一种检测水稻种子老化过程中理化特征影响的方法
技术领域
本发明涉及老化过程对水稻种子理化特征影响的检测方法，尤其涉及一种检测水稻种子老化过程中理化特征影响的方法。
背景技术
种子活力直接影响幼苗的生长状况，稻谷作为种子,在储藏过程中其活力会下降，每年将造成巨大的经济损失，因此稻谷的耐贮性已被人们日益关注。研究稻谷耐贮性的方法主要包括自然老化和人工加速老化，而自然老化又很缓慢，人工加速老化主要是人工创造种子老化条件，加速其劣变过程，使种子活力差别加大。
近年来，低场核磁共振技术(LF-NMR)作为评价水迁移率和分布动力学的分析技术越来越受欢迎.LF-NMR具有非破坏性和多功能性，利用弛豫谱反应样品中氢质子的相互作用，通过对弛豫信号的监测可以获得水分的状态特性和流动信息。LF-NMR是一种快速、无损、低成本的技术，在食品科学中被普遍使用，但利用LF-NMR对种子老化过程的研究还鲜见报道。本发明方法采用低场核磁共振技术对收集的水稻样本进行核磁共振波谱数据采集、质子密度像采集，同时进行标准发芽试验以及数据处理，旨在为水稻种子老化过程对水稻种子理化特征影响的检测提供新的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测水稻种子老化过程中理化特征影响的方法，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种检测水稻种子老化过程中理化特征影响的方法，该方法包括步骤如下：
S1.收集水稻种子样本，并对水稻种子进行老化处理；
S2.采集具有不同老化时间段水稻种子的核磁共振波谱数据；
S3.采集具有不同老化时间段水稻种子，利用低场核磁共振成像系统进行核磁共振成像试验；
S4.具有不同老化时间段的水稻种子按照国家标准进行发芽试验，测试发芽率；
S5.数据处理。
本发明优选的：步骤S1中所述的收集水稻种子样品，并对水稻种子进行老化处理包括步骤：
S1.1收集水稻种子样本，保存方式为室温贮藏,试验随机挑选成熟饱满的水稻种子；
S1.2对水稻种子样本进行老化处理，将水稻种子样本放入老化箱，控制老化箱维持恒定温度为40℃的条件下老化不同的时间段，并对其进行相应的老化处理，分为A1-A20、B1-B3、C1-C20试验组，并进行标记。
本发明优选的：步骤S2中所述的采集具有不同老化时间段水稻种子的核磁共振波谱包括步骤：
S2.1将编号为A1-A20在老化过程中处于不同时间点的水稻种子样本，放入直径为12mm的玻璃试管并将其置于低场核磁共振仪,采用free induction decay脉冲序列确定核磁共振仪的中心频率及硬脉冲脉宽，采用carr-purcell-meiboom-gill脉冲序列测量横向弛豫T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线，该序列是对试验样本沿Y轴方向先进行90°射频脉冲，再施加n个180°射频脉冲，最后将每个阶段的信号记录下来形成的；该试验共设20个平行试验组，每组20粒水稻种子，数据是在32℃的恒定温度下，通过3次扫描，从3000次回波信号中采集获得的核磁共振信号，重复扫描时间间隔为2000ms，重复采样32次。
本发明优选的：步骤S3中所述的采集具有不同老化时间段水稻种子利用低场核磁共振成像系统进行核磁共振成像试验包括步骤：
S3.1将编号为B1-B3在老化过程中处于不同时间点的水稻种子样本，利用低场核磁共振成像系统进行核磁共振成像试验，该试验共设3个平行试验组，每组3粒水稻种子，将水稻种子样本水平放置于直径为12mm的核磁共振玻璃管底端，为清晰检测到每粒种子的情况，这里需要注意，种子放置过程中不可出现重叠现象，利用自旋回波成像序列，获取不同时间点的水稻种子样本的质子密度图像，试验采集的是冠状面图像，其主要参数设置如下：FOV Read＝60mm，Offset Read＝0mm，FOV Phase＝60mm，GxOffset＝-30，GyOffset＝50，GzOffset＝-480，RFA90％＝1，RFA180％＝2，TR＝120ms，TE＝5.885ms，Averages＝256。
本发明优选的：步骤4中所述的具有不同老化时间段的水稻种子按照国家标准进行发芽试验，测试发芽率，包括步骤：
S4.1将编号为C1-C20在老化过程中处于0、7、14、21、28d不同时间点的水稻种子样本，进行为期7d的标准发芽试验，在培养皿里垫上2层发芽纸，充分吸湿，沥去多余水分，用3％的次氯酸钠溶液消毒后再用3次蒸馏水冲洗水稻种子，最后将这些种子直接放在湿润的发芽纸上，将培养皿盖盖好，放在智能人工气候培养箱RTOP-268D中，设置其萌发温度为27℃，光照为12h光照及12h无光照的分段模式，共计7d，每天记录种子萌发数目及幼苗高度，并在每个发芽盒里等量补充发芽纸水分，每个试验小组均为100粒水稻种子，每个梯度划分4个平行试验组，最后对各平行小组试验结果取平均值作为最终的试验结论。
本发明优选的：步骤5中所述的数据处理包括步骤：
S5.1试验过程得到的所有数值型数据均使用SPSS23.0统计软件进行分析，通过质量归一化计算水稻种子氢质子信号的峰面积，测得其相对含量，该方法将消除由于质量不同造成的氢质子含量不同的影响，试验分析过程中所用数据，如平均值、标准差等，均由3次重复采样数据去除离散数据点后计算而得出；
S5.2将核磁共振成像软件采集到的256pixel×256pixel的灰度图像，利用纽迈核磁共振图像处理软件进行统一灰度、伪彩、滤波等处理，以获得更适合观测的图像信息。
本发明的有益效果是：
本发明利用核磁共振反演及其图像处理软件对采集到的信息进行处理，结合标准发芽试验对老化过程中的水稻种子生理特征进行记录，测定了种子生理生化变化过程，揭示这些变化与种子生活力及活力之间的相互关系，对种子劣变的内在机理研究提供了参考依据，从而最大限度地发挥了核磁共振检测技术的无损伤、非接触式检测的优点。
附图说明
图1放置在塑料网架上老化14d的水稻种子试验样本情况；
图2塑料网架的位置；
图3放置在金属网架上老化14d的水稻种子试验样本情况；
图4金属网架的位置；
图5老化过程中不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线；
图6老化过程中不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)时间分布单指数模型；
图7老化过程中不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)时间分布多指数模型；
图8老化过程中不同时间点的水稻种子样本的结合水含量的变化；
图9老化过程中不同时间点的水稻种子样本的自由水含量的变化；
图10老化过程中不同时间点的水稻种子样本的总水含量的变化；
图11老化过程中不同时间点的水稻种子样本的质子密度图像。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例：
实验材料：沈农265号，于2018年10月采集于沈阳农业大学辽中水稻试验站，保存方式为室温贮藏。
水稻种子老化方法：为了得到具有不同发芽率的水稻种子，通过人工加速老化方法使种子产生不同程度的劣变。随机挑选成熟饱满的水稻种子2409粒为一个测定样本，在大小为12cm*12cm*6cm带盖的塑料老化盒底部加入约140ml的去离子水，在5cm高度处交叉放置2个带有若干直径为3mm*7mm椭圆形网孔的塑料网架。根据试验需求分配不同小组试验样本至不同的老化盒，并将该小组全部水稻种子试验样本在网架上平铺成一层，盖上老化盒塑料盖，但老化盒体不进行密封处理。试验过程需注意水面高度，确保老化盒底水分不会渗透到网架及网架上放置的种子上面，最后用记号笔依据试验分组编号在老化盒体上进行标记。
调整老化箱温度为40℃并维持恒温后，将所有老化盒体排成一排放置于老化箱的网架上，老化盒之间保持2.5cm的距离以确保被老化的水稻种子受温均匀。由于老化箱温度相对较高，老化盒水分会有蒸发现象发生，蒸发的水分将凝结于老化盒的塑料盖上，为防止老化盒盖的水分滴落在水稻种子试验样本上影响最终检测结果，所以每隔一段时间必须用吸水纸擦去老化盒盖凝结的水分。
具体试验项目开展情况如下：编号为A1-A20、B1-B3的水稻种子样本持续老化28d，分别于老化0、7、14、21、28d时间点取出试验样本，对试验样本编号为A1-A20的水稻种子样本进行核磁共振波谱试验。编号为B1-B3的水稻种子样本进行核磁共振成像试验，检测后将试验样本继续置于老化箱进行持续老化处理。编号为C5-C8的水稻种子样本持续老化7d，编号为C9-C18的水稻种子样本持续老化14d，编号为C13-C16的水稻种子样本持续老化21d，编号为C17-C20的水稻种子样本持续老化28d，将编号为C1-C20的全部水稻种子均进行标准发芽试验。
低场核磁共振波谱采集方法：
本研究采用LF-NMR分析仪NMI20-015V-I(上海纽迈电子科技有限公司)结合Windows平台，采用多指数拟合分析(T-Invfit)程序进行了核磁共振试验测量。该核磁共振仪磁场强度为(0.5±0.08)T，质子共振频率为21MHz。
将编号为A1-A20在老化过程中处于0、7、14、21、28d不同时间点的水稻种子样本，放入LF-NMR玻璃管(直径12mm),采用free induction decay(FID)脉冲序列确定核磁共振仪的中心频率及硬脉冲脉宽，采用carr-purcell-meiboom-gill(CPMG)脉冲序列测量横向弛豫T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线，该序列是对试验样本沿Y轴方向先进行90°射频脉冲，再施加n个180°射频脉冲，最后将每个阶段的信号记录下来形成的。该试验共设20个平行试验组，每组20粒水稻种子，数据是在32℃的恒定温度下，通过3次扫描，从3000次回波信号中采集获得的核磁共振信号。重复扫描时间间隔为2000ms，重复采样32次。
核磁共振成像试验：
将编号为B1-B3在老化过程中处于0、7、14、21、28d不同时间点的水稻种子样本，利用LF-NMR成像系统进行核磁共振成像试验。该试验共设3个平行试验组，每组3粒水稻种子，将水稻种子样本水平放置于直径为12mm的核磁共振玻璃管底端，为清晰检测到每粒种子的情况，这里需要保证种子放置过程中不出现重叠现象。利用自旋回波(SE)成像序列，获取不同时间点的水稻种子样本的质子密度图像。试验采集的是冠状面图像，其主要参数设置如下：FOV Read＝60mm，Offset Read＝0mm，FOV Phase＝60mm，GxOffset＝-30，GyOffset＝50，GzOffset＝-480，RFA90％＝1，RFA180％＝2，TR＝120ms，TE＝5.885ms，Averages＝256。
标准发芽试验
将编号为C1-C20在老化过程中处于0、7、14、21、28d不同时间点的水稻种子样本，进行为期7d的标准发芽试验(每4个小组为一个平行试验组：编号为C1-C4老化时间为0d，编号为C5-C8老化时间为7d，以此类推，其他平行试验组老化时间分别为14、21、28d)。在培养皿里垫上2层发芽纸，充分吸湿，沥去多余水分，用3％的次氯酸钠溶液消毒后再用3次蒸馏水冲洗水稻种子，最后将这些种子直接放在湿润的发芽纸上，将培养皿盖盖好，放在智能人工气候培养箱RTOP-268D(浙江托普仪器有限公司)中，设置其萌发温度为27℃，光照为12h光照及12h无光照的分段模式，共计7d。每天记录种子萌发数目及幼苗高度，并在每个发芽盒里等量补充发芽纸水分。每个试验小组均为100粒水稻种子，每个梯度划分4个平行试验组，最后对各平行小组试验结果取平均值作为最终的试验结论。
数据处理:
试验过程得到的所有数值型数据均使用SPSS23.0统计软件进行分析。通过质量归一化计算水稻种子氢质子信号的峰面积，测得其相对含量，该方法将消除由于质量不同造成的氢质子含量不同的影响。试验分析过程中所用数据，如平均值、标准差等，均由3次重复采样数据去除离散数据点后计算而得出。
将核磁共振成像软件采集到的256pixel×256pixel的灰度图像，利用纽迈核磁共振图像处理软件进行统一灰度、伪彩、滤波等处理，以获得更适合观测的图像信息。
人工加速老化试验过程及其情况分析:
本试验分别采用了塑料及金属2种材质的网架，2种网架均放置在大小一致的老化盒内。通过预试验发现，金属网架上放置的水稻种子发霉、长毛现象严重，个别种子还有根萌发，种子几近全部裂变，而塑料网架上放置的水稻种子外观无太大变化，如图1-4所示。
图1-4中展示均为老化14d的水稻种子样本，其中图1和图2分别为塑料网架的水稻种子样本及网架高度情况；图3和图4为金属网架的水稻种子样本及网架高度情况。
此种现象发生原因除了网架材质的不同之外，也与金属网架更低、距水面距离更近有关，同时也与塑料网架采用双层交叉形式，而金属网架仅为单层这一因素分不开(蒸发凝结的水分存储在网架底层，在单层网架上的水稻种子可直接接触到水分)。鉴于此种情况，本试验均采用双层塑料网架进行，文章中的全部试验数据也均为在此试验条件下采集获取。
每次利用核磁共振波谱试验对试验样本的检测均获得一个以PEA为后缀的原始文件(Li et al.,2016)，它是关于横向弛豫衰减信息的曲线(Wang et al.,2018)，也就是氢质子被CPMG脉冲序列180°反向脉冲后对应的信号数据(Hou et al.,2019；Srikaeo etal.,2018)。为了对不同老化时间水稻种子样本的衰减情况有一个更直观地认识，这里从不同老化时间的20组平行试验组的3次重复采集数据中，随机选取一个T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线的PEA文件，然后利用文本文档打开并获取该条衰减曲线的原始数据，最后将数据重新导入数据分析软件进行图形绘制，从而实现对不同老化时间水稻种子样本衰减的PEA后缀原始采集情况的对比分析，如图5所示。
观察图5发现，未经老化处理的水稻种子样本衰减速率最快，均高于经过老化处理的水稻种子样本，随着老化时间的延长，水稻种子样本衰减速率是增强的，即老化越久衰减越快。T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线的衰减速率与试验样本氢质子含量及氢质子的游离性密切相关，这里不同的衰减速率表明老化过程改变了样本的氢质子含量或其游离状态，说明在老化过程中存在水分的迁移或水分含量、分布情况的改变，但单纯从T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线无法对这种变化进行更为详尽的解释，所以这里进一步对于这些PEA后缀的原始文件利用T-Invfit软件将CMPG脉冲序列衰减曲线拟合为横向弛豫时间T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)分布的单指数及多指数模型(Wang et al.,2018)。
图6是用LF-NMR弛豫法对在老化过程中处于不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)时间分布的单指数模型，该模型是被测系统中不同水组分的加权平均值，T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值越大，说明系统中水分子的总迁移率越强(Ozel et al.,2017)。不同化学环境中氢质子的横向弛豫时间不同，横向弛豫时间的不同反应了不同的氢质子状态(Zhang et al.,2013)，所以横向弛豫时间可以提供试验样本水分状态及水分分布信息。T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值越大，说明水分流动性越高，T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值越小，说明水分流动性越低，根据T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值信息，可以进行水分状况和水分流动的监测，提供老化过程对水稻种子水分情况的影响。
观察图6发现，未老化的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值最大，均高于老化后的水稻种子样本，随着老化时间的延长，T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值呈递增态势，说明随着老化的进行，水稻种子内部水分流动性增强，这里分析老化过程可能造成了水稻种子内部自由流动水分的增加，这一结论有待进一步验证。所以，利用LF-NMR弛豫法对在老化过程中处于不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)时间分布构建多指数模型，该模型是对被测系统中不同迁移率的水分子以峰的形式进行区分，每个峰代表一种具有特定迁移率的水分子，水分子迁移率越强，T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值越大(Oztop et al.,2010；Sánchezalonso et al.,2014)。
图7是在老化过程中处于不同时间点的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)时间分布的多指数模型。观察图7发现，所有被调查的氢质子分布在一个对数周期内成现出相似的双峰分布，弛豫谱的这种分布反应了水分的多组分性质(Al-Habsi etal.,2017)，其中每一个可检测到的氢质子都有自己的弛豫时间(Fan et al.,2013)。
种子中的水分一般以自由水和结合水两种状态存在，自由水又称游离水，结合水又称束缚水。自由水是生物化学的介质，存在于种子表面、毛细管和细胞间隙中，不被种子的胶体吸附或吸附性很小。自由水具有水的一般特性，可作为溶剂，很容易受到外界环境的影响而蒸发出去。结合水与种子内的亲水胶体(如淀粉、蛋白质)物质中的化学基团以氢键或氢桥等链接从而牢固结合(如羧基、氨基、肽基等)，不能在细胞内自由流动，不容易受外界条件的影响。
图7中出现了两个峰说明试验样本中存在两个质子群，根据横向弛豫时间不同可以区分不同种类的质子(Sánchez-Valencia et al.,2015；De’Nobili et al,2015)，即自由水及结合水质子(Bluemich et al.,2010)。这里分别为定义为T21(自旋—自旋或横向驰豫时间)及T22(自旋—自旋或横向驰豫时间)，表明两个水组分具有不同的分子环境，两个峰对应的信号幅值标记为A21及A22，代表每个水分组的水分的量。根据核磁共振的原理，这里将横向弛豫时间T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)取值范围T21(自旋—自旋或横向驰豫时间)(0.01～20ms)的信号幅值A21定义为结合水；横向弛豫时间T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)取值范围T22(自旋—自旋或横向驰豫时间)(20～2000ms)的信号幅值A22定义为自由水。观察图7发现自由水信号并不是一个单独的峰，在T22(自旋—自旋或横向驰豫时间)远端有一个信号微弱的小峰出现，这里是因为我们在利用T-Invfit软件进行反演操作时将迭代次数设置为100000，软件迭代次数设置的越高，对采集的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减曲线反演越精细，小峰的存在只能说明水稻种子样本中有游离性非常强的水分存在，但其含量非常小，在总水中比例仅为0.1-0.4％，我们均将其作为自由水的一部分来进行后续的分析。
比较连续分布的弛豫谱曲线发现，不同老化时间的水稻种子横向弛豫时间分布具有明显差异。老化后的水稻种子样本的结合水、自由水信号幅值均高于未老化的水稻种子样本，而不同的老化时间的水稻种子样本结合水、自由水信号幅值也有一定的变化，这里将不同老化时间的水稻种子样本的A21、A22及A值导入数据分析软件，计算其平均值，从而实现对老化过程的水分迁移情况进行更为清晰的描述。
图8-10是从核磁共振波谱试验过程20个平行样本中随机提取的4个试验样本，利用老化过程中不同时间点的水稻种子样本的A21、A22及A值绘制的含水量变化曲线，其中图8为水稻种子内部结合水含量变化曲线，图9为水稻种子内部自由水含量变化曲线，图10为水稻种子总水含量变化曲线。
观察图8-10发现相对于未老化的水稻种子，老化后种子内部的自由水、结合水及总水含量均有提高，这是由于处于高温高湿的老化环境中的水稻种子吸收了周围环境中的水分造成的。在不同的老化时期，种子内部结合水及总水含量呈现不规则变化态势，但种子内部自由水含量是逐渐增高。说明随着老化时间的延长，自由水含量是递增的，这也与前面单指数模型分析猜测结果结论一致。根据这一结论，可以利用对水稻种子自由水的含量的检测而推测种子的贮藏过程，来实现种子优劣的鉴别。
图11为老化过程中不同时间点的水稻种子样本的质子密度图像，观察发现在任意老化时间点采集的质子密度像表现均一致，即水稻种子内部的水分分布呈不均匀态势，其中种子胚部分水分含量最高，其次是种皮部分，最低是胚乳部分。对比整个老化过程，相对于未老化的水稻种子，老化过程中的水稻种子含水量均出现增高现象，这是由于老化环境为高温高湿，水稻种子样本周围的水分被种子吸附，水从胚及其附近渗入并沿种皮表面迅速扩散。因为种皮具有特殊的构造和机能，比起其他部位来说，水分更容易透过，但沿表皮进入种子内部的水扩散速度比较慢，水分最后才到达胚乳区域。
低场核磁共振成像试验是对处于核磁共振仪中心位置试验样本检测区域全部氢质子的激发，它无法区分氢质子的所处的环境(Raffo et al.,2005；Suchanek et al.,2017)。试验发现随着老化时间的延长，水稻种子样本总水含量变化呈现不规则态势，这也与前面低场核磁共振波谱试验结论一致。通过核磁共振质子密度图像可以直观地观察水稻种子内部的水分分布情况，观察图11发现，水稻种子内部的水分由最初在胚乳区域集中改变为分散于胚的各区域，分析原因是持续的老化过程降低了水稻种子的活力，水分不再集中于促进种子萌发的胚部分，而此时水稻种子的吸水过程仅为物理变化，而不再存在化学性生化的改变。
标准发芽试验：
种子标准发芽试验记录了种子的萌发过程，将干燥的种子至于光照、湿度、温度均适合萌发条件的人工气候箱中使种子经历吸张、萌动、发芽及幼苗形态建成四个阶段。本实验设置的萌发条件为萌发温度27℃，12h光照及12h无光照的分段模式，共计7d。对不同老化时间长短的水稻种子样本进行标准萌发试验。
根据计算不同老化时间长短的水稻种子活力相关数据，具体计算公式如下。
1)GP(Germination percentage)＝最终发芽种子数/供试发芽总数×100％。
2)
3)MGT(Mean germination time/)＝∑(Gt*Dt)/最终发芽总数。
4)HVR(High vigour ratio)＝N1/N2，N1为7d后苗高达到4cm的水稻种子数，N2为种子试样粒数。
5)EG(Energy of germination)＝第4天时全部发芽种子数/供试发芽总数×100％。
随着老化时间的增加，种子的发芽率、发芽势均呈降低态势。种子的发芽率高，表示有生活力的种子多，播种后出苗多。种子发芽势高，表示种子的活力强，种子发芽整齐，出苗一致。通过分析发现老化过程降低了水稻种子的生活力与活力。种子的生命活动只有当游离水出现的时候才能正常进行，但游离水出现后种子就不耐储藏，种子活力及生活力很快降低或丧失。在前面的分析中发现，随着老化时间的增加，水稻种子内部的自由水是逐渐增加的，少量增加的自由水虽然可使种子萌发的时间缩短，但却降低了种子的整体生活力及活力水平；而当自由水含量持续增加后，种子裂变速度增快，通过肉眼都能观测到该现象，同时该变化也体现在最终的发芽期监测数据中。
本发明利用核磁共振反演及其图像处理软件对采集到的信息进行处理，结合标准发芽试验对老化过程中的水稻种子生理特征进行记录，测定了种子生理生化变化过程得出以下结论：
未经老化处理的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减速率最快，高于经过老化处理的水稻种子样本，随着老化时间的延长，水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)衰减速率将增强，说明老化过程改变了样本中氢质子含量或其游离状态，在老化过程中存在水分的迁移或水分含量、分布情况的改变。
未经老化处理的水稻种子样本的T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)弛豫时间最大，高于经过老化处理的水稻种子样本，随着老化时间的延长，T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)值呈逐渐增加态势，说明随着老化的进行水稻种子内部水分流动性增强。
将水稻种子样本的横向弛豫时间T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)取值范围T21(自旋—自旋或横向驰豫时间)(0.01～20ms)的信号幅值A21定义为结合水；横向弛豫时间T22(自旋—自旋或横向驰豫时间)取值范围T2(自旋—自旋或横向驰豫时间)(20～2000ms)的信号幅值A22定义为自由水。老化后种子内部的自由水、结合水及总水含量均有提高，在不同的老化时期，种子内部结合水及总水含量呈现不规则变化态势，种子内部自由水含量呈逐渐增高趋势。
老化过程中不同时间点的水稻种子样本的质子密度图像表现均一致，即水稻种子内部的水分分布呈不均匀态势，其中种子胚部分水分含量最高，其次是种皮部分，最低是胚乳部分。随着老化时间的延长，水稻种子内部的水分由最初的在促进种子萌发的胚乳区域集中改变为分散于胚的各区域。
随着老化时间的延长，种子的发芽率、发芽势均呈降低态势，水稻种子自由水含量持续增加加速其裂变速度，说明老化过程降低了水稻种子的生活力与活力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
