本文關(guān)鍵詞：基于低場核磁共振技術(shù)的水稻浸種過程種子水分檢測研究

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【摘要】：為研究水稻浸種過程中種子的水分相態(tài)、分布特征及其流動規(guī)律,應(yīng)用低場核磁共振原位無損檢測技術(shù),采用連續(xù)浸種、間歇浸種、藥劑浸種及溫湯浸種等常見處理方法,對不同品種的水稻種子的浸種過程開展了研究。根據(jù)橫向弛豫時間乃呈現(xiàn)的多組份特征,區(qū)分種子內(nèi)部的水分相態(tài)；通過T2弛豫譜信號幅值的差異,分析水稻種子水變化和流動規(guī)律；構(gòu)建橫向弛豫時間與水分相態(tài)、水分分層及弛豫譜信號幅值與水分含量的關(guān)系模型,實現(xiàn)對水稻浸種過程中種子吸水的定量化研究。利用低場核磁共振成像技術(shù),間歇獲取質(zhì)子密度加權(quán)像,研究浸種過程對水稻種子水分分布及流動過程的影響,實現(xiàn)水稻種子浸種過程內(nèi)部水分傳遞的動態(tài)可視化研究。本研究提出了一種無損的水分檢測方法,能夠更加直接準(zhǔn)確地揭示水稻種子在浸種過程中的水分變化規(guī)律,更加直觀地揭示了水稻浸種過程種子內(nèi)部的水分傳遞過程,為探求水稻種子的最佳浸泡條件以及浸種過程中的水分傳遞理論模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。本論文的主要研究內(nèi)容、試驗過程、試驗結(jié)果及結(jié)論總結(jié)如下：(1)為研究水稻浸種過程中種子的水分相態(tài)及其分布特征,利用低場核磁共振快速、無損、準(zhǔn)確的檢測技術(shù),通過硬脈沖回波序列(carr-purcell-meiboom-gill sequence,CPMG)測量水稻種子橫向弛豫時間T2,根據(jù)橫向弛豫時間T2的差異區(qū)分種子內(nèi)部的水分相態(tài)及其變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：通過乃反演譜橫向弛豫時間T2長短的差異,發(fā)現(xiàn)水稻浸種過程中種子內(nèi)部水分存在結(jié)合水、自由水2獨水分狀態(tài),同時可區(qū)分出內(nèi)層水、中層水、外層水3種水分分層；二者均能通過回歸方程合理地估測水稻在浸種過程中種子的吸水率情況；通過T2反演譜信號幅值大小的差異,發(fā)現(xiàn)水稻浸種過程中的種子總體水分含量不斷上升,但由于判定依據(jù)及劃分方式的不同,二者在水分的流動方式上略顯差異。低場核磁共振技術(shù)直觀地揭示了水稻浸種過程中種子內(nèi)部的水分變化,試驗證明這是一種具有很高效率的水分檢測方式。(2)為研究水稻種子在浸泡過程中的水分變化情況,應(yīng)用核磁共振無損、非侵入的技術(shù)優(yōu)勢,根據(jù)弛豫時間呈現(xiàn)的多組份特征,通過弛豫譜分析水稻種子不同相態(tài)水分的變化和流動過程,確定弛豫譜峰值總面積與水稻種子吸水率的回歸方程,研究了水稻浸種過程中吸水量的變化情況。利用低場核磁共振技術(shù),監(jiān)測沈農(nóng)9816號、七山占及秀子糯3個品種水稻種子48h浸種過程。每6h時間間隔利用硬脈沖自旋回波CPMG序列獲取樣品的橫向弛豫時間T2反演譜,從而分析浸種過程對水稻種子內(nèi)部水分分布的影響。試驗結(jié)果表明：通過弛豫譜峰值總面積可以合理估測水稻種子的吸水率；水稻種子在6h浸種過程中,隨著浸泡時間的增加結(jié)合水及總水含量變化趨勢為不斷上升,自由水則呈現(xiàn)不規(guī)則的反復(fù)變化態(tài)勢。根據(jù)T2反演譜信號幅值計算得到的水稻種子吸水率,發(fā)現(xiàn)3個品種在相同浸種時間的各個監(jiān)測點均反映出秀子糯吸水率最高,沈農(nóng)9816號吸水率最低,試驗結(jié)果驗證了支鏈淀粉的吸水性優(yōu)于直鏈淀粉。(3)應(yīng)用低場核磁共振原位無損檢測技術(shù),采用間歇浸種、連續(xù)浸種、藥劑浸種及溫湯浸種等處理方法,對水稻種子在浸種過程中的吸水量變化開展了研究。利用橫向弛豫時間乃反演譜分析了水稻種子在浸種過程中的水分狀態(tài)變化及吸水特性。試驗結(jié)果表明：浸種過程改變了水稻種子內(nèi)部的水分分布情況,水稻種子吸水量對各種浸種方法均高度敏感,對初始含水量不敏感。采用浸種2h,晾干1h,浸種2h的間歇浸種方式,40%福爾馬林50倍液藥劑及提高浸種溫度均可增加水稻種子浸種過程的吸水量；采用浸種3h,晾干1h,浸種1h的間歇浸種方法式及飽和澄清石灰水、強氯精300倍液均將降低水稻種子浸種過程的吸水量。試驗為水稻種子浸種過程中吸水量的測定提供了一種有效的方法,為尋求最佳浸種條件提供了數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。(4)為研究水稻種子浸種過程中內(nèi)部水分流動情況,可視化內(nèi)部水分傳遞過程,利用低場核磁共振及其成像技術(shù),監(jiān)測沈農(nóng)9816號、七山占及秀子糯3個品種水稻種子48h浸種過程。每6h時間間隔利用自旋回波(spin echo,SE)脈沖序列獲取樣品的質(zhì)子密度加權(quán)像,從而分析浸種過程對水稻種子內(nèi)部水分分布的影響。試驗結(jié)果表明：核磁共振是一種有效的水分檢測技術(shù),利用水稻種子的質(zhì)子密度加權(quán)像,能夠直觀檢測到種子內(nèi)部水分分布情況,動態(tài)的監(jiān)測到種子內(nèi)部水分流動過程,分析發(fā)現(xiàn)水分最初是從胚進入種子內(nèi)部,繼而通過種皮的滲透,最后到達胚乳部分。研究結(jié)果可以為水稻種子浸種過程中水分傳遞的理論模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S511

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