磁共振成像(MRI)作为一种非侵入性的成像技术，在医学研究中已经得到成功的应用，但是在植物方面的研究较少涉及。本研究利用中科院强磁场中心的高场磁共振成像装置，以模式植物水稻的根系为研究对象，建立水稻根系高分辨磁共振成像的原位无损观测方法。在建立花生的种子MRI无损成像方法的基础上，研究花生种子萌发过程中水分和储藏性脂质运转。论文主要结果如下：　　(1)水稻根系MRI成像体系的优化　　通过分析蛭石、石英砂、水稻土等介质中顺磁元素可知，水稻土和蛭石中顺磁元素含量高，尤其是Fe元素分别达到了107.0和632.8 ppm，而石英砂中顺磁元素含量最低，各种顺磁元素的含量基本均小于1 ppm，因而石英砂在根系MRI时对成像信号的干扰最小;兼顾MRI成像质量和水稻生长需求，优化确定石英砂和水稻土质量比例为3∶1和4∶1的介质是较为适宜的水稻根系MRI培养介质;根据成像设备的特点和水稻根系成像的需求，设计了适宜9.4 T/400 mm磁共振成像系统的根系成像容器。　　通过分析介质中不同的水分含量对水稻根系MRI的影响，确定当介质中水分含量达到饱和时根系MRI时根系的信号会有一定程度的提升。　　为了获得高清晰MRI成像效果，在全氟己烷中对水稻根系进行成像，可以大大的提高根系成像精度，但是全氟己烷对植物会产生不可逆转的损伤，因此该方法只能适用于研究某一固定生长阶段的根系的形态结构。　　(2) MRI造影剂在根系MRI成像中的应用　　在医学MRI研究中，顺磁性造影剂被广泛应用，但是造影剂在植物科学中的研究鲜有报道。为了拓宽MRI造影剂在植物科学研究中的应用，探讨利用造影剂马根维显(Gd-DTPA)提高水稻根系进成像的效果的可行性。　　Gd作为稀土元素对植物的生长具有低促高抑的“Hormesis效应”，研究造影剂Gd-DTPA处理的水稻根系电导率和苗高影响结果显示:在添加5mmolGd-DTPA时对水稻生长影响最小，但是成像的信号明显增强，其中根系图像的平均信号强度和平均最大信号基本都在5 mmol浓度时达到最高，而且5mmolGd-DTPA处理的样品其T1时间最低。成熟期对水稻生长影响的调查显示:Gd-DTPA对水稻株高基本没有影响，而对水稻其根系有一定的促进作用，砂土培养的水稻其平均根数和分蘖数和根干重分别增加了约96根、8个和0.8 g。　　通过优化在石英砂和砂土比例为4∶1的混合介质中，添加5mmol造影剂Gd-DTPA可以在水稻全生长发育阶段无损获得根系MRI图像。　　(3) MRI研究花生种子萌发过程中水分和脂质的运转　　在花生种子的萌发过程中，种子中的储藏脂质用于提供萌发所需要的能量。在优化9.4T强磁场MRI成像条件的基础上，研究花生种子萌发前水分和脂肪分布以及萌发过程中种子水分和脂质运转的特点，结果显示:　　本试验中的花生干种子（白沙1016）的MRI结果显示脂质呈现不均匀的空间分布，脂质主要集中在种胚与子叶下表皮，而中层和子叶上表皮中脂质含量逐渐减少。花生干种子脂肪尼罗红染色也验证了MRI观察的结果。　　花生种子的萌发过程中，水分运转主要从花生籽粒内部即两片子叶上表皮进入种子，然后通过维管束组织转运到下胚轴和胚根等区域。子叶上下表皮的水分吸收速率显示子叶上表皮具有较高的水分吸收速率，水分含量测定也说明了种胚是水分吸收和运转的主要部位。　　相比之下，脂质的转运主要是从子叶到种胚区域，而上胚轴和胚芽等生长热点区域是脂质的主要运输终点。总脂含量的测定结果显示，子叶中总脂含量下降而种胚上升，说明脂质运输的总体趋势是从子叶到种胚，也验证了MRI成像的结果。干物质、游离脂肪酸等的测定也出现了相同的结果。　　基于MRI成像方法可以直观地研究花生等作物种子萌发过程中水分吸收和脂质转运，给植物生理学研究提供新的技术支撑。