Water-Specific成像

1.2.1 "根的二维图像

由于植物生理学的发展主要依赖于水培养，而水培养的营养条件可以被严格定义，因此当可以可视化嵌入土壤中的根系生长时，我们期望确定新的植物活性。然而，在田间生长的植物受到土壤条件、基质特征、养分条件、水量等因素的影响。所有这些条件都因地而异，取决于季节或气候。然而，在田间生长的植物的生理学并不为人所知，其中一些信息是从农业角度出发的，即如何获得高产。地上部分的生长和根部的生长有什么关系吗?对于生长土壤的物理条件有什么偏好吗?从植物生理学的角度来看，在土壤中生长的植物有许多问题需要解决。根嵌入土壤的可视化可以为解决这些问题提供线索。因此，我们试图利用中子来可视化我们通常看不到的东西。下面是一个用中子束拍摄的土壤根系图像的例子。

数字1．5显示了一个3毫米厚的铝容器中的大豆植株的中子图像。图中的白度对应的是水量;因此，较轻的部分对应的是含水量较高的地区。由于根系的含水量远远高于周围的沙子，所以即使有土壤存在，图中也能清晰地显示出根系的图像。一个缺水的区域，在图像中显示为较暗的位置，可以清楚地显示在靠近主根上部的地方。

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埋在土壤中的根系的中子图像提供了两个信息:根系的形态发育和土壤中的水分剖面。如图所示，我们可以看到根系在发芽第8天和第15天之后是如何发育的。主根上的白点表示从这个位置生长出一个侧根，并叠加在主根上。

为了更清楚地分辨根系的含水量，图中显示了发芽8天后大豆植株放大后的部分根系。对根系二维图像进行处理，得到三维图像，图像高度对应白度和含水量。3D图像更清楚地显示，在根系附近的水，也就是次生根生长的地方，被根系积极吸收，从次生根的清晰出现可以看出。

数字1．6显示了大豆根系图像的形态变化。通常情况下，主根两侧的侧根发育平衡。然而，当主根附近的土壤条件发生变化时，侧根一侧的发育与另一侧的发育不同。例如，当吸水聚合物提供了足够多的水在主根附近时，这一侧的侧根生长得非常好，其中一些甚至穿透了吸水聚合物。另一方面，当将重金属溶液(含50 mM钒的吸水聚合物)放在主根的一侧时，这一侧侧根的生长停止了(图1)。1.6摄氏度)．在其他情况下，当这种含钒的聚合物刚好放在主根尖的前面时，主根的发育停止了，但侧根发育良好，似乎是为了补偿主根的停止发育(图1)。1.6 d)．

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利用这些土壤根系发育的无损图像，从根系的形态发育模式或土壤中含水量的变化来评价土壤调节剂或吸水聚合物的效果。一个较早的例子是，在铝离子抑制植物生长的酸性土壤中，新的木质素衍生物作为土壤调节剂的效果。土壤中溶解的铝是限制酸性土壤中作物生产的主要因素之一，酸性土壤约占世界农业可用土壤的30-40%。为评价酸性土壤条件下土壤调节剂的效果，采用萝卜(萝卜var。radicula在含有经自由基磺化和碱性氧处理的木质素的土壤中生长。然后，获取中子束获得的根图像。数字1.7展示了中子照射下获得的根的追踪图像，从这些图像中得到了不同病例的根长并进行了比较。研究发现，改性木质素可以去除铝离子的毒害作用，甚至可以促进萝卜根系的生长。

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中子成像应用于根系的第二个例子是吸水聚合物的评价。在缺水地区，如半干旱地区，如何保持土壤中的水分是一个至关重要的问题，有时在靠近土壤根部的地方放置装有水的特殊陶制容器，使水逐渐从容器中渗出，为植物提供相当长的时间的水分。因此，作为陶瓷容器的替代品，吸水聚合物引起了人们的关注。由于吸水聚合物有多种，吸水能力不同，因此选择了两种聚合物，利用中子图像评价了聚合物向根系供水的方法。

大豆根系在不同吸水聚合物土壤中的发育中子图像如图所示。1．8．大豆幼苗在铝容器(150 × 70 × 3 mm)中生长5天、6天、10天和12天，容器中填充含有聚丙烯酸吸水聚合物(Acryhope聚乙烯醇共聚物(Mizumochi-ichiban, Nippon Gosei Kagaku Kogyo Co.)。图中的白点是聚合物被水膨胀后的图像。因此，每种聚合物的白度和大小显示了水是从哪里以及如何从聚合物供应到根部的。

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在聚丙烯酸吸水聚合物的情况下，如图中图像的下侧所示。1．8在整个成像过程中，所有聚合物的尺寸和白度都是相同的，表明聚合物中的含水量没有变化。也就是说，植物只从土壤中吸收水分，而聚合物中的水分并没有供应给植物。然后，缺水的情况发生了，根系不能很好地生长。在所有的图像中，主根的长度大致相同。

图中上面的图像。1．8在含有聚乙烯醇共聚物的土壤中生长的大豆幼苗的中子图像。一开始，土壤中有很多水，这与聚丙烯酸聚合物的观察结果相反，在聚丙烯酸聚合物中，土壤中的水从第一阶段就被迅速吸收了。聚乙烯醇共聚物的尺寸随着根的发育而减小，尤其是在根的上部。当比较土壤和聚合物的颜色时，首先，土壤变深，然后聚合物变深，尺寸变小。这一现象表明，水首先来自土壤，然后来自聚合物。与聚丙烯酸聚合物土壤中相比，其侧根发育良好。拍摄中子图像后，将根从容器中取出，并对根的状态进行比较。如图所示。1．8当施用聚丙烯酸聚合物时，包括侧根在内的根系生长不好，颜色变暗，而当向土壤中提供聚乙烯醇共聚物时，根系牢固地渗透到聚合物中，说明根系在寻找水分，并从聚合物中吸收水分。

1.2.2根的三维图像

为了更详细地研究根系的吸水情况，构建了三维中子束图像。只要中子束来自准直器的一个方向，中子束图像就是二维图像。当获取多个二维投影图像时，通过不同角度对样品进行中子辐照，通过计算机处理可将多个二维图像构建为三维图像。因此，该装置被固定在旋转台上，并改变照射到样品的角度。拍摄了许多二维图像，然后通过计算机构建了一个空间图像。

1.2.2.1三维图像结构

将5天大的大豆幼苗移植到铝容器(φ 35 mm, 150 mm)中，容器中填充Toyoura的标准砂，含15% (w/w)水。土壤表面覆盖铝箔，以防止水分蒸发而流失。样品保存在26°C, 70%湿度，20,000 lux光照的生长室中，定期取出进行成像。这些程序与使用x射线胶片获取2D图像的程序相同。暴露是在安装在日本原子能研究机构(aea)的jrr - 3m研究反应堆中进行的。曝光所用的中子通量为1.5 × 10⁸n /厘米²年代。

为了获得CT图像，植物样本被放置在旋转圆盘上(图5)。1.9)．圆盘被固定在旋转台上，在旋转台上，一个荧光中子转换器(由Kasei Optonics Ltd.生产的NE426当量)被设置在尽可能靠近样品的位置，距离旋转轴2.2 cm处。总中子剂量为6.0 × 10⁸n /厘米²L/ d值为153。冷却CCD相机(滨松光电公司C4880)的快门打开4秒。穿透样品的中子被荧光转换器转换为光子。光子图像被引导到冷却CCD相机使用两个石英镜。一个MicroNikkor镜头(F105毫米，尼康公司)被连接到冷却CCD相机。荧光转换器的有效面积约为5 × 5 cm。由于CCD芯片对散射的伽玛射线和中子非常敏感，相机用聚乙烯和铅块进行了很好的屏蔽，每块10 × 10 × 10 cm。以1 ~ 180°的间隔旋转样本，每个角度拍摄一个投影图像，即每个样本采集180个图像来构建CT图像。样品的旋转和CCD相机的快门速度由计算机控制。获得180张图像大约需要1小时，每张输出图像都可以在计算机上进行监控。 After neutron irradiation, approximately 1 h was needed to decay out the radioisotopes, mainly²⁸铝(半衰期:2分钟)，在辐照过程中产生。

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传输到计算机的图像大小为1000 × 1018像素。然后，使用两张背景图像对每个图像进行校正。其中一张背景图片是在没有中子的情况下(暗电流)拍摄的，另一张是没有样品的图片(阴影)。因此，在每张图像上都进行暗电流图像的减影和阴影校正。然后从校正后的图像中切割出600 × 1018像素的根图像，重建CT图像。在若干根高度处构建断层CT图像后，再从一组断层CT图像构建包含主根的矢状CT图像。

1.2.2.2根部周围的水分流动

由于植物生长缓慢，CT图像可以用来评估根系内部和周围“静态”的空间水分分布。下图是利用CT图像构建的大豆植株水分空间分布。

在大豆植株生长3 ~ 6天的过程中连续拍摄其根系的中子图像。每次在计算机上处理180张从不同照射角度获得的投影图像，构建样本的CT图像(图5)。1.10而且1.11)．当每个像素高度的连续断层CT图像被重建并从容器的上部到底部显示时，它们向我们提出了一个基本的问题。数字1.12为连续CT图像。主根在所有图像的中间显示为一个白点，每当侧根生长时，它们就向容器的壁生长，然后停止;因此，墙壁上的白点是侧根的顶端。图像的白度差异显示了土壤中含水量的变化。然而，结果显示，在主根表面周围，也就是中间的部分，几乎没有水。根表面总是被黑色区域包围，表明一个缺水的部位。

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由于没有关于根表面，特别是根表面1mm范围内存在多少水的数据，图中所示的中子图像。1.12非常有趣。图像的证据表明，根表面附近几乎没有任何水，这引发了许多关于根本身的吸水活性的问题。这种现象是如何发生的?众所周知，耕作土壤中土壤基质、空气和水的组成比约为1:1:1。土壤中水分过多对植物生长有害。根从土壤中吸收水分，但为什么根表面附近几乎不存在水呢?

其中一个答案是生长的根进行运动，称为绕动(见第2章)。8)．因此，根总是在土壤中寻找有利的生长条件，不仅是为了营养或水，而且也是为了有利的物理条件的土壤，坚硬或柔软。因为根部的这种运动，根尖周围的土壤在生长过程中被放在一边，结果，根尖周围创造了一个小空间，似乎有利于生长。

将每隔50 μm的解剖图像叠加，构建了土壤中根系和水的三维图像。数字1.12为根埋入土壤的CT图像和水平CT图像约一半面积叠加时的3D图像，显示根。

图像中的白度与水量校准得很好。图中白度对水量的校正曲线如图所示。1.13．

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为了更清晰地显示土壤中水分减少的情况，从整个容器的三维图像中提取根图像，将对应容器不同高度的6个重建CT图像依次叠加在根图像上。这些图像可以比较生长过程中水分含量的变化。1.14)．数字1.14说明在几天内，容器上部的水量减少，对应的是根的形成增加。从图中可以看出，根系附近的持水能力随着根系的发育而下降，说明根系中活性部位的移动。沿着主根的土壤白度曲线表明，当侧根即将出现时，这些地点的水量减少(数据未显示)。计算土壤水分剖面时，根系附近的水分梯度最小，距根系表面约1.0 mm。然后，从这一点开始，向表面的水量急剧增加。根表面高度湿润，湿度大于0.5 mg/mm^3.但不饱和。当Al (10 mM)施用于土壤时，根系发育和根系持水活性下降(数据未显示)。

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从根的层析图像中，可以量化侧根的位置和长度，以及周围的水运动。去除根部10毫米以内的三维中子图像的白度，可以绘制出根系生长过程中根系附近水量的相对减少情况(图5)。1.15)．连续的中子图像还提供了侧根生长的信息，即侧根的长度和出芽位置，从哪里开始生长。

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与位于容器下部的侧根相比，容器上部(距离空气/土壤界面向下20毫米处)的侧根生长明显增加。这与土壤中水分的减少有关。然而，从这段成像间隔中，很难知道根部周围的水分减少是由于水的水平移动还是沿着主根的垂直移动，因为某些区域的缺水驱使水向这个位置移动。

根据中子图像计算了根表面和体积。从这些计算中分析了铝离子的毒性，因为如前所述，铝离子的存在是抑制酸性土壤中植物生长的主要因素之一。当10mm AlCl_3.在大豆幼苗生长的土壤中施用溶液，根表面积和根体积均减少[8］．重金属的毒性也可以通过根系的形态发育来观察;一个例子如图所示。1.7．

由于中子成像具有广泛的有效应用，我们试图将该技术应用到其他领域。一是肥料开发，特别是胶囊肥料，在生长过程中营养物质逐渐渗出(数据未显示)。这种成像的另一个有前途的应用是研究根系发育和产量之间的关系。根据经验，产量高的植物也有发育良好的根系。为了用科学证据支持这一现象，我们需要进一步研究水和肥料的使用如何促进生长，因为如何提高作物产量是全世界的一个重要问题。

最后，作为根系三维成像的一个例子，图中给出了在铝容器中生长的大豆和水稻根系的空间图像。1.16，所有CT图像从容器底部到顶部依次叠加。甚至细小的次生根，特别是在水稻植物的情况下，都清晰地显示出来。

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由于在小面积土壤中测量水分的方法还没有很好地发展起来，因此根系周围的水分剖面还不是很清楚。在田间研究中，利用蒸渗计分析土壤水分平衡，向限制区域供水，并分析由于蒸发引起的水量随土壤重量的变化进行校准。更具体地说，从根系开始，每隔一定的间隔将水传感器插入土壤中，假设根系表面的水量有梯度，通过传感器测量的水剖面外推计算根系表面的水量。

没有其他方法可以与中子束相媲美，来成像埋在土壤中的活根的吸水活性。由于根系是支持植物活性的基本组织，因此根系形态发育和水分吸收的无损可视化不仅在植物的生理研究中有很大的应用潜力，而且在野外植物生长的原位分析中也有很大的应用潜力。

1.2.3花的水象

当中子成像技术应用于植物研究时，首先，该方法主要用于分析植物的地上部分。例如，豇豆植物的中子成像揭示了特殊节间组织的作用，其功能是储存水分(见第2章)。2,教派。2.2)．在缺水的情况下，水主要从节间转移到其他组织。进一步发展了中子成像方法来测量节点间实际移动的水量¹⁵o标记水(见第2章)。2,教派。2．3)．

中子成像应用于地面部分的原因之一是，只需将样品放在中子束出口和x射线胶片之间，就可以相对容易地拍摄图像。如图所示。1.17，植物样本被垂直放置在盒子的前面，盒子里的x射线薄膜被置于真空中，并用中子束照射，方法与上文描述的根系样本相同。数据1.18，1.19,1.20花朵的中子图像的例子:郁金香，玫瑰和旋花分别。图中的白度与样品中氢气的含量相对应。如前所述，在引入中子成像技术后，白度可以看作是活植物中水的图像，因为80%以上的植物组织都是由水组成的。白色区域表示富水区域，处理过程中白度的变化表示水量的变化。

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以玫瑰图像为例，对切花中的水分进行了分析。切花行业的一个重要问题，尤其是玫瑰，是如何延长花期。就玫瑰而言，有时在切花运输过程中会出现“弯颈”现象。一旦出现这种现象，弯曲的脖子就永远不会恢复到伸直的位置，而且会枯萎。弯曲现象通常发生在花的茎部，非常接近花的底部，据推测是由于茎的这部分缺水引起的。为了确定玫瑰花的失水区域，采用了中子成像技术。

数字1.21是玫瑰切花的图片和这些花发生弯颈现象前后的中子图像。为了拍摄中子图像，我们将花用铝胶带固定在铝板上，如图所示。1.22．当发生弯颈现象时，茎变细，水分减少。

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为了更详细地分析水分减少的情况，我们分别在干燥过程1、2、3、4、8、12、16和20小时后拍摄了花朵的中子图像。在干燥处理开始前0 h，切花中花的底部和茎的上部水分含量非常高，接近花。弯曲现象发生在茎的这部分，与茎的下部相比，茎的这部分最初含有大量的水。在干燥处理的头几个小时里，茎的这个部位的含水量保持得很好。但8 h后，该部位水分逐渐减少。

干燥处理4 h后，当茎部水分没有明显减少时，再进行补水。通过从茎的底部再次补水，花中水分的减少停止了，茎中的水分逐渐恢复了。然而，在靠近花的茎的最高部分，水几乎没有恢复。该部位的水分不被重吸收，说明该部位在维持花期方面具有特殊的功能。

也就是说，当干燥条件开始时，这部分能够抵抗水分的减少;然而，一旦水分减少，水分很难恢复到茎的这部分。这一特征可能表明植物在干燥条件下的生存策略。从花的衰老到种子的成熟似乎需要很大的精力。因此，当周围条件不利于植物发育种子时，例如在水分利用率低的情况下，植物可以通过丢弃花的部分来停止成熟过程。弯曲茎秆的较高部分可以使植物在进一步发育种子生产上花费更少的能量。然而，这个切花的中子成像例子包含了一些猜测。

延长切花的寿命是花卉行业的一个关键问题，而花的含水量在维持花期中起着关键作用。对切花的中子成像显示了百合、牵牛花和康乃馨等花的含水量的详细图像。其次是康乃馨切花的情况下，一些尝试通过提供改性水来延长开花阶段。通过在高压下溶解Xe气体来增加水的粘度，并将制备好的水提供给康乃馨花，以确定它是否有助于延长康乃馨花的开花寿命。为了获得花的中子图像，将康乃馨花的部分用铝箔软包裹，并以与根样品相同的方法拍摄180张投影图像。然后，利用投影图像构建了康乃馨花的三维图像，并通过矢状图对比分析了水处理后的效果。首先，康乃馨花的3D图像显示了胚珠内水分对维持花期的重要性。1.23)．将含有溶解Xe气体的水应用于切花，有助于控制花的代谢，减缓酶促反应介导的退化过程(图。1.24)．

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1.2.4木圆盘的水图像

用中子束照射首次显示了木圆盘图像中的绿色水分。图像分析还显示了木材圆盘在干燥过程中水分是如何减少的。

杉木树干水分分布有几个特征。日本柳杉粳稻)，在日本是一种很受欢迎的用于房屋材料的木材。在许多情况下，在边材的内部有一个所谓的白色区域，毗邻的心木，通过它的白色识别。白色区域由几个年轮组成，含有比周围组织更少的水分。不同品种之间，甚至同一品种的单株之间，绿色水分含量差异很大，尤其是在心材中。目前尚不清楚是什么原因导致了心材中绿色水分含量的差异，是遗传因素还是它生长的环境条件。据报道，心材色调的深浅与含水率之间存在着相互关系，随着含水率的增加，颜色会变深。直到树木被砍倒，才能知道心材的含水率是否高。因此，在砍伐它们之前，区分心材含水率低或高的树木是很重要的。

当心材的绿含水率较高时，干燥时间较长。干燥后的残余水分会降低木材的质量，完全消除心材的水分是窑炉干燥的重要问题之一。为了研究干燥过程中水分的减少，在东京大学农学院千叶的大学森林中砍伐了4个品种杉木，24岁的25-Gou、25岁的Honjiro、29岁的1-Gou和30岁的三busugi。用链锯将原木胸部高度约60厘米的部分锯掉，原木的两端用乙烯基板紧紧密封，以防止由于蒸发而导致的水分流失。第二天，这些原木被带进安装在日本原子能研究所的jrr - 3m原子反应堆，并在中子照射之前进一步切割，得到大约1厘米厚的木圆盘。25构、本二郎、1构、三布构的圆盘直径分别为16.6、8.4、8.6、13.7 cm。

在真空中密封钆转换器(厚度为25 μm)和x射线胶片(柯达SR)，用铝胶带固定在铝盒上。样品盒与中子束垂直放置，照射19 s。冷却样品需要十分钟。

辐照后，将木圆盘置于60°C、90%湿度的植物加速器中，以减少圆盘中的水分。在这个干燥处理过程中，木圆盘定期从植物加速器上取下，并以如上所述的相同方式进行中子辐照。然后，仔细地冲洗x光胶片，并通过CCD相机(滨松公司，2330)将胶片上的图像传输到计算机。

数字1.25给出了4个品种木盘的图片及相应的中子图像。在中子图像中，白色表示绿色水分含量较高的区域。在大多数情况下，在心材和边材之间的中间区域水分含量极低。在一个年轮内，中子星图像在心材和边材中均表现出规律的水分分布规律。因此，通过追踪在整个圆盘上反复出现的缺湿带，我们可以知道年轮的位置和编号。在4个品种中，25构(a)和三补木(d)的心木含水量分别为(a)和(d)最高和最低。如前所述，根据经验可知，心材颜色越深，含水率越高，这是一致的，如图所示。1.25．

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由于木材干燥后的残留水分是杉木材料利用中最大的问题，因此两个品种水分剖面不同，如图所示。1.25采用中子成像技术研究了干燥过程中木材圆盘含水量和剖面的变化。样品保存在60°C, 90%湿度的植物加速器中。每2小时，取下木片，拍摄中子图像。数字1.26为4个品种中心木含水量最高和最低的25沟和三补木在干燥过程中拍摄的中子图像。图2所示的二维中子图像。1.25由计算机转换成三维图像，图像中的白度与高度对应，因此较高的区域代表富含水的区域。然后，取每张图像中间的线轮廓，得到圆盘内水的解剖图像。在圆盘平面上水分呈下降趋势，表明25沟时心材水分趋于较高水平。在解剖图像中绘制心材区域，以显示圆盘内含水量的相对变化，也清楚地显示了干燥过程中水分的减少。

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研究结果可以总结如下。总之，当心材含水率较高时，中子图像中心材色调较白，干燥处理时心材含水率较高，而当心材含水率较低时(如图中较暗的颜色所示)，干燥处理时心材含水率更容易流失。用于制造的木材的主要部分是心材，制造后残留在木材中的水在多年的使用过程中会引起断裂或裂缝。然而，目前还没有关于是什么导致了心材含水量的差异的信息。事实上，即使是邻近的同一品种的树木，其心材的含水量也不同;只有在砍伐树木之后，人们才知道水的含量。

为了获得更多的树木的水图像，砍伐了几种生长在大学森林的树木，并在中子成像进行4小时前从大约胸部高度的部分制备了80厘米长的原木。在为成像准备磁盘之前，要特别小心地覆盖日志的表面，以防止水分流失。然后，木圆盘在辐照前立即准备好，用中子束照射，方法与上文描述的Sugi相同。从所拍摄的图像中，图中展示了两种具有有趣的水剖面的树木。1.26．这些图片是水杉木盘(厚1厘米)(水杉)及日本柏树(Chamaecyparis obtusa)，分别为10岁和19岁，直径分别为13.2 cm和12.3 cm。与杉木的中子图像相似，圆盘上有一个重复的白色区域表示年轮。在水杉的例子中，虽然在相机拍摄的照片中没有观察到颜色的变化，但中子图像显示了水分分布的明显差异。外围几个环的含水量要高得多，而中心部分的含水量较低。水在圆盘内的分布模式表明，心木的形成已经开始，色调没有变化(图1)。1.27)．

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在柏树的情况下，白色的颜色，表明水分丰富的部分，被观察到，特别是在一些外部年轮。然而，从一个地方到另一个地方，富水部分渗透了几个年轮。有趣的是，水的分布没有严格的边界，也就是说，水并不局限在一个年轮内，而是似乎在年轮之间流动。如果这幅图像显示了水在年轮上的运动，那么许多问题就产生了。由于溶解在水中的离子很多，离子可以随水移动。离子的运动表明与水运动相关的信息运动。年轮之间的信息传递表明在心材和边材之间还有另一种活动，即信息传递。有一种通过分析测量树木年龄的方法¹⁴碳的活性包含在一个特定的年轮。自从减少以来¹⁴C活性与实际统计的年轮数量有很好的相关性，似乎树干中的碳结构几乎没有移动，只有水在树干内部形成的碳网络结构中移动。

我们一直想知道为什么树的大部分组织都是由死细胞组成的。大多数活细胞存在，特别是在躯干的外层，并通过增殖扩大结构。为了维持树木的结构，需要大量的组织来产生坚硬的树干。然而，当所有的组织都由活细胞组成时，它们需要大量的营养和能量。支撑这种结构最有效的方法可能是，大多数树由不需要能量的死细胞组成。然而，信息必须在树内部移动，例如决定何时开始形成心材或扩大心材体积。

边材中围绕心材的层中所有的细胞都应成为死细胞，年复一年地加入心材中。众所周知，边材中只有百分之几的细胞是活的。当心材增加时，心材旁边边材上的这些细胞是如何变成死细胞的还不清楚。边材中为数不多的活细胞在与心材交界处被杀死了吗?虽然我们倾向于关注活细胞的活动来研究植物活性，但死细胞的作用也可能被考虑在内。

树木生理活动的重要方面可能依赖于了解树木内部的水分和元素分布。然而，另一个角度是研究树中的元素分布。我们调查了一棵生长在热带雨林中的树内部的元素分布，热带雨林的年轮没有形成，因为全年的天气相对稳定。通过对元素的活化分析，离子浓度在圆盘内的分布呈现出各离子特异性的梯度或模式(数据未显示)，表明每种离子的传输可能在主干中具有特定的作用;因此，在树干内部似乎存在特定的信息传递活动。

1.2.5种子的水象

当中子束照射种子时，可以拍出什么样的图像?数字1.28是玉米种子萌发早期的中子图像。如图所示，种子内部的水分分布是不均匀的，总有一个富含水分的部分会像根一样生长，向种子外部发展。

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为了可视化种子如何从外界吸收水分，以及水如何移动或积累在种子中发芽，我们拍摄了种子的吸水图像。在吸水过程中进行中子辐照，制备了五种种子:蚕豆(蚕豆根尖l .)、玉米(玉米l .简历。寇504)、牵牛花(番薯零l .简历。紫衣)、小麦(小麦l .简历。Minorimugi)、大米(栽培稻l .简历。诺林61)。将种子浸入水中，1、2、3小时后，将种子从水中取出并擦净，以去除种子表面残留的水分。然后，种子被固定在铝盒上，其中n/γ转换器和x射线薄膜在真空中密封。用上述其他样品的同样方法对种子进行了重复的中子辐照。为了更清晰地可视化种子内部的水分分布，我们将二维种子图像转换为3D图像，其中高度表示白度，即水分量。

如图所示。1.29籽粒白度随籽粒含水量的增加而增加，但增加不均匀。水在种子中的流动似乎有一条特定的路线。蚕豆(a)和玉米(b)的胚胎水分含量特别高。然而，在小麦(d)和水稻(c)的情况下，胚乳的水分吸收更高。在牵牛花中可以清楚地观察到胚根和芽的肿胀(c)。由于中子图像只显示了水分量的分布，而没有显示水分运动的路线，因此不知道水分在种子中是如何运动的。植物体内有多种水通道，即水通道蛋白;是否有多种水通道蛋白在不同时间在种子的不同位置工作?另一个问题是关于发芽的后续阶段。例如，尚不清楚种子皮是如何被触发的，以及种子皮的哪一部分打开，让根从种子中冒出来。水是如何在植物内部流动的可以为回答这些问题提供一些线索。

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若干油菜豆荚(芸苔属植物小睡L.)在种子形成的不同发育阶段收获，并拍摄中子图像，因为荚果是一个重要的组织，在那里创造了种子发育的最佳条件。在荚果成熟过程中，种子的含水量在早期约20-30天达到最大值，然后开始下降，而在整个成熟过程中，由于油的形成，每个种子的重量逐渐增加。因此，在成熟过程中，通过维管系统的化学运输应该发生了剧烈的变化，包括水供应的限制。数字1.30显示了舱的中子图像。从荚内水分分布可以清楚地观察到荚实质组织的形成和维管系统的形成。豆荚内壁的形成在早期就已明显，种子似乎是从豆荚薄壁中萌发出来的。血管系统与萎缩壁相连。油菜种子荚果成像是一个例子，但荚果可视化适用于农业技术的各种发展，特别是需要进行无损分析的不育植物的形成。

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