第六章 32P示踪技术

养分量，而且根据植物吸收来评价土壤中有效养分的量。用来
平衡同位素的系统不同，测定的有效养分可分为E、L和A值。 都以典型的同位素稀释公式来计算： • E、L和A值=S1X/S2－X=X[(S1/S2)－1] • 式中X为加入系统中示踪剂的量；S1和S2分别为平衡前后同位
素的比活度。
• 一、测定原理：
• 则 31P表=32P表× 31P溶/ 32P溶 ……………………………② • 用这种同位素交换法测得的31P表，McAuliffe等称为表面磷.
• Russell等提出有效磷概念，即为表面磷加溶液磷，代表系统中 能为同位素交换的或能进行同位素稀释的这部分磷，称为E-值。 • 由于E-值与平衡时间有关，故又用Et 表示。根据Et的概念，可 交换P(Et)应为表面P与溶液P之和，所以：
• §6-2 32P样品的制备和测量
• 一、活体样和鲜样： • 可以把活体测量看作是测量固体样品的特殊方式。例如，在研
究32P标记的肥料自土壤进入植物体的速度时，即要进行活体测
量。可用钟罩型计数管进行植物活体测量。活体测量虽然简单 易行，但误差很大，一般只能粗略的定性测定。
• 新鲜样品的策略是把新鲜样品采回，稍许加工，不进行灰化。
• §6-3植物对磷的吸收利用和代谢研究 • 一、植物体内32P代谢组分的提取和分离： • 见实验资料。 陈子元主编，核技术及其农业科学中的应用，
P518~519。
• 二、磷的吸收、运转研究： • 1．磷的吸收、运转和小麦生长发育的关系 • 王志芬等，核农学通报，93，14（4）：171~179。 • 2．磷在棉株中的吸收、运转和分布规律
• 2．H2SO4－H2O2法，消煮
• 葛才林等。小麦干粉0.5g，加Na2H32PO4 ，加3ml HClO4 和3ml H2O2，加热起爆至无色，碱液稀释到10ml，闪烁测量。 • 四、干灰化： • 500~550℃马福炉中灰化4~5h，至灰白色，用2N HNO3溶解， 蒸发至半干，过滤定容。 • 测量方法：定标器、契伦可夫、液体闪烁测量等。
• ① 各 种 形 态 P 的 回 收 ； ② 植 株 中 Pdff ； ③ 植 物 中 P 比 活 度 （14~18天），以KH2PO4为100。
• Al-P Fe-P 19.3-38.9 Strengite 1.1-1.9 Variscite 2.6-3.4 KH2PO4 100 • 40-53
• 因由土壤吸附的磷酸盐保持可交换的状态，所以加到平衡溶液 中的磷的量对E-值没有影响，也即用载体 32P和用无载体 32P得 到的结果一致。 • 但如土壤中具有强亲和力的化合物时，以无载体法加到土壤的 32P与这些化合物作用，而被土壤吸附或固定不再参与同位素交 换，因而引起32P的损失，而使测定值过高。 • 如果采用载体法，由于 32P只占 31P的很少部分，则由于固定或 吸附所引起的损失可忽略不计，因而能正确地反映土壤中可交 换磷的量。 • 但如果加到土壤中的磷比可交换磷的量大得多，则稀释前后的 比活度差别很小，而使灵敏度降低。 • 用无载体法还是有载体法，以及载体法所加载体的量依土壤上 固磷能力的大小来决定。
• 2．土壤标记： • 将32P标记液注射或喷洒到土壤中，或与土壤均匀混合。可用于 测定肥料利用率、磁带土壤有效养分、研究土壤中根条活力、 根际磷吸收、耗竭等。 • 3．植物标记： • ⑴ 根部引入，用土培、水培或砂培等。 • ⑵ 地上部分引入：叶面喷涂、茎根注射。 • 主要用于研究植物对磷的吸收、运转和代谢等。 • 4．离体标记： • 研究磷的运转、代谢等。 • 5．其他： • 微生物标记通过培养介质标记，单细胞藻类也可通过培养介质 标记。如将32P-K2HPO4加到培养钝顶螺旋藻的培养液中，可得 到32P-钝顶螺旋藻体，进而可用标记的藻体用作鱼饵料的研究 和珍珠蚌摄食的研究。（核农学通报：1987，2：7－8）
• 磷肥利用率（%）= 植物吸收肥料P2O5 （mg）/ 应用的肥料
P2O5（mg）×100
• =（ Pdff× PT/应用的肥料P2O5）×100
• 2．利用标记土壤： • 将标记的磷酸盐与土壤充分拌匀，使土壤磷获得标记，然后在 这种标记突然施入未标记的磷肥，以不施磷肥的对照。种植作 物，收获后，植物材料烘干、消化（或灰化），测总P和32P活 度。按下式计算磷肥利用率：
32P→5L
Chien
et
al.
Soil
• 配施TSP增加玉米和cowpea（缸豆）对磷矿粉的吸收利用效率。
K2HPO4
（20mg/L），取80ml→4kg土，1 wk后，施用PR。
HNO3 和HClO4混合液消化，测消化液中P浓度，闪烁测量32P。
• ⑶ 计算：
• ① soil + PR：植物从磷矿粉吸收的P的量：
第六章 32P示踪技术
§6-1 示踪剂及标记方法 • 一、产品制剂 • 1．能量、半衰期： • 射线能量大，1.7112Mev，测量方便，但使用时要注意防护。 • 半衰期较短，T1/2=14.3天，便于废物处理。
• （ 33P，Emax=0.249Mev，T1/2=25.3天，在电镜自显影和分子生 物学等领域应用较多，在后面介绍。）
• 1．E-值：（核农学P-313）
• 土壤加水或0.01MCaCl2 ，组成悬浮液，加入 32P-磷酸盐，溶液 中32P与土壤颗粒表面的31P会发生同位素交换反应：
•
•
31P +32P = 32P +31P 表 溶 表 溶
• 达到平衡时，固体表面和溶液中的32P比活度相等。即：
32P
/ 31P 表 = 32P溶/ 31P溶 ……………………..…………① 表
• 假定Psoil（TSP+PR）= Psoil（TSP），则⑨式可求。
• （因为研究表明，在有TSP时，加本试验矿添加的PR，
对植物吸收土壤中的P无大影响。）
• 比较PR单独施用时和配施TSP时，植物对PR中P的吸 收，结果由于配施TSP，使玉米和cowpea对PR-P的吸 收分别增加了3.48mg和1.38mg每盆，相对增加165% 和72%。
Psoil(TSP)=P(soil+TSP)－ PTSP……………..….…..………………⑤
• ③ TSP+PR+soil （标记TSP）：
•
• • •
PdfT(PR)= SA(PR+TSP+soil)/ SA(TSP)……….….…………⑥
PPTS(PR)=PdfT(PR)× P(PR+TSP+soil)Байду номын сангаас…………….….…………⑦ PPR+soil(TSP)=P(PR+TSP+soil)-PTSP(PR)………….……..…………⑧ PPR(TSP)= PPR+ soil(TSP)-Psoil(PR+TSP)………..…………..……⑨
• 2．产品形态：
• ① 有载体和无载体的磷酸盐：
• 如：32P-K2HPO4、32P-KH2PO4、32P-Na2HPO4、32P- NaH2PO4。 • ② 口服液：磷[32P]酸钠。 • ③ 注射液：磷[32P]酸钠、胶体磷[32P]酸铬注射液。
• • • •
• • • • •
二、标记方法 1．肥料标记：（核农学P-320） ⑴ 合成法： ① 把32P结合到其中一种成分中去。如可在制备过磷酸钙时， 在硫酸中加入32P标记的磷酸盐，用这种硫酸处理磷矿粉，制得 的过磷酸钙，除有正常结构外，还有分布均匀的32P示踪原子。 • 32P-磷酸盐+硫酸→处理磷酸粉→ 32P-标记过磷酸钙 ② 实验室内用32P-H3PO4制备标记磷酸铵 H332PO4+NH3=NH4H232PO4 或 H332PO4+2NH3=(NH4)2H32PO4 ⑵ 交换法： 最常用的标记方法。用32P标记的磷酸盐溶液与普通过磷酸钙肥 料混合，搅成糊状，保持若干小时，在此过程中不断搅拌，甚 至可以加温至70℃左右，以促进肥料中的 31P与加入的 32P进行 同位素交换，直到达到相对平衡，然后烘干，磨细备用。
或烘干即进行测量。主要有“打孔法”和“匀浆法”。（见农 学中同位素示踪技术 P-122）。上述鲜样组织的测样，虽然手 续简便、迅速，但误差很大。一般仅能判断同位素在各组织器 官中大致的放射性活度。
• 二、干样：
• 粉样：50~100mg/皿，无限薄、均匀。
• 三、湿灰化： • 1．HClO4－H2O2法，慢灰化、起泡法。
• ⑶ 中子活化法： • 标记难容性矿粉时，用同位素交换法，其速度极为缓慢。 • 可直接把磷矿粉放入原子反应堆中，用中子轰击磷矿粉的方法 （中子通量一般不低于1012~13n/cm2· sec），使磷矿粉中的31P获 得中子后变为32P（31P+δn—→32P+r）。 • 这种比较方法可使磷矿粉中的其它元素同时被标记，在使用前 需将短半衰期的放射性核素进行冷却衰变，在操作及样本测量 时，也需要注意其它被活化的放射性核素，如 45Ca、 46Sc、 60Co等放射性的防护和叠加干扰。 • 冷却(Cooling)：通过放射性衰变来减弱强放材料的放射性活度 的方法。
• • • PdfR=1－Pdfs=1－[SA(PR+soil)/ SA(soil)]… ………….…① PPR=PdfR×Psoil+PR……………………...……………………② PdfT=SA(TSP+soil)/ SA(TSP)……..…….…………………③
• ② soil + TSP：
•
•
PTSP=PdfT×P(TSP+soil)…………. ……………………………④
• ２．配施水溶性磷肥（重过磷酸钙，TSP）对增加磷矿粉中磷 的 有 效 性 的 效 应 。 （ S.H. Sci.Sol.Am.J..60:1173~1177） • ⑴ 处理： • ① soil + PR：用32P- KH2PO4标记土壤，1ml • ② soil + TSP：标记TSP（用交换法） • ③ soil + TSP（labeled）+ PR，其中TSP：PR=50：55 • 在各处理中种植玉米和缸豆。 • ⑵ 采样：42天收地上玉米，45天收cowpea，烘干，粉碎，用