玉米種子萌發(fā)過(guò)程內(nèi)部水分流動(dòng)規(guī)律的低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)

宋 平，彭宇飛，王桂紅，宋 鵬，王開(kāi)田，楊 濤※

（1. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，沈陽(yáng) 110866；2. 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097；3. 國(guó)家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心，北京 100097）

0 引 言

玉米是中國(guó)主要的糧食作物、飼料作物和經(jīng)濟(jì)作物，玉米種子的萌發(fā)情況在其繁衍和豐產(chǎn)方面具有重要的意義[1-4]。水分是玉米種子萌發(fā)不可或缺的必要條件，研究玉米種子萌發(fā)過(guò)程中種子內(nèi)部水分的流動(dòng)規(guī)律，觀察水分的動(dòng)態(tài)運(yùn)移過(guò)程，分析其內(nèi)部生理代謝狀態(tài)，對(duì)于確定種子的發(fā)芽力具有重要的指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)的研究方法一般是基于數(shù)量統(tǒng)計(jì)的發(fā)芽率研究，或者從時(shí)間角度考量水分變化情況，亦或通過(guò)對(duì)種子生理解剖來(lái)解釋其內(nèi)部水分的分布情況。前者不能直接研究種子內(nèi)部的水分分布及動(dòng)態(tài)流動(dòng)規(guī)律，后者作為一種破壞性的檢測(cè)方法無(wú)法持續(xù)監(jiān)測(cè)同一粒種子的水分變化過(guò)程，所以尋求一種快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方式對(duì)玉米種子的萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)以其非侵入及無(wú)損傷的優(yōu)勢(shì)，能夠直觀檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征和水分分布情況，可以活體監(jiān)測(cè)作物的生理生化過(guò)程，近年在食品農(nóng)業(yè)領(lǐng)域展開(kāi)了廣泛的應(yīng)用[5-13]。牟紅梅等[14]利用橫向弛豫時(shí)間反演譜并結(jié)合質(zhì)子密度加權(quán)像，對(duì)小麥灌漿過(guò)程籽粒的水分變化規(guī)律進(jìn)行了核磁共振活體檢測(cè)研究。王淼等[15]利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)對(duì)柑橘汁胞?；潭葘?shí)現(xiàn)了人工智能的鑒定和識(shí)別。楊文鴿等[16]利用低場(chǎng)核磁共振研究了鹽溶液的漂洗對(duì)帶魚(yú)魚(yú)糜凝膠水分分布和凝膠特性的影響。國(guó)際上農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜乙怖脽o(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)作物的萌發(fā)過(guò)程展開(kāi)了諸多研究[17-27]，然而利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)對(duì)玉米種子萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

本試驗(yàn)利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)對(duì)玉米種子的胚從靜止休眠狀態(tài)恢復(fù)至生理活躍狀態(tài)的萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)連續(xù)60 h對(duì)玉米種子的吸脹、萌動(dòng)和發(fā)芽3個(gè)階段的萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，分析種子內(nèi)部的水分含量變化典型時(shí)刻的水分分布狀況，測(cè)定不同萌發(fā)溫度對(duì)種子吸水及萌發(fā)情況的影響，對(duì)深入了解種子萌發(fā)過(guò)程的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，確定后期的生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)形成情況，及生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

MiniMR-60 核磁共振儀（磁體類(lèi)型：永磁體，磁場(chǎng)強(qiáng)度：（0.5±0.05）T，射頻脈沖頻率：12.2 MHz，磁體溫度：32 ℃，探頭線圈直徑：15 mm，上海紐邁電子科技有限公司）；MGC-1500HP-2人工氣候箱（控溫范圍：有光照10～50 ℃，光照強(qiáng)度：0～40000 LX，光照方式：隔板式，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；Mettler-Toledo XS105 DualRange分析天平（最大稱(chēng)量：120 g，梅特勒上海滬司實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；另玻璃試管、刻度滴管、培養(yǎng)盒、發(fā)芽紙若干。

1.2 試驗(yàn)材料

研究材料采用沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院的2016年玉米種子，本試驗(yàn)力求對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐提供幫助，故試驗(yàn)玉米種子經(jīng)過(guò)包衣處理，品種分別為農(nóng)大108號(hào)、遼單565號(hào)、郁青一號(hào)，各品種玉米種子的主要化學(xué)成分如表1所示。

表1 玉米種子的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical constituents of corn seeds

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣本制備

將 3個(gè)品種挑選外觀一致、大小均勻、成熟飽滿的玉米種子各160粒，每4粒為1組，每個(gè)品種制作40組平行的試驗(yàn)樣本。為降低樣本間初始含水量差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)全部試驗(yàn)樣本進(jìn)行稱(chēng)質(zhì)量處理，試驗(yàn)選取的每個(gè)樣本質(zhì)量均為1.685 g，試驗(yàn)樣本的初始質(zhì)量含水率為13%左右。

1.3.2 核磁共振波譜試驗(yàn)

首先利用標(biāo)準(zhǔn)油樣通過(guò)FID（free induction decay）脈沖試驗(yàn)，尋找核磁共振的中心頻率及脈沖寬度，根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果及預(yù)試驗(yàn)效果[28-30]，本試驗(yàn)設(shè)置的參數(shù)值為：射頻信號(hào)頻率主值SF1=12 MHz，射頻90°脈沖脈寬P1=7.6 μs，射頻 180°脈沖脈寬 P2=11.8 μs。

將3個(gè)品種各40組試驗(yàn)樣本的玉米種子分別垂直裝入玻璃試管的底端，并將玻璃試管水平插入至低場(chǎng)核磁共振儀中心位置，利用 CPMG（carr-purcell-meiboomgillsequence）脈沖序列進(jìn)行核磁共振信號(hào)采集，獲取萌發(fā)時(shí)間為0 h的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，每組試驗(yàn)樣本4次重復(fù)。CPMG脈沖序列的主要參數(shù)設(shè)置如下：采樣點(diǎn)數(shù) TD=161424，累加采樣次數(shù)NS=64，射頻信號(hào)頻率偏移量O1每次設(shè)置略有不同。

1.3.3 玉米種子萌發(fā)試驗(yàn)

首先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的次氯酸鈉擦拭所有玉米種子的表面，對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行消毒處理，再利用蒸餾水沖洗 3次。然后將試驗(yàn)樣本均勻放置在墊有單層濾紙的培養(yǎng)盒中，每個(gè)培養(yǎng)盒放 1組玉米種子。用刻度滴管將等量的蒸餾水直接滴在種子表面，以便種子充分吸水，加水完畢后在種子上面再覆蓋一層濾紙，并將發(fā)芽盒做密閉處理，以防水分散失。將3個(gè)品種的各20組試驗(yàn)樣放在溫度為 25 ℃恒溫環(huán)境的人工氣候箱中，剩余的各 20組試驗(yàn)樣放在溫度為31 ℃恒溫環(huán)境的人工氣候箱中，同時(shí)進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng)，均保證發(fā)芽盒內(nèi)水分充足，并設(shè)定氣候箱光照充足。

分別于12 h（吸脹階段的典型時(shí)刻）、36 h（萌動(dòng)階段的典型時(shí)刻）、60 h（發(fā)芽階段的典型時(shí)刻）取出玉米種子[1]，用濾紙擦干種子表面水分，再利用低場(chǎng)核磁共振對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行跟蹤測(cè)量，采集此時(shí)刻試驗(yàn)樣本的核磁共振信號(hào)數(shù)據(jù)，將采集過(guò)的試驗(yàn)樣本補(bǔ)充水分后重新置于人工氣候箱繼續(xù)培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米種子萌發(fā)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。

1.3.4 核磁共振波譜反演試驗(yàn)

將核磁共振波譜分析軟件采集到的 4次重復(fù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件中計(jì)算獲取每個(gè)樣本的核磁共振數(shù)據(jù)均值，將均值作為試驗(yàn)樣本的核磁信號(hào)幅值導(dǎo)入核磁共振反演軟件，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演運(yùn)算。

根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果及預(yù)試驗(yàn)效果[28-30]，反演軟件主要參數(shù)設(shè)定如下：分組形式為多分組，反演參數(shù)為 T2，開(kāi)始時(shí)間為0.01 ms，截止時(shí)間為10 000 ms，參與反演點(diǎn)數(shù)為200個(gè)，迭代次數(shù)為100 000（根據(jù)試驗(yàn)樣本特點(diǎn)及反演波譜效果設(shè)定）。

1.3.5 萌發(fā)率測(cè)定

將萌發(fā)試驗(yàn)樣本分別于12、36、60 h從人工氣候箱中取出，對(duì)試驗(yàn)樣本萌發(fā)種子數(shù)計(jì)數(shù)（以胚部膨脹破皮為準(zhǔn)），計(jì)算種子萌發(fā)率。

種子萌發(fā)率=已萌發(fā)種子數(shù)/種子總數(shù)×100%，本試驗(yàn)過(guò)程中3個(gè)品種玉米種子總的萌發(fā)率情況，如表2所示。

表2 3個(gè)品種玉米種子的總體萌發(fā)率Table 2 Overall germinating rate of 3 varieties corn seeds

1.4 數(shù)據(jù)處理

將核磁共振反演軟件導(dǎo)出的所有數(shù)據(jù)交由 SPSS軟件進(jìn)行分析處理，所有數(shù)據(jù)均以均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米種子萌發(fā)過(guò)程內(nèi)部水分相態(tài)的劃分

圖1為隨機(jī)選擇3個(gè)品種萌發(fā)時(shí)間為0 h的任意2個(gè)試驗(yàn)樣本的核磁共振反演譜信號(hào)數(shù)據(jù)，橫坐標(biāo)為橫向弛豫時(shí)間，縱坐標(biāo)為核磁共振信號(hào)幅值。

圖1 玉米種子橫向弛豫時(shí)間反演譜Fig.1 Inversion spectrum of transverse relaxation time of corn seeds

根據(jù)低場(chǎng)核磁共振原理得知，通過(guò)T2反演譜呈現(xiàn)的多組分特征可以較為準(zhǔn)確地區(qū)分樣品內(nèi)部水分相態(tài)，根據(jù)水分含量與核磁共振T2反演譜信號(hào)幅值成正比可以計(jì)算被檢測(cè)物質(zhì)的水分含量[28-30]。通過(guò)對(duì)玉米種子萌發(fā)過(guò)程連續(xù)60 h水分分布狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論處于萌發(fā)的任何時(shí)期，每組試驗(yàn)樣本的T2反演譜均有3個(gè)波峰，觀察發(fā)現(xiàn)，每個(gè)反演譜的橫向弛豫時(shí)間T2在10與100 ms處具有明顯的分界限。

根據(jù)低場(chǎng)核磁共振原理得知，橫向弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短可以反應(yīng)樣品內(nèi)部水分自由度的大小。橫向弛豫時(shí)間越短說(shuō)明樣品內(nèi)部水分自由度越低，橫向弛豫時(shí)間越長(zhǎng)說(shuō)明樣品內(nèi)部水分自由度越高[28-30]。這里，將較短橫向弛豫時(shí)間T21（0.1～10 ms）部分的水分子定義為結(jié)合水，此種水分子與生物大分子結(jié)合緊密，動(dòng)力學(xué)活性較小，其信號(hào)幅值用A21表示；較長(zhǎng)橫向弛豫時(shí)間T22（10～100 ms）部分的水分子定義為半結(jié)合水，此種水分子流動(dòng)性受一定的制約，其信號(hào)幅值用A22表示；最長(zhǎng)橫向弛豫時(shí)間T23（100～1 000 ms）部分的水分子定義為自由水，此種水分子流動(dòng)性較強(qiáng)，其信號(hào)幅值用A23表示；用A表示玉米種子的總水分含量，則A= A21+ A22+ A23。

表3為農(nóng)大108號(hào)玉米種子在25 ℃萌發(fā)環(huán)境中，萌發(fā)時(shí)間為0、12、36和60 h的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)反演軟件得到的峰起始時(shí)間、峰頂點(diǎn)時(shí)間、峰結(jié)束時(shí)間以及峰面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其他品種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)律相近，這里不再贅述。

2.2 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分的流動(dòng)規(guī)律

2.2.1 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律

圖2為玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律，橫坐標(biāo)軸為萌發(fā)時(shí)間，縱坐標(biāo)軸為結(jié)合水的信號(hào)幅值。

表3 水分相態(tài)劃分橫向弛豫時(shí)間及信號(hào)幅值Table 3 Horizontal relaxation time and signal amplitude for moisture phase division

圖2 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律Fig.2 Flow law of internal combined water during germination of corn seeds

觀察圖2發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在2個(gè)萌發(fā)環(huán)境中結(jié)合水含量均表現(xiàn)為先迅速增加后逐漸減小的趨勢(shì)，增加速度也呈現(xiàn)逐漸減弱現(xiàn)象。成熟的種子在貯藏階段，各組織比較堅(jiān)實(shí)緊密，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)呈干燥的凝膠狀態(tài)，當(dāng)種子與水分直接接觸，種子將快速吸水膨脹。種子的化學(xué)組成主要是親水膠體，這些親水膠體快速與外界水分結(jié)合，所以萌發(fā)初期結(jié)合水含量將逐漸增加。當(dāng)種子吸水達(dá)到一定程度，種子活性增強(qiáng)進(jìn)入到萌動(dòng)階段，這個(gè)時(shí)期種子內(nèi)部的代謝開(kāi)始增強(qiáng)，進(jìn)入到一個(gè)新的生理狀態(tài)，隨著種子活性的增強(qiáng)，種子結(jié)合水將向半結(jié)合水形式轉(zhuǎn)化，水分與大細(xì)胞結(jié)合能力降低，結(jié)合水含量便呈現(xiàn)逐漸降低態(tài)勢(shì)。

2.2.2 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部半結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律

圖 3為玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部半結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律。觀察圖3發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在2個(gè)萌發(fā)環(huán)境中半結(jié)合水含量均表現(xiàn)為持續(xù)增加態(tài)勢(shì)。種子萌發(fā)過(guò)程的吸水規(guī)律表現(xiàn)為“快-慢-快”的S型，但這種吸水規(guī)律在半結(jié)合水含量的變化上并沒(méi)有體現(xiàn)，因?yàn)樘幱诿葎?dòng)階段的玉米種子雖然整體的吸水量變化微弱，但種子內(nèi)部的生理活動(dòng)依舊旺盛，種子內(nèi)部結(jié)合水、自由水同時(shí)向半結(jié)合水形式轉(zhuǎn)換，此時(shí)種子將分解調(diào)動(dòng)足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供種子生長(zhǎng)。

圖3 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部半結(jié)合水的流動(dòng)規(guī)律Fig.3 Flow law of internal semi combined water during germination of corn seeds

2.2.3 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部自由水的流動(dòng)規(guī)律

圖4為玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部自由水的流動(dòng)規(guī)律。觀察圖4發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在2個(gè)萌發(fā)環(huán)境中自由水含量均表現(xiàn)為先減小后急劇增加的趨勢(shì)，增加速度也呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)現(xiàn)象。自由水是細(xì)胞間自由流動(dòng)的水，負(fù)責(zé)把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送到各個(gè)細(xì)胞，其含量制約著細(xì)胞的代謝強(qiáng)度，自由水含量越大生物的代謝越旺盛。試驗(yàn)樣本在室溫環(huán)境放置一段時(shí)間，種子的相對(duì)濕度平衡水分將因周?chē)h(huán)境的相對(duì)濕度較大而增加（試驗(yàn)在 8月進(jìn)行），此時(shí)這部分水以游離的形式存在于種子內(nèi)部并沒(méi)有參與種子的化學(xué)反應(yīng)，但在總水含量占比很低。萌發(fā)初期，自由水參與生物的化學(xué)反應(yīng)，自由水向半結(jié)合水形態(tài)轉(zhuǎn)變，其含量呈微弱降低態(tài)勢(shì)，隨著萌發(fā)時(shí)間的推移，代謝旺盛的細(xì)胞需要大量的自由水參與生物的化學(xué)反應(yīng)，所以自由水含量呈增加態(tài)勢(shì)，而且隨著細(xì)胞代謝的增強(qiáng)水分的增加趨勢(shì)也逐漸增強(qiáng)。

2.2.4 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中總體水分的流動(dòng)規(guī)律

圖 5為玉米種子萌發(fā)過(guò)程中總體水分的流動(dòng)規(guī)律。觀察圖5發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在2個(gè)萌發(fā)化境中，核磁信號(hào)總體幅值呈逐漸遞增態(tài)勢(shì)，說(shuō)明試驗(yàn)樣本總體水分含量不斷增加，但增加速率有所不同。通過(guò)傳統(tǒng)檢測(cè)方法得知玉米種子萌發(fā)期的吸水率變化存在 3個(gè)階段，第一階段為快速吸水期，吸水速度迅速增加，第二階段為平穩(wěn)吸水期，吸水速度逐漸增大，第三階段為震蕩吸水期，本試驗(yàn)利用低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)與傳統(tǒng)試驗(yàn)（烘干稱(chēng)質(zhì)量方式）結(jié)論基本一致，說(shuō)明低場(chǎng)核磁共振是一種準(zhǔn)確的水分檢測(cè)方式。

圖4 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)部自由水的流動(dòng)規(guī)律Fig.4 Flow law of free water during germination of corn seeds

圖5 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中總體水分的流動(dòng)規(guī)律Fig.5 Flow law of total water during germination of corn seeds

2.2.5 玉米種子萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分流動(dòng)情況總體分析

圖6為3個(gè)品種玉米種子在2種萌發(fā)環(huán)境中3種水分相態(tài)流動(dòng)的整體情況。

圖6中核磁共振信號(hào)幅值0為圓心起點(diǎn)，在4個(gè)萌發(fā)時(shí)間以放射線的形式反映出相應(yīng)的各相態(tài)形式水分含量增長(zhǎng)情況。分析圖6發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種在2種萌發(fā)環(huán)境中，從0～60 h的萌發(fā)時(shí)間中3種水分相態(tài)的水分含量均有不同程度的增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度不盡相同，這里結(jié)合水增長(zhǎng)的速度均表現(xiàn)為最高，自由水增長(zhǎng)的速度均反映為最低。

在種子萌發(fā)的初期，細(xì)胞吸水后開(kāi)始了修復(fù)及活化的過(guò)程，90%的淀粉水解為葡萄糖，可溶蛋白質(zhì)直接完全氨基酸化，非可溶性蛋白質(zhì)部分被水解形成水溶性的較小分子量的蛋白質(zhì)；脂肪被水解成甘油或氨基酸，在這一階段，水分子大量參與細(xì)胞活化反應(yīng)，與種子中親水膠體結(jié)合，種子生理活動(dòng)尚未到達(dá)旺盛狀態(tài)，但種子的生理狀態(tài)已經(jīng)較休眠期有了較大的變化。

2.3 萌發(fā)溫度對(duì)玉米種子各相態(tài)水分含量的影響

圖7為3個(gè)品種玉米種子在25℃與31℃的萌發(fā)環(huán)境的核磁共振信號(hào)幅值幅值差異。

圖6 玉米種子內(nèi)部各相態(tài)水分的總體變化情況Fig.6 Overall situation of internal phase state water in corn seeds

圖7 萌發(fā)溫度對(duì)玉米種子內(nèi)部各相態(tài)水分及總體水分分布的影響Fig.7 Effects of germination temperature on the distribution of internal phase state water and total water in corn seeds

通過(guò)觀察圖7a～7j發(fā)現(xiàn)結(jié)合水與自由水的變化隨萌發(fā)溫度的改變呈現(xiàn)反復(fù)變化的態(tài)勢(shì)，而提高萌發(fā)溫度玉米種子內(nèi)部半結(jié)合水含量在各個(gè)典型時(shí)刻均呈現(xiàn)增強(qiáng)態(tài)勢(shì)。提高萌發(fā)溫度，玉米種子萌發(fā)活性增強(qiáng)，水分與生物體內(nèi)細(xì)胞結(jié)合能力增強(qiáng)，大量?jī)?chǔ)藏的物質(zhì)水解后被種胚吸收，種子細(xì)胞將吸收大量水分維持自身旺盛的代謝活動(dòng)。

植物種子的萌發(fā)，除了受自身內(nèi)部的生理?xiàng)l件影響外，還受外部環(huán)境的影響，種子發(fā)芽吸收的是液態(tài)水，當(dāng)外界溫度提高，水分吸收加快。本試驗(yàn)中提高人工氣候箱的溫度，種子內(nèi)部酶活性及呼吸作用增強(qiáng)。萌發(fā)溫度的提高，加劇了細(xì)胞的新陳代謝速度，作物的生理活動(dòng)更加旺盛，果糖、葡萄糖等有機(jī)碳水化合物的在酶的催化作用下表現(xiàn)為更強(qiáng)的生命活動(dòng)狀態(tài)，種子水分的吸收速率也將隨之增強(qiáng)。觀察圖6發(fā)現(xiàn)3個(gè)品種的玉米種子的核磁共振信號(hào)總幅值均呈增加趨勢(shì)，與傳統(tǒng)方式驗(yàn)證的結(jié)果具有一致性。

3 結(jié) 論

1）根據(jù)橫向弛豫譜的多組分特性，通過(guò)橫向弛豫時(shí)間的差異，將玉米種子內(nèi)部水分劃分為 3種水分相態(tài)，將橫向弛豫時(shí)間T21（0.1～10 ms）定義為結(jié)合水，此種水分子與生物大分子結(jié)合緊密，動(dòng)力學(xué)活性較小，其信號(hào)幅值用A21表示；橫向弛豫時(shí)間T22（10～100 ms）定義為半結(jié)合水，此種水分子流動(dòng)性受一定的制約，其信號(hào)幅值用A22表示；橫向弛豫時(shí)間T23（100～1 000 ms）定義為自由水，此種水分子流動(dòng)性較強(qiáng)，其信號(hào)幅值用A23表示。

2）3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在2個(gè)萌發(fā)環(huán)境中，結(jié)合水含量均表現(xiàn)為先迅速增加后逐漸減小的趨勢(shì)，增加速度也呈現(xiàn)逐漸減弱現(xiàn)象；自由水含量均表現(xiàn)為先減小后持續(xù)增加的趨勢(shì)，增加速度也呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)現(xiàn)象；而半結(jié)合水和總體水分含量則不斷增加，3個(gè)品種玉米種子試驗(yàn)樣本在萌發(fā)期間水分流動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)一致。吸脹階段的快速吸水、萌動(dòng)階段的平穩(wěn)吸水、發(fā)芽階段的震蕩吸水的玉米種子萌發(fā)過(guò)程的低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)與傳統(tǒng)烘干減重方式結(jié)論一致。

3）各相態(tài)水分與萌發(fā)溫度的變化不具有一致性，但當(dāng)外界溫度提高，種子內(nèi)部的半結(jié)合水和總體水分在萌發(fā)過(guò)程的各個(gè)典型時(shí)刻均表現(xiàn)為逐漸增強(qiáng)，說(shuō)明提高萌發(fā)溫度，可以促進(jìn)種子細(xì)胞與水分的結(jié)合程度，提高總體吸水速度，并提高玉米種子的萌發(fā)率。

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