穩定性同位素技術在生物科學中的應用

李柱玲

【摘要】作者結合自身從事生物領域研究經驗，對穩定性同位素技術在生物科學中的應用展開研究。

【關鍵詞】穩定性同位素；生物科學；應用研究

中圖分類號：Q69

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）04-138-01

一、引言

在社會主義現代化飛速發展的今天，我國各行各業都得到了飛速的發展。電子信息技術引領的互聯網時代，更是促進了我國各行各業之間的交流，讓不同行業之間的技術產生了交互，從而讓更多屬于某一行業的技術開始應用于社會生活中的方方面面。例如，不管是什么行業，只要其擁有商品和服務，他們都會利用互聯網技術開設網站，開展O2O的營銷。技術的應用范圍的拓展也不僅僅限于互聯網技術，穩定性同位素技術同樣如此。穩定性同位素技術今天已經被廣泛的應用于生物研究及其他領域。其實，最初的穩定性同位素技術僅僅是被用于地質學、化學等領域。時至今日，穩定性同位素技術已經在冶金、農業、醫學等領域被廣泛應用，特別是對于生物科學而言，有關穩定性同位素技術的應用已經十分廣泛。通過利用穩定性同位素技術，可以解決以往不能夠在生物科學當中解決的問題，并且帶來了我國生物科學研究領域的飛速發展。因此，作者在本文主要結合自身從事生物科學領域研究多年經驗，對穩定性同位素技術在我國生物科學中多種應用進行研究，以期提升穩定性同位素技術在我國現有生物科學領域中的普及程度，為更好的運用穩定性同位素技術解決生物科學研究領域中的問題提供具有參考性和建設性的意見。

二、穩定性同位素技術在植物科學中的應用

同位素是指在一些具有相同質子數量，但是卻具有不同中子數量的原子。在現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較為穩定，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定性同位素。

在植物科學研究領域，用到穩定性同位素技術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胞，而且還需要了解其維管束細胞，并且還需要利用復雜的生化技術過程去鑒別該目標植物通過光合作用產生的是何種光合碳產物，到底是三碳化合物，還是四碳化合物。因此，可以發現，利用傳統方法對植物光合作用途徑的研究非常的復雜，并且還需要具備某一種植物理論和實踐研究經驗。但是，如果是利用穩定性同位素技術對植物的光合作用途徑進行研究時，就會大大減少研究的整體時間和成本。當采用穩定性同位素技術方法時，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物是三碳化合物還是四碳化合物，進而能夠判斷出該植物光合作用的途徑是哪一種。

三、穩定性同位素技術在動物科學中的應用

對于動物科學領域的研究而言，現在利用穩定性同位素技術方法進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。對于利用穩定性同位素技術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，從而能夠對動物食物的來源研究得出結論。對于利用穩定性同位素技術對動物遷徙的問題進行研究而言，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。通過利用穩定性同位素技術身體毛發或者組織的同位素特征與地區、環境同位素的特征進行比較，就能夠準確的判斷出該類動物近期所出現的區域，從而獲取動物遷徙的大概方向。

四、穩定性同位素技術在微生物科學中的應用

對于微生物科學領域的研究而言，也可以采用穩定性同位素技術。在基于分子生物學技術的基礎上，利用穩定性同位素技術，能夠對微生物所生長的環境中、食物中的同位素來研究微生物的同位素構成。與此同時，對于微生物而言，也可以通過研究其基因的穩定性同位素組成來對其遺傳基因的鑒定。例如，最為常見的穩定性同位素技術應用于微生物科學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，進而從土壤當中被植物獲取，進而進入植物的花或者是果實當中，最后這些花和果實掉落后，氮素又被土壤所吸收，從而構成了這樣一個往復循環的過程。科學家們通常是對15N進行標記，然后判斷其被在不同環境中的循環過程，進而可以初步判斷出微生物對氮素的利用效率在外部環境改變時存在著較大的差異。另外，科學家們也根據這一方式，研究發現，植物和微生物之間存在著一種資源相互爭奪的激烈關系，從而得出了有效的施肥、合理的控制養料，能夠促進植物與微生物兩者之間關系和諧、地位平衡的結論。

五、結論

通過以上的研究，可以發現，穩定性同位素技術在生物科學領域的應用帶來了我國乃至世界生物科學研究領域的飛速發展，其被廣泛的應用于植物科學領域、動物科學領域、微生物科學領域，解決了運用傳統技術無法攻克的諸多難題。為了更好的帶來這一技術應用的普及和發展，作者認為，我國生物科學領域應當多開眼看世界，要具有運用新技術探索解決老問題的理念和思想，不斷的促使我國生物科學研究領域未來的發展，而不能固守陳規，不去創新。因此，作者在此也建議我國相關研究部分努力提高自身的創新意識和科研意識，創造中國良好學術氛圍和科研氛圍，從而不僅僅為穩定性同位素技術在生物科學領域的應用提供條件，并且能夠不斷為其他新時代下的新技術在神州大地上生根發芽奠定良好的基礎。

參考文獻：

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[2]王玉玉，于秀波，張亮，徐軍.應用碳、氮穩定同位素研究鄱陽湖枯水末期水生食物網結構[J].生態學報，2009（03）.