【摘 要】
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种子呼吸作用、新陈代谢和细胞液营养状态与其内部水分运移过程密切相关,水分的运移规律影响种子萌发速度与质量。高压电场处理会对种子萌发过程中水分的运移规律产生影响,合理的高压电场预处理可提高种子萌发初期的活力揭示种子活力提升机理及确定最佳电场参数具有重要意义。本研究以稻花香2号为试验用水稻种子,利用低场核磁共振、高压电场处理和标准发芽试验,分析发芽率、吸水率、结合水、自由水和半结合水等变化规律,揭示经
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种子呼吸作用、新陈代谢和细胞液营养状态与其内部水分运移过程密切相关,水分的运移规律影响种子萌发速度与质量。高压电场处理会对种子萌发过程中水分的运移规律产生影响,合理的高压电场预处理可提高种子萌发初期的活力揭示种子活力提升机理及确定最佳电场参数具有重要意义。本研究以稻花香2号为试验用水稻种子,利用低场核磁共振、高压电场处理和标准发芽试验,分析发芽率、吸水率、结合水、自由水和半结合水等变化规律,揭示经高压电场处理后的种子内部水分运移机理,为高压电场处理提升种子活力研究奠定理论基础。主要研究内容及结论如下:(1)采用单因素试验,对不同电场处理条件下的水稻种子浸泡24h,分析种子吸水过程中相对吸水量和吸水速率的变化规律。试验结果表明:高压电场处理会降低水稻种子的这两个指标,使其较早的进入萌发状态。当电场为脉冲电场,强度为200k V/m,处理时间为20min的条件下,种子两个指标的下降趋势最为明显。(2)采用单因素试验,利用低场核磁共振技术,对经不同电场条件处理的水稻种子24h浸水过程中横向弛豫时间的弛豫谱中的数据进行分析,考查种子内部各相态水及总水的变化趋势,并且考查自由水和结合水波峰的结束时间的变化趋势,讨论其对种子活力的预测。试验分析结果显示:电场处理会降低种子总水量和结合水量,提高种子自由水量,并使水分比例产生大范围波动。其中电场类型为脉冲电场,电场强度为200k V/m,处理时间为20min的电场条件,种子内部的总水量和结合水量最少,自由水量最多。并且试验还发现高压电场处理后的水稻种子,其结合水波峰结束时间提前,自由水波峰结束时间延后,在上述的电场条件下,两指标的变化最为明显,后经验证,该条件下的种子活力最好,因此说明二者可以预测种子的活力。(3)通过组合试验,利用低场核磁共振技术,对不同电场强度、处理时间处理的水稻种子萌发过程中其横向弛豫时间的弛豫谱中得到的数据进行分析,考察种子内部各相态水及总水的变化规律。试验结果表明:高压电场处理后的水稻种子,在萌发期间其结合水波峰右移,结合水量较对照组相比减少,自由水量与对照组相比增加,且经电场处理后的水稻种子的半结合水波峰提前消失,说明了高压电场可以加快水分的转化,使其提前进入萌发状态。试验中的处理组L5表现最好,对应的电场强度在120k V/m-161k V/m的范围内,处理时间在13.05min-32.50min的范围内。(4)采用二因素二次通用旋转组合试验设计方法研究高压脉冲电场的电场强度和处理时间对水稻种子萌发的影响,主要考查萌发期间的种子萌发指标,并运用主成分分析方法对种子萌发指标进行降维处理,建模寻优。试验结果表明:高压脉冲电场处理水稻种子显著影响其萌发活力(p<0.05);模型决定系数R~2为0.9940;模型解析得到高压电场优化条件为电场强度150k V/m,处理时间22.75min,此时综合发芽指数Z为4.09。(5)利用低场核磁成像技术,对高压电场处理后的水稻种子萌发过程中的内部水分运移规律进行动态监测。利用核磁共振采集到的灰度图,经过统一映射后,处理为伪彩图,更为直观的展现这一过程的变化。试验结果表明:水稻种子在萌发初期水分由外界向种子的胚部移动,进入发芽期后由胚部运移到种子的需养器官,整个过程中胚部富集的水分最多。与未处理的对照组相比,处理组分别在第2天和第5天进入了萌动期和发芽期,并且胚的活力始终保持着较高的水平。
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