[发明专利]一种同位素茎秆双标记示踪方法

说明书

技术领域

本发明属于同位素示踪方法技术领域，特别涉及一种同位素茎秆双标记示踪方法。

背景技术

目前在根际沉积研究领域主要的同位素标记方法可以分为气体标记法、分根法和地上部标记法，下文将就与本发明最相关的地上部标记法进行详细介绍，并分析其优缺点。

植物地上部标记方法通常使用高丰度的¹⁵N-尿素、¹⁵N-NO₃^-或¹⁵N-NH₄⁺溶液进行单次或多次脉冲标记，按照标记部位的不同可以分为叶片标记法、叶柄标记法和茎秆标记法。

叶片标记法主要是通过叶片喷洒、涂抹或者叶尖端浸泡等方式进行同位素饲喂。叶片外形细长状时(如小麦、燕麦等)，通常从尖端或中间将叶片剪断，浸入含有标记同位素的溶液中，靠作物的自然吸收将溶液吸入植株体内；叶片较为宽大时(如大豆、绿豆等)，通常采用涂抹或喷雾的方法进行标记。为防止叶片受到损伤，一般使用较低浓度的标记溶液，使用的同位素溶液浓度往往低于1.0％，如0.25％和0.40％,0.5％。

优点：叶片摄取溶液速度快，可以很方便地用于多重标记；操作方法较简便，可以在田间进行较大量的叶片标记；不受作物生长阶段的影响，可以在任何生长时间进行标记。

缺点：标记不均匀，标记元素的分布与标记位置相关，标记元素更多的分布于作物的叶片和地上部，地下部相对较少；Khan等(2002b)研究发现，标记植株基部叶片时，根系具有更高的¹⁵N丰度；采用标记溶液处理的部分比其它部分含有更高的同位素丰度，导致部分的¹⁵N以氨气形式损失，这也是该方法回收率低的原因之一；由于标记体系是开放的，标记溶液滴漏会污染土壤，导致被植株吸收的量不能准确测定。

叶柄标记法和叶片标记类似，选取一片叶片剪下叶片部分，将叶柄插入含有标记同位素的溶液中，利用自然吸收进行同位素标记。叶柄标记法中植株吸收的标记元素量较叶片标记法要少，若含有高浓度标记元素的叶柄脱落，则会污染土壤。与叶柄饲喂相比，叶片饲喂方法会造成绿豆和豌豆根部同位素富集。植株的蒸腾作用，叶的位置与周围的环境条件等都影响着植株对溶液的吸收。溶液吸收和标记效率取决于气候条件和植株的生长阶段，这是因为溶液的吸收是由蒸腾拉力和氮的转运推动。随时间的推移标记溶液的浓度逐渐升高，导致标记溶液吸收率偏低也是叶柄标记法的一大缺陷。

茎秆标记法主要有微注射法。

微注射法即用微量注射器将标记溶液注射到植株茎秆中。该方法的优点是快速简便，重复标记时间间隔短，且标记同位素用量能够精确控制，但通常导致植株地上部分优先被标记，且同位素可能在标记部位高度富集。等(2002)用此方法将¹⁵NH₄Cl(95％)注射到豇豆茎秆中，研究三个不同生长阶段¹⁵N在不同器官间的分配和利用效率，但由于研究中使用的标记元素量极低，Wichern等(2008)认为该方法不适用于根际沉积氮研究。

以上研究方法的不完善，常常造成作物同位素标记相关研究的困难，为学科发展造成了很大阻碍。

发明内容

本发明提供了一种同位素茎秆双标记示踪方法，具体为一种使用¹⁵N和¹³C同位素同时进行茎秆双标记示踪的技术，以解决原有标记方法在N、C同时追踪方面的局限，对植物扰动较大，影响植物根系沉积物质的自然分泌，同位素回收率低，以及研究结果不稳定等问题。

一种同位素茎秆双标记示踪方法，该方法步骤如下：

(1)材料的准备；

(2)进行标记；

(3)取样与测定；

(4)计算。

本发明的详细操作过程如下：

(1)材料的准备：

需要的材料有：预开口的气相色谱瓶(1.5mL)、脱脂棉线、缝衣针(中号)、穿针器、细铜丝、塑料管(直径5mm)、丰度为99％的¹⁵N-尿素、丰度为99％的¹³C-葡萄糖，体积分数为75％的酒精水溶液、酒精棉球、镊子、小喷壶、小的U型硬铁丝。

1.脱脂棉线：

购买普通细棉线，使用去离子水加洗洁精浸泡2h～3h，搓揉棉线使其充分洗干净，脱去脂肪，利于溶液吸收。将棉线风干后，剪成12cm左右长的小段备用。

2.细铜丝：

将细铜丝剪成5cm左右长的小段，备用。