[农林牧渔]第八章核素示踪技术在农业研究中的应用.ppt

第八章 核素示踪技术在农业研究中的应用,19世纪90年代发现了天然放射铀，揭开了原子能时代的序幕。随之开展了原子能的开发、利用研究，使核素示踪技术迅猛形成了一门重要的技术学科，广泛应用到国民经济的各个领域。核素示踪技术在生物和农业科学中的应用已成为土壤肥料、植物营养、植物保护、动物繁殖与疾病诊断、生物技术学领域等进行深入研究的先进技术。取得了令人瞩目的重大成就和社会经济效益。,第一节 核素示踪技术在土壤肥料中的应用,利用核素示踪技术对土壤、植物营养问题研究是土壤农化研究中的重要手段。我国自五十年代开始已将核素示踪技术应用于土壤肥料研究中，以 32P、3H、15N、35S等示踪原子研究不同土壤类型中常量元素和微量元素的利用率及在土壤中移动、积累及地下水资源动态。研究阐明了对肥料的吸收利用、土壤中残留、最佳肥料配方、施肥最佳时期和施肥量等，为合理施肥提供了重要依据，为土壤肥料研究发挥了重要作用。,一. 土壤有效养分的测定 常用的土壤有效养分含量测定方法主要有化学提取速测方法、阳离子交换树脂方法、生物方法和同位素示踪方法。由于通过同位素示踪方法，阐明了每年施入土壤中的氮肥有近一半左右挥发和流失，由此引发了对提高肥料利用率的重视和氮素循环及环境污染等问题的研究。同位素示踪法因方法简便、灵敏度高为土壤农业化学研究开拓了新途径、新手段，被广泛用于土壤有效养分的测定。,(一) 测定土壤有效磷的“A”值法 (二) 测定土壤有效磷的“x” 值法 (三) 土壤阳离子交换量的计算,二、 肥料利用率的测定,测定肥料利用率的方法 1. 差值法 2. 同位素示踪法：,三、 提高土壤肥料利用率的研究,提高土壤肥力水平，增施肥料是作物生产中重要的物质投入。但是，只一味提高肥料的施入量，一方面会提高作物的经济成本，另一方面对生态环境和农产品品质也有不良效应。因此，提高肥料利用率就成为人们亟待解决的问题。肥料利用率的高低受很多因素影响，但归结起来，主要是作物条件、土壤种类、肥料品种和施肥方法等方面相互作用的结果。例如对喜硫作物，如油莱、豆科、薯类和百合类作物，对这些作物施用硫肥增产效果显著；石灰性或碱性土壤上的氨挥发比酸性土壤上严重得多；还有人对滇池流域农田土壤氮流失情况作了研究，发现不同N肥品种对农田N的去向与利用率的影响不同，作物(水稻)对尿素的吸收利用率高于碳铵，施用碳铵的径流与渗漏损失大于尿素；合理的基肥比例及追肥次数，适当的种植密度及适量的N、P、K肥配合既可提高白菜产量，又可降低径流中N的流失量。,(一) 氮肥利用率的研究 (二) 钾肥利用率的研究 (三) 微量元素肥料的研究,第一节 核技术在植物保护研究中的应用,植物是人类赖以生存的物质资源和环境资源。人类为了生存，有义务保护植物，不管是野生植物还是栽培植物。但是由于人类对自然无止境的索取，工业的发展，尤其是化学工业对环境的污染，严重破坏了植物的生存环境，致使粮食问题和环境问题日趋严峻。无论在哪一个国家，植物的健康都转而影响到人类健康，因此人类对植物的保护越来越受到重视，研究手段也愈加先进。其中同位素示踪技术在植物保护领域研究的运用，显示了该技术的独特作用，使其成为植物保护研究中不可缺少的重要手段之一，取得了显著的成绩。,一. 在昆虫学研究中的应用,随着对生态和环境重要认识的逐步加深和植物保护的进展，在昆虫学研究领域，国内外广泛的利用核技术研究辐射昆虫不育、病虫害防治、昆虫生理学、昆虫生态学及昆虫分子生物学中基因探针等。,(一) 植物害虫防治的研究 1. 标记昆虫的方法 在昆虫学研究中常用的放射性核素有3H、14C、32P、40K、35S、45Ca、125I、60Co、65Zn、226Ra、36Cl，常用的稳定性核素有151Eu（铕）与191Ir（铱）。用放射性同位素标记昆虫有多种方法，主要有如下几种： 喂饲法： 喷洒法： 注射法： 浸清法： 插入法： 间接标记法：,2、辐射昆虫不育、害虫防治研究,辐射主要从生殖系统、消化系统，循环系统对害虫生理造成影响，从而阻止卵的孵化，幼虫的发育，化蛹及成虫羽化成种群或使种群不能繁育，达到防治害虫，保护植物的目的。由于采用辐射昆虫不育技术防治害虫具有不污染环境、对人、畜和天敌无害，防治效果持久，专一性强，并可使植物生态系统保持良性循环等优点，我国自60年代初开始，对农作物、蔬菜及森林等病虫害进行不同程度的研究，同时，关于辐射不育机理的研究也随着新学科的诞生和渗透取得了快速发展。,二、在昆虫生态学研究中的应用,昆虫生态特性的研究为有效防治农作物害虫提供依据。而对昆虫的生长发育、食物习性、迁移、寄生性和捕食性天敌的关系等问题的研究中，应用同位素示踪技术具有方便，直观，有效等优势。,1. 昆虫的飞迁规律的研究： 将标记昆虫大量释放野外，经一定时间后，定点、定期收集昆虫进行放射性测量。故可根据昆虫体内有无放射性及其强度明确害虫飞迁距离、方向、速率及其活动范围等问题。美国JenKing曾用放射性同位素标记10种果树害虫，研究了昆虫的飞迁规律，如昆虫寿命、飞迁距离等，作了比较全面的研究。由此可见，利用放射性核素标记地下害虫及蜂、蚁等以便研究其活动和分布规律，这是一种很有效的并具有发展前途的方法。,2. 昆虫越冬场所及活动规律的研究： 此类研究以放射r射线的放射性同位标记昆虫，将60Co针胶粘在昆虫表体或插入昆虫体内，将标记昆虫释放后，定点、定期可借助探测仪器在野外跟踪研究昆虫的活动规律、休眠或避热的栖息场所。 用放射性标记昆虫有造成环境污染的问题。近年来发展的可活化示踪法，其原理是将某些可活化元素饲喂昆虫后释放，在各实验点收集昆虫，将其用中子或带电粒子进行活化，使其发生核反应，产生强放射性核素，根据放射性核素的寿命、射线的能量、活度等明确昆虫的活动规律，发源地等问题。这一方法为研究昆虫生态学和生物学问题，减少环境污染开辟了一条新途径。,(三) 昆虫毒理学的研究 同位素示踪技术为可用于研究杀虫剂对昆虫的穿透力、在昆虫体内的分布、作用部位与代谢及杀虫剂在植物体内（尤其在谷物中）的残留、杀虫剂对人畜的毒理作用等。应用乙酰-1-14C胆碱，研究有机磷农药对胆酯酶的抑制为研究有机磷农药的毒理提供依据。通过研究，明确了DDT作用的部位是昆虫的周缘神经；而六六六的作用部位是昆虫的中枢神经；明确了DDT的穿透、分布及代谢规律。,(四) 昆虫生理生化的研究 将同位素示踪技术引入到昆虫生理生化问题的研究始于60年代，研究范围也很广泛，涉及到昆虫营养、代谢、呼吸及激素等生理生化问题。用14C-甘氨酸Na2H32PO4标记家蚕，研究了家蚕的物质代谢，证实了甘氨酸对于丝蛋白的合成有显著的作用；用3H标记的性引诱剂将其靠近雄虫，经过一定时间后，剪下雄虫触角，经分析检测，其结果表明：持有雄虫触角的电泳带上可以测到放射性，从而为研究性诱剂的感受机制提供了可靠手段。,(五) 昆虫分子生物学的研究 同位素技术在生物学发展中曾做出了重大贡献，基因探针，核酸的标记及序列分析均离不开同位素示踪技术。按标记物性质，基因探针的标记方法可分为同位素标记和非同位素标记两大类。常用的同位素有32P、35S、3H等，如用32P标记的核苷酸化合物为-32P-dCTP或-32P-ATP；在原位（in situ）杂交中，则需用35S或3H标记核苷酸化合物。由于32P比活性高、放射性强，易于检测，故在分子生物学研究中最为重要。同位素标记法又分为切口平移（nick translation）法、随机引物法（random priming）、PCR合成法、末端标记法、RNA标记法和免疫探针标记法。免疫探针用125I进行标记。基因探针在昆虫分子生物学研究中应用于：1.昆虫基因克隆的筛选；2.昆虫基因的定位；3.昆虫基因表达；4.在昆虫系统进化中的应用；5.在昆虫分子生态学研究中的应用。李振刚、周从照于1997年首次报道了Antheraes yamamai丝素基因在家蚕Bombyx mori中的成功表达。,二、 在植物病害研究方面的应用,(一) 病原生物标记 植物的病原生物包括真菌、细菌、线虫、病毒等。应用同位素示踪技术研究病原菌的侵染途径，寄主与病原菌的相互关系，需对病原菌进行放射性同位素标记，使其体内带有放射性。由于研究目的不同和各种病原菌本身的特性互异，因而采用不同的标记方法。标记病原生物常用下列几种方法：,1、 用放射性培养基标记病原生物 2、 用放射性寄主标记病原生物 3、 用放射性真菌标记病原线虫体 4、 用放射性细菌标记噬菌体 5、 用放射性病植物体标记传播病毒的昆虫,(二)、 标记病原生物的应用 放射性核素标记的病原生物在植物病害方面研究中的应用范围非常广泛，如病原生物和寄主的相互关系、病害感染组织的物质代谢、植物病原菌的生命过程中的生理生化等问题。,1、 病害的侵染规律的研究 根据放射性同位素标记病原生物的生长发育规律，可为研究病害的侵染途径制定防治措施提供有效手段和科学依据。因此，此方法倍受病理学家的重视和广泛应用。目前，对土传、虫传的病害应用放射性核素进行研究较为广泛，而对气流、雨水传播的病害，由于标记菌量大、范围广、人为控制条件较困难，故应用较少。,（1） 应用于土壤传播的病害： 土壤传播的病害主要有某些真菌和线虫，还有少数病毒引起的病害。如棉花立枯病，小麦花叶病毒。 （2） 应用于昆虫传播的病害： 将标记有病毒的昆虫用毛笔轻轻的转移到叶片上，使带有放射性病毒的昆虫在刺吸寄主植物的组织时，将体内标记病毒传入植物体内，使植物发病，其体内含有放射性病毒。要了解病毒在寄主体内的分布去向及昆虫媒介的传毒效果，常用放射性自显影法进行检测。,（3） 应用于种子传播的病毒： 标记菌侵入种子的方法有浸种法和花期接种法。浸种法是将标记菌液浸没被接种的作物种子，一般浸种24小时，为了加速和增加病菌液附着种子表面的量，最好接上真空泵减压抽气接种，可提高接种效率。此方法可用于阐明种子带菌后在植株体内的分布和转移情况。,2、 植物病理生理问题的研究 将标记病原生物接种后使寄主发病，然后观察症状出现后的核素积累情况，或用标记化合物（32P-KH2PO3、32P-H3PO3、14C-葡萄糖、14C-蔗糖等）引入植物体，分析患病部位及其周围组织的代谢活动情况，还可根据研究目的用放射性层析等生化方法，检测代谢物质（有机酸、氨基酸、糖等），从生理生化基本资料进一步分析植物病害的发病机制。,3、 植物抗病机制的研究 利用标记的寄主作物接菌致病后，通过自显影或制样测放射性强度，分析发病部位和健康组织的代谢活动情况，可了解病菌在寄主体内的分布密集状况、病菌分布量及寄主部位。 如有人用32P示踪剂和14C-蔗糖（0.05ci/ml溶液）引入菜豆体内，对其各部位进行放射性测量，结果表明植株发病部位的放射性明显强于健全组织。因此，放射性同位素示踪法为作物病害抗性研究提供了有效手段。,4、 DNA探针技术用于细菌和病毒的诊断： 目前，在植物病原细菌检定方面已研制出针对植物病害检测的细菌DNA探针，如番茄溃疡病毒、马铃薯腐病菌、菜豆枯萎病菌、水稻白叶枯病菌。这种检测方法，灵敏度高、特异性强，能把植病细菌鉴定到各自的种或致病变型，甚至能鉴定株系。,三、 在农药研究中的应用 为经济、有效、科学合理地使用农药，提高防治病害和虫害的效果，减少农药对作物、食品和环境的污染，对于农药对病菌和害虫作用机理，在植物体中的农药残留、降解和代谢过程，在环境中的行为和归宿，以及农药安全使用技术等问题的研究非常重要。同位素示踪技术是研究这些问题的有力手段，并有很多研究成果。,(一) 作为示踪剂的标记化合物及其用量的确定 作为示踪剂的标记化合物的选择及用量的确定是关系到示踪试验结果的可靠性甚至试验的成败。因此，要根据试验的目的，选择适宜的标记化合物并准确计算其用量。,1、 放射性核素的选择： 选用何种放射性核素，主要根据其半衰期、射线类型和能量、测量和防护条件，以及放射性核素的价格等因素综合加以考虑。常用的核素有：3H、14C、32P、35S、36Cl、和203Hg等。,2、 确定放射性核素在示踪剂的标记位置： 主要根据研究目的和分子的结构来确定标记位置。例如，有机磷农药马拉硫磷分子，它是由C、H、O、P、S等元素组成的，可选用3H、14C、35S、32P等放射性核素进行标记，如只进行残留的试验，可选用14C、35S、32P作为标记原子，如果要研究其在生物体内的代谢或在土壤中降解途径及反应机理时，要严格选择标记原子。,3、 标记化合物用量的确定： 标记化合物的用量（浓度、比活度、总活度等）要根据试验的对象、目的和要求来确定。例如，对于一般化学污染物（如农药）残留动态的试验中，标记化合物的放射性比强：14C、35S标记化合物1-5mci/mmol；32P标记化合物的量为5-10mci/mmol。在研究杀菌剂作用的细菌培养基中，引入标记物的量为10-30ci/ml。通常处理1Kg规模的物质试验中，14C标记化合物约需100ci，32P、35S标记化合物约需1mci。,(二) 农药在作物中的残留、代谢及安全施用的研究 化学农药的不合理使用造成了严重的环境污染和食品污染。因此测定农药在环境中的残留、污染途径和循环规律，以及农药在生物间的运转关系和生物浓缩倍数，制定农药安全使用技术，减少环境污染，是农业环保中的重要课题。,1、 研究农药在作物上残留和消失动态： 了解农药残留物在农作物上需要多少时间可分解消失到安全程度，为制定安全施药方案提供科学依据，试验时可按常规施药方法将放射性标记农药引入试验作物上（通常为盆栽作物）。定期动态采样，测定农药在作物上的残留量。然后，以农药的残留量为纵坐标，施药后的间隔时间为横坐标，即得农药在作物上的降解消失曲线,图1 农药在作物上的降解消失曲线 图2 农药在作物上的降解消失曲线,1、 农药在作物体内吸收和运转的研究 农药在作物体内的吸收和运转的研究，可了解农药的吸收性能，作用部位，残效性等，同时对评价作物被农药污染的程度，为合理施肥提供依据。首先将放射性标记农药引入到作物中，有如下四种方法：以喷、涂、浸等方法叶面或果实引入以水培土壤方法根引入以注入、涂布等方法茎杆引入以拌种法种子引入。然后经过一定时间后，取样测其放射性。对其研究问题进行阐明。,(三) 、 农药在土壤中残留，迁移和降解的研究 为防治害虫和杂草农药直接或间接进入土壤，残留在土壤中的农药不仅直接影响土壤微生物的活动，繁殖，代谢，而且还可通过淋溶、迁移，转化，给环境生物会带来各种不良影响。弄清农药在土壤中的吸附积累，残留和分解动态，对保护人类生存环境意义重大。,1、 土壤中农药残留的研究： 在施用标记农药于土壤或喷洒作物后，经一定时间间隔（或作物收获期以后），采土样，进行提取、测定、观察土壤中农药的残留动态。实验室的模拟试验，可取具有代表性的耕作土壤过筛，除去石砾和植物根系，引入标记农药，充分混合，测定不同间隔时间内的土壤中农药残留量动态。,2、 农药在土壤中的吸附和迁移研究： 土壤对农药的吸附能力的大小，关系到农药在土壤中的有效性和土壤对农药的净化，解毒效果。为测定标记农药在土壤中吸附率（吸着率）将含有一定量放射性标记农药的溶液加入一定量的风干土中，经一定平衡时期后，进行吸滤或离心，测定滤出液或上清液中的放射性，计算农药在土壤中的吸附率,3、 农药在土壤中降解的研究 化学农药进入土壤后，由于受土壤微生物，土壤环境中的风，日光和辐射等因素的作用，使土壤中的农药不断降解消失。如氟乐灵是一种芽前除草剂，在厌氧条件下的土壤降解较快，30天后在土壤提取态中有60.2%-64.2%降解，60天有90.0%-94.7%降解。,（1） 微生物分解： （2） 化学分解： （3） 光分解：,第三节 核素示踪技术在植物生长发育及生理代谢中的应用 植物的生长发育及产量的形成，主要决定于将环境中的光能、二氧化碳、水和其他养分合成有机物的能力及其转变为有经济价值的终产物的效率。而决定这一效率的营养代谢过程，主要有：光合作用，同化物的运输，分配与积累，土壤养分的吸收和利用。这些过程之间及与外界环境有密切关系。同位素示踪技术可用来研究这些过程规律，借以了解植物体内各个代谢过程的本质，了解和满足植物对外界环境条件的要求，对于控制作物的生长发育，提高农作物产量具有十分重要的意义。,一. 植物营养物质的吸收、运转和分配的研究 (一) 研究植物体内物质运转的方法 1. 环割法： 2. 隔离法（stout法）： 3. 蚜虫吻刺法：,(二) 物质运输速度 作为研究矿物质和有机物质的运输的核素主要有3H、14C、32P等以及它们的标记化合物，其中14C由于半衰期长，射线能量弱而被采用最多，最近由于探测仪器的进步，一些稳定性核素也被采用。,(三) 物质代谢的研究 氮，磷营养元素既是构成生命物质基础的重要元素，又是生命活动中催化、调节、供能等物质的主要组成之一。长期以来人们对氮，磷营养元素给予极大的关注，在其吸收机制、运输代谢过程、存在形态以及对植物生长发育的影响方面均有较深入的研究。利用同位素示踪技术可探明作物在发育期内对氮，磷营养元素的吸收利用规律，为合理供给作物氮，磷营养元素提供科学的依据。,1、 氮的代谢研究 氮是植物生命的基础元素，它是构成蛋白质，氨基酸的主要成分。一般用15N标记的肥料来研究土壤肥料植物的相互作用，研究作物对不同形态氮源吸收、运输和分配。利用15N证明氮被植物吸收后迅速参与物质的同化，很快合成蛋白质，并不断更新。,2、 磷的代谢 磷是植物不可缺少的营养元素，是植物体内核酸、核蛋白、磷脂、植素和多种酶类的组成部分，而且因其参与糖类、蛋白质、脂肪等化合物的代谢而成为植物物质代谢与能量代谢的调节剂。所以，长期以来人们极为关注作物对磷的吸收以及在植物体内的运转分配规律和参与代谢的途径作用等生理过程。试验表明磷被植物吸收后，几乎是立即参与植物系列的代谢活动。,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来源于植物或光合细菌的光合作用，它们利用光能将CO2和水同化合成葡萄糖。在植物和动物体内葡萄糖可以进一步合成寡糖和多糖作为储藏物，其功能是建造细胞的骨架，主要是作为化学能的来源。同位素示踪技术可以用来研究高等植物的光合作用。这里主要介绍应用14C在群体、单株或叶片水平上，对高等植物光合性状进行研究的某些方法性问题。,(一) 光合速率的测定和光呼吸的检出 1、 光合速率的测定 2、 光呼吸的检测,(二) 光合产物的转移、分布 光合产物即可用于建造新的组织器官，又可运转、贮藏于种子、块根与块茎中。因此，以14C等研究光合产物在植物体内运转，对于了解植物生长和物质生产具有重要意义。,(三) 相对质量转移速率 测量相对质量转移速率比测绝对速率(g/min.dm2)容易。相对质量转移速率可由脉冲标记法按下式求得。 Pt=Asi(As0+Asi),三、 植物根系发育和吸收作用 植物生长发育要通过根系从土壤中吸收水分和营养物质，并合成多种有机物质。根系的结构、特性和生理活动以及所处土壤环境决定着植物从土壤吸收水分与养分状况，及有机物质合成，从而影响植物的产量，根系吸收营养物质是一个极为复杂的过程。同位素示踪技术为研究根系发育，根的吸收作用提供了有利条件。,(一) 根系吸收作用的研究 植物根系吸收水分和养分的能力，取决于根的大小，根系数大小，根的总吸收面积以及根的生理活性。 1、根系吸收活力的测定 2、根系不同部位吸收能力的研究,(二) 根的发育动态和吸收中心分布 在研究根系发育动态及吸收中心时，常利用放射性同位素32P、86Rb 1. 根系的发育动态的测定 从地上植株的任何部位引入某种放射性核素，其方法有茎基部注射法；叶片涂布法；禾谷作物子叶鞘空穴注入法。引入后放射性能均匀地传递到根系的各个部分，然后取根系分布的土壤测量其放射性，根据含有根系土壤的放射性，可以测出根系发育的情况，近年来采用中子照射技术，使根系的发育与分布更加直观地显影出来。,1. 根系吸收中心的测定 研究在不同发育阶段植物根系的吸收中心，在理论和实践上都很有意义。目前主要利用32P在土壤中不易迁移的特性，预先将其埋入土壤的某一定部位，可在水平和垂直两向的不同方位上，平行地设置若干个点，然后隔一定时间分别测定各个点上的植株的放射性强度，从而作为根系活力的分布情况的判据，即以各处理的放射性之和为一面，计算出各深度和水平距离的相对百分数。这可反映出根系的吸收层和根系不同时期的吸收中心。,第四节 核素示踪技术在动物营养、繁殖及疾病诊断中的应用,同位素示踪技术在畜牧兽医领域中已有广泛应用，主要研究机体组成成分、营养物质消化吸收与代谢、畜禽繁殖等问题。这些研究使人们进一步了解畜禽营养代谢规律，为制定畜禽的饲养繁殖措施，兽医基础研究和临床诊断提供科学依据。,一、 在动物营养的研究 (一) 、 机体组成成分的测定 1、 机体水分的测定 机体水分可分为细胞内水分和细胞外水分。细胞外水分是指处于细胞以外的全部水分，为全身水量的40%50%，包括血浆、组织间隙淋巴、结缔组织中的水分。根据氚水等示踪剂在机体内稀释的容积和机体比重，能够精确测定正常动物体内的含水量。,2、 血管和细胞外水分的测定： 血管内水分和细胞外水分可以分别测定，也可同时测定，血管内水分的测定常采用标记蛋白质分子，如125I白蛋白。细胞外水分可根据个体可交换性钠极大部分分布在细胞外水中，在细胞内浓度很低，可用24Na来测定。血管外水分为细胞外水分和血管内水分的差值。,3、 个体可交换性矿质养分的测定： 同位素稀释法原理可直接应用于测定机体内某些无机成分的含量。,1、 机体内激素的测定： 1959年美国科学家亚洛（Yalow）和伯森（Berson）创建了放射免疫分析法，为此获得了诺贝尔医学生物奖。之后，与放射免疫法的原理基本相同的一些技术相继发展起来。这些技术特别适用于人和动物体内的激素，进行定量测定。此外还可以测定其他一些以微量存在与动物体内的物质，如维生素、酶、细菌、病毒、病原体、药物及某些离子等。其特点是灵敏度高，特异性强、样品用量少，放射性示踪剂引入量少且不进入体内。这类方法的建立受到人们广泛的重视，为研究许多生物活性物质在机体内的数量、分布、转化、作用及其机制提供新的分析测量方法，有力促进医学和生物学的发展，已成为许多基础学科和临床医学不可少的手段，在畜牧兽医上也有重要的应用价值。放射免疫测定有两种主要类型，即限量试剂法和过量试剂法。两类基本方法的代表是放射免疫测定法（RIA）和免疫放射物测定法（IRMA）,（1）限量试剂法： 又称饱和分析法和竞争放射分析法。其基本原理：标记抗原和抗体反应，抗体特异结合抗原，抗体数量有限，反应系统中有未标记抗原存在时，则有抗原抗体反应发生。,（2） 过量试剂法： 也称免疫放射性分析。基本程序是使待测抗原与标记抗体反应，产生标记抗体抗原复合物，未作用的标记抗体可通过与一种固态抗原发生反应而被移去。停留在溶液中抗原抗体复合物的放射性活度与抗原的浓度成正比关系。由此可求出抗原的数量。,(二) 消化与合成的研究 同位素示踪法是研究物质在机体内转移、代谢的有效手段，特别是它能在完整动物体内，在正常生理条件下，可以深入研究蛋白质、脂肪、糖类、矿物质、药剂等各类物质在动物体内的吸收、渗透、代谢与排除，为畜禽的经济有效饲养、繁殖、疾病诊断等提供充分依据。,1、 维生素的吸收利用 维生素是畜禽生长发育中不可缺少的营养元素，它们当作畜禽饲料的添加剂被利用。 2、 微生物蛋白质的合成 微生物蛋白质是动物主要蛋白质源。饲料氮转化为微生物细胞的氮，即微生物蛋白质的合成可用适宜的示踪剂进行研究。为测定十二指肠蛋白质（非氨态氮，NAN）中微生物蛋白质所占的比例，从而测定微生物物质合成的净产量和效率。,3、 脂肪酸产生速率的测定 饲料消化过程中产生挥发性脂肪酸（VFA）。反刍动物的VFA由78种组成，主要有乙酸、丙酸和丁酸三种，当动物连续地被喂饲或以很短的间隔多次喂饲的情况下，瘤胃发酵过程总以恒定速率产生VFA。如果连续灌注14C标记的脂肪酸，从瘤胃采样分析，根据达到稳定状态时放射性比活度计算VFA的产生速率。,(三) 营养物质的吸收和排泄 用放射性同位素示踪技术研究物质在胃肠道的吸收情况，可活体内进行也可在离体条件下研究。在活体的情况下，可标记物质于动物空腹时引入胃肠道内，经不同时间采取血液、尿液、粪便等样品进行测定。计算物质的吸收率，达到峰值的时间、生物的利用率等。,(一) 生殖研究 畜禽的生殖活动受到激素的控制与调节，放射免疫分析及相关技术为生殖激素的精确测定提供了有效的方法，可评价和控制家禽的繁殖,1、 发情期鉴定： 测定家禽发情周期血浆和乳汁的孕酮水平可作为发情鉴定的理论依据，有的动物发情外表症状不明显，通过孕酮的放射免疫测定可以确定黄体的分泌活动状态是否处于发情期，从而确定人工授精的适宜时间。大量分析测定结果表明，发情时孕酮水平最低，受精前确定孕酮水平可以确定母畜是否真正发情，如果孕酮水平高，表明不处于发情期。 2、 妊娠诊断： 根据血液和乳汁孕酮水平可进行母畜妊娠的早期诊断，可减少空怀孕，增加产犊数量。诊断依据是正常为受孕奶牛乳汁及血清中的孕酮含量呈周期变化，而一旦受孕，其规律性即发生变动。,(五) 疾病诊断 1、 生殖机能异常的诊断 利用放射免疫分析法对血或乳中孕酮等激素进行监测，能对奶牛卵巢机能性疾病，如卵巢囊肿，子宫积脓，死胎干缩，不孕异常等异常疾病进行诊断，并可在治疗过程中了解疗效进展。 2、 甲状腺功能的检查 甲状腺是动物机体重要分泌器官之一，它所分泌的激素参与蛋白质，脂肪，糖等代谢。会引起整个机体发生一系列病理变化，如果功能异常，会导致生长，生殖，泌乳等过程障碍。,1. 肝脏功能的测定 通常用131I标记的玫瑰红钠测定肝脏的功能。当这种物质被注入血中后，即为肝脏的多角细胞所吸收后、分泌，通过胆道系统进入十二指肠，随粪便排出体外。用一准直闪烁探头测定头部或腿部的放射性，可以获得这种染料自血中定量清除的数据，从而可以对肝脏多角细胞的功能作出估计。,（1）使动物空腹，保定后，将一个准直闪烁探头对准头侧右耳，另一个探头对准腹部脐下位置。 （2）测出每个探头对准部位的本底。 （3）经静脉一次注入131I玫瑰红生理溶液，剂量约数10Ci（视动物大小），溶液总量约数ml。 （4）交替测量每个探头位置的放射性约30min。 （5）在30min之末，给动物灌喂标准脂肪食物（数百ml全乳），用腹部探头再测定3060 min。如果担心胃排空延迟，也可静脉注射缩胆囊素（20ml生理盐液中含3mg），以代替灌喂脂肪食物。,（6）将所测得的计数率画在半对数图纸上。 （7）探头对准头侧右耳的计数能反映放射性示踪物从血中清除的情况，此清除速率可用注射131I玫瑰红钠20 min所得计数率与注射后5min的计数率的比值来表示。 （8）在半对数图纸上所画腹部的计数率可用肉眼直接观察判断。,第五节 核素示踪技术在生物技术中的应用