wěn)定性同位素技術(shù)方法時，我們只需要獲取植物對13CO2排斥程度的信息，就能夠判斷其到底是該植物光合作用的產(chǎn)物是三碳化合物還是四碳化合物，進(jìn)而能夠判斷出該植物光合作用的途徑是哪一種。

三、穩(wěn)定性同位素技術(shù)在動物科學(xué)中的應(yīng)用

對于動物科學(xué)領(lǐng)域的研究而言，現(xiàn)在利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)方法進(jìn)行研究的問題主要包括兩種：一種是研究動物食物的來源；另一種是研究動物的遷徙。對于利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)研究動物食物來源而言，其是基于動物組織同位素的來源于動物食物同位素的來源基本相同的理論，通過研究一段時間內(nèi)動物組織同位素類型或含量的變壞，來判斷這一動物近期所食用的植物的種類，從而能夠?qū)游锸澄锏膩碓囱芯康贸鼋Y(jié)論。對于利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)對動物遷徙的問題進(jìn)行研究而言，其主要是解決了一些對于體積非常小的動物的遷徙問題的研究，例如：螞蟻；蚊子；蒼蠅等昆蟲類動物。通過利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)身體毛發(fā)或者組織的同位素特征與地區(qū)、環(huán)境同位素的特征進(jìn)行比較，就能夠準(zhǔn)確的判斷出該類動物近期所出現(xiàn)的區(qū)域，從而獲取動物遷徙的大概方向。

四、穩(wěn)定性同位素技術(shù)在微生物科學(xué)中的應(yīng)用

對于微生物科學(xué)領(lǐng)域的研究而言，也可以采用穩(wěn)定性同位素技術(shù)。在基于分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用穩(wěn)定性同位素技術(shù)，能夠?qū)ξ⑸锼L的環(huán)境中、食物中的同位素來研究微生物的同位素構(gòu)成。與此同時，對于微生物而言，也可以通過研究其基因的穩(wěn)定性同位素組成來對其遺傳基因的鑒定。例如，最為常見的穩(wěn)定性同位素技術(shù)應(yīng)用于微生物科學(xué)的案例是研究氮素在被植物利用的整個過程。氮素通過植物的根系被植物所吸收，進(jìn)而從土壤當(dāng)中被植物獲取，進(jìn)而進(jìn)入植物的花或者是果實(shí)當(dāng)中，最后這些花和果實(shí)掉落后，氮素又被土壤所吸收，從而構(gòu)成了這樣一個往復(fù)循環(huán)的過程?？茖W(xué)家們通常是對15N進(jìn)行標(biāo)記，然后判斷其被在不同環(huán)境中的循環(huán)過程，進(jìn)而可以初步判斷出微生物對氮素的利用效率在外部環(huán)境改變時存在著較大的差異。另外，科學(xué)家們也根據(jù)這一方式，研究發(fā)現(xiàn)，植物和微生物之間存在著一種資源相互爭奪的激烈關(guān)系，從而得出了有效的施肥、合理的控制養(yǎng)料，能夠促進(jìn)植物與微生物兩者之間關(guān)系和諧、地位平衡的結(jié)論。

五、結(jié)論

通過以上的研究，可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性同位素技術(shù)在生物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了我國乃至世界生物科學(xué)研究領(lǐng)域的飛速發(fā)展，其被廣泛的應(yīng)用于植物科學(xué)領(lǐng)域、動物科學(xué)領(lǐng)域、微生物科學(xué)領(lǐng)域，解決了運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)無法攻克的諸多難題。為了更好的帶來這一技術(shù)應(yīng)用的普及和發(fā)展，作者認(rèn)為，我國生物科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)多開眼看世界，要具有運(yùn)用新技術(shù)探索解決老問題的理念和思想，不斷的促使我國生物科學(xué)研究領(lǐng)域未來的發(fā)展，而不能固守陳規(guī)，不去創(chuàng)新。因此，作者在此也建議我國相關(guān)研究部分努力提高自身的創(chuàng)新意識和科研意識，創(chuàng)造中國良好學(xué)術(shù)氛圍和科研氛圍，從而不僅僅為穩(wěn)定性同位素技術(shù)在生物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供條件，并且能夠不斷為其他新時代下的新技術(shù)在神州大地上生根發(fā)芽奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭秋紅，王兵.穩(wěn)定性同位素技術(shù)在森林生態(tài)系統(tǒng)碳水通量組分區(qū)分中的應(yīng)用[J].林業(yè)科學(xué)研究，2009（01）.

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