15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展14
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15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展14
土壤(Soils),):165；15；N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展①；程谊，蔡祖聪，张金波；(土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院；摘要：同位素稀释法是测定土壤中N素总转化速率最重；关键词：15N的同位素稀释法；氮总转化速率；15；土壤中的N以有机N、无机N等不同的形态存在；速率与NO3--N的生物同化速率相等时，
土 壤 (Soils), ): 165~171 15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展① 程
谊， 蔡祖聪， 张金波( 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京
210008 ) 摘
要： 同位素稀释法是测定土壤中N素总转化速率最重要的方法之一。自从上世纪50年代Kirkham 和 Bartholomew提出同位素稀释法的基本原理以后，随着分析技术的长足发展，一些更精确的分析和数值优化方法被广泛使用，N转化概念模型已经日益完善，使测定N的总转化速率成为现实，对土壤N素循环机制的深入研究提供了可能性。然而，15N标记方法研究土壤中N的总转化速率仍然存在较大的不确定因素。本文综述了15N同位素稀释法测定土壤N素总转化速率的原理和计算方法，以期推动同位素稀释法的研究和发展。关键词： 15N的同位素稀释法；氮总转化速率；15N丰度；分析方法；FLUAZ模型 中图分类号： S153. 6+1；S15 土壤中的N以有机N、无机N等不同的形态存在。N素各形态之间的转化速率控制各种形态的N在土壤中的含量变化。依据测定方法，土壤N素转化速率可分为总转化速率（gross transformation rate）和净转化速率（net transformation rate）。前者指土壤N从一种形态转化为另一种形态的实际转化率；后者通过测定单位时间内被转化的N形态含量净下降或转化生成的N形态含量净增加量获得。由于一种N形态均有多种输入和输出途径，所以，在自然条件下土壤中各种形态N的净转化速率是控制其转化的多种途径的总转化速率的综合结果[1]。如在无植物生长、无渗漏和径流的实验室培养条件下，NH4+-N的输入项主要是有机N的矿化，输出项包括硝化、土壤微生物同化和氨挥发；NO3--N的输入项为NH4+-N的硝化作用，输出项包括反硝化和土壤微生物同化。所以，测定土壤中NH4+-N或NO3--N的含量变化只能反映所有输入和所有输出项的总速率的相对大小，不能反映每一输入或输出项的真实速率；只能计算出有机N净矿化、净硝化和净反硝化速率，不能计算出总有机N矿化、总硝化和总反硝速率，更不可当硝化作用能认识土壤微生物对无机N的同化速率[2]。速率与NO3--N的生物同化速率相等时，土壤中NO3--N含量保持常数，净硝化速率为0，但这不等于土壤未进行硝化作用和NO3--N的同化作用。可见，即使对于 NH4+-N 和NO3--N，直接测定其含量变化可以有效地但是，指示它们的供应水平和NO3--N淋溶及径流风险，要阐明其含量变化的过程，15并进行针对性地调控，必须认识其总转化速率。15N的同位素稀释和富集技术已经被广泛的用于测定N总转化速率[2-4]。 1
同位素稀释法测定氮总转化速率的基本原理同位素稀释法是测定土壤中N素总转化速率最重要的方法之一[1]。其基本原理是将某一形态的N库用N标记后，当其他未标记N形态转化成为标记N形态时，使该N库中的 15N 丰度下降；相反，当标记N向其他形态转化时，使转化生成的N库中 15N 丰度提高。利用 15N 的稀释和富集，结合各形态N库的含量变化可以计算土壤N总转化速率。早在 1954 年irkham 和Bartholomew[5]将土壤N区分成有机N库和无机N库，并假设①15N 和 14N 具有相同的被利用的机会，②被同化了的标记 15N 不再矿化，③不发生 N 的气态损失，如氨挥发和反硝化气体产物的损失。，假定q为 15N-NH4+ 量，如果标记 NH4+-N 库（图1），Q 为NH4+-N总量，A为 15N-NH4+ 的百分超（即q/Q）t 为时间，对于非稳定状态（即：输入速率 FI 不等于输出速率FO），有机N矿化释放 NH4+ ，稀释 15N 的；同时， 丰度，但不改变NH4+-N库的 15N 数量（q）NH4+-N库中 15N 和 14N 按比例被硝化， NH4+-N 库中 15N 总量减少，即 q 值变小，但 NH4+
输出本身15N量 (q) 随着硝化作并不降低 NH4+-N库中15N 丰度。用输出速率 F O而变化的关系可以表示为[1]：dq/dt = -FO? A (t )
(1)①基金项目：国家自然科学基金项目（）和中国科学院知识创新工程领域前沿项项目(ISSASIP0702) 资助。* 通讯作者（zccai@）
作者简介： 程谊（1983―），男，安徽绩溪人，硕士研究生，主要从事土壤温室气体排放研究。E-mail: ycheng@166
第41卷 NH4+-N 总量随时间的变化则为有机 N 矿化速率（FI）和 NH4+ 硝化速率（FO）之差，即：dQ/dt标记 N 的反硝化和氨挥发损失[7]。Kirkham 和 Bartholomew[5,7]提出的同位素稀释法的基本原理为利= FI -FO
示踪技术测定
素总转化速率奠定了基础，
但(2)在任一时间t， NH4+-N 库中 15N 的量为该时间 NH4+-N 总量Q(t) 与该时间 15N 百分超A(t) 之积，即：q(t) = Q( t )?A( t )
(3) 由此可以推导出：dq/dt = Q( t )?dA/dt +A( t )?dQ/dt
(4)整理上式并积分可以得到：FI = [( Q1 - Q2 )?ln( A1/A2 )]/[ (t2- t1 )?ln( Q1/Q2 )](5)FO = FI -[( Q2 - Q1 )/( t2 - t1 )]
(6)式中: Q1 和 Q2 及 A1 和 A2 分别为时间 t1 和 t2 时，NH4+-N 总量及相应的 15N 百分超。当有机 N 矿化输入 NH4+-N 速率（FI）与硝化作用输出 NH4+-N 速率（FO）相等，为 F 时，土壤中 NH4+ 浓度（Q）为常数。此时，NH4+-N 库中15N 百分超随有机 N 矿化速率或硝化作用速率 F 的关系为[6]：A(t) = A0 ? e [-( F / Q ) t ]
(7) 式中: A0 为时间 t = 0 时的 NH4+-15N 百分超。对式（7）进行整理，得到：FI =FO =F=[ln(A0/At )]?Q/t = [ln(A1/A2 )]?Q/(t2-t1) (8) 图1
同位素稀释法模型(引自 Di[1] )Fig. 1
Conceptual model showing the influx (FI) and out-flux (FO) of mineral nutrients, diluting the isotopic tracer added tothe mineral nutrient pool 该方法要求必须加入高的 15N 量，并尽量缩短试验时间以防止微生物同化的 N 又再矿化。通过引入新的分析方法，Kirkham 和 Bartholomew[7]在随后的工作中除去了后 2 个假设，即被同化的标记 N 发生的再矿化过程，并假设服从一级反应，土壤中可能发生是他们的方法存在一些缺点[8]：(1) 只考虑了无机 N 库，并没有区分 NH4+-N 和 NO3--N。一些研究已经清楚地表明微生物优先利用 NH4+-N [9]，所以在模型系统中把 NH4+-N 和 NO3--N分开考虑是非常必要的[10]。(2) 有机态 N 库的性质被认为是均一的。实际上微生物同化的 N 量仅仅是微生物生物量 N 的一部分，而微生物生物量 N 也仅是总有机态 N 的 3% ~ 10% [3,11]。(3) 许多重要的 N 损失途径可能发生，如氨挥发、反硝化或淋溶。尤其是在野外实验中，这些过程极可能存在，不能简单地根据土壤中矿质态 N 平衡推导 N的微生物同化。2
同位素稀释法研究氮总转化速率的分析方法由于各个N库中的 15N 丰度是不断变化的，因此根据 15N 丰度测定N的总转化速率是很复杂的。自从上世纪50年代Kirkham 和 Bartholomew[5,8]的开创性工作以后，分析技术有了长足的发展，一些更精确的分析和数值方法已被广泛使用，N转化概念模型已经更趋完善。2.1
Blackburn [12]计算方法Blackburn[12]在Kirkham 和 Bartholomew[5,8]方法基础上考虑了15N的自然丰度，该方法可以用于加入低15N 量的研究。计算方法如下：m?M? M
00HM0tlogM0/M,c?m(9)c?M0?MlogH0/HtlogM,c? m(10)0/M m?c??M0/t?logH0/H,c ?m(11) 用M表示N的总含量（14N + 15N ）；H为15N百分超（被标记库的15N丰度与15N自然丰度之差）；m为总产生速率，c 为总消耗速率。当净转化速率为0时（此时 m = c 和M = M0 ），应用方程（11）；当净转化速率不为0时，则用方程（9）和（10）。这些方程既可以用于 NH4+-15N，也可用于标记NO3--15N试验。在实验条件一致下，在NH4+-15N和NO3--15N 双标记实验中，当 NH4+-N 库被标记，可以测定总矿化速率和总NH4+-N 消耗速率；当NO3--N 库第2期
程 谊等：15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展
167被标记时，可以测定总硝化速率和总NO3--N 同化速率（不考虑气体损失）。认为总 NH4+-N 消耗速率减去总硝化速率就是总的 NH4+-N 同化速率。 2.2
数值分析方法由于土壤中N的转化过程总是同时发生的，而且测定的N形态数少于需要计算的总转化速率参数个数，因此，仅仅采用算术分析方法计算各过程的总转化速率是很困难的，所以，数值分析方法越来越受到重视[4]。Myrold 和 Tiedje[3]第一次使用数值方法计算N的总转化速率，他们建立的数值模型主要包括了N的矿化（m）， NH4+-N 同化 (ia)、硝化 (n) 和反硝化过程 (d)，忽略了NO3--N 的同化和NO3--N异化还原成NH4+（DNRA）的过程（图2）。该模型采用非线性拟合方法，同时通过灵敏度分析来求算N的总转化速率。模拟结果表明零级和一级动力学方程都能够描述N的转化，但是一级动力学模型更为适合；矿化、硝化和同化速率得到了很好的拟合，而反硝化参数出现明显偏差，认为这可能是由于所用的实验条件下反硝化速率很低，以致测定时反硝化速率参数的变化不明显造成的。此外，该模型只包括了土壤中发生的部分N转化过程，也是导致偏差的一个原因。 Norg：有机态N，m：N的总矿化过程，ia：NH4+-N总同化过程，n：总硝化过程，d：总反硝化过程，Nhet：异养硝化过程图2
Myrold 和 Tiedje [3]数值分析模型Fig. 2
Numerical solution of Myrold and Tiedje Wessel 和 Tietema[13]同时考虑了 NH4+和 NO3-的同化，还有N的矿化和硝化过程，建立了新的模型（图3）。该数值方法使用计算机程序，用单一的非线性曲线拟合，使用最小的平方和作为判断标准，进行数值分析，测定N的总转化速率。 Norg：有机态N，m：N的总矿化过程，ia：NH4+-N总同化过程， n：总硝化过程，in：NO总同化过程 3--N图3
Wessel 和 Tietema [13]数值分析方法 Fig. 3
Numerical solution of Wessel and Tietema在Wessel 和 Tietema[13]的数值模型基础上，Nishio 等[14]在模型中增加了 DNRA 转化过程（图4）。由于该模型的计算机程序不能区分反硝化 (d) 和NO3--N的微生物同化 (in) 作用，所以这两作用被视为一个整体，并且假定在多次取样期间这5个转化速率是恒定不变的。由于 NH4+-N 库和NO3--N 库中的15N 丰度随时间变化而变化，为了便于测定，该方法使用了所有时间间隔上 15N 丰度的平均值。结果表明，只要采样时间间隔足够短，该数值模型能够很好地分析复杂的N转变过程，得到很好的拟合效果。 Norg：有机态N，m：N的总矿化过程，ia：NH4+-N 总同化过程， n：总硝化过程，d：总反硝化过程， in：NO3--N 总同化过程,DNRA：硝酸盐异化还原为NH4+ 过程 图4
Nishio 等[14]数值分析方法 Fig. 4
Numerical solution of Nishio et al 在总结前人研究成果的基础上，Mary等[8]提出了土壤中N转化概念模型，并建立了被广泛引用的 FLUAZ 模型 (图5)。采用 NH4+-N 和NO3--N 双标记方法，通过测定 NH4+-N、NO3--N和有机N及其它们的 15N 百分超随时间的变化，应用FLUAZ 模型可以计算出土壤中6种N总转化速率，即：有机N矿化速率 (m)、NH4+-N生物同化速率 (ia)、NO3--N生物同化速率 (in)、硝化作用速率 (n)、氨挥发速率 (v) 或反硝化作用速率 (d) 和标记后生物同化N的再矿化速率 (r)。FLUAZ 模型已经被广泛用于测定N的总转化速率[15-17]。FLUAZ 模型结合了数值方法和非线性拟合方法，并考虑了NH4+-N 和NO3--N 的微生物同化和再矿168
第41卷化作用。模型使用 Haus-Marquardt 运算法则优化分析N的转化速率，采用平均加权误差 (MWE，mean weighed error) 作为模型运行的判定标准。MWE代替普遍使用的最小平方和作为优化判定标准有两方面的优势：①能够反映测定值的变异性；②使模型拟合标准化。该模型能够自动地改变初始值以保证得到MWE的最小值，从而有效地解决了由于人为初始值估计不准确引起的误差问题。Mary等[8]的结果表明，运用 FLUAZ 模型测定土壤中N的总转化速率，实测值和模拟值之间有很好的一致性，并且证实了MWE值越小拟合的效果也越好。FLUAZ模型具有以下优点：①在计算中它不需要求近似值；②运用MWE作为优化判定标准，能够反映测定值的变异性；③能够同时测定模型中所有的转化速率并且提供了置信区间和参数间的相关矩阵；④通过灵敏度分析可以检查结果的精确性；⑤模型容易使用，运算迅速。 Humus：腐殖质，Microbial biomass：微生物生物量，m： N的总矿化过程，ia：NH4+-N总同化过程，n：总硝化过程， d：总反硝化过程，in：NO3--N总同化过程，v：氨挥发过程 图 5
FLUAZ 模型[8]Fig. 5
Compartmental system considered in FLUAZ model 在 FLUAZ 模型的基础上，Muller 等[4]提出新的概念模型（Model B，图6）。在 Model B 中，有机N被区分成易矿化态和难矿化态矿化，硝化作用区分成自养硝化和异养硝化，NO3--N的转化包括了反硝化作用和NO3--N异化还原成NH4+（DNRA），同时还考虑到了吸附态或肥料中无机N的释放速率，计算的总转化速率参数达到9个。但是，Mary等[8]认为N的转化速率被同时优化的个数不应该超过实测变量的个数，否则会使系统中的模拟值过高和可能使优化导致错误的结果，Model B 中的9个参数不可能达到很好的优化和模拟效果。为了提高计算结果的精确性，最近，Muller 等[18]提出了用马尔柯夫链蒙特卡洛随机采样方法( Markov Chain Monte Carlo, MCMC )，从而有效地避免了局域最小值问题，确保模型运算过程中找到真正的全局最小值。运用 MCMC 方法对过去文献中报道的实验数据进行重新计算，结果更加反映土壤N素总转化速率的[19]Norg：有机态N，NH4-ads：施用肥料后立即吸附NH4+-N的N库， Norgfast：微生物生物量库，NO3-sto：施用肥料后立即存储的NO3--N的N库（通过施N量和本底N量的差异可以测定），MN：有机态N总矿化过程，Naut：自养硝化过程，Nhet：异养硝化过程，INO3：NO3--N的同化过程，RNH4：吸附的NH4+-N释放过程，MNfast：微生物生物量的迅速矿化，INH4：NH4+-N的同化过程，DDNRA：硝酸盐异化还原为NH4+，RNO3：储存的NO3--N释放过程图6
Muller等 [4]提出新的概念模型（Model B）Fig. 6
Conceptual 15N tracing models of Muller et al. 2.3 算术分析方法和数值优化方法的比较Smith 等[11]详细地比较了各种方法，认为算术分析方法和数值优化方法各有利弊。算术分析方法适用于持续时间短的试验，这样能够最大限度地减少已同化的15N发生再矿化和N素转化速率变化引起的误差；而数值优化方法更适用于持续时间长的试验。当试验周期超过2周时，不考虑再矿化就会导致错误的结果；当系统中发生了再矿化和硝化作用，使用数值优化方法则会优于传统的算术分析方法[13,20]。算术分析方法的缺点在于：①它不能评价参数的不确定性；②它仅仅是利用被标记N库的总产生速率和总消耗速率进行计算，不能准确地量化具体的转化过程（如矿化速率和同化速率等），例如，该方法忽略被生物同化N的再矿化就会低估N的总转化速率[21]。Accoe 等[22]使用FLUAZ模型测定总N转化速率，得到了很好的模拟效果，但是随着培养时间的增加和取样时间间隔的延长，模拟出现偏差。Herrmann 等[23]比较了 FLUAZ 模型和两种分析方法测得的N的总矿化速率，结果表明它们测得的N的总矿化速率基本一致。与算术分析方法相比，数值优化方法能够应用于研究更多的N的转化过程和更复杂的模型，使N转化概念模型已经更趋完善[24]，数值优化分析方法越来越受到重视[4]。第2期
程 谊等：15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展
氮素总转化速率的研究进展与存在问题随着分别测定土壤有机N、 NH4+-N 和NO3--N 的15N 丰度方法的建立和完善及数值分析方法的应用，近年来采用15N稀释法研究土壤N总转化速率的报道有不断增加的趋势。在国际上 15N 稀释法已经被广泛地应用研究于土壤、沉积物中N总转化速率[25]及植被类型[26]、有机种植[27]、土壤所处的地形部位[28]、土壤有机质[29]及有机物质 C/N 比[30]、植物根系[31]等对土壤N总转化速率的影响。通过这些研究，极大地提高了人们对土壤N循环规律及其影响因素的认识。至今，NO3--N异化还原为NH4+ ( DNRA )过程尚不能用直接测定方法确定。Huygens 等[32]将 MCMC 方法应用于研究智利年降雨量达到 7000 mm 以上的森林土壤N的总转化速率，发现该森林土壤中 DNRA 过程消耗的NO3--N占总消耗量的99%，从而使降雨量大、N素不足的森林土壤有效地保持了N素。运用此方法，应用 FLUAZ 模型或 MCMC 方法，可以有效地区分土壤微生物同化无机N时对NH4+-N或NO3--N的偏好[27]。测定土壤有机N总矿化速率、总硝化作用速率及总无机N总同化速率可以认识不同土壤保持无机N的能力大小[25]。15N 标记方法研究土壤中N的总转化速率仍然存在较大的不确定因素[1]。不能正确地应用15N 稀释法和合理地解释由此得出的结果，可能得出误导性的结论[33]。在技术层面上，主要问题是如何将 15N 均匀地标记于土壤。标记 15N 分布的不均匀性可能导致过高地估计总转化速率[34]。虽然Davidson 等[35]早就提出了用多孔细针注射15N标记物的方法，且被广泛应用，当对原状土进行标记时，更难保证标记物在土壤中的均匀分布。另一个可能导致结果不能真实地反映土壤N素总转化速率的问题是标记物的加入可能改变土壤环境。15N 标记的NH4+-N或NO3--N的加入，增加了土壤中NH4+-N或NO3--N的含量，有可能促进硝化作用或反硝化作用。当以溶液态加入时，将改变土壤的水分状况。当对原状土进行标记时，即使采用Davidson 等[35]的方法，留下的针孔，使土壤的通气性发生变化。这些都将改变土壤中N的总转化速率。进行野外试验时，15N的损失，如氨挥发、NO3--N淋溶等均可能影响研究结果。硝化作用强、NH4+-N 基质限制硝化速率的土壤，这些问题更加突出, NH4+-15N 的加入将可能极大地促进硝化作用。当硝化作用使NH4+-15N含量过低时，测定误差增大。在这样的情形下，需要加大 NH4+-15N 的量或缩短试验时间，但是，这样对硝化作用的促进作 用可能更加显著。关于试验持续时间，Di 等[1]提出了4条建议，以降低分析误差。Herrmann 等[23]提出了对硝化作用强的土壤用乙炔抑制硝化作用的方法。此外，由于土壤会吸附固定 NH4+-N，其中黏土矿物吸附固定 NH4+-N 非常迅速。Davidson 等[35]发现草地土壤灭菌后，在 15 min 之内土壤非生物吸附固定了 30% 以上的 15NH4+-N 。所以，不是加入的 NH4+-15N 都参与了N的生物转化，因此使用同位素稀释法测定N的总转化速率时，必须确定一个合理的初始取样时间（同位素稀释法的 0 时值，t0）来计算总转化速率。许多研究并没有设定初始取样时间，他们的测定结果不能代表土壤N素转化的真实速率[35-37]。Davidson 等[35]发现，当不设定初始取样时间时，在森林 O2 层土壤和草地矿质土中测得的N总矿化速率分别偏高 7% 和 122%，同时总硝化速率和N总消耗速率也是偏高的，认为必须设定一个初始取样时间（t0），正确地估算初始 14N 和 15N 库数量是准确测定N总转化速率的关键。目前关于土壤N总转化速率的研究主要还在于认识规律及其与影响因素的关系，N总转化速率与N素供应、不同形态的N向环境的释放等关系的研究尚未见诸报道。虽然采用 15N 标记方法研究N素转化、吸收、迁移、氮氧化物气体产生过程等的报道很多，但是，这些研究基本上还未与N的总转化速率联系起来。例如，最近，Russow 等[38]用15N标记方法研究硝化作用和反硝化作用对 NO 和 N2O 的贡献，但并未涉及 NO 和 N2O 排放量与硝化和反硝化总速率之间的关系。参考文献：[1]Di HJ, Cameron KC, McLaren RG. Isotopic dilution methods to determine the gross transformation rates of nitrogen, phosphorus, and sulfur in soil: a review of the theory, methodologies, and limitations. Australian Journal of Soil Research, 3-230 [2]Tietema A, Wessel WW. Gross nitrogen transformation in the organic layer of acid forest ecosystems subjected to increased atmospheric nitrogen input. Soil Biology & Biochemistry, 3-951 [3]Myrold DD, Tiedje JM. Simultaneous estimation of several nitrogen cycle rates using 15N: theory and application. Soil Biology & Biochemistry,9-568 [4]Muller C, Stevens RJ, Laughlin RJ. A 15N tracing model to analyse N transformations in old grassland soil. Soil Biology &包含各类专业文献、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、高等教育、行业资料、中学教育、各类资格考试、15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展14等内容。　
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答案:C【解析】试题分析：用15N标记脱氧核苷酸研究DNA复制过程，用14C标记CO2有力地证明了CO2是光合作用的原料，用18O标记H2O有力地证明了氧气中的氧的来源，用32P标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质，所以C选项正确。考点：考查标记相关知识。意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
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DNA半保留复制 母链一分为二和子链结合 那为什么在同位素标记测成分的实验 那个 存在于最下面N15/N15链存是所有的DNA母链没有全副复制完?最后完了以后 还有一个测密度带的实验 15N/15N-DNA最重在最下面 15N/14N在中间14N/14N这个最轻在最上面 我想问的是 如果在前面的复制试验中15N/15N-DNA不是都半保留复制变成15N/14N 了为什么还会存在 15N/15N-DNA？
额,你是说那个图里的第一个试管吧,里面有15N/15N-DNA是因为它是在含15NH4Cl的培养液中生长的啊,所以肯定有这个,后面的转移到14NH4Cl中后,试管中就没有15N/15N-DNA了.补充：最后比的时候?能够说清楚些吗?那个证明DNA进行半保留复制的实验的图里面第一代和第二代都已经没有15N/15N-DNA了啊.如果这里说不清楚,HI我..能发个图来看吗?我真没看到有这样的图.DNA一般培养了几代后就都复制了,不会存在15N/15N-DNA了,除非.它是放在15NH4Cl中培养的.4发现相似题考点：核酸的种类及主要存在的部位,细胞器之间的协调配合,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化,噬菌体侵染细菌实验
分析：放射性同位素标记法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性同位素的原子参到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，以研究生物相应的生理过程．一般常用的放射性元素有：15N、3H、35S、32P、14C、18O等，在实验时应根据实验的目的来选择好被标记的元素．
解：A、根据光合作用的暗反应过程，可知碳的转移途径为二氧化碳→三碳化合物→糖类，用14C标记的CO2追踪光合作用中的C原子，C原子的转移途经是：CO2→C3→（CH2O），A正确；B、在噬菌体侵染细菌的实验中，DNA和蛋白质都含有N，故不能用15N代替32P标记DNA，B正确；C、用3H标记的亮氨酸，来研究分泌蛋白的合成和分泌过程：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，C正确；D、胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，DNA存在于洋葱的根尖细胞核和线粒体中，核糖体中不含DNA，D错误．故选：D．
点评：本题意在考查学生对实验方法知识的理解和记忆能力．生物学中有许多常见的实验方法，要求学生进行归类记忆．
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科目：高中生物
玉米体细胞中有2条染色体，控制籽粒黄色基因（A）和白色基因（a）在9号染色体上．某玉米植株是Aa染色体，同时也是9号染色体部分缺失个体，基因A位于缺失染色体上，基因a位于正常染色体上．已知含缺失染色体的花粉败育．以该玉米植株为父本与基因型为aa母体杂交，有10%的后代籽粒是黄色．对上述情况，下列解释正确的是（　　）
A、父本形成雄配子时发生基因突变B、父本形成雄配子时发生同源染色体上非姐妹染单体交叉互换C、父本形成雄配子时发生染色体变异D、父本形成雄配子时发生非同源染色体上非等位基因的自由结合
科目：高中生物
施用农家肥能提高温室作物光合作用的效率，其原因是（　　）
A、促进植物对水的吸收B、提高了温室内02的浓度C、提高了光照强度D、提高了温室内C02的浓度
科目：高中生物
人催产素是由9个氨基酸经缩合形成的九肽，该九肽中至少含有的氨基数和水解需要的水分子数分别是（　　）
A、1个和9个B、9个和8个C、8个和9个D、1个和8个
科目：高中生物
如图是四类细胞的结构模式图，请据图回答（“[]”内填数字，“”上填名称或内容）：（1）从结构上看，ⅢⅢ细胞与其他三者的根本区别是．（2）四类细胞中可能是低等植物细胞的是[]；（3）观察活细胞中的②常用的染色剂是；（4）Ⅲ细胞中不含有④，（填“能”或“不能”）进行光合作用，原因是．（5）Ⅱ细胞在一定浓度的KNO3，溶液中会发生质壁分离和复原现象，与之直接有关的细胞器是[]和[]．（6）如果Ⅰ细胞代表口腔上皮细胞，该生物的肝细胞与其结构相似但功能不同，其根本原因是．
科目：高中生物
回忆课本中的实验，回答有关实验的问题：（1）检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质的存在，可以根据它们与某些化学试剂所产生的来检测物质的种类．检测组织样液中还原糖的存在可用，检测组织样液中蛋白质的存在可用试剂，呈现的颜色为．（2）提取叶绿体中的色素可以用无水乙醇，原因是．（3）利用紫色洋葱表皮细胞进行质壁分离和复原实验时，观察到表皮细胞已经发生了质壁分离，请描述液泡的变化为．
科目：高中生物
下面关于钙在动物体内的作用的叙述，不正确的是（　　）
A、人体缺钙会影响骨骼发育B、血钙过低，动物肌肉会抽搐C、血钙过高，动物肌肉乏力D、克山病与缺钙有明显的关系
科目：高中生物
在细胞呼吸过程中，下列细胞结构不能产生CO2的是（　　）
A、水稻根细胞的线粒体基质B、苹果果肉细胞的细胞质基质C、人肝细胞的细胞质基质D、酵母菌的细胞质基质
科目：高中生物
日，美国研究人员公布，他们利用基因技术使实验鼠患上乳腺癌，并将这些实验鼠分为两组，其中一组同时接受化疗和二甲双胍治疗，对照组仅接受化疗，实验结果显示，在化疗的同时让实验鼠服用糖尿病治疗药物二甲双胍，可抑制实验鼠体内的乳腺癌细胞扩散．下列有关描述正确的是（　　）
A、正常鼠长期接触患癌鼠，其细胞癌变几率增加B、癌症是致癌因子引发的，患病几率与实验鼠年龄无关C、一只切除胸腺的鼠与一只正常鼠患癌症的几率相同D、二甲双胍不可能使细胞表面的糖蛋白减少