用核磁共振技术确定合欢种子的吸水机制开题报告

1. 研究目的与意义

合欢（Albizia julibrissin Durazz）是含羞草亚科（Mimosaceae）合欢属（Albizia）落叶乔木，高可达16米；树冠广伞形，树皮灰棕色，平滑。二回偶数羽状复叶互生，线形至长圆形。头状花序于枝顶排成圆锥花序。荚果带状，扁平，呈绿色，老荚无毛，呈黄褐色；种子椭圆形，扁平，成熟后呈黄褐色，种皮厚，具马蹄形痕。合欢原产美洲南部，现分布区域广泛，在华东、华南、西南以及辽宁、河北、河南、陕西等省均有分布^[3]。合欢夏季开花，合瓣花冠，雄蕊多数，花为淡红色，常被用作园景树、行道树；树皮、花可入药，能安神、活血止痛、开胃利气等；此外，合欢生长迅速，性喜光，喜温暖，耐寒、耐旱、耐土壤瘠薄及轻度盐碱，对二氧化硫、氯化氢等有害气体有较强的抗性，适用于风景区造景、滨水绿化、工厂绿化等

合欢以播种繁殖，其种子具有硬实性，自然条件下难以吸水萌发，给合欢的播种和繁殖带来诸多问题。因此种子吸水特性是种子休眠与萌发研究的关键问题。

本文以合欢种子为试验材料，采用核磁共振技术确定热水处理后种子的初始吸水位点并对各位点吸水性能进行测定，初步探索种子的吸水机制，为合欢种子在生产中的合理开发利用提供理论指导和技术依据，同时为其他豆科树种种子吸水机制的研究提供依据。

2. 国内外研究现状分析

考虑到传统方法的局限性，很多学者尝试着将核磁共振技术应用到种子吸水动力学研究中。充分利用核磁共振非侵入（noninvasive）和无损伤（nondestructive）两大特点，用以快速、准确、直观地监测到种子内部的水分相态和水分分布。

近年来nmr技术在探索种子吸水机制的相关研究亦有重大突破。nmr技术作为一种无损、非侵入的测量技术，能通过测得样品氢质子密度与分布图，从而反映样品中的水分分布及含量变化，从微观层面揭示样品中水分变化规律。其中，t2弛豫在种子含水量、吸水率的测定上得到很好的应用；此外，t2弛豫图谱还被广泛的应用在种子内的水分相态组成分析。而mri技术在种子吸水中的研究则更为直观，在吸水位点的确定、水在种子内部的迁移等都能通过影像最直接的反映。

nmr上研究生物体系中水分性质最有用的实验技术。试验样品体内的水分组织的不同使t2弛豫谱呈现出多组分特征，不同的t2弛豫时间代表不同相态的水分，利用t2弛豫时间的差异可以有效探测样品体内不同相态的水分。种子在发芽和成熟过程中，内部的水分时刻在发生变化，尤其是种子处于吸胀萌发状态时种子内水分相态并非固定不变，而是处于动态变化。nmr技术在该领域的应用证实了这一点。krishnan et al.利用t2弛豫图谱以小麦和大豆种子为研究对象，发现种子在吸胀过程中不同形态水的重组。而李然等用低磁nmr对绿豆（vigna radiata(l.) wilczek.）种子浸泡过程进行研究，从一种新的角度来解释绿豆种子内部吸水的动态过程，发现种子吸入的水分存在三种相态。

3. 研究的基本内容与计划

1.仪器设备

pq001核磁共振分析仪（上海纽迈电子科技有限公司）。合欢种子所用仪器型号为nmi20-015v-1，共振频率：22.099 mhz，磁体温度：32.000.02℃，探头线圈直径：15 mm。

2.实验材料：以合欢种子为材料，将其置于5℃冰箱储藏。

4. 研究创新点

通过低场MRI技术可实现合欢种子在浸种过程中水分检测，为本实验提供了一种的快速、准确、无损的水分检测方法。同时通过T₂反演图谱横向弛豫T₂时间长短的差异可以来区分种子内部水分的状态。