簡介:第五章同位素示蹤技術在農業(yè)科學中的應用,一.同位素示蹤技術在土壤與植物營養(yǎng)研究中的應用二.同位素示蹤技術在植物保護研究中的應用三.同位素示蹤技術在作物生理生化研究中的應用四.同位素示蹤技術在生物技術中的應用,一.同位素示蹤技術在土壤與植物營養(yǎng)研究中的應用,利用示蹤技術對土壤、植物營養(yǎng)問題研究是土壤農化研究中的重要手段。主要研究內容1)肥料的吸收利用率2)土壤中殘留3)最佳肥料配方4)施最佳時期5)施肥量6)土壤中有效養(yǎng)分,等等,(一)土壤有效養(yǎng)分的測定,土壤中有效養(yǎng)分含量的高低是土壤肥力的基本指標之一,也是指導科學合理施肥的重要依據(jù)。,常用的土壤有效養(yǎng)分含量測定方法主要有化學提取速測法、陽離子交換樹脂法、生物方法和同位素示蹤法。,1測定土壤有效磷的“A”值法,1954年美國科學家FRIED和DEAN,提出了測定土壤中有效養(yǎng)分的“A”值概念,可用以下公式表示,A土壤中有效養(yǎng)分含量B施用肥料(標準)的數(shù)量Y植物從已知肥料(標準)吸收的有效養(yǎng)分的百分率,以植物養(yǎng)分磷為例,植物從標記肥料中吸收有效磷的百分率Y的計算,假定示蹤肥料的比活度為SF,植物樣品的比活度為SP,土壤有效磷含量為A,作為標準的標記源(肥料)為B,則A值法的公式為,例題,為研究揚州沙壤土中有效磷的含量,設計了一示蹤試驗,在一盆缽中施入5G比活度為185MBQ/G的磷肥,同時播種玉米,14天后取玉米植株,烘干,取樣2G,測定其磷含量為25MG,放射性活度為500BQ,計算該土壤中有效磷含量。,解1)由題意得SF=185M/G,B=5G2)植株中磷的比活度SP=5002103/2504M/G3)土壤有效磷含量,2土壤陽離子交換量的計算,土壤陽離子交換量就是土壤表面吸附的各種交換性鹽基和交換性酸的總量。它與土壤保持有效養(yǎng)分的能力密切相關,因而測定土壤陽離子交換量有重要意義。,乙酸鍶(89SR)法教材P202],(二)肥料利用率的測定,肥料利用率是指作物對肥料中有效養(yǎng)分被當季作物吸收利用的百分數(shù),是肥料有效性的一個直接指標。,同位素示蹤法可直接測定植物對肥料養(yǎng)分的利用率。,常規(guī)方法為差值法。,同位素示蹤法測定肥料利用率公式,對磷而言,植物從肥料中吸收磷的總量=植物全磷?植物吸收肥料中磷的百分數(shù),(三)提高土壤肥料利用率的測定,1氮肥利用率的研究,我國氮肥利用率一直低于世界水平,而長期的低利用率造成對環(huán)境的浸染也逐漸凸現(xiàn)出來。氮肥損失主要通過淋溶、徑流和氣態(tài)氮逸出三種途徑。15N在研究農田中氮肥的動向發(fā)揮著重要作用。,3鉀肥利用率的研究,2磷肥利用率的研究,磷肥與氮肥及鉀肥相比,其利用率要低得多。這主要是由于土壤中的磷易被固定,移動性差。主要包括三種形態(tài)速效磷、緩效磷和固定態(tài)磷。,由于鉀沒有合適的放射性同位素,常用同族元素86RB(銣)代替鉀來研究鉀肥肥效。,二.同位素示蹤技術在植物保護研究中的應用,(一)在昆蟲學研究中的應用,1害蟲防治研究,標記昆蟲的方法1)飼喂法;2)噴灑法;3)注射法;4)浸漬法;5)插入法;6)間接標記法,,輻射昆蟲不育防治害蟲,優(yōu)點不污染環(huán)境;對人、畜和天敵無害;防治效果持久;專一性強;使植物生態(tài)系統(tǒng)保持良性循環(huán)。,2昆蟲生態(tài)學研究,昆蟲生態(tài)特性的研究可為有效防治農作物害蟲提供依據(jù)。包括昆蟲的生長發(fā)育、食物習性、遷移、寄生性和捕食天敵的關系等。應用同位素示蹤技術具有方便、直觀、有效等優(yōu)點。,主要研究方向,昆蟲遷飛規(guī)律,昆蟲越冬場所及活動規(guī)律,,3昆蟲毒理學研究,利用同位素研究殺蟲劑對昆蟲的穿透力、在昆蟲體內的分布、作用部位與代謝及殺蟲劑在植物體內的殘留、殺蟲劑對人畜的毒理作用等。,WELLING等(1972)將35S和3H雙標記的有機磷農藥馬拉松引入抗性家蠅與非抗性家蠅,根據(jù)所形成的放射性產物研究了其在昆蟲體內的可能代謝降解路線。,4昆蟲生理生化的研究,研究內容主要包括昆蟲營養(yǎng)、代謝、呼吸及激素等生理生化過程。,有人用14C甘氨酸標記家蠶,研究了家蠶的物質同代謝,證實了甘氨酸對于絲蛋白的合成有顯著的作用。,(二)在植物病害研究方面的應用,1病原生物標記,標記方法1)用放射性培養(yǎng)基標記病原生物2)用放射性寄主標記病原生物3)用放射性真菌標記線蟲體4)用放射性細菌標記噬菌體5)用放射性病植物體標記傳播病毒的昆蟲,2標記病原生物的應用,1)病害浸染規(guī)律的研究2)植物病理生理問題的研究3)植物抗病機制的研究4)DNA探針技術用于細菌和病毒的診斷研究,(三)在農藥研究中的應用,1農藥在作物中的殘留、代謝及安全施用的研究,農藥的不合理使用造成了嚴重的環(huán)境污染。因而測定農藥在環(huán)境中的殘留、污染途徑和循環(huán)規(guī)律,以及農藥在生物間的運轉關系和生物富集,制定農藥安全使用技術,減少環(huán)境污染,是農業(yè)環(huán)保中的重要課題,1)研究農藥在作物上殘留和消失動態(tài)2)農藥在作物體內吸收和運轉的研究,2農藥在土壤中的殘留、遷移和降解的研究,為防治害蟲和雜草農藥直接或間接進入土壤,殘留在土壤中的農藥不僅直接影響土壤微生物的活動、繁殖、代謝,而且還可通過淋溶、遷移、轉化,給環(huán)境生物會帶來各種不良影響。弄清農藥在土壤中的吸附積累、殘留和分解動態(tài),對保護人類生存環(huán)境意義重大。,1)土壤中農藥殘留的研究2)農藥在土壤中的吸附和遷移研究3)農藥在土壤中降解的研究,三.同位素示蹤技術在植物生理生化研究中的應用,植物的生長發(fā)育及產量的形成,主要取決于將環(huán)境中的光能、二氧化碳、水和其他養(yǎng)分合成有機物的能力及其轉變?yōu)橛薪洕鷥r值的終產物的效率。而決定這一效率的營養(yǎng)代謝過程,主要有光合作用,同化物的運輸,分配與積累,土壤養(yǎng)分的吸收和利用。同位素示蹤技術對于闡明這些代謝過程起著重要的作用。,(一)植物營養(yǎng)物質的吸收、運轉和分配的研究,1研究植物體內物質運轉的方法1)環(huán)割法,適合于木本植物2)隔離法3)蚜蟲吻刺法,如物質的運輸方向研究,作物多探頭活體測量儀,2物質運輸速度,3物質代謝研究,氮、磷營養(yǎng)元素既是構成生命篺基礎的重要元素,又是生命活動中催化、調節(jié)、供能等物質的主要組成之一。,1)氮的代謝研究氮是植物生命的基礎元素,它是構成蛋白質、氨基酸的主要成分。土壤中氮的吸收利用與轉化、大氣中氮的固定轉化,等等。,2)磷的代謝磷是植物體內核酸、核蛋白、磷脂、植素和多種酶類的組成成分,是植物體內物質代謝與能量代謝的調節(jié)劑。,(二)用14C研究高等植物的光合作用,生物界中的碳水化合物都來源于植物或光合細菌的光合作用,它們利用光能將CO2和水同化合成葡萄糖。,葉片簡易光合標記,圖112水稻葉片活體14C光合標記裝置,1光合速率的測定和光呼吸的檢出,RUBISCO酶活性的測定,2光合產物的轉移、分布,不同時期葉片光合產物的去向、比例。,(三)植物根系發(fā)育和吸收作用,植物生長發(fā)育要通過根系從土壤中吸收水分和營養(yǎng)物質,并合成多種有機物質。根系的結構、特性和生理活動以及所處土壤環(huán)境決定著植物從土壤吸收水分、養(yǎng)分及有機物質合成,從而影響作物的產量,根系吸收營養(yǎng)物質是一個極為復雜的過程。同位素示蹤技術為研究根系發(fā)育,根的吸收作用提供了有利條件。,1根系吸收作用的研究,1)根系吸收活力的測定2)根系不同部位吸收能力的研究,2根系的發(fā)育動態(tài)和吸收中心分布,1)根系發(fā)育動態(tài)測定2)根系吸收中心的測定,四.同位素示蹤技術在生物技術中的應用,生物技術(BIOTECHNOLOGY)又稱生物工程,是當今世界新技術革命的支柱之一。同位素示蹤技術作為一種重要的研究手段,對生物技術的發(fā)展起著巨大的推動作用。,1952年,HERSHEY和CHASE利用同位素示蹤技術證明了遺傳物質是核酸而非蛋白質。1958年MESELSON和STAHL用同位素15N實驗證明了DNA的半保留復制方式。20種編碼氨基酸的遺傳密碼的解讀也是通過該技術完成的。,米西爾遜斯塔爾的半保留復制實驗MESELSONSTAHLEXPERIMENT,(一)核酸分子雜交,1斑點雜交,2原位雜交,3SOUTHERN印跡雜交,4NORTHERN印跡雜交,(二)核酸探針,概念進行核酸分子雜交時,用于檢測試驗的已知DNA和RNA片段稱作核酸探針。,同位素核酸分子探針的制備方法主要有化學標記法和酶標記法。,酶標法,1缺口移位標記。DNA水解酶Ⅰ,2T4DNA聚合酶標記,3RNA聚合酶標記。標記RNA,4隨機引物DNA標記。DNA聚合酶,5人工合成寡核苷酸片段,6末端標記。T4多聚核苷酸激酶,
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簡介:農業(yè)與醫(yī)藥科學類專業(yè)及相關行業(yè),他是一位醫(yī)生,一天晚上,他在急診室值班,接到一個車禍受傷的病號,病人已處于深度昏迷,憑著職業(yè)習慣,他一眼就看見病人的右耳在向外滲血,很明顯,這是顱底受傷引起的腦積血表象,根據(jù)他的經驗,這種病人搶救過來的可能性很小,但他還是很快讓護士給病人輸上液,安排做腦部CT檢查,CT檢查證實了他的猜想。根據(jù)病人顱腦損傷程度,即使立即做開顱手術,病人也很可能等不利手術做完就會死去。一個中年女人哭著奔進來,指甲幾乎掐進他的肉里“大夫,求您了,救救他俺不能沒有他”是啊,他也想救他,可是,現(xiàn)實有時就是這樣殘酷和無奈,面對死神,醫(yī)生往往也手足無措。,心靈雞湯,為了延續(xù)他的生命,他給病人使用了加倍的強心針和止血針,他還讓人找來冰塊,放在病人的頭部周圍,給病人降溫,只有他自己明白,這一切只不過是徒勞罷了。他按壓病人的胸腔,一直到心電圖的曲線變直,這個時候,與其說在搶救,倒不如說在履行一種職責,或者說給悲傷的病人家屬送去最后一點慰藉,病人被蒙上白布推出搶救室。他長舒了口氣,洗了手,到辦公室沖了一杯茶。見慣了大多的生離死別,他已經麻木了。他剛想點上一根煙,有人敲門,他走過去,看見是剛才哭叫的那個女人,一手牽著一個孩子,男孩七八歲,女孩十多歲。女人猛地把兩個孩子一拽“跪下,謝謝叔叔”兩個孩子撲通一聲跪在地上,磕起頭來。他忙上前扶起孩子,愧疚萬分“大姐,這怎么敢當,我、我又沒有把大哥救過來”,女人擦了一下紅腫的眼睛,說“大夫,您已經盡力了,我和孩子都很感謝您”女人說著,眼淚又不爭氣地冒了出來。她用袖子擦了擦,凄苦地朝他一笑,牽著兩個孩子走了。他直楞楞地站在那兒,目送他們的背影在走走廊盡頭消失,心靈受到了許久末有過的震動和撞擊。,也就是從那天起,他的人生觀發(fā)生了改變。他開始重新思索生命的價值和人的真正需求。他拾起荒廢已久的書本,報考了省城一家權威醫(yī)學院的碩士研究生,每周開著車來往于省城和縣城之間。他認真地對待每一位病人,只要有一絲生的希望,他絕不放棄。幾年下來,他成為醫(yī)院名副其實的技術精英,幾項重大醫(yī)療成果都得到了省、國家級專家的認可和肯定。而且,由于他嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和對病人獨特的親和力,2007,衛(wèi)生部授予他“全國衛(wèi)生系統(tǒng)先進標兵”稱號,在醫(yī)院五十年的歷史上,是頭一次次有人獲此殊榮。在一次報告會上,他沒有過多地講述自己的功績,而是向在場的千余名同行講起了當年的那個故事。他說,這些年來,他一直無法忘記那個女人,無法忘記她那雙噙滿淚水的眼睛閃現(xiàn)出的無奈和憂傷。那雙眼睛讓他心疼,讓他汗顏,任何一個有良知的醫(yī)生,都沒有理由無動于衷,沒有理由不去思索自己肩負的責任和使命。他說,某種意義上,是那個女人成就了他,是她讓他找準了人生的航標和前進的方向。,美國醫(yī)生培養(yǎng)制度,44N,,4年任何專業(yè)的本科學習,但必須拿到數(shù)學、化學、有機化學、物理和生物的學分,并拿到學士學位。,4年醫(yī)學院專業(yè)學習,并拿到博士學位。,37年住院醫(yī)師培訓。,,,,3年左右專科醫(yī)師培訓。,中國醫(yī)生培養(yǎng)制度,傳統(tǒng)方式,新型方式,五年制本科,七年制碩士,八年制博士,高等教育中醫(yī)學的地位,九十后期開始,全國大部分知名醫(yī)學院都被綜合院校合并。高校都看到了醫(yī)學的重要性。,1998年,浙江醫(yī)科大學并入浙江大學,2000年北京醫(yī)科大學并入北京大學,2000年上海醫(yī)科大學并入復旦大學,2000年華西醫(yī)科大學并入四川大學,2000年同濟醫(yī)科大學并入華中科技大學,2000年,湖南醫(yī)科大學并入中南大學,2000年,白求恩醫(yī)科大學并入吉林大學,2001年中山醫(yī)科大學并入中山大學,2005年上海第二醫(yī)科大學并入上海交通大學,部分沒有成功合并醫(yī)學院的高校也在自己辦醫(yī)學院,可見醫(yī)學未來的前景是非常廣闊的。,醫(yī)學相關專業(yè),醫(yī)學的前景,1、隨著生活水平的日益提高,健康成為每個人的第一追求;2、我國人口眾多,醫(yī)療行業(yè)需求巨大;3、醫(yī)藥的基礎研究和臨床研究,將是今后國家科研的最重要方向;4、醫(yī)療體制的完善,外資醫(yī)院和民營醫(yī)院的逐漸開放,給學習者更多的發(fā)展空間。,19世紀中葉以后,自然科學如生物學、化學、生理學、遺傳學、昆蟲學、微生物學、土壤學和氣象學等研究成果,及其實驗方法逐漸被應用于農業(yè),促進了農學研究從經驗水平到現(xiàn)代農業(yè)科學地質變。,當然,農業(yè)生產力的提高,并非僅僅得益于自然科學。農業(yè)經濟科學地發(fā)展,對于人們更加自覺地依據(jù)經濟規(guī)律來進行農業(yè)生產,變革和改進農業(yè)中的生產關系合理組織農業(yè)生產力,改善農產品的生產、流通、分配環(huán)節(jié)和不斷提高經濟效益,也起了很大作用。,農業(yè)的前景,1、農業(yè)是人類最重要的產業(yè);2、我國人口眾多,農業(yè)產業(yè)需求巨大;3、環(huán)境問題和食品安全問題突出,綠色農業(yè)的研究和推行前景廣闊;4、休閑觀光農業(yè)具有較大發(fā)展?jié)摿Α?農業(yè)相關專業(yè),農業(yè)相關高校,農業(yè)相關高校,農業(yè)相關高校,
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