利用稳定同位素内标微透析技术进行尼古丁脑局部药动学研究
重楼的组织培养
重楼的组织培养1.外植体的选择与消毒1.1外植体的选择据李群等对重楼组织培养外植体有4个取材时期，即萌芽期、展叶期、花冠露白期和倒苗期，子房取自花冠露白期，叶片取自萌芽和展叶期，幼芽取自萌芽期、展叶期、倒苗期，试验结果表明，其中以展叶期旺盛生长的根茎作外植体，其愈伤组织的诱导频率最高，达16.6%，萌芽期取材次之，在花冠露白期和倒苗期，根茎则很难诱导产生愈伤组织。
根和叶片既不能诱导出愈伤，也不能诱导出小球茎，接种后很少启动，污染也较少，大约2个月后干枯死亡。
而根茎、子房、幼芽都能不同程度地诱导出愈伤组织，特别是幼芽，不但诱导出的愈伤组织块数最多，诱导频率最高，达68. 25%，且还能诱导出小球茎。
可见，不同的外植体的诱导频率差异很大。
在四川峨眉山海拔2000 m左右的环境下，重楼属植物的生长期一般为4月至5月中下旬，大约二个月左右的时间。
因此，取材时间应在4月至5月上旬这段时间。
但在这段时间取材培养，会发现外植体极易污染。
必须采取一些措施减轻或控制外植体的污染。
.1.2外植体的消毒接种前置于18 e 弱光下保存，一般滞留2-4d即接种培养。
取重楼的芽，自来水冲洗2-3h，去除表层的芽鞘，再用自来水冲洗干净后，蒸馏水冲洗3遍。
在无菌条件下，用75,酒精消毒30S，无菌水冲洗3-5次，0.1,升汞灭菌15min，无菌水冲洗5-8次。
将芽外部的芽鞘按层剥下，切成长宽分别为1cm 左右的小块，芽内部不能分层的部分按切外层芽鞘的大小切成小块，接种到愈伤组织诱导培养基上，一般幼嫩的芽和叶片灭菌3-4min;根茎灭菌10min，子房和根灭菌6-8min。
灭菌以后的材料用无菌水清洗3-5次，最后接种于培养基(1)上，置于(20?2 )?培养温度，光照时间8h/d的条件下培养。
培养基:(1)MS+BA 1.0 +IAA 2.0 和 MS+BA 2.0 +IAA 1.0 培养基上，不但能诱导愈伤组织，还能诱导出小球茎。
UPLC-MS
UPLC-MS/MS 法同时测定同仁牛黄清心丸中15个胆汁酸的含量Δ陈雪婷＊，林诗铃，陈涛，林逸凡，黄鸣清，郑燕芳 #（福建中医药大学药学院，福州 350122）中图分类号 R 917 文献标志码 A 文章编号 1001-0408（2023）17-2074-05DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2023.17.05摘要 目的 建立同时测定同仁牛黄清心丸中15个胆汁酸成分含量的方法，并采用该法测定15批样品的含量。
方法 以脱氢胆酸为内标，采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS ）技术进行测定。
色谱柱为Hypersil GOLD C 18，以甲醇-0.1%甲酸溶液为流动相进行梯度洗脱，流速为0.2 mL/min ，柱温为40 ℃，进样量为2 µL ；采用加热型电喷雾离子源，在负离子模式下进行平行反应监测模式扫描。
采用SPSS 24.0软件对含量测定结果进行化学模式识别分析。
结果 15个胆汁酸成分在各自检测质量浓度范围内与峰面积线性关系良好（R 2均不小于0.998 9），精密度、重复性、稳定性均良好（RSD 均不大于5.49%），平均加样回收率为93.8%～105.7%（RSD 为0.5%～5.8%）。
牛磺胆酸、7-酮-3α，12α-羟基胆烷酸、12-脱氢胆酸、甘氨胆酸、3-oxo-7α，12α-hydroxy-5β-cholanoic acid 、牛磺鹅脱氧胆酸、3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸、猪胆酸、牛磺脱氧胆酸钠、猪脱氧胆酸、胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸的平均含量分别为670.56、25.97、10.54、280.12、4.04、29.81、182.98、813.55、120.95、220.31、797.37、18.37、68.59、30.13、59.82 μg/g 。
聚类分析和主成分分析均将15批同仁牛黄清心丸分为2类，其中S 1～S 12为一类，S 13～S 15为另一类。
药物化学习题集(附答案)
第一章绪论一、单项选择题(1)下面哪个药物的作用与受体无关 (B)(A)氯沙坦 (B)奥美拉唑(C)降钙素 (D)普仑司 (E)氯贝胆碱(2)下列哪一项不属于药物的功能 (D)(A)预防脑血栓 (B)避孕(C)缓解胃痛 (D)去除脸上皱纹(E)碱化尿液，避免乙酰磺胺在尿中结晶。
(3)肾上腺素(如下图)的a碳上，四个连接部分按立体化学顺序的次序为 (D)(A)羟基>苯基>甲氨甲基>氢(B)苯基>羟基>甲氨甲基>氢(C)甲氨甲基>羟基>氢>苯基(D)羟基>甲氨甲基>苯基>氢(E)苯基>甲氨甲基>羟基>氢(4)凡具有治疗、预防、缓解和诊断疾病或调节生理功能、符合药品质量标准并经政府有关部门批准的化合物，称为(E)(A)化学药物 (B)无机药物(C)合成有机药物 (D)天然药物 (E)药物(5)硝苯地平的作用靶点为 (C)(A)受体 (B)酶 (C)离子通道(D)核酸 (E)细胞壁(6)下列哪一项不是药物化学的任务 (C)(A)为合理利用已知的化学药物提供理论基础、知识技术。
(B)研究药物的理化性质。
(C)确定药物的剂量和使用方法。
(D)为生产化学药物提供先进的工艺和方法。
(E)探索新药的途径和方法。
二、配比选择题(1) (A)药品通用名 (B)INN名称 (C)化学名(D)商品名 (E)俗名1、对乙酰氨基酚 (A)2、泰诺 (D)3、Paracetamol (B)4、N-(4-羟基苯基)乙酰胺 (C)5．醋氨酚 (E) 三、比较选择题(1) (A)商品名 (B)通用名(C)两者都是 (D)两者都不是1、药品说明书上采用的名称 (B)2、可以申请知识产权保护的名称 (A)3、根据名称，药师可知其作用类型 (B)4、医生处方采用的名称 (A)5、根据名称，就可以写出化学结构式。
(D)四、多项选择题(1)下列属于“药物化学”研究范畴的是(A,B,C,D)(A)发现与发明新药 (B)合成化学药物(C)阐明药物的化学性质(D)研究药物分子与机体细胞(生物大分子)之间的相互作用(E)剂型对生物利用度的影响(2)已发现的药物的作用靶点包括 (A,C,D,E)(A)受体 (B)细胞核 (C)酶(D)离子通道 (E)核酸(3) 下列哪些药物以酶为作用靶点 (A,B,E)(A)卡托普利 (B)溴新斯的明(C)降钙素 (D)吗啡 (E)青霉素(4) 药物之所以可以预防、治疗、诊断疾病是由于(A,C,D)(A)药物可以补充体内的必需物质的不足(B)药物可以产生新的生理作用(C)药物对受体、酶、离子通道等有激动作用(D)药物对受体、酶、离子通道等有抑制作用(E)药物没有毒副作用(5) 下列哪些是天然药物 (B,C,E)(A)基因工程药物 (B)植物药(C)抗生素 (D)合成药物 (E)生化药物(6) 按照中国新药审批办法的规定，药物的命名包括(A,C,E)(A)通用名 (B)俗名 (C)化学名(中文和英文)(D)常用名 (E)商品名(7) 下列药物是受体拮抗剂的为 (B,C,D)(A)可乐定 (B)普萘洛尔(C)氟哌啶醇 (D)雷洛昔芬 (E)吗啡(8) 全世界科学家用于肿瘤药物治疗研究可以说是开发规模最大，投资最多的项目，下列药物为抗肿瘤药的是…………(A,D)(A)紫杉醇 (B)苯海拉明(C)西咪替丁 (D)氮芥 (E)甲氧苄啶(9) 下列哪些技术已被用于药物化学的研究 (A,B,D,E)(A)计算机技术 (B)PCR技术 (C)超导技术(D)基因芯片 (E)固相合成(10)下列药物作用于肾上腺素的β受体有 (A,C,D)(A)阿替洛尔 (B)可乐定(C)沙丁胺醇 (D)普萘洛尔 (E)雷尼替丁五、问答题(1)为什么说“药物化学”是药学领域的带头学科？(2)药物的化学命名能否把英文化学名直译过来？为什么？(3)为什么说抗生素的发现是个划时代的成就？(4)简述现代新药开发与研究的内容。
核医学名词解释、简答、概述
1、核素nuclide ：指质子数和中子数均相同，并且原子核处于相同能态的原子称为一种核素。
2、同位素isotope：具有相同质子数而中子数不同的核素互称同位素。
同位素具有相同的化学性质和生物学特性，不同的核物理特性。
3、同质异能素isomer：质子数和中子数都相同，处于不同核能状态的原子称为同质异能素。
4、放射性活度radioactivity：简称活度：单位时间内原子核衰变的数量。
5、放射性核纯度:也称为放射性纯度,指所指定的放射性核素的放射性活度占药物中总放射性活度的百分比,放射性纯度只与其放射性杂志的量有关.6、放射化学纯度(放化纯):指特定化学结构的放射性药物的放射性占总放射性的百分比.7、放射性药物：指含有一个或多个放射原子(放射性核素)而用于医学诊断和治疗用的一类特殊药物。
8、正电子发射型计算机断层仪（PET）：利用发射正电子的放射性核素及其标记物为显像剂，对脏器或组织进行功能，代谢成像的仪器。
9、单光子发射型计算机断层仪（SPECT）：利用注入人体的单光子放射性药物发出的γ射线在计算机辅助下重建影响，构成断层影像的仪器。
10、“闪烁”现象 (flare phenomenon): 在肿瘤病人放疗或化疗后，临床表现有显著好转，骨影像表现为原有病灶的放射性聚集较治疗前更为明显，再经过一段时间后又会消失或改善，这种现象称为“闪烁”现象。
1、核医学的定义及核医学的分类.答：核医学是一门研究核素和核射线在医学中的应用及其理论的学科.及应用放射性核素诊治疾病和进行生物医学研究.核医学包括实验核医学和临床核医学.实验核医学主要包括核衰变测量,标记,示踪.体外放射分析,活化分析和放射自显影.临床诊断学是利用开放型放射性核素诊断和治疗疾病的临床医学学科.由诊断和治疗两部分组成.诊断和医学包括以脏器显像和功能测定为主要内容的体内诊断法和以体外放射分析为主要内容的体外诊断法.治疗核医学是利用放射性核素发射的核射线对病变进行高密度集中治疗.2、分子核医学的主要研究内容。
新型脑突触密度核素分子探针18F-SynVesT-1放射性标记、质量控制与显像分析
第#期 ! ! 胡 政 泉 等 (新 型 脑 突 触 密 度 核 素 分 子 探 针9&DFA=+430<F9 放 射 性 标 记 %质 量 控 制 与 显 像 分 析
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新型脑突触密度核素分子探针 !"#$%&'()*+$!放射性标记
质量控制与显像分析
胡政泉9向仕君9唐永祥9陈登明9胡!硕9$
95中南大学湘雅医院 核医学科:;< 中心长沙!#9%%%& $5国家卫健委纳米生物技术重点实验室 中南大学湘雅医院长沙!#9%%%&
摘要突触密度活体可视化评估与定量分析在神经和精神疾病的诊断治疗监测和机制 研 究 方 面 具 有 广 阔 的 临 床 应 用 前 景 突 触 前 膜 囊 泡 蛋 白 $70=+,21>?@30>?-32*(13>+$7A4$7可 反 映 突 触 密 度 情 况 并 与神经元兴奋性改变致痫 网 络 形 成 和 癫 痫 耐 药 密 切 相 关 为 可 视 化 评 估 突 触 密 度本 研 究 采 用 B; <*,?3*-,CDED6 模块 高 效 合 成 与 标 记 特 异 性 靶 向 A4$7 新 型 :;< 核 素 分 子 探 针9&DFA=+430<F9通 过 理化性质稳定性比活度细菌 内 毒 素 等 检 测 技 术 进 行 质 量 控 制利 用 癫 痫 动 物 模 型 对9&DFA=+430<F9 显像效果进行验证结果显示<*,?3*-,CDED6 模块 能 实 现9&DFA=+430<F9 的 高 效 合 成未 校 准 放 化 产 率为99G#H$G"I且产品溶液满足临床及注射要求本研究合成的9&DFA=+430<F9质 控 表 现 良 好可 用 于 活 体 脑 突 触 显 像 突 触 密 度 定 量 评 估 及 致 痫 灶 异 常 检 测 分 析 关 键 词 突 触 囊 泡 蛋 白 9&DFA=+430<F9正 电 子 发 射 型 计 算 机 断 层 扫 描 术 突 触 密 度 癫 痫 中图分类号<JK$L!M&9N!!! 文献标志码7!!!文章编号9%%%FNO9$$%$!%#F%!N!F%N ,-.9%5NO!&1P05$%$!5!"5%#5%!N!
基于双稳定同位素和MixSIAR模型的冬小麦根系吸水来源研究
第３８卷第１８期２０１８年９月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３８，Ｎｏ．１８Ｓｅｐ．，２０１８基金项目：国家自然科学基金项目（４１６７１０２７，４１７３０７４９）收稿日期：２０１８⁃０２⁃２２；㊀㊀修订日期：２０１８⁃０７⁃０２∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｍａｙｉｎｇ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１８０２２５０３８４杜俊杉，马英，胡晓农，童菊秀，张宝忠，孙宁霞，高光耀．基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究．生态学报，２０１８，３８（１８）：６６１１⁃６６２２．ＤｕＪＳ，ＭａＹ，ＨｕＸＮ，ＴｏｎｇＪＸ，ＺｈａｎｇＢＺ，ＳｕｎＮＸ，ＧａｏＧＹ．ＡｐｐｌｙｉｎｇｄｕａｌｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓａｎｄａＭｉｘＳＩＡＲｍｏｄｅｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１８，３８（１８）：６６１１⁃６６２２．基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究杜俊杉１，马㊀英２，∗，胡晓农１，童菊秀１，张宝忠３，孙宁霞１，高光耀４１中国地质大学（北京）水资源与环境学院，北京㊀１０００８３２中国科学院地理科学与资源研究所，陆地水循环及地表过程院重点实验室，北京㊀１００１０１３中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京㊀１０００３８４中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京㊀１０００８５摘要：灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响，根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程，定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义㊂氘氧稳定同位素（Ｄ和１８Ｏ）是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂㊂基于２０１３ ２０１５年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验，利用Ｄ和１８Ｏ双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ贝叶斯混合模型，量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例，阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异，分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系㊂研究结果表明：两季冬小麦返青⁃拔节㊁拔节⁃抽穗㊁抽穗⁃灌浆和灌浆⁃收获期主要根系吸水深度均值分别为０ ２０ｃｍ（６７．０％）㊁２０ ７０ｃｍ（４２．０％）㊁０ ２０ｃｍ（３８．７％）和２０ ７０ｃｍ（３４．９％），但季节变化差异显著，２０１４季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加，２０１５季则主要集中于浅层土壤（０ ７０ｃｍ）㊂返青⁃抽穗期仅灌水２０ｍｍ或施肥１０５ｋｇ／ｈｍ２Ｎ促使拔节⁃抽穗期深层（７０ ２００ｃｍ）土壤水分利用率平均增加２９％，而前期充分灌水且大量施肥（ȡ当地施肥量２１０ｋｇｈｍ－２Ｎ）时拔节⁃抽穗期根系吸水深度为土壤表层０ ２０ｃｍ㊂在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致㊂关键词：双稳定同位素；根系吸水；ＭｉｘＳＩＡＲ模型；灌溉施肥处理；冬小麦ＡｐｐｌｙｉｎｇｄｕａｌｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓａｎｄａＭｉｘＳＩＡＲｍｏｄｅｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔＤＵＪｕｎｓｈａｎ１，ＭＡＹｉｎｇ２，∗，ＨＵＸｉａｏｎｏｎｇ１，ＴＯＮＧＪｕｘｉｕ１，ＺＨＡＮＧＢａｏｚｈｏｎｇ３，ＳＵＮＮｉｎｇｘｉａ１，ＧＡＯＧｕａｎｇｙａｏ４１ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＷａｔｅｒＣｙｃｌｅａｎｄＲｅｌａｔｅｄＬａｎｄＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ３ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＷａｔｅｒＣｙｃｌｅｉｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ，ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３８，Ｃｈｉｎａ４ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎａｎｄＲｅｇｉｏｎａｌＥｃｏｌｏｇｙ，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ⁃ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｆｉｅｌｄｗａｔｅｒｃｙｃｌｅｓ．Ｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｉｓｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｔｃｏｎｎｅｃｔｓｐｌａｎｔｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎａｎｄｓｏｉｌｗａｔｅｒｍｏｖｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｑｕａｎｔｉｆｙｔｈｅｃｒｏｐｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｓｏｕｒｃｅｓ２１６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．ＴｈｅｓｔａｂｌｅｗａｔｅｒｉｓｏｔｏｐｅｓｏｆＤａｎｄ１８Ｏａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｉｄｅａｌ（ｎａｔｕｒａｌ）ｔｒａｃｅｒｓｆｏｒｔｒａｃｋｉｎｇｗａｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｏｉｌｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｔｉｎｃｔｉｓｏｔｏｐｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅｓｏｆｗａｔｅｒｆｌｕｘｅｓ．ＴｈｅＭｉｘＳＩＡＲｆｒａｍｅｗｏｒｋｉｓｔｈｅｌａｔｅｓｔＢａｙｅｓｉａｎｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅａｎａｌｙｓｉｓｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅｌｉｎＲｔｈａｔｃｏｎｓｉｄｅｒｓｍｕｌｔｉｐｌｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｄｅｆｉｎｉｔｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｓｏｕｒｃｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｄｕａｌｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒａｎｄｓｔｅｍｗａｔｅｒｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｅａｓｏｎａｌｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｄｕｒｉｎｇ２０１３ ２０１５ｉｎＢｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒａｔｅａｃｈｄｅｐｔｈｔｏｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｗｅｒｅｑｕａｎｔｉｆｉｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＭｉｘＳＩＡＲＢａｙｅｓｉａｎｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｎｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗａｓａｌｓｏｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｉｎｔｈｅ０ ２０，２０ ７０，７０ １５０，ａｎｄ１５０ ２００ｃｍｌａｙｅｒｓｗａｓ３５．６％，２７．６％，２３．１％，ａｎｄ１３．７％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈｗａｓ０ ２０ｃｍ（６７．０％），２０ ７０ｃｍ（４２．０％），０ ２０ｃｍ（３８．７％），ａｎｄ２０ ７０ｃｍ（３４．９％）ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｇｒｅｅｎｉｎｇ⁃ｊｏｉｎｔｉｎｇ，ｊｏｉｎｔｉｎｇ⁃ｈｅａｄｉｎｇ，ｈｅａｄｉｎｇ⁃ｆｉｌｌｉｎｇ，ａｎｄｆｉｌｌｉｎｇ⁃ｈａｒｖｅｓｔｐｅｒｉｏｄｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｃｒｏｐｗａｔｅｒｕｓｅａｐｐｅａｒｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ２０１４ａｎｄ２０１５ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｓ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ０ ２０ｃｍ（ｇｒｅｅｎｉｎｇ⁃ｊｏｉｎｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄ）ｔｏ７０ １５０ｃｍ（ｈｅａｄｉｎｇ⁃ｆｉｌｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ）ａｎｄｗａｓｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔｔｈｅ７０ １５０ｃｍｄｅｐｔｈｕｎｔｉｌｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇ⁃ｈａｒｖｅｓｔｐｅｒｉｏｄｉｎｔｈｅ２０１４ｓｅａｓｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｍａｉｎｌｙｔｏｏｋｕｐｓｏｉｌｗａｔｅｒｆｒｏｍｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｌａｙｅｒｓ（０ ７０ｃｍ）ｏｖｅｒｔｈｅ２０１５ｓｅａｓｏｎ．Ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅ０ ２０ｃｍｌａｙｅｒｗａｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙｈｉｇｈｅｒ（１３．９％）ｔｈａｎｔｈａｔｉｎｔｈｅ２０１４ｓｅａｓｏｎ．Ｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｐａｔｔｅｒｎｓｗｉｔｈｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｄｒｙｓｅａｓｏｎｓ．Ｔｈｅｍａｉｎｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｓｏｕｒｃｅｗａｓｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｔｏｐｌａｙｅｒ（０ ２０ｃｍ）ｕｎｄｅｒｔｈｅＴ４ａｎｄＴ５ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｇ⁃ｈｅａｄｉｎｇｐｅｒｉｏｄｉｎ２０１５，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｒｏｏｔｇｒｏｗｔｈｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｗａｓｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ（８０ｍｍ）ａｎｄａｂｕｎｄａｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ（ȡ２１０ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）ａｔｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｗｉｔｈ＜１０５ｋｇ／ｈｍ２Ｎ（Ｔ３）ｏｒｌｅｓｓｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗｉｔｈ２０ｍｍ（Ｔ１ａｎｄＴ２）ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｇｒｅｅｎｉｎｇ⁃ｊｏｉｎｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄｐｒｏｍｏｔｅｄｒｏｏｔｇｒｏｗｔｈｉｎｔｈｅｄｅｅｐｓｏｉｌｌａｙｅｒ（７０ ２００ｃｍ）ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｗａｔｅｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｙａｍｅａｎｏｆ２９％ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｇ⁃ｆｉｌｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ．Ｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓｗｅｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｌａｒｇｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｉｎｔｈｅ０ １５０ｃｍｌａｙｅｒ（８６．３％）ｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｉｔｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｗａｔｅｒｓｔｏｒａｇｅ（９２％）ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｇｒｅｅｎｉｎｇｔｏｈａｒｖｅｓｔｓｅａｓｏｎｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｃｒｏｐｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅｆｉｎｄｉｎｇｓａｒｅｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｆｕｔｕｒｅｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｄｕａｌｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓ；ｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅ；ＭｉｘＳＩＡＲｍｏｄｅｌ；ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响㊂根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键过程［１］㊂定量识别不同灌溉施肥条件下植物根系吸水来源对农田水分高效利用具有重要意义㊂以往研究根系吸水多采用根系挖掘法，但该方法容易破坏植物生境［２⁃３］㊂稳定同位素（Ｄ和１８Ｏ）因其本身即为水分子组成部分，且在根系吸水过程中不发生分馏，是识别植物根系吸水来源的理想天然示踪剂［４⁃５］㊂利用Ｄ和１８Ｏ同位素进行植物水分溯源的方法主要包括：直接对比法［６］，两端元和三端元线性混合模型［７］，ＩｓｏＳｏｕｒｃｅ混合模型［８］，基于贝叶斯理论的ＭｉｘＳＩＲ㊁ＳＩＡＲ和ＭｉｘＳＩＡＲ混合模型［９⁃１１］等㊂直接对比法假设植物仅利用某一深度的土壤水，而实际上植物水分通常是多个深度土壤水的混合［２，１２⁃１３］㊂端元混合模型则局限于计算三种及以下水分来源对植物水的贡献比例［１４⁃１５］㊂ＩｓｏＳｏｕｒｃｅ模型可估算多种水分来源对植物水的贡献比例范围［１，２，１６］，但忽略了水源的不确定性且其贡献比例范围不能以单一概率表示㊂基于贝叶斯统计原理的混合模型则充分考虑了混合物（植物茎水）和贡献源（土壤水）同位素值的潜在不确定性以及贡献源过参数化导致的不确定性，其中ＭｉｘＳＩＡＲ模型最新融合了ＭｉｘＳＩＲ和ＳＩＡＲ模型的优势，增加了贡献源的多元同位素原始数据源输入形式㊁随机效应分类变量和残差＋过程误差等模块，显著提升了植物水分来源及其贡献比例定量计算的准确性［１１］㊂伴随同位素测试技术的迅速发展，基于Ｄ和１８Ｏ同位素的植物水分溯源方法被广泛用于农业系统中［１⁃３，１７⁃２３］㊂Ｚｈａｎｇ等［１７］利用两端元线性混合模型和δＤ δ１８Ｏ关系图计算了不同生育阶段夏玉米的水分来源，但该模型需要所有水分来源的δＤ和δ１８Ｏ之间具有强线性相关关系㊂其中，应用较为普遍的ＩｓｏＳｏｕｒｃｅ混合模型被用于估算美国Ｉｏｗａ中部地区玉米㊁华北地下水浅埋区夏玉米和棉花和地下水深埋区充分灌溉条件下冬小麦㊁西北地区石羊河流域交替隔沟灌溉条件下玉米以及西北内陆干旱区（新疆）棉花的主要根系吸水深度［１⁃３，１８⁃２０］㊂安江龙等［２１］采用底部隔水的塑料管土柱在田间进行了冬小麦种植试验，并应用耦合模型和ＩｓｏＳｏｕｒｃｅ模型对比分析了不同生育阶段水源贡献率㊂相比之下，贝叶斯混合模型利用统计分布方法刻画了作物水分溯源过程中的不确定性，其计算结果更加准确可靠㊂Ｙａｎｇ等［２２］采用ＭｉｘＳＩＲ模型确定了黑河流域中游地区玉米的吸水深度，结果表明当地农业灌溉用水效率较低，灌水深度远大于作物根系吸水深度；Ｍａ和Ｓｏｎｇ［２３］基于ＭｉｘＳＩＡＲ模型对比分析了不同施肥条件下夏玉米根系吸水深度的变化规律㊂但利用Ｄ和１８Ｏ同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型定量识别灌溉和施肥耦合作用下作物吸水来源季节变化的研究尚未见报道㊂为此，本文基于北京市典型农田不同灌溉施肥条件下冬小麦水分运移试验，采用Ｄ和１８Ｏ双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型量化不同深度土壤水分对作物水的贡献比例，对比不同灌溉施肥条件下冬小麦根系吸水来源的季节分布差异，探讨根系吸水深度与土壤水分变化的关系，该研究可为农田水分高效利用提供科学指导㊂１㊀材料与方法１．１㊀田间试验试验于２０１３ ２０１５年在国家节水灌溉工程技术研究中心（北京）大兴试验研究基地（３９ʎ３７ᶄＮ，１１６ʎ２６ᶄＥ）进行㊂研究区属半湿润大陆性季风气候，多年平均降水量５４０ｍｍ，但７０％ ８０％的降雨集中在夏季，年平均气温１２．１ħ［２４］㊂试验基地０ ２００ｃｍ土壤剖面的物理和化学特性参数见表１㊂地下水位埋深约１６ｍ㊂冬小麦供试品种为中麦１７５，分别于２０１３年和２０１４年１０月初播种，次年６月初收获㊂试验共设计５个水肥耦合处理，灌溉施肥方案见表２，其中Ｔ５处理参考当地常规灌溉施肥水平，总灌溉量和施肥量分别为３００ｍｍ和３１５ｋｇ／ｈｍ２Ｎ㊂试验在小区内进行，每个小区面积约６ｍˑ５ｍ，每个处理３组重复㊂两季小麦返青后的第二次灌水时间不同，２０１４季在拔节⁃抽穗期，２０１５季在抽穗⁃灌浆期㊂灌溉水源为当地地下水，灌溉方式为地面灌溉㊂小麦返青后追施尿素，施肥日期分别为２０１４年３月２７日和２０１５年３月２９日㊂土壤剖面含水量通过ＴＲＩＭＥ⁃ＩＰＨ土壤水分仪（ＩＭＫＯ，德国）测定，测量间距２０ｃｍ，每５ ７天测量一次，灌溉和降雨后加测㊂气象数据由站内的自动气象站（ＭｏｎｉｔｏｒＳｅｎｓｏｒｓ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ）监测，主要监测指标包括日降水量㊁日最高和最低温度㊁风速㊁平均温度㊁平均相对湿度等㊂２０１４季冬小麦生长季内降水量㊁平均温度和平均相对湿度分别为８５．９ｍｍ，７．３ħ和５３．１％；２０１５季则分别为８７．９ｍｍ，７．５ħ和４８．７％㊂２０１４和２０１５季参考作物蒸散发量分别为４３５ｍｍ和４５８ｍｍ㊂表１㊀土壤剖面（０ ２００ｃｍ）物理和化学特性参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅ深度Ｄｅｐｔｈ／ｃｍ土壤颗粒组成Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ／％砂粒Ｓａｎｄ粉粒Ｓｉｌｔ粘粒Ｃｌａｙ土壤质地Ｓｏｉｌｔｅｘｔｕｒｅ干容重Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ／（ｇ／ｃｍ３）饱和含水量θｓＳａｔｕｒａｔｅｄｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ／（ｃｍ３／ｃｍ３）饱和导水率ＫｓＳａｔｕｒａｔｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ／（ｃｍ／ｄ）电导率ＥＣＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ／（μＳ／ｃｍ）ｐＨ铵态氮ＮＨ＋４⁃Ｎ／（ｍｇ／ｋｇ）硝态氮ＮＯ－３⁃Ｎ／（ｍｇ／ｋｇ）㊀０ ２０５８．８３３．２８．０砂壤土１．５６０．４１８．４１１１１．７０８．１５７．０９８．９㊀２０ １２０６５．３２６．７８．０砂壤土１．４８０．４２１０．０４１０９．１２８．６１５．９１７．９１２０ １８０６８．２２９．２２．７砂壤土１．４５０．４５７．４５８７．６０８．６６６．３２０．２１８０ ２００３２．０５１．０１７．０粉壤土１．２５０．５１０．６６１６１．８０８．２７４．４１９．０３１６６㊀１８期㊀㊀㊀杜俊杉㊀等：基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究㊀表２㊀冬小麦灌溉施肥方案Ｔａｂｌｅ２Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｅｏｆｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ年份Ｙｅａｒ处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ越冬⁃返青期Ｗｉｎｔｅｒｄｏｒｍａｎｃｙ⁃ｇｒｅｅｎｉｎｇ返青⁃拔节期Ｇｒｅｅｎｉｎｇ⁃ｊｏｉｎｔｉｎｇ拔节⁃抽穗期Ｊｏｉｎｔｉｎｇ⁃ｈｅａｄｉｎｇ抽穗⁃灌浆期Ｈｅａｄｉｎｇ⁃ｆｉｌｌｉｎｇ灌浆⁃收获期Ｆｉｌｌｉｎｇ⁃ｈａｒｖｅｓｔ总量Ｔｏｔａｌ灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）灌溉Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ／ｍｍ施肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ／（ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）２０１４Ｔ１６０－２０１０５８０－－－－－１６０１０５Ｔ２６０－２０３１５８０－－－－－１６０３１５Ｔ３６０－８０１０５－－－－８０－２２０１０５Ｔ４６０－８０３１５－－－－８０－２２０３１５Ｔ５６０－８０２１０８０－－－８０－３００２１０２０１５Ｔ１６０－２０１０５－－８０－－－１６０１０５Ｔ２６０－２０３１５－－８０－－－１６０３１５Ｔ３６０－８０１０５－－－－８０－２２０１０５Ｔ４６０－８０３１５－－－－８０－２２０３１５Ｔ５６０－８０２１０－－８０－８０－３００２１０㊀㊀Ｔ１：处理１，Ｔ２：处理２；Ｔ３：处理３；Ｔ４：处理４；Ｔ５：处理５；Ｔ５代表当地常规施肥水平３１５ｋｇ／ｈｍ２Ｎ； － 表示没有灌溉或施肥１．２㊀样品采集与同位素分析本研究于冬小麦返青至收获期间分别采集降水㊁灌溉水㊁土壤水和茎秆水并测定不同水体Ｄ和１８Ｏ同位素组成㊂次降水结束后通过由聚乙烯瓶和漏斗组成的收集器采集降水样［２］，并在漏斗口放置乒乓球以防止水面蒸发，收集的水样迅速转移到５０ｍＬ聚乙烯塑料瓶中并用封口膜密封㊂每次灌水时用聚乙烯塑料瓶采集灌溉水５０ｍＬ并密封保存㊂土壤水样通过土壤溶液提取器采集，采集深度１０，２０，３０，５０，７０，９０，１１０，１５０ｃｍ和２００ｃｍ，平均每周采集一次，灌溉和降雨之后加采㊂当土壤含水量较低无法获取土壤水时，采用土钻钻取土壤样品并迅速装入样品瓶中密封冷冻保存㊂采集土壤水和土壤样的同时，在其采样点周边选取代表性植株３个，每个处理３组重复，每个植株剪取土壤表面以上和第一个茎节以下的茎秆，迅速去除表皮后放入棕色玻璃样品瓶中，并用封口膜密封㊂所有的茎秆样品和土壤样品均在采集后立即置于－１５ħ到－２０ħ下冷冻保存㊂土壤和茎秆中的水分采用低温真空蒸馏系统（ＬＩ⁃２０００，ＬＩＣＡ，中国）提取㊂在中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程院重点实验室采用ＬＧＲ液态水同位素分析仪（ＭｏｄｅｌＤＬＴ⁃１００，ＬｏｓＧａｔｏｓＲｅｓｅａｒｃｈ，美国）测量分析不同水体的氘氧稳定同位素比率［２５］：（ɢ）＝（Ｒｓａｍｐｌｅ－Ｒｓｔａｎｄａｒｄ）／Ｒｓｔａｎｄａｒｄˑ１０００（１）式中，δ是样品中氘（或氧）的同位素组成，Ｒｓａｍｐｌｅ和Ｒｓｔａｎｄａｒｄ分别是样品和维也纳国际标准平均海水（ＶＳＭＯＷ）氢（或氧）的重轻同位素丰度之比（２Ｈ／１Ｈ或１８Ｏ／１６Ｏ），的比值，δＤ和δ１８Ｏ的测量精度分别为ʃ１ɢ和ʃ０．１ɢ㊂１．３㊀根系水分来源识别本文首先基于实测土壤水和茎秆水的δＤ和δ１８Ｏ双稳定同位素信息，采用直接对比法来初步判别冬小麦不同生育期的根系吸水深度，即通过对比同一时期土壤水δＤ和δ１８Ｏ同位素剖面及相应的作物茎秆水双稳定同位素值，当土壤水和茎秆水的δＤ值与两种水体的δ１８Ｏ值存在共同唯一交点时，该点对应的深度即可判断为冬小麦的主要根系吸水深度［２，１２］；当存在两个或多个共同交点时，根系吸水深度不唯一；若无共同交点，则难以确定其主要吸水深度［２，１２］㊂同时，采用基于贝叶斯理论的ＭｉｘＳＩＡＲ模型来量化冬小麦水分来源及其贡献比例㊂由于研究区地下水位埋深（１６ｍ）远大于华北平原地下水蒸发的极限水位埋深（４ ８ｍ）［２６⁃２７］，因此本研究中植物水分来源不考虑地下水㊂小麦吸收利用的水分主要来自不同深度的土壤水，是大气降水㊁灌溉水和早期土壤水的混合体㊂４１６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀根据土壤剖面含水量㊁土壤水同位素组成和根系分布特征，将２ｍ土体划分为０ ２０㊁２０ ７０㊁７０ １５０ｃｍ和１５０ ２００ｃｍ４层进行水源分析㊂由于土壤水样采集深度为１０，２０，３０，５０，７０，９０，１１０，１５０ｃｍ和２００ｃｍ，量化水分来源时４个土层对应的土壤水同位素值分别取该层范围内所有采样深度土壤水同位素值的平均值㊂ＭｉｘＳＩＡＲ模型的输入数据包括源（各层土壤水δＤ和δ１８Ｏ双稳定同位素实测值）数据和混合物（茎秆水）数据，ＭａｒｋｏｖＣｈａｉｎＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ（ＭＣＭＣ）运行步长为 ｖｅｒｙｌｏｎｇ ，模型误差选取 ｐｒｏｃｅｓｓ＋ｒｅｓｉｄｕａｌ ，由此估算得到的每个水源相应的中值（５０％分位数）贡献比例即视为该水源对植物水的贡献率㊂２㊀结果２．１㊀不同水体同位素分布特征２０１４和２０１５年冬小麦返青至收获试验期间当地大气降水线（ＬＭＷＬ）分别为：δＤ＝７．３δ１８Ｏ＋３．６（Ｒ２＝０．９７，Ｐ＜０．０１）和δＤ＝６．７δ１８Ｏ＋１．８（Ｒ２＝０．９７，Ｐ＜０．０１）（图１）㊂２０１５季降水过程中蒸发速率较快，其ＬＭＷＬ斜率明显小于２０１４季ＬＭＷＬ的斜率㊂土壤水蒸发作用强烈，其同位素值基本位于ＬＭＷＬ的右下方，δＤ δ１８Ｏ拟合线斜率显著低于ＬＷＭＬ㊂２０１５季土壤水δＤ δ１８Ｏ拟合线的斜率（２．８）低于２０１４季（４．０），土壤水蒸发强度更大㊂由图１可知，不同深度土壤水同位素值差异显著，表层０ ２０ｃｍ土壤水同位素最为富集，且变化幅度最大，表明０ ２０ｃｍ土壤水发生强蒸发作用，同时受降雨灌溉补给影响㊂土壤水同位素值变化幅度随土壤深度的增加而逐渐减小㊂试验期间１５０ ２００ｃｍ深度土壤水同位素值接近灌溉水的同位素值且无显著变化㊂作物茎水的同位素基本位于土壤水δＤ δ１８Ｏ同位素拟合线附近，２０１４季总体落在０ １５０ｃｍ深度土壤水同位素值范围内，而２０１５季则比较富集且主要落在浅层０ ７０ｃｍ土壤水同位素值区间内，由此可推测２０１４和２０１５季冬小麦分别吸收利用０ １５０ｃｍ和０ ７０ｃｍ深度的土壤水㊂图１㊀不同水体δＤ⁃δ１８Ｏ关系和当地大气降水线（ＬＭＷＬ）Ｆｉｇ．１㊀ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎδＤａｎｄδ１８Ｏｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｌｏｃａｌｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｗａｔｅｒｌｉｎｅ（ＬＭＷＬ）ｉｎｔｈｅ２０１４ａｎｄ２０１５ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｓ２．２㊀冬小麦不同生育期根系吸水深度由直接对比法分析可知，２０１４季冬小麦返青⁃拔节㊁拔节⁃抽穗㊁抽穗⁃灌浆和灌浆⁃收获期根系吸水深度分别为０ ２０㊁２０ ７０㊁７０ １５０ｃｍ和７０ １５０ｃｍ（图２），而２０１５季各生育期的吸水深度则为０ ２０㊁２０ ７０㊁０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ（图３）㊂不同处理的根系吸水深度季节变化差异显著㊂２０１４季返青⁃拔节期Ｔ１和Ｔ５处理的根系吸水深度为０ ２０ｃｍ，Ｔ２为０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ，Ｔ３和Ｔ４均为２０ ７０ｃｍ；拔节⁃抽穗期Ｔ１和５１６６１８期㊀㊀㊀杜俊杉㊀等：基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究㊀６１６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀Ｔ５处理的根系吸水深度为２０ ７０ｃｍ，Ｔ３处理为０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ，而Ｔ４处理则深达７０ １５０ｃｍ；抽穗⁃灌浆期Ｔ２和Ｔ５处理的根系吸水深度深达７０ １５０ｃｍ，Ｔ３和Ｔ４处理冬小麦则吸收２０ ７０ｃｍ土壤水；灌浆⁃收获期除Ｔ１处理吸水深度回到浅层土壤（０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ）外，其余处理的吸水深度仍位于７０ １５０ｃｍ㊂２０１５季不同处理间冬小麦吸水深度的差异主要体现在拔节⁃抽穗期，其中Ｔ１㊁Ｔ２和Ｔ３吸水深度位于图２㊀２０１４季冬小麦各生育阶段土壤水和茎秆水氘氧同位素分布和根系吸水深度Ｆｉｇ．２㊀δＤａｎｄδ１８Ｏｉｎｓｏｉｌｗａｔｅｒａｎｄｓｔｅｍｗａｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈａｔｅａｃｈｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｉｎｔｈｅ２０１４ｓｅａｓｏｎｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓＴ１：处理１；Ｔ２：处理２；Ｔ３：处理３；Ｔ４：处理４；Ｔ５：处理５深层土壤（７０ ２００ｃｍ），而Ｔ４和Ｔ５处理则位于浅层（０ ７０ｃｍ）㊂２０１４季拔节⁃抽穗期Ｔ２处理土壤水和茎秆水δＤ值的交叉点（７０ １５０ｃｍ和１５０ ２００ｃｍ）与土壤水和茎秆水δ１８Ｏ值的交叉点（０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ）存在明显差异，Ｔ１处理由δＤ和δ１８Ｏ同位素推断的抽穗⁃灌浆期根系吸水深度（分别为２０ ７０ｃｍ和７０图３㊀２０１５季冬小麦各生育阶段土壤水和茎秆水氘氧同位素分布和根系吸水深度Ｆｉｇ．３㊀δＤａｎｄδ１８Ｏｉｎｓｏｉｌｗａｔｅｒａｎｄｓｔｅｍｗａｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈａｔｅａｃｈｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｉｎｔｈｅ２０１５ｓｅａｓｏｎｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ１５０ｃｍ）亦不同，而灌浆⁃收获期Ｔ１㊁Ｔ３和Ｔ４处理又同时存在两个吸水深度，此时，利用直接对比法难以准确判定作物的主要吸水深度㊂２．３㊀冬小麦吸水来源及其贡献比例利用ＭｉｘＳＩＡＲ贝叶斯同位素混合模型定量计算２０１４和２０１５季冬小麦返青⁃收获期间不同处理各深度的土壤水对作物水的贡献比例，并确定各生育阶段冬小麦的主要根系吸水深度㊂结果表明，０ ２０㊁２０ ７０㊁７０ １５０ｃｍ和１５０ ２００ｃｍ深度的土壤水对作物水平均贡献比例分别为３５．６％㊁２７．６％㊁２３．１％和１３．７％㊂但两个生长季冬小麦水分来源差异显著㊂２０１４季冬小麦的主要根系吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加，返青⁃７１６６１８期㊀㊀㊀杜俊杉㊀等：基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究㊀８１６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀拔节㊁拔节⁃抽穗㊁抽穗⁃灌浆和灌浆⁃收获期的主要吸水深度及其土壤水贡献比例分别为０ ２０ｃｍ（６３．６％）㊁２０ ７０ｃｍ（６７．９％）㊁７０ １５０ｃｍ（５４．４％）和７０ １５０ｃｍ（３９．８％）（图４）㊂图４㊀２０１４和２０１５季冬小麦各生育期土壤水贡献比例（平均值ʃ标准差）Ｆｉｇ．４㊀Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔｏｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔａｔｅａｃｈｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｉｎ２０１４ａｎｄ２０１５ｓｅａｓｏｎｓ（ｍｅａｎʃＳＤ）２０１５季冬小麦主要利用浅层（０ ７０ｃｍ）土壤水分，各生育期内主要吸水深度及其土壤水贡献比例分别为０ ２０ｃｍ（７０．４％）㊁７０ １５０ｃｍ（３２．２％）㊁０ ２０ｃｍ（６３．４％）和２０ ７０ｃｍ（５４．９％）（图４）㊂其中，２０１５季０ ２０ｃｍ深度土壤水的贡献比例明显高于２０１４季（１３．９％），但拔节⁃抽穗期受干旱气候（降水比２０１４年减少了２６．９ｍｍ）影响，７０ １５０ｃｍ和１５０ ２００ｃｍ深层土壤水的贡献比例（３２．２％和２３．５％）显著提升㊂不同灌溉施肥条件下冬小麦拔节⁃抽穗期根系吸水来源年季变化差异显著㊂受气候干旱影响，低施肥（１５０ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）处理Ｔ３２０１５季主要根系吸水深度大于２０１４季，１５０ ２００ｃｍ土壤水的贡献比例增至３８．９％㊂Ｔ１和Ｔ２处理２０１５季比２０１４季减少灌水（８０ｍｍ）一次，导致水分亏缺加剧，且作物迅速生长㊁耗水速率增大，促使Ｔ１处理１５０ ２００ｃｍ（４７．３％）和Ｔ２处理７０ １５０ｃｍ（６６．６％）的土壤水贡献比例最大㊂当返青⁃拔节期灌水充足（８０ｍｍ）且施肥量ȡ当地施肥量２１０ｋｇ／ｈｍ２Ｎ时，２０１５季拔节⁃抽穗期气候干旱反而促使Ｔ４和Ｔ５处理表层０ ２０ｃｍ根系吸水比例分别增加５１．８％和６３．６％㊂２０１５季抽穗⁃灌浆期复水后，Ｔ１㊁Ｔ２和Ｔ５处理灌浆⁃收获期主要根系吸水深度（２０ ７０ｃｍ）明显小于２０１４季（７０ １５０ｃｍ）㊂３㊀讨论３．１㊀直接对比法和ＭｉｘＳＩＡＲ模型比较采用直接对比法和ＭｉｘＳＩＡＲ模型识别的不同生育阶段冬小麦根系吸水深度结果基本一致㊂但直接对比法仅限于推测单一吸水深度，忽略了多种水源组合对冬小麦水分利用的影响，其判别结果具有不确定性；且当茎秆水与土壤水的δＤ和δ１８Ｏ同位素剖面无共同交点或者存在多个交点时，无法准确判定其主要吸水深度㊂ＭｉｘＳＩＡＲ模型则基于贝叶斯统计理论，结合双稳定同位素剖面分布特征，考虑多水源混合作用，提高了不同深度土壤水对作物水贡献比例计算的准确性㊂例如，本文采用ＭｉｘＳＩＡＲ模型确定的冬小麦返青⁃拔节和拔节⁃抽穗期主要吸水深度０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ，与前人研究中王鹏［２］（分别为０ ２０ｃｍ和４０ ７０ｃｍ）和安江龙等［２１］（分别为０ ２０ｃｍ和０ ４０ｃｍ）的结果基本吻合㊂但后期由于受降雨㊁灌溉和施肥等因素影响，研究结果存在一定差异㊂苑晶晶等［１５］研究表明冬小麦返青期内作物根系主要分布在表层，表层土壤水的贡献比例最高，此后受降雨和灌溉分布影响，不同处理间根系吸水深度差异明显，与本文不同灌溉施肥处理根系吸水深度年季变化差异相一致，从而进一步验证了ＭｉｘＳＩＡＲ模型计算结果的可靠性㊂３．２㊀根系吸水与土壤水分变化关系冬小麦返青至收获期间０ ２００ｃｍ剖面土壤储水量平均减少了１２７．９ｍｍ，其中，０ １５０ｃｍ深度的土壤水消耗量约占９２％㊂由图５可知，１５０ ２００ｃｍ深度土壤含水量变化不大，与主要根系吸水深度在１５０ｃｍ以内（贡献比例８６．３％）一致㊂２０１５季冬小麦根系吸水深度为０ ７０ｃｍ，其０ ７０ｃｍ土壤水消耗量显著高于２０１４季（平均多３９ｍｍ）（图５）㊂２０１５季拔节⁃抽穗期气候干旱加之未补充灌溉，导致该时期土壤储水减少量最大（９８．１ｍｍ），约占全生育期土壤储水总消耗量的６７．４％㊂不同处理间土壤水变化差异显著，Ｔ４处理土壤储水消耗量最多，２０１４和２０１５季分别达１５１．８ｍｍ和１７４．５ｍｍ㊂常规灌溉施肥处理Ｔ５在２０１４生长季内土壤水消耗量最少（８０．３ｍｍ），但２０１５季土壤水消耗量显著增加，总耗水量达１４３．４ｍｍ㊂冬小麦试验期间土壤水的主要补充水源为降水和灌溉水，降水分布和不同处理间灌溉制度的差异直接影响了土壤水分分布的季节变化㊂此外，不同施肥量导致作物养分吸收和生长动态不同，对作物水分利用过程产生了重要影响㊂在华北平原，冬小麦最大根深可达２ｍ，根系主要分布在８０ｃｍ以内，其中０ ４０ｃｍ土层根量和根长密度最大［２８］㊂灌水次数越多表层根量越大［２８］，干旱环境下增施氮肥会刺激表层根系生长［２９］，且土壤水贡献比例与根长密度占比显著线性相关［２３］，因此，２０１５季Ｔ４和Ｔ５处理拔节⁃抽穗期冬小麦主要利用表层（０ ２０ｃｍ）土壤水分㊂低氮处理则促进深层根系发育，Ｔ１和Ｔ３处理深层土壤（１５０ ２００ｃｍ）贡水比例显著增加４３．１％㊂而干旱环境下表层土壤水分严重亏缺时作物深层根系较发达且侧生根增多［３０］，８０ｃｍ以下深层土壤水分消耗比例较大［２８］，从而证明了２０１５季灌水量较少的Ｔ１和Ｔ２处理平均约８５％的作物水来源于深层土壤（７０ ２００ｃｍ）水㊂干旱后复水灌溉使得冬小麦对表层土壤水分利用非常明显［１５］，２０１５季抽穗⁃灌浆期根系吸水深度回到表层０ ２０ｃｍ㊂在今后的研究中，将补充测定不同时期作物根系分布和根系水的同位素组成，从而进一步验证本研究结果㊂４㊀结论１）冬小麦返青后，０ ２０㊁２０ ７０㊁７０ １５０ｃｍ和１５０ ２００ｃｍ深度的土壤水对作物水平均贡献比例分别为３５．６％㊁２７．６％㊁２３．１％和１３．７％㊂返青⁃拔节㊁拔节⁃抽穗㊁抽穗⁃灌浆和灌浆⁃收获期的主要根系吸水深度分别为０ ２０㊁２０ ７０㊁０ ２０ｃｍ和２０ ７０ｃｍ㊂２）受降水灌溉分布影响，２０１４和２０１５年季间冬小麦主要根系吸水深度差异显著㊂２０１４季主要吸水深度从返青⁃拔节期的０ ２０ｃｍ（６３．６％）逐渐增加至抽穗⁃灌浆的７０ １５０ｃｍ（６７．９％），灌浆⁃收获期保持在７０ １５０ｃｍ（５４．４％）；而２０１５季冬小麦则主要利用浅层（０ ７０ｃｍ）土壤水分，其中０ ２０ｃｍ深度土壤水的贡献比例明显高于２０１４季（１３．９％）㊂３）不同处理间根系吸水来源的差异主要发生在作物生长中期，尤其在气候干旱和无补充灌溉条件下的２０１５季拔节⁃抽穗期，返青⁃抽穗期仅灌水２０ｍｍ（Ｔ１和Ｔ２处理）或施肥１０５ｋｇ／ｈｍ２Ｎ（Ｔ３处理）条件下拔节⁃抽穗期深层（７０ ２００ｃｍ）土壤水分利用率平均增加２９％，但当前期充分灌水且大量施肥（ȡ当地施肥量２１０ｋｇ／ｈｍ２Ｎ）时根系吸水深度则位于土壤表层０ ２０ｃｍ（Ｔ４和Ｔ５处理）㊂９１６６１８期㊀㊀㊀杜俊杉㊀等：基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究㊀图５㊀２０１４和２０１５年冬小麦返青后降水㊁灌溉和土壤含水量分布Ｆｉｇ．５㊀Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔａｆｔｅｒｇｒｅｅｎｉｎｇｉｎｔｈｅ２０１４ａｎｄ２０１５ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ０２６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀㊀㊀４）试验年份冬小麦生长期为枯水季（平均降水量８６．９ｍｍ），作物水分来源与土壤水分分布密切相关，０ １５０ｃｍ深度内土壤水对作物水的贡献比例（８６．３％）与该深度内土壤储水减少量占比（９２％）基本一致㊂该研究表明，ＭｉｘＳＩＡＲ模型可简单有效的定量计算农田根系吸水来源，为合理制定灌水深度和施肥量提供了新的方法㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＡｓｂｊｏｒｎｓｅｎＨ，ＭｏｒａＧ，ＨｅｌｍｅｒｓＭＪ．ＶａｒｉａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｙｎａｍｉｃｓａｍｏｎｇｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄｎａｔｉｖｅｐｌａｎｔｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｉｎｔｈｅＭｉｄｗｅｓｔｅｒｎＵ．Ｓ．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００７，１２１（４）：３４３⁃３５６．［２］㊀王鹏．基于氢氧稳定同位素的农田ＳＰＡＣ系统水分运移规律研究：以山西省运城市董村农场为例［Ｄ］．北京：中国科学院研究生院，２０１０．［３］㊀ＺｈａｎｇＹＣ，ＳｈｅｎＹＪ，ＳｕｎＨＹ，ＧａｔｅｓＪＢ．Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇｉｎａｎｉｒｒｉｇａｔｅｄｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｆｉｅｌｄ：ａｃｏｍｂｉｎｅｄｉｓｏｔｏｐｉｃａｎｄｍｉｃｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｐｐｒｏａｃｈ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，２０１１，４０８（３／４）：２０３⁃２１１．［４］㊀ＺｉｍｍｅｒｍａｎｎＵ，ＥｈｈａｌｔＤ，ＭｕｎｎｉｃｈＫＯ．Ｓｏｉｌｗａｔｅｒｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ：ｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｉｓｏｔｏｐｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗａｔｅｒ／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＡＥＡＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＩｓｏｔｏｐｅｓｉｎＨｙｄｒｏｌｏｇｙ．Ｖｉｅｎｎａ：ＩＡＥＡ，１９６７：５６７⁃５８４．［５］㊀ＳｐｒｅｎｇｅｒＭ，ＬｅｉｓｔｅｒｔＨ，ＧｉｍｂｅｌＫ，ＷｅｉｌｅｒＭ．Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｔｔｈｅｓｏｉｌ⁃ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ⁃ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｉｔｈｗａｔｅｒｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓ．ＲｅｖｉｅｗｓｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，２０１６，５４（３）：６７４⁃７０４．［６］㊀ＢｒｕｎｅｌＪＰ，ＷａｌｋｅｒＧＲ，Ｋｅｎｎｅｔｔ⁃ＳｍｉｔｈＡＫ．Ｆｉｅｌｄｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｉｓｏｔｏｐｉｃｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｏｕｒｃｅｓｏｆｗａｔｅｒｕｓｅｄｂｙｐｌａｎｔｓｉｎａｓｅｍｉ⁃ａｒｉｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，１９９５，１６７（１／４）：３５１⁃３６８．［７］㊀ＳｎｙｄｅｒＫＡ，ＷｉｌｌｉａｍｓＤＧ．ＷａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｓｕｓｅｄｂｙｒｉｐａｒｉａｎｔｒｅｅｓｖａｒｉｅｓａｍｏｎｇｓｔｒｅａｍｔｙｐｅｓｏｎｔｈｅＳａｎＰｅｄｒｏＲｉｖｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｒｅｓｔＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０００，１０５（１／３）：２２７⁃２４０．［８］㊀ＰｈｉｌｌｉｐｓＤＬ，ＧｒｅｇｇＪＷ．Ｓｏｕｒｃｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇｕｓｉｎｇｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓ：ｃｏｐｉｎｇｗｉｔｈｔｏｏｍａｎｙｓｏｕｒｃｅｓ．Ｏｅｃｏｌｏｇｉａ，２００３，１３６（２）：２６１⁃２６９．［９］㊀ＭｏｏｒｅＪＷ，ＳｅｍｍｅｎｓＢＸ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙａｎｄｐｒｉｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｏｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅｌｓ．ＥｃｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２００８，１１（５）：４７０⁃４８０．［１０］㊀ＰａｒｎｅｌｌＡＣ，ＩｎｇｅｒＲ，ＢｅａｒｈｏｐＳ，ＪａｃｋｓｏｎＡＬ．Ｓｏｕｒｃｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇｕｓｉｎｇｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓ：ｃｏｐｉｎｇｗｉｔｈｔｏｏｍｕｃｈｖａｒｉａｔｉｏｎ．ＰＬｏＳＯｎｅ，２０１０，５（３）：ｅ９６７２．［１１］㊀ＳｔｏｃｋＢＣ，ＳｅｍｍｅｎｓＢＸ．ＭｉｘＳＩＡＲＧＵＩＵｓｅｒＭａｎｕａｌ，ｖｅｒｓｉｏｎ１．０．ｈｔｔｐ：／／ｃｏｎｓｅｒｖｅｒ．ｉｕｇｏ⁃ｃａｆｅ．ｏｒｇ／ｕｓｅｒ／ｂｒｉｃｅ．ｓｅｍｍｅｎｓ／ＭｉｘＳＩＡＲ．［１２］㊀ＹａｎｇＢ，ＷｅｎＸＦ，ＳｕｎＸＭ．ＳｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｄｅｐｔｈｏｆｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｆｏｒａｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｄｒｏｕｇｈｔｉｎａｎＥａｓｔＡｓｉａｎｍｏｎｓｏｏｎｒｅｇｉｏｎ．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｒｅｓｔＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１５，２０１（２）：２１８⁃２２８．［１３］㊀刘树宝，陈亚宁，陈亚鹏，邓海军，方功焕．基于稳定同位素技术的黑河下游不同林龄胡杨的吸水深度研究．生态学报，２０１６，３６（３）：７２９⁃７３９．［１４］㊀ＭｃＣｏｌｅＡＡ，ＳｔｅｒｎＬＡ．ＳｅａｓｏｎａｌｗａｔｅｒｕｓｅｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＪｕｎｉｐｅｒｕｓａｓｈｅｉｏｎｔｈｅＥｄｗａｒｄｓＰｌａｔｅａｕ，Ｔｅｘａｓ，ｂａｓｅｄｏｎｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓｉｎｗａｔｅｒ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，２００７，３４２（３／４）：２３８⁃２４８．［１５］㊀苑晶晶，袁国富，罗毅，孙晓敏，张娜．利用δ１８Ｏ信息分析冬小麦对浅埋深地下水的利用．自然资源学报，２００９，２４（２）：３６０⁃３６８．［１６］㊀刘自强，余新晓，娄源海，李瀚之，贾国栋，路伟伟．北京山区侧柏水分利用策略．生态学报，２０１７，３７（１１）：３６９７⁃３７０５．［１７］㊀ＺｈａｎｇＣＺ，ＺｈａｎｇＪＢ，ＺｈａｏＢＺ，ＺｈｕＡＮ，ＺｈａｎｇＨ，ＨｕａｎｇＰ，ＬｉＸＰ．Ｃｏｕｐｌｉｎｇａｔｗｏ⁃ｔｉｐｌｉｎｅａｒｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈａδＤ⁃δ１８Ｏｐｌｏｔｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｓｃｏｎｓｕｍｅｄｂｙｍａｉｚｅｄｕｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ．ＦｉｅｌｄＣｒｏｐｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１１，１２３（３）：１９６⁃２０５．［１８］㊀ＷｕＹＪ，ＤｕＴＳ，ＬｉＦＳ，ＬｉＳＥ，ＤｉｎｇＲＳ，ＴｏｎｇＬ．Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｍａｉｚｅｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｙｅｒｓａｎｄｒｏｏｔｚｏｎｅｓｕｎｄｅｒａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｔａｂｌｅｏｘｙｇｅｎｉｓｏｔｏｐｅ．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＷａｔｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１６，１６８：３５⁃４４．［１９］㊀张景文，陈报章．基于同位素分析研究山东禹城夏玉米水分来源．水土保持学报，２０１７，３１（４）：９９⁃１０４．［２０］㊀李惠，梁杏，刘延锋，刘亚磊，鲜阳．基于氢氧稳定同位素识别干旱区棉花水分利用来源．地球科学，２０１７，４２（５）：８４３⁃８５２．［２１］㊀安江龙，马娟娟，张亚雄，李蕊，孙西欢，郭向红．两种模型分析方法下冬小麦根系吸水深度的对比研究．灌溉排水学报，２０１７，３６（１１）：２５⁃２８．［２２］㊀ＹａｎｇＢ，ＷｅｎＸＦ，ＳｕｎＸＭ．ＩｒｒｉｇａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｆａｒｅｘｃｅｅｄｓｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｄｅｐｔｈｉｎａｎｏａｓｉｓｃｒｏｐｌａｎｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｒｅａｃｈｅｓｏｆＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０１５，５：１５２０６．［２３］㊀ＭａＹ，ＳｏｎｇＸＦ．Ｕｓｉｎｇｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｏｆｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．１２６６１８期㊀㊀㊀杜俊杉㊀等：基于双稳定同位素和ＭｉｘＳＩＡＲ模型的冬小麦根系吸水来源研究㊀２２６６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀ＳｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅＴｏｔａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１６，５５０：４７１⁃４８３．［２４］㊀ＣａｉＪＢ，ＬｉｕＹ，ＸｕＤ，ＰａｒｅｄｅｓＰ，ＰｅｒｅｉｒａＬＳ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｂａｌａｎｃｅｏｆｗｈｅａｔｕｓｉｎｇｄａｉｌｙｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｅｃａｓｔｍｅｓｓａｇｅｓｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ．ＨｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄＥａｒｔｈＳｙｓｔｅｍＳｃｉｅｎｃｅｓ，２００９，１３（７）：１０４５⁃１０５９．［２５］㊀ＷｅｓｔＡＧ，ＰａｔｒｉｃｋｓｏｎＳＪ，ＥｈｌｅｒｉｎｇｅｒＪＲ．Ｗａｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｓｆｏｒｐｌａｎｔａｎｄｓｏｉｌｍａｔｅｒｉａｌｓｕｓｅｄｉｎｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅａｎａｌｙｓｉｓ．ＲａｐｉｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，２００６，２０（８）：１３１７⁃１３２１．［２６］㊀雷志栋，杨诗秀，倪广恒，薛迎洲．地下水位埋深类型与土壤水分动态特征．水利学报，１９９２，（２）：１⁃６．［２７］㊀ＬｕｏＹ，ＳｏｐｈｏｃｌｅｏｕｓＭ．Ｓｅａｓｏｎａｌｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｃｒｏｐ⁃ｗａｔｅｒｕｓｅａｓｓｅｓｓｅｄｗｉｔｈｌｙｓｉｍｅｔｅｒｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，２０１０，３８９（３／４）：３２５⁃３３５．［２８］㊀ＺｈａｎｇＸＹ，ＰｅｉＤ，ＣｈｅｎＳＹ．ＲｏｏｔｇｒｏｗｔｈａｎｄｓｏｉｌｗａｔｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ．ＨｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，２００４，１８（１２）：２２７５⁃２２８７．［２９］㊀ＣａｒｖａｌｈｏＰ，ＦｏｕｌｋｅｓＭＪ．Ｒｏｏｔｓａｎｄｕｐｔａｋｅｏｆｗａｔｅｒａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｓ／／ＣｈｒｉｓｔｏｕＰ，ＳａｖｉｎＲ，Ｃｏｓｔａ⁃ＰｉｅｒｃｅＢＡ，ＭｉｓｚｔａｌＩ，ＷｈｉｔｅｌａｗＣＢＡ，ｅｄｓ．ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｏｄＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２０１３：１３９０⁃１４０４．［３０］㊀ＪｈａＳＫ，ＧａｏＹ，ＬｉｕＨ，ＨｕａｎｇＺＤ，ＷａｎｇＧＳ，ＬｉａｎｇＹＰ，ＤｕａｎＡＷ．ＲｏｏｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｉｎｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｆｏｒＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＷａｔｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１７，１８２：１３９⁃１５０．。
药物分析题库答案
第一章绪论一、填空题1．我国药品质量标准分为《中国药典》和《局颁标准》二者均属于国家药品质量标准，具有等同的法律效力。
2．中国药典的主要内容由凡例、正文、附录和索引四部分组成。
3．目前公认的全面控制药品质量的法规有GLP、GMP、GSP、GCP。
4．“精密称定”系指称取重量应准确至所取重量的千分之一；“称定”系指称取重量应准确至所取重量的百分之一；取用量为“约”若干时，系指取用量不得超过规定量的±10%。
5．药物分析主要是采用化学、物理化学或生物化学等方法和技术，研究化学合成药物和结构已知的天然药物及其制剂的组成、理化性质、真伪鉴别、纯度检查以及有效成分的含量测定等。
所以，药物分析是一门研究药物质量规律、发展药物质量控制的方法性学科。
二、问答题1．药品的概念？对药品的进行质量控制的意义？药品是指用于预防、治疗、诊断人的疾病，有目的地调节人的生理机能并规定有适应证或者功能主治、用法用量的物质。
意义：保证药品质量，保障人民用药的安全、有效与合理。
2．药物分析在药品的质量控制中担任着主要的任务是什么？保证药品质量，保障人民用药的安全、有效和合理以及完成药品质量监督工作。
3．常见的药品标准主要有哪些，各有何特点？常见的药品标准：国家药品标准和企业标准国家药品标准具有法律依据，企业标准高于法定标准。
4．中国药典（2000年版）是怎样编排的？由一部、二部、三部及其增补本组成，内容包括凡例、正文和附录5．什么叫恒重，什么叫空白试验，什么叫标准品、对照品？恒重是供试品连续两次干燥或灼烧后的重量差异在0.3mg以下的重量；空白试验是不加供试品或以等量溶剂代替供试液的情况下，同法操作所得的结果； 标准品、对照品是用于鉴别、检查、含量测定的物质。
6． 常用的药物分析方法有哪些？经典分析法和现代分析法经典分析法：容量分析法和重量分析法现代分析法：光谱分析法、色谱分析法和电化学分析法7． 药品检验工作的基本程序是什么?取样→检验→留样→检验报告8．中国药典和国外常用药典的现行版本及英文缩写分别是什么？美国药典（USP ）1999年25版 英国药典（BP ）1998年版 日本药局方（JP ）14版 欧洲药典（缩写为EP ），目前为第三版。
药物分析习题
1、我国现行药品质量标准有 E 、国家药典和国家药品标准(国家药监局标准）2、药品质量的全面控制是 A 、药品研究、生产、供应、临床使用和有关技术的管理规范、条例的制度和实践3、凡属于药典收载的药品其质量不符合规定标准的均D 、不得出厂、不得销售、不得使用 4、中国药典主要内容分为 (E ） E 、凡例、正文、附录 5、药典规定的标准是对药品质量的 （A ） A 、最低要求6、药典所指的“精密称定”，系指称取重量应准确到所取质量的 （B ）B 、千分之一7、按药典规定，精密标定的滴定液（如盐酸及其浓度)正确表示为 （B ）B 、盐酸滴定液（0。
1524mol/L) 8、中国药典规定,称取“2。
00g ”系指 （C ） C 、称取重量可为1.995～2.005g 9、药典规定取用量为“约"若干时，系指取用量不得超过规定量的 (D ）D 、±10%10、中国药典规定溶液的百分比，指 （C ） C 、100mL 中含有溶质若干克11、原料药含量百分数如未规定上限，系指不超过 B 、101。
0%12、药典所用的稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸是指浓度为 (A ）A 、9.5％~10.5%（g/ml ）的溶液 13、酸碱性试验时未指明指示剂名称的是指 (C ） C 、石蕊试纸 14、药典规定酸碱度检查所用的水是指 （E ） E 、新沸并放冷至室温的水 15、药典中所用乙醇未指明浓度时系指 （A ） A 、95%(ml/ml ）16、药品质量标准的基本内容包括 （E ） E 、性状、鉴别、检查、含量测定、贮藏 1、下列叙述中不正确的说法是（B) B 、鉴别反应不必考虑“量”的问题 2、药物纯度合格是指 （B ） B 、符合分析纯的规定3、在药物的重金属检查中，溶液的酸碱度通常是（B ） B 、弱酸性4、药物中氯化物杂质检查，是使该杂质在酸性溶液中与硝酸银作用生成氯化物浑浊，所用的酸是 B 、稀硝酸5、药物杂质限量检查的结果是1ppm,表示E 、药物所含杂质是本身重量的百万分之一 6、药物中氯化物杂质检查的一般意义在于它D 、可以考核生产工艺和企业管理是否正常 7、在砷盐检查中，供试品可能含有微量硫化物会形成硫化氢,后者与溴化汞作用形成硫化汞色斑，干扰砷斑的确认。
药物分析简答题
1.药品质量标准：根据药品这一特殊商品的性质要求，由国家对药品质量、规格及其检验方法所作出的强制执行技术规定。
即药品生产、经营、使用、检验和药监管理部门必须共同遵守法定技术依据2.药品质量标准分类①中华人民共和国药典ChP②中华人民共和国药品标准（部、局颁标准）③药品注册标准（新药）：临床研究用药标准、暂行和试行药品标准（药品注册标准）特性①药品质量评价权威性②具有法律约束力③编撰体例规范性内涵三要素：真伪、纯度、品质优良度5.药品质量标准主要内容：法定名称、有机药物的结构式、分子式与分子量、来源（中药材）、性状、鉴别、纯度检查、含量（效价或活性）测定、类别、剂量、规格、贮藏、制剂等6.药品质量标准制订和修订原则解读①“十六字原则”安全有效、技术先进、经济合理、不断完善②坚持质量第一③前提：安全性和有效性1.检验项目-针对性2.检验方法-先进性/科学性：应根据“准确、灵敏、简便、快速”原则，检验方法的适用性、实际性和先进性选择3.检验限度-合理性4.标准格式-规范性7.含量测定方法及原则：化学分析法（滴定）；物理分析法（仪器）；生化学分析法。
原则①原料药（西药）的含量测定：首选滴定分析法、重量分析法；强调测定方法的精密度和准确度②制剂的含量测定：首选色谱法或分光光度法；强调测定方法的专属性和准确性③生化药物的测定：强调测定结果与药物作用强度相关性④酶类药物的测定：首选酶分析法⑤抗生素类药物的测定：首选HPLC法和微生物检定法8.确定药物有效期试验①影响因素试验：高温试验、高湿度试验、光照射试验、破坏试验②加速试验③长期试验10.药典编撰的目的与意义目的①牢固树立并大力践行科学监管理念需求②着力解决制约药品安全的突出问题③着力提高检验检测技术水平④鼓励和营造增强医药自主创新能力的环境⑤着力提升各国药典在国际上的地位意义①提高药品内在质量②保障药品使用安全③促进医药产业健康发展11.药典收载药品的原则使用安全、疗效可靠、临床需要、工艺合理、标准完善、质量可控12.中国药典的基本结构和现行版本编排：结构①凡例：药典语言你，共性统一②正文：药品质量标准③通则：方法与要求（索引：拼音、中、英、拉丁文）编排：一部、二部、三部、四部及增补本（①中药：中药药材及饮片；植物油脂和提取物；成方和单味制剂②化学药：化学药；抗生素；生化药品；放射性药品及其制剂③生物制品：血清；疫苗；血液制品；诊断药品④其他：凡例；通则；药用辅料品种正文13.凡例中质量术语及要求：正文，通则，名称及编排，项目与要求，检验方法与限度，标准品、对照品、计量单位、试药、试剂、指示剂、实验动物、说明书、包装和标签等内容有关的共性问题作出统一规定。
豉香型白酒俗称玉冰烧白酒
图5.不同滴眼液对与眼睑膜界 面的压缩-解压图，Travatan 存在明显的解压滞后现象，说 明其与睑膜作用较强烈
图6.不同滴眼液对眼睑膜 （黑色）影响的BAM图，眼 睑膜被Travatan滴眼液强烈 破坏，使其出现不连续结构
图7.左图眼角膜在盐水中的豫驰曲线， 右图眼角膜在不同滴眼液亚相上的豫驰 曲线，BAC-Travatan滴眼液的曲线与其 他偏差明显
•
DODAB对应∏-A，双链核酸的难压 缩性提升是由于电荷密度强于单链
•
DODAB对应∆∏-t,ssRNA起始段的负值 是由于表面膜被ssRNA带入亚相
实验结果模拟图
DPPC对应∏-A
DPPC对应∆∏-t，曲线差异源于核酸与膜 的主要作用力来自裸露疏水碱基与膜层
埃博拉病毒基质蛋白侵入细胞膜
Journal of biological chemistry, 2013, 288: 5779-5789, IF= 4.651
• • • • 研究目的：分析三款不同滴眼液(Travatan, TravatanZ 和DuoTrav)与眼睑膜之间的相互作用，同时 研究滴眼液中防腐剂与眼睑膜的相互作用。 研究方法：通过朗缪尔表面天平测试技术对滴眼液与眼睑膜进行分析，表面压与分子面积曲线用 于评估滴眼液与眼睑膜的作用强度。 实验结果：BAC作为防腐剂的滴眼液Travatan对眼睑膜的损害明显，不均匀不连续的表面层导致 眼睑膜弹性变差，另外两种产品对眼睑膜的影响很小。 研究结论：表面化学研究为在体外分子水平上表征滴眼液与眼睑膜相互作用提供了临床前标准。
• • •
气液界面处RNA/DNA与两性和阳离子型单分子层的交互作用
Langmuir, 2012, 28: 9621-9633, IF= 4.268
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利用稳定同位素内标微透析技术进行尼古丁脑局部药动学研究吴秀君1, 凌家俊1*, 付湘1, 秦泽慧2, 张英丰1(广州中医药大学 1. 中药学院; 2. 中药资源科学与工程研究中心, 广东广州 510006)摘要: 采用以稳定同位素为内标的微透析技术, 研究清醒自由活动下大鼠脑局部药动学过程。
健康SD大鼠为研究对象, 以尼古丁 (nicotine) 为模型药物, 以氘代尼古丁(deuterium labeled nicotine, DL-nicotine) 为微透析(microdialysis, MD) 的内标物。
样品采用LC-MS/MS法检测, 同时测定透析液中尼古丁及DL-尼古丁的浓度。
数据分析采用DAS2.0软件。
经皮给予尼古丁后, 大鼠脑局部尼古丁的吸收和分布过程符合二室模型, 其中t1/2α为170.31 min, t1/2β为263.30 min, AUC0−∞为2.75×105 µg·L−1·min。
DL-尼古丁可作为尼古丁的内标物进行探针回收率的校正; 稳定同位素内标微透析技术可实现尼古丁在清醒状态大鼠脑局部药动学的研究, 为戒烟方法的寻找及尼古丁经皮制剂的药动学-药效学相结合的研究提供了新思路。
关键词: 微透析; 稳定同位素; 尼古丁; 氘代尼古丁; 药动学中图分类号: R969.1 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2011) 03-0333-05Study of pharmacokinetics of nicotine in local brainby using microdialysis and stable labeled isotopeWU Xiu-jun1, LING Jia-jun1*, FU Xiang1, QIN Ze-hui2, ZHANG Ying-feng1(1. Department of Chinese Medicine; 2. Research Center of Chinese Herbal Resource Science and Engineering,Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, China)Abstract: The paper is to report the study of pharmacokinetics of transdermal administered nicotine in the brain of freely moving rat by using microdialysis with stable labeled isotope as internal standard. The pharmacokinetic behavior of nicotine in Sprague Dawley rat brain was investigated after intranasal administration(3.75 mg). Brain fluid samples were collected by intracerebral microdialysis with DL-nicotine as internalstandard. Concentrations of nicotine and DL-nicotine in the sample were measured by HPLC-MS/MS. Main pharmacokinetic parameters were calculated and analyzed by Das 2.0 pharmacokinetic software. The recovery of nicotine and the delivery of DL-nicotine were the same. The fate of absorption and distribution was two compartment model and the values of t1/2α was 170.31 min, t1/2β was 263.30 min and the AUC0−∞ was 2.75×105µg·L−1·min separately. DL-nicotine can be used to calibrate the recovery of nicotine, and the new method of stable isotope microdialysis can be used to study the pharmacokinetics of freely moving rat. It will make sense for the treatment of addiction of tobacco and provide a new thought for the research of pharmacokinetics- pharmacodynamic combination.Key words: microdialysis; stable labeled isotope; nicotine; DL-nicotine; pharmacokinetics收稿日期: 2010-10-22.基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (30772791; 30701097); 广东省科技计划项目 (2010B030700035).*通讯作者 Tel: 86-20-39358043, E-mail: ljj@烟草中的尼古丁是吸烟成瘾的物质基础[1−3]。
长期吸烟可成瘾、产生身体和精神的依赖性, 中止吸烟后出现戒断症状; 再吸烟(或给予尼古丁) 可缓解症状[4, 5]。
目前, 尼古丁经皮给药是公认的最佳替代疗法[6, 7]。
微透析 (microdialysis, MD) 最早应用于脑脊液化学环境的研究, 它通过特有的装置, 将具有半透膜的MD探针植入脑组织, 用与脑组织等渗的灌流液持续灌流探针, 组织中的待测药物随浓度梯度扩散进入灌流液, 通过测定透析液中药物浓度, 从而间接得到脑细胞外液待测物质的浓度[8, 9]。
它可实现脑组织中药物浓度的连续、实时、在体的监测, 现已应用到药动学研究的各领域, 如药物分布、代谢方面的研究[10−14], 以及生物利用度和生物等效性评价[15−18]。
稳定同位素内标微透析技术是将稳定同位素作为待测物的微透析内标物, 可通过内标的释放率与待测物的回收率的关系(P) 来考察药物的在体回收率, 从而最终计算出体内药物的真实浓度。
材料与方法药品和试剂尼古丁贴剂(McNeil Sweden AB); 尼古丁对照品(纯度99%, Labor Dr Ehrenstorfer, 德国); DL-尼古丁(纯度≥98%, Cambridge Istotabe Laboratories, Inc.)。
实验动物健康SD大鼠(体重245～260 g, 雌雄各半), 广州中医药大学实验动物中心SCXK (粤) 2008-0020。
微透析系统采用瑞士CMA公司生产的微透析(microdialysis, MD) 系统: 推进泵 (CMA 402 Syringe Pump)、灌注器(CMA 1.0 mL Exmire MicroSyringe)、清醒MD活动装置(CMA/120)、脑部探针(CMA/12)、探针导管 (CMA/12)、大鼠用脑立体定位仪(深圳瑞沃德公司)、灌流液(含有内标DL-尼古丁的人工脑脊液)。
分析系统 TSQ Quantum Access质谱仪、Surveyor液相色谱仪、Xcalibur 2.0工作站 (Thermo Fisher, USA); Hypersil Gold C18柱(150 mm × 2.1 mm, 3µm, Thermo, USA)。
统计学处理采用DAS2.0软件进行数据分析及处理。
人工脑脊液 (ECF) 的配制精密称取NaCl、KCl、CaCl2、无水MgCl2分别为8.59、0.20、0.13和0.08 g, 置1 L量瓶中加重蒸馏水溶解并稀释至刻度, 摇匀, 0.22 µm微孔滤膜滤过, 备用。
对照品储备液的配制取尼古丁和DL-尼古丁对照品适量, 精密称定, 分别用甲醇溶解并稀释制成2 mg·mL−1的溶液, 0.22 µm微孔滤膜滤过, 临用前用ECF溶液稀释成所需要的浓度。
检测方法采用本课题组建立的检测方法[19]——LC-MS/MS法。
流动相: 乙酸铵 (2 mmol·L−1) −甲醇 (30∶70); 流速: 0.21 mL·min−1; 进样量: 5 µL。
离子源为大气压电喷雾离子源 (ESI); 正离子检测; 喷雾电压: 3.0 kV; 鞘气压力: 25 psi (1 psi ≈ 6.9 kPa); 辅助气流量: 5 arb; 金属离子传输毛细管温度: 300 ℃; 碰撞能量: 25 eV; 扫描方式: 选择反应监测 (SRM), 用于定量分析的离子对为m/z 163/130 (尼古丁), m/z 166/130 (DL-尼古丁)。
P值的校正流速对P值的影响将探针置于含有尼古丁(500 ng·mL−1) 的溶液中, 匀速搅拌, 用含有内标的灌流液 (172 ng·mL−1) 依次在不同流速下 (0.5、1、2、3和4 µL·min−1) 灌流, 每种流速下平行收集4份透析样品, 每份各50 µL, 通过LC-MS/MS法测定透析液中尼古丁含量(C'nic) 和DL-尼古丁含量(C'DL)、透析探针外环境中尼古丁含量(C nic)与灌流液中DL-尼古丁的含量(C DL)。
用增量法(公式1)计算尼古丁的回收率, 用减量法(公式2)计算DL-尼古丁的流速下的释放率; 而P=R drug(%)/R calibrator(%)。
nic'nicdrug(%)CCR=(1)DL'DLDLcalibrator(%)CCCR−=(2) 浓度对P值的影响将探针依次浸泡在4种不同浓度的尼古丁溶液(C nic)中, 浓度依次约为57、570、1 140和2 280 ng·mL−1, 用含DL-尼古丁(172 ng·mL−1) 的灌流液以3 µL·min−1灌注、平衡; 平衡后收集透析液4份, 每份50 µL, 每更换一种透析溶液均需灌流平衡30 min再取样。