袁 鳴,朱銘瑋，侯 靜，朱瑩瑩,李淑嫻*

(1.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2.蘇州紐邁分析儀器股份有限公司，江蘇 蘇州 215163；3.蘇州市職業(yè)大學(xué)，江蘇 蘇州 215104)

刺槐(Robiniapseudoacacia)樹(shù)體高大，葉色鮮綠，可用作庭蔭樹(shù)和行道樹(shù),其根系發(fā)達(dá)，適應(yīng)性強(qiáng)，也是水土保持和西北干旱地區(qū)的主要造林樹(shù)種;其花呈白色或紅色，可以直接食用，花蜜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，還是北方重要的蜜源植物[1]。刺槐通常以種子繁殖，但因種皮存在硬實(shí)現(xiàn)象，透水性差，常常導(dǎo)致播種后發(fā)芽率低、發(fā)芽周期長(zhǎng)、出苗不整齊等現(xiàn)象[2]，這給育苗生產(chǎn)帶來(lái)了一定困難。水分是種子萌發(fā)的必要條件，干燥的種子必須吸收大量水分才能萌發(fā)。研究種子吸水量常采用質(zhì)量法，但該方法不能深入研究種子吸水過(guò)程中水分相態(tài)變化及各相態(tài)水的含量變化。

低場(chǎng)核磁共振(low nuclear magnetic resonance，L-NMR)可以動(dòng)態(tài)檢測(cè)脈沖CPMG(carr-purcell-meiboom-gill)序列信號(hào)，得到樣品自旋-自旋弛豫時(shí)間(即橫向弛豫時(shí)間T2)[3-5]。由于被測(cè)樣品內(nèi)水分流動(dòng)性的差異，使得T2譜呈現(xiàn)出多組分特征，不同T2弛豫時(shí)間范圍內(nèi)的水分代表不同相態(tài)的水分[6]，因此利用T2弛豫時(shí)間及其信號(hào)值的差異可以有效探測(cè)樣品內(nèi)水分相態(tài)及其含量的變化。有學(xué)者嘗試著將NMR技術(shù)應(yīng)用于種子吸水研究，如李然等[7]利用NMR技術(shù)對(duì)綠豆(Vignaradiata)種子吸水過(guò)程進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)綠豆種子吸水過(guò)程中存在3種狀態(tài)水，即毛細(xì)管水(capillary water)T21、自由水(free water)T22及束縛水(bound water)T23；宋平等[8]利用NMR技術(shù)研究了玉米(Zeamays)種子萌發(fā)過(guò)程中水分相態(tài)的變化，也得到類似結(jié)果。另外，牟紅梅等[9]利用NMR技術(shù)對(duì)冬小麥(Triticumaestivum)灌漿過(guò)程中水分的變化規(guī)律進(jìn)行了監(jiān)測(cè)；汪楠等[10]也利用該技術(shù)對(duì)稻谷(Oryzasativa)干燥特性與水分遷移的關(guān)系進(jìn)行了研究。NMR技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但目前對(duì)林木種子，如刺槐種子吸水過(guò)程中水分變化的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者擬采用核磁共振技術(shù)對(duì)刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行研究，利用T2弛豫時(shí)間的差異來(lái)區(qū)分種子內(nèi)部水分的相態(tài)，根據(jù)T2反演譜信號(hào)幅值的差異分析種子內(nèi)部各水分相態(tài)含量的變化規(guī)律，擬為揭示刺槐種子的吸水特性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2019年9月下旬于山東煙臺(tái)采集試驗(yàn)所用的刺槐種子，采回后先剔除刺槐種子中的夾雜物、蟲(chóng)害粒以及受損粒，再采用水選法去除空粒、癟粒，剩余飽滿種子陰干后置于4 ℃ 冰箱中待用(處理后種子的發(fā)芽率為95%)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 刺槐種子吸水率測(cè)定

隨機(jī)取一定數(shù)量的刺槐種子，用初始溫度為85 ℃的熱水浸種5 min后，從中隨機(jī)抽取解除硬實(shí)性的種子30粒，重復(fù)3次，用吸水紙擦拭種子表面水分后稱取其質(zhì)量(m1)。將抽取的種子置于燒杯中進(jìn)行浸種，待吸水3、6、9、12、24、36……108 h時(shí)分別取出種子，擦拭種子表面水分后再次稱其質(zhì)量(m2)，再將稱量后的種子放回原有燒杯中使其繼續(xù)吸水，重復(fù)上述操作過(guò)程，直至種子質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定。對(duì)照為干種子直接置于裝有清水的燒杯中浸種。按式(1)計(jì)算種子的吸水率并繪制吸水曲線。

(1)

式中：m1為浸種前的種子質(zhì)量，g；m2為浸種后各時(shí)間點(diǎn)的種子質(zhì)量，g。

1.2.2 種子吸水過(guò)程中水分相態(tài)含量的測(cè)定

按照種子吸水率測(cè)定的方法處理種子，隨機(jī)選取解除硬實(shí)性的種子30粒(3個(gè)重復(fù))，用吸水紙擦拭種子表面水平后稱取其質(zhì)量，將種子置于燒杯中進(jìn)行浸種，吸水3 h時(shí)，取出種子，放入玻璃試管，在低場(chǎng)核磁共振儀中進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)定時(shí)，采用CPMG脈沖序列，并利用SIRT(聯(lián)合迭代重建技術(shù))算法反演操作，得到T2弛豫圖譜。CPMG脈沖序列的主要參數(shù)有：主頻(SF)為23 MHz，偏移頻率(Ο1)為401 279.79 Hz，90°脈沖射頻脈寬(P1)為12 μs，180°脈沖射頻脈寬(P2)為23.04 μs，信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)(TD)為720 016，重復(fù)采樣等待時(shí)間(TW)為4 000 ms，重復(fù)采樣次數(shù)(NS)為32，回波時(shí)間(TE)為0.3 ms，回波個(gè)數(shù)(NECH)為12 000。測(cè)定后立刻將種子放入清水中繼續(xù)浸種，分別在6、9、12、24、36 h時(shí)取出種子，置于玻璃試管中，重復(fù)之前的操作。36 h后將種子置于濕石英砂中培養(yǎng)，分別在48、60、72、96 h及胚根伸出時(shí)取出種子，重復(fù)之前的操作。

1.2.3T2弛豫譜峰面積與刺槐種子含水量關(guān)系的構(gòu)建

NMR的T2弛豫譜總峰面積與樣品中氫質(zhì)子的數(shù)量成正比，故T2弛豫譜總峰面積反映了種子中水分含量的多少。參照宋平等[11]的方法將傳統(tǒng)的質(zhì)量信號(hào)換作核磁信號(hào)量，再通過(guò)回歸分析，構(gòu)建T2弛豫譜總峰面積與種子含水量的回歸方程，并通過(guò)R2檢驗(yàn)對(duì)回歸方程的擬合效果進(jìn)行校驗(yàn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖標(biāo)處理，采用SAS 6.0和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺槐種子的吸水曲線

刺槐種子的吸水曲線見(jiàn)圖1。熱水處理后種子的吸水率與對(duì)照組間差異顯著(P<0.05)，在不同的吸水階段，對(duì)照組種子的吸水率均低于熱水處理的種子。熱水處理后的種子，在0～12 h呈快速吸水階段，之后種子的吸水速度變緩，至36 h時(shí)吸水漸趨于平衡，吸水率為122.31%，而此時(shí)對(duì)照種子的吸水率僅為6.16%；吸水至72 h時(shí)，熱水處理的種子吸水率達(dá)123.75%，此時(shí)對(duì)照種子的吸水率為9.17%；吸水至96 h時(shí)，對(duì)照種子吸水率為9.36%，而熱水處理的種子吸水率達(dá)125.01%，為對(duì)照的13.36倍。由此可見(jiàn)，種皮透水性差是限制刺槐種子吸水的主要原因。

圖1 刺槐種子的吸水曲線Fig.1 The water absorption curve of Robiniapseudoacacia seeds during their imbibition

2.2 吸水萌發(fā)過(guò)程中弛豫時(shí)間(T2)與水分相態(tài)的劃分

弛豫時(shí)間(T2)反映了樣品中水分的自由度，也就是說(shuō)T2圖譜的變化能反映水分的流動(dòng)性，所以根據(jù)T2弛豫譜中的波峰位置可以辨別組織中水分流動(dòng)性的差異，從而區(qū)分不同的水分相態(tài)[12-14]。本研究中，刺槐種子吸水至萌發(fā)過(guò)程中的T2反演譜有3個(gè)明顯的波峰(圖2)，即存在3種不同相態(tài)的水。各峰結(jié)束時(shí)間T2i表示樣品中第i種水分的橫向弛豫時(shí)間，縱坐標(biāo)為信號(hào)幅值，用A2i表示第i種水分信號(hào)的強(qiáng)度。T2主要變化范圍是 0.1～1 000 ms，從左向右各峰值所在區(qū)間T2弛豫時(shí)間分別為T(mén)21、T22、T23。弛豫時(shí)間最短(T21,>0.1～1 ms)的為束縛水(bound water)，該狀態(tài)的水與生物大分子緊密結(jié)合，流動(dòng)性差，其信號(hào)幅值為A21；弛豫時(shí)間較長(zhǎng)(T22,>1～100 ms)的為不易流動(dòng)水(immobile water)，該種水分的流動(dòng)性略高于束縛水，但仍受一定的制約，其信號(hào)幅值為A22；弛豫時(shí)間最長(zhǎng)(T23,>100～1 000 ms)的為自由水(free water)，該狀態(tài)的水以游離形式存在，可以在細(xì)胞內(nèi)自由流動(dòng)，不會(huì)被植物細(xì)胞內(nèi)膠體顆?；虼蠓肿铀剑橇己玫娜軇┎⑴c物質(zhì)代謝，其信號(hào)幅值為A23。0 h時(shí)刺槐種子的T2反演圖譜只有兩個(gè)峰，第1個(gè)峰的弛豫范圍為0.14～10.67 ms，水的流動(dòng)性較弱，第2個(gè)峰的弛豫范圍為11.44～529.48 ms，水的流動(dòng)性較強(qiáng)。由于此時(shí)對(duì)應(yīng)峰的弛豫范圍與其他階段完全不相同，因此沒(méi)有將0 h時(shí)的結(jié)果與其他吸水階段進(jìn)行比較。

圖2 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中的T2反演圖譜Fig.2 Spectra inversion of transverse relaxationtime (T2) of Robinia pseudoacacia seeds during their imbibition

刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分峰頂點(diǎn)時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖3。在吸水過(guò)程中，束縛水T21的峰頂點(diǎn)時(shí)間差異均不顯著，但至胚根伸出時(shí)，束縛水消失。在吸水3～9 h過(guò)程中，不易流動(dòng)水T22的峰頂點(diǎn)時(shí)間呈增加趨勢(shì)，即峰頂點(diǎn)向右偏移，并且各測(cè)定結(jié)果間差異顯著；隨后峰頂點(diǎn)時(shí)間趨于穩(wěn)定(9～96 h)并維持在17 ms左右；當(dāng)胚根伸出時(shí)，峰頂點(diǎn)時(shí)間顯著延長(zhǎng)至27.43 ms，再次向右偏移。而在吸水萌發(fā)過(guò)程中，自由水T23峰頂點(diǎn)時(shí)間的變化幅度較大，與另外兩個(gè)峰的變化規(guī)律也不一致，總的來(lái)說(shuō)呈先上升后下降的變化趨勢(shì)：72 h前，峰頂點(diǎn)時(shí)間顯著延長(zhǎng)，即峰頂點(diǎn)顯著向右偏移，在72 h時(shí)，峰頂點(diǎn)時(shí)間達(dá)到最大值741.13 ms，說(shuō)明這一階段，水分的自由度變高，流動(dòng)性增強(qiáng)；72 h后，峰頂點(diǎn)顯著下降，當(dāng)胚根伸長(zhǎng)時(shí)顯著降低至252.96 ms，水分的流動(dòng)性明顯減弱。

不同小寫(xiě)字母表示同一水分相態(tài)峰頂點(diǎn)時(shí)間差異顯著(P<0.05)。Different lowercase letters indicate the significant difference among peak times of the same water phase(P<0.05).圖3 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分峰頂點(diǎn)時(shí)間的變化Fig.3 Changes of peak time of each water phase of Robinia pseudoacacia seeds during their imbibition

刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分的峰起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)的T2反演譜結(jié)果見(jiàn)表1。在種子吸水萌發(fā)的3～96 h過(guò)程中，束縛水T21峰起始點(diǎn)均差異不顯著，峰結(jié)束點(diǎn)、弛豫范圍呈先增加(3～60 h)再下降(60～96 h)的變化趨勢(shì)；當(dāng)胚根伸出時(shí)，種子內(nèi)部束縛水消失，水分自由度變高。測(cè)定過(guò)程中，不易流動(dòng)水T22的峰起始點(diǎn)時(shí)間也是呈先增加(3～36 h)再下降(36 h以后)的變化趨勢(shì)，且在胚根伸出時(shí)峰起始點(diǎn)時(shí)間最低，由最高時(shí)的2.00 ms顯著下降到0.57 ms。在吸水過(guò)程中，峰結(jié)束點(diǎn)呈相同的變化趨勢(shì)，但變化幅度更大些，特別是吸水6 h時(shí)，由3 h時(shí)的95.63 ms迅速增加到139.49 ms，增加了45.86%，隨后(6～96 h)各測(cè)定值的結(jié)果呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，峰結(jié)束點(diǎn)的最大值出現(xiàn)在吸水96 h時(shí)，明顯遲于起始點(diǎn)最大值出現(xiàn)的時(shí)間(36 h)。在吸水過(guò)程中，弛豫范圍呈波動(dòng)變化，其最大值同樣出現(xiàn)在吸水96 h時(shí)，比3 h時(shí)的增加了63.58 ms，增幅67.24%；在胚根伸出后T22變化范圍又顯著減小。自由水T23的起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)、弛豫范圍也是呈波動(dòng)變化的趨勢(shì)，并且也是在吸水96 h時(shí)各測(cè)定結(jié)果最大，在胚根伸出后又再次顯著減小。由此可見(jiàn)，在種子吸水過(guò)程中，束縛水的變化范圍較小，不易流動(dòng)水和自由水的弛豫范圍基本呈不斷增大趨勢(shì)，說(shuō)明氫質(zhì)子自由度逐漸升高，水分的結(jié)合能力變?nèi)酰芨玫貐⑴c物質(zhì)代謝；當(dāng)胚根伸出后，不易流動(dòng)水和自由水的弛豫時(shí)間范圍又顯著變小。

表1 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中的T2反演結(jié)果Table 1 T2 inversion of Robinia pseudoacacia seeds during its imbibition 單位：ms

2.3 核磁共振T2弛豫譜峰面積與刺槐種子含水量的關(guān)系

圖4 刺槐種子核磁共振T2弛豫譜峰面積與含水量之間的回歸關(guān)系Fig.4 The regressive relationship between NMR peakarea of T2 relaxation spectrum and moisture content of the Robinia pseudoacacia seeds

刺槐種子核磁共振T2弛豫譜峰面積與含水量的擬合曲線見(jiàn)圖4。由圖4可知，在顯著水平α=0.05進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)刺槐種子含水量與峰面積之間具有明顯的線性關(guān)系，其線性回歸方程為y= 21 132x+ 698.05，其中，y為核磁共振T2弛豫譜峰面積，x為樣品的含水量?；貧w方程中相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6，說(shuō)明方程擬合程度較好，刺槐種子核磁共振T2弛豫譜峰面積與樣品含水量具有較好的相關(guān)性。

2.4 吸水萌發(fā)過(guò)程中各峰面積及其比例的動(dòng)態(tài)變化

刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各峰面積及比例變化見(jiàn)表2。T21、T22、T23所對(duì)應(yīng)的峰面積分別為S21、S22、S23，S為3個(gè)峰面積的總和，即該時(shí)間段種子內(nèi)部各相態(tài)水含量的總和。由表2可知，吸水萌發(fā)過(guò)程中總峰面積呈先迅速上升后保持基本穩(wěn)定的“S”形變化趨勢(shì)。吸水至12 h時(shí)，總峰面積迅速由3 h時(shí)的18 681.86顯著增加至32 840.98，增加了75.79%；隨后各測(cè)定時(shí)間段的總峰面積差異不顯著，這與圖1吸水曲線的變化趨勢(shì)相同。在吸水過(guò)程中，各相態(tài)水峰面積的變化趨勢(shì)不盡相同：束縛水的峰面積總體呈先上升(3～12 h)再下降(12～96 h)的趨勢(shì)，峰面積的最大值(吸水12 h)較最小值(吸水3 h)時(shí)增加了54.82%；與束縛水的變化規(guī)律不同，不易流動(dòng)水的峰面積總體呈先迅速上升(3～12 h)后保持基本穩(wěn)定的趨勢(shì)，其最大值(吸水60 h)較最小值(吸水3 h)時(shí)增加了72.42%，大于束縛水的變化幅度；自由水峰面積的變化趨勢(shì)與不易流動(dòng)水的相似，但峰面積的最大值出現(xiàn)在胚根伸出時(shí)，是最小值(吸水3 h)時(shí)的4.16倍，變化幅度遠(yuǎn)大于束縛水和不易流動(dòng)水。

在刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中，各相態(tài)水的比例也是在動(dòng)態(tài)變化中。總的來(lái)說(shuō)，此過(guò)程中束縛水的比例呈下降趨勢(shì)，特別是在吸水24 h以后，其比例維持在4%以下，在種子中水分的占比極小。隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng)，不易流動(dòng)水的比例略呈下降的趨勢(shì)，特別是胚根伸出時(shí)，峰比例進(jìn)一步下降至最低值75.89%。盡管如此，此過(guò)程中，各測(cè)定時(shí)間點(diǎn)均是不易流動(dòng)水的占比最大，遠(yuǎn)大于自由水和束縛水的比例。隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng)，自由水的比例呈增加的趨勢(shì)，吸水3～12 h期間，自由水的比例維持在10%以下；吸水24～96 h過(guò)程中，自由水含量有所增加，維持在15%以下；胚根伸出時(shí)，自由水占比再次增加到23.02%。由此可見(jiàn)，吸水萌發(fā)過(guò)程中，束縛水、不易流動(dòng)水的比例在下降，自由水的比例在上升，因此吸水萌發(fā)過(guò)程中水的流動(dòng)性不斷增強(qiáng)。

表2 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各峰面積的動(dòng)態(tài)變化Table 2 The dynamic changes of each peak areas of Robinia pseudoacacia seeds during its imbibition

3 討 論

3.1 刺槐種子的吸水特性

硬實(shí)現(xiàn)象在植物界中，特別是豆科植物中普遍存在，是種子在脫水過(guò)程中，隨種皮結(jié)構(gòu)不斷發(fā)育而形成的。多數(shù)硬實(shí)性種子的種皮非常堅(jiān)硬，在限制水分滲入的同時(shí)也會(huì)限制氣體交換，從而影響種子的順利萌發(fā)[15]。陳麗等[16]在研究合歡(Albiziajulibrissin)種皮結(jié)構(gòu)對(duì)其吸水特性的影響中發(fā)現(xiàn)，種皮的不透水性嚴(yán)重影響了合歡種子的吸水萌發(fā)，熱水處理能有效解除其硬實(shí)性，大大提升種皮的透性；方芳等[2]認(rèn)為刺槐種子是典型的硬實(shí)性種子，種皮對(duì)種子的吸水具有明顯的力學(xué)阻礙作用，熱水處理能有效提高種子的發(fā)芽率。本研究結(jié)果再次說(shuō)明種皮透水性差是阻礙刺槐種子吸水的主要原因，采用85 ℃熱水處理后的種子吸水率明顯提高，這與白刺花(Sophoradavidii)[17]、決明(Sennatoravar.obtusifolia)[18]等植物種子的研究結(jié)果類似。

3.2 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中弛豫時(shí)間(T2)與水分相態(tài)的變化

水分是細(xì)胞內(nèi)部新陳代謝的重要介質(zhì)，也是種子萌發(fā)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸必不可少的條件。NMR 技術(shù)可通過(guò)測(cè)定樣品中氫質(zhì)子密度與分布來(lái)反映水分不同的相態(tài)，從而在微觀層面揭示樣品中水分變化規(guī)律[19]。宋平等[20]通過(guò)橫向弛豫時(shí)間T2的差異將水稻(Oryzasativa)種子中的水分區(qū)分為內(nèi)層水(internal water)(T21，0.01～0.5 ms)、中層水(intermediate water)(T22，0.5～8 ms)和外層水(external water)(T23，8～80 ms)；新鮮采收的成熟香樟(Cinnamomumcamphora)種子中也含有3 種狀態(tài)的水分，按照弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短可分為束縛水(T21，1.32 ms)、不易流動(dòng)水(T22，12.33 ms)和自由水(T23，114.98 ms)[21]。本研究利用核磁共振技術(shù)測(cè)定了刺槐種子的橫向弛豫時(shí)間T2及信號(hào)幅值A(chǔ)，發(fā)現(xiàn)種子在吸水萌發(fā)過(guò)程中同樣存在3種相態(tài)的水：束縛水(T21，0.1～1 ms)、不易流動(dòng)水(T22，1～100 ms)、自由水(T23，100～1 000 ms)。雖然上述植物種子中都含有3種相態(tài)的水，但是不同種子內(nèi)含有的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、脂肪等中的氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境以及所受的束縛力不同，所以各相態(tài)水分的弛豫時(shí)間也不盡相同。在0 h時(shí)，刺槐種子內(nèi)只有2個(gè)峰，這可能是因?yàn)閯偨?jīng)過(guò)熱水處理后的種子只是種皮開(kāi)始軟化，但內(nèi)部環(huán)境沒(méi)有發(fā)生明顯變化，細(xì)胞也未開(kāi)始活化，此時(shí)種子內(nèi)水分結(jié)構(gòu)與其他測(cè)定時(shí)間段不同。

本研究發(fā)現(xiàn)刺槐種子吸水過(guò)程中束縛水的弛豫范圍明顯右移，其弛豫范圍的最大值為1.71 ms(72 h)，而最小值即3 h時(shí)僅為1.04 ms；不易流動(dòng)水和自由水的弛豫時(shí)間范圍也基本呈不斷增大的趨勢(shì)，即峰明顯向右偏移，造成峰右移的可能是由于隨著種子的不斷吸水，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度降低，導(dǎo)致水分結(jié)合能力逐漸變?nèi)??；ㄉ?Arachishypogaea)[22]、玉米種子[23]萌發(fā)過(guò)程中自由水的變化趨勢(shì)與刺槐種子相似，但花生種子吸水過(guò)程中束縛水的弛豫時(shí)間變化不大，這與刺槐種子不同，付曉記等[22]認(rèn)為這主要是由于浸種期間花生種子中的有機(jī)物變化不大，致使與之結(jié)合水分的數(shù)量整體上也相對(duì)穩(wěn)定。此外，當(dāng)刺槐種子胚根伸出時(shí)，束縛水完全消失，不易流動(dòng)水、自由水這兩個(gè)峰卻明顯向左偏移，水分的流動(dòng)性好像又有所變?nèi)?，具體原因有待進(jìn)一步研究。

3.3 刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中各相態(tài)水分含量的動(dòng)態(tài)變化

吸水萌發(fā)過(guò)程中種子內(nèi)各相態(tài)水分的含量是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中，束縛水峰面積總體呈先上升再下降的趨勢(shì)，不易流動(dòng)水、自由水的峰面積先增加而后保持基本不變，說(shuō)明隨著種子內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解以及轉(zhuǎn)化等活動(dòng)的進(jìn)行，束縛水與物質(zhì)的結(jié)合程度不再那樣牢固，而不易流動(dòng)水、自由水的流動(dòng)性變高。胚根穿過(guò)種皮時(shí)，自由水峰面積較上一階段顯著增加近1倍，這主要是因?yàn)樽杂伤羌?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，自由水含量越高表明生物的代謝越旺盛。玉米種子在萌發(fā)過(guò)程中束縛水、不易流動(dòng)水的變化與刺槐種子類似，但其自由水的含量卻先減少后增加，因此不同植物種子各相態(tài)水含量的變化規(guī)律并不完全相同[8]。另外，大多數(shù)植物種子吸水過(guò)程中自由水含量較多，如花生種子[22]；而宋平等[8]在研究玉米種子萌發(fā)過(guò)程中水分流動(dòng)規(guī)律時(shí)則發(fā)現(xiàn)，束縛水含量高于其他兩種相態(tài)水分，但刺槐種子卻是不易流動(dòng)水含量占比遠(yuǎn)超過(guò)束縛水和自由水的總和。本研究還發(fā)現(xiàn)，刺槐種子吸水萌發(fā)過(guò)程中，束縛水不僅峰面積在下降，其峰比例總體也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而Garnczarska等[23]則發(fā)現(xiàn)羽扇豆(Lupinusangustifolius)種子吸水過(guò)程中束縛水比例卻迅速增大。刺槐種子內(nèi)不易流動(dòng)水的峰比例呈下降趨勢(shì)，自由水的比例則一直呈增加趨勢(shì)，雖然自由水的占比不是特別高，但占總含水量的比例卻顯著增大。綜上所述，不同植物種子內(nèi)的主要水分相態(tài)、各相態(tài)水分含量的變化規(guī)律并不相同，上述差異與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的種類、種子萌發(fā)速度的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

1)刺槐種子吸水曲線表明，85 ℃熱水處理的刺槐種子吸水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照組種子，0～12 h為快速吸水階段，隨后吸水速率變緩，至36 h時(shí)吸水趨于平衡。

2)回歸分析發(fā)現(xiàn)，刺槐種子水分質(zhì)量(x)與核磁共振弛豫圖譜峰面積(y)呈顯著一元線性回歸關(guān)系，其線性回歸方程為：y= 21 132x+ 698.05，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6。

3)利用弛豫時(shí)間(T2)的差異可區(qū)分種子內(nèi)部水分的相態(tài)，吸水過(guò)程中刺槐種子主要存在3種相態(tài)的水，即束縛水、不易流動(dòng)水、自由水。

4)通過(guò)T2反演結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種子吸水過(guò)程中，束縛水的峰頂點(diǎn)、起始點(diǎn)變化不明顯，峰結(jié)束點(diǎn)、弛豫范圍呈先增加再下降的變化趨勢(shì)，胚根伸出時(shí)，種子內(nèi)部束縛水消失。此過(guò)程中，不易流動(dòng)水的峰頂點(diǎn)時(shí)間先增加后趨于穩(wěn)定，胚根伸出時(shí)，峰頂點(diǎn)時(shí)間再次增加；弛豫時(shí)間范圍基本呈不斷增大的趨勢(shì)。自由水的峰頂點(diǎn)先上升后下降，吸水72 h時(shí)，峰頂點(diǎn)時(shí)間達(dá)到最大值；弛豫范圍呈增大趨勢(shì)，但在胚根伸出時(shí)，范圍減小。

5)通過(guò)分析吸水過(guò)程中刺槐種子各相態(tài)水的峰面積及比例變化發(fā)現(xiàn)：束縛水峰面積呈先上升再下降的趨勢(shì)，但峰比例總體呈下降趨勢(shì)；不易流動(dòng)水的峰面積呈先上升隨后保持穩(wěn)定趨勢(shì)，峰比例略呈下降趨勢(shì)；自由水的峰面積不斷上升，且在胚根伸出時(shí)，增幅近1倍，峰比例也呈上升趨勢(shì)。