大豆属于“短寿命”种子,保存过程中生活力降低较为明显。为有效维持种子生活力和稳定的种质遗传完整性,在种质保存过程中及时监测种子生活力的变化,以判断是否需要更新种质材料是十分必要的。目前,研究人员常用传统发芽法检测种子生活力,该方法的费时、费力及消耗种子等问题较为严重。因此,需要研发快速、高效、非破坏性的方法检验种子的生活力。本文以不同品种大豆种子为研究对象,构建了基于PEN3电子鼻技术的大豆种子生活力快速、无损检测技术,并将该技术在不同处理方式、不同品种大豆种子中进行了应用;通过顶空固相微萃取(Solid Phase Microextraction,SPME)-气相色谱-质谱联用技术(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)检测气体成分差异,探讨了采用电子鼻技术检测种子生活力的理论基础。主要研究结果包括:1.检测参数对电子鼻技术检测效果的影响:本实验以“中豆27”为实验材料,证明检测时样品质量和密封时间都会对电子鼻各传感器的响应信号造成影响,并优化了相关参数,密封容器为100mL时,样品质量为10g、密封时间为1h检测稳定性和重复性更好。2.电子鼻技术可以有效区分不同生活力大豆种子:首先采用人工加速老化方法,获得发芽率为99%、80%、50%和20%的“中豆27”材料,利用电子鼻采集气体信号,采用线性判别法(Linear Discriminant Analysis,LDA)可以完全区分不同生活力种子。负载分析法(Loadings)结果显示,种子生活力区分贡献率较大的传感器为W2S(醇、醛酮类)、W1S(烷类)、W5S(氮氧化合物)、W2W(芳香成分)和W1W(有机硫化物类),且均与种子生活力呈显著负相关。针对种子自然老化是否能反应人工加速老化的争议,进一步分析了自然老化“中豆27”材料,线性判别法同样可将发芽率99%、78%、50%和4%种子完全区分,且Loading结果一致,表明不同老化方式的同一种质主传感器相同,两种老化方式电子鼻信号存在相似性。综上所述,电子鼻技术可以应用于不同方式老化的大豆种子活力检测。3.电子鼻技术在不同种质大豆种子生活力检测中的应用检验:本实验以“中品661”及其经EMS诱变得到的496份材料为研究对象,采集种子老化前后电子鼻信号与种子生活力并对其进行分析。老化后电子鼻信号与种子生活力相关性分析结果表明,W1S(烷类)、W2S(醇、醛酮类)和W2W(芳香成分)与生活力呈显著负相关(R2=-0.891,-0.976,-0.736),由此表明该技术可以应用于不同大豆种质材料种子生活力检测。4.电子鼻技术检测种子生活力的物质成分基础:为进一步了解挥发性物质检测大豆种子生活力的物质成分基础,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测人工老化“中豆27”不同生活力种子,经质谱鉴定后共得到10类318种化合物,其中19种化合物与种子生活力存在显著相关性,特别是化合物R1(醛类)、R37(酮类)和R45(醇类)与种子生活力呈显著负相关(相关系数R2=-0.9657、-0.8993、-0.9630)。这19种化合物主要为醇类、醛类、烷烃类、酮类等,与电子鼻数据Loading分析的主传感器成分相一致。由此,在物质成分层面上证明电子鼻技术检测种子生活力是可行的,也为进一步优化该技术提供了重要参考。综上所述,本研究优化了电子鼻检测参数,并证明该技术可应用于不同老化方式及不同品种大豆种子生活力的检测;采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测并分析了不同生活力大豆种子挥发性物质成分差异,探讨了电子鼻技术的理论基础,并为该技术进一步优化和应用于种质库种子生活力检测提供了重要参考。