فتيلة البذور بالموجات فوق الصوتية: كيف يحسن Sonication الإنبات
فتيلة بالموجات فوق الصوتية من البذور والحبوب يؤدي إلى إنبات أكثر اكتمالا وأسرع وزيادة غلة المحاصيل. الموجات فوق الصوتية يثقب testa البذور (طلاء البذور) ويزيد من امتصاص الماء والمواد المغذية والأكسجين في حبوب البذور. فتيلة البذور بالموجات فوق الصوتية هي طريقة بسيطة منخفضة التكلفة لتعزيز معدل الإنبات وسرعة الشتلات.
إنبات البذور المحسن بالموجات فوق الصوتية
فتيلة هي طريقة ما قبل المعالجة تستخدم لتقصير وقت إنبات الشتلات. تم تطوير عمليات تحضير البذور المختلفة مثل التحضير التناضحي ، والتحضير المائي ، والتحضير بالموجات فوق الصوتية للحث على حدوث عمليات الإنبات المبكرة. فتيلة بالموجات فوق الصوتية هي طريقة مفيدة للغاية لإعداد البذور لأن علاج الصوتنة سريع وموفر للطاقة وموفر للمياه.
تظهر البذور المحضرة التي أكملت عمليات الإنبات الأولى نسبة إنبات أعلى ووقت ظهور أسرع (الوقت الذي تستغرقه البذور لترتفع فوق سطح التربة) ، ومعدل ظهور أعلى (عدد البذور التي تصل إلى السطح) ، ونمو أفضل ، مما يشير إلى أن السبق يساعدهم في الحصول على نظام جذر جيد في وقت مبكر والنمو بشكل أسرع. يمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة للمزارعين لأنها توفر لهم المال والعمالة والوقت الذي يقضونه في الأسمدة وإعادة البذر والنباتات الضعيفة.
يمكن أن تسمح العملية أيضا بإنبات أكثر اتساقا ومتساويا للبذور المعالجة. يمكن أن يزيد أيضا من الإنبات على نطاق أوسع من درجات الحرارة ويقلل من حدوث المرض في البذور.
مفاعل بالموجات فوق الصوتية الصناعية للتغذية الصناعية للبذور باستخدام الموجات فوق الصوتية.
فتيلة بالموجات فوق الصوتية يحسن نسبة إنبات البذور ، مؤشر قوة البذور (SVI) ، أطوال الجذر وإطلاق النار من الشتلات. تفرض عملية الصوتنة والتحضير امتصاص الماء و / أو المواد المفيدة الأخرى في حبة البذور. علاوة على ذلك ، تعمل الموجات فوق الصوتية على تنشيط التفاعلات الأنزيمية وغيرها من التفاعلات البيولوجية في الخلية النباتية مما يؤدي إلى إنبات أسرع وأكثر اتساقا. حتى البذور / الحبوب الضعيفة يمكن تنشيطها بحيث يتم تحسين العائد الكلي للبذر.
الخدش وإنبات البذور
يعد الخدش أمرا بالغ الأهمية للبذور ذات المعاطف الصلبة غير المنفذة التي تعيق تبادل الماء والغاز ، وبالتالي تؤخر الإنبات. تشمل الطرق التقليدية الخدش الميكانيكي والحراري والكيميائي ، كل منها مصمم لجعل طبقة البذور أكثر نفاذية للماء والغازات. Sonication ، كطريقة خدش مبتكرة ، تستفيد من الموجات فوق الصوتية لتحقيق نتائج مماثلة ، إن لم تكن متفوقة.
آليات الموجات فوق الصوتية السلطة على البذور وفتيلة البذور
- التجويف في الماء:
– تحفز الموجات فوق الصوتية في الماء التجويف ، وهي ظاهرة يتم فيها إنشاء فقاعات صغيرة. تنهار هذه الفقاعات ، وتولد ضغطا ميكانيكيا موضعيا.
– يعمل هذا الضغط على معطف البذور ، مما يتسبب في اضطراب ميكانيكي. - تشكيل المسام الدقيقة والشقوق الدقيقة:
– يخلق الضغط الميكانيكي الناتج عن التجويف مسام دقيقة وشقوقا صغيرة على طبقة البذور.
– تزيد هذه المسام والشقوق الدقيقة من نفاذية طبقة البذور ، مما يسمح باختراق المزيد من الماء والأكسجين. - تعزيز امتصاص المياه وتوافر الأكسجين
1. زيادة المسامية:
– وقد أظهرت الدراسات أن صوتنة يزيد من مسامية البذور، مثل الفاصوليا، مما يجعلها أكثر تقبلا للماء والأكسجين.
– يؤدي امتصاص الماء المعزز إلى ترطيب أفضل لأنسجة البذور ، وهو أمر ضروري لتنشيط عمليات التمثيل الغذائي اللازمة للإنبات.2. تحسين دخول الأكسجين:
– تضمن زيادة نفاذية الغازات حصول الجنين النامي على الأكسجين الكافي ، وهو أمر ضروري للتنفس الخلوي أثناء الإنبات. - تعزيز النشاط الأنزيمي
1. الترطيب وتنشيط الإنزيم:
– الترطيب المعزز بسبب زيادة امتصاص الماء ينشط الإنزيمات المختلفة المشاركة في الإنبات.
– على وجه التحديد ، يتم زيادة نشاط ألفا الأميليز بشكل كبير ، وهو أمر محوري للتحلل المائي للنشا إلى سكريات ، مما يوفر الطاقة لزراعة الشتلات.تحسين نتائج الإنبات
1. نسبة إنبات أعلى:
– يؤدي التأثير المشترك لزيادة توافر الماء والأكسجين ، إلى جانب النشاط الأنزيمي المعزز ، إلى زيادة نسبة البذور التي تنبت بنجاح.
– تشير الأبحاث إلى أن صوتنة يحسن معدلات الإنبات عبر الأنواع النباتية المختلفة.
2. سرعة إنبات أسرع:
– لا يزيد Sonication من نسبة البذور النابتة فحسب ، بل يسرع أيضا عملية الإنبات.
– يسهل الترطيب الأسرع وتنشيط الإنزيم الانتقال بشكل أسرع من البذور إلى الشتلات.
الموجات فوق الصوتية UP400St لتحضير البذور في R&D وتحسين العملية. يؤدي العلاج بالموجات فوق الصوتية إلى تنبت أسرع ، وارتفاع المغذيات وتحسين قوة الشتلات.
- الضغط الميكانيكي: يطبق التجويف الناجم عن الموجات فوق الصوتية ضغطا ميكانيكيا ، مما يعزز نفاذية معطف البذور.
- زيادة المسامية: يسمح إنشاء المسام الدقيقة والشقوق باختراق أفضل للمياه والأكسجين.
- ترطيب محسن: يؤدي تحسين امتصاص الماء إلى تنشيط أفضل للإنزيم.
- تعزيز النشاط الأنزيمي: زيادة نشاط ألفا الأميليز يسرع التحلل المائي للنشا.
- معدلات إنبات أعلى: المزيد من البذور تنبت بنجاح.
- إنبات أسرع: البذور تنبت بسرعة أكبر.
يفيد Sonication بشكل كبير في تحضير البذور من خلال تعزيز امتصاص الماء والأكسجين والمغذيات ، وتعزيز الأنشطة الأنزيمية ، وبالتالي تحسين سرعة ومعدل نجاح إنبات البذور.
ينتج عن الصوتنة الأطول إنبات أفضل للهجينة Calanthe. كلما طالت الصوتنة ، كان أسرع تنبت. هذا يدل على الآثار الإيجابية للموجات فوق الصوتية على إنبات البذور.
(دراسة وصورة: ©Shin et al. 2011)
- تكلفة منخفضة
- توفير المياه
- معالجة سريعة
- طاقة منخفضة
- سهل & عملية آمنة
كيف يعمل فتيلة البذور بالموجات فوق الصوتية؟
فتيلة بالموجات فوق الصوتية من البذور والحبوب يؤدي إلى إنبات أكثر اكتمالا وأسرع. يتم تحقيق هذه النتائج من خلال تأثيرات الموجات فوق الصوتية التالية:
- الموجات فوق الصوتية يزيد من مسامية البذور عن طريق التجويف السمعي تحسين امتصاص المياه وتوافر الأكسجين (hydropriming / نقع بالموجات فوق الصوتية).
- الموجات فوق الصوتية يزيد من امتصاص المواد الغذائية والأسمدة في البذور.
- فتيلة بالموجات فوق الصوتية يعزز نقل الكتلة: يتفاعل الماء الممتص بحرية وسهولة مع جنين الخلية. وبالتالي ، يتم إطلاق حمض الجبريليك ويسبب زيادة في معدل عمليات التمثيل الغذائي في خلايا الأليورون.
- Sonication يساعد على تعبئة المغذيات السويداء عن طريق تعطيل غشاء الخلية. (ميانو وآخرون 2015)
- الموجات فوق الصوتية ينشط التفاعلات الأنزيمية وغيرها من التفاعلات البيولوجية.
Sonication يعزز إنبات الحبوب / البذور ويزيد من غلة المحاصيل. إلى جانب المحاصيل وبذور الفاكهة ، تم اختبار فتيلة البذور بالموجات فوق الصوتية بنجاح لبذور الزهور (بساتين الفاكهة ، اللوتس ، كالانثي) أيضا. الموجات فوق الصوتية يعزز نفاذية جدران الخلايا بحيث تظهر البذور امتصاص أعلى بكثير من الماء والمواد المغذية (مثل الأسمدة).
وقد تبين أن وقت نقع الحمص والذرة الرفيعة والفاصوليا البحرية قد انخفض بشكل كبير عن طريق استخدام صوتنة.
العدس الصوتي (40 واط / جم مع / UP200St) بالمقارنة مع العدس غير الصوتي: يظهر العدس الصوتي معدل هيمنة أعلى وبراعم أطول.
أنظمة فتيلة البذور بالموجات فوق الصوتية
الاستفادة من صوتيات Hielscher لتعزيز فتيلة البذور! Hielscher الفوق صوتيات لوازم مختلف مقاعد البدلاء أعلى والصناعية ultrasonicators للبذور والحبوب فتيلة. مزايا استخدام صوتيات Hielscher لفتيلة البذور متعددة. أولا ، يسمح التحكم الدقيق في المعلمات فوق الصوتية مثل السعة والشدة والمدة بمعالجة محسنة مصممة خصيصا لأنواع وظروف معينة من البذور. ثانيا ، يمكن تحجيم جميع نتائج العملية التي تم تحقيقها خطيا إلى إنتاجية أكبر.
سواء كنت ترغب في اختبار وتحسين عملية فتيلة بالموجات فوق الصوتية في المختبر أو ترغب في معالجة الكثير من البذور الكبيرة في الإنتاجية المستمرة، Hielscher لديه صوتي مثالي لمتطلبات معالجة البذور الخاصة بك. تم تصميم صوتيات Hielscher لقابلية التوسع ويمكنها التعامل مع كميات كبيرة من البذور بكفاءة ، مما يجعلها مناسبة لكل من التطبيقات البحثية والتجارية. المعدات سهلة الاستخدام ، مع أدوات تحكم بديهية وبنية قوية ، مما يضمن المتانة على المدى الطويل ومتطلبات الصيانة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، صوتنة هي طريقة غير كيميائية ، مما يجعلها خيارا صديقا للبيئة لمعالجة البذور. إنه يقلل من الحاجة إلى عوامل الخدش الكيميائية ، مما يساهم في الممارسات الزراعية المستدامة. بالطبع ، يمكن تشغيل جميع الصوتيات 24/7.
مزايا Hielscher Sonicators لفتيلة البذور:
- تكاليف منخفضة
- توفير المياه
- معالجة سريعة
- استهلاك منخفض للطاقة
- سهل & عملية آمنة
اتصل بنا اليوم! سنكون سعداء لمناقشة متطلبات العملية الخاصة بك معك!
حقائق تستحق المعرفة
ما هو فتيلة البذور؟
فتيلة هي المعالجة المسبقة للبذور ، والتي تؤدي إلى ما يسمى الأيض قبل الإنبات للحبوب.
تعرف طرق مختلفة للتحضير (مثل التحضير المائي ، والتحضير التناضحي ، وفتيلة المصفوفة الصلبة) ، والتي يمكن تطبيقها لتحسين معدل إنبات البذور ، ونسبة الإنبات ، وتوحيد ظهور الشتلات من خلال التحكم في المياه المتاحة في البذور. تبدأ المعالجة المسبقة المراحل المبكرة من الإنبات ، لكنها لا تسمح بروز الجذر ، ثم يتم تجفيف البذور حتى الحاجة.
وقد ثبت أن فتيلة بالموجات فوق الصوتية ناجحة للغاية مما أدى إلى زيادة الغلة وظهور أسرع وإنبات أكثر اتساقا.
خاصة في ظل الظروف الصعبة كما هو الحال في المناخات شبه الجافة والقاحلة ، فإن استخدام الشتلات المحضرة له مزايا كبيرة. يضمن التحضير أن تنبت البذور وتنمو حتى في المناخ غير المضياف.
ما هي الطرق المختلفة لتحضير البذور؟
فتيلة البذور هي معالجة ما قبل البذر تهدف إلى تعزيز إنبات البذور ونمو الشتلات. يتم استخدام طرق مختلفة ، ولكل منها عمليات وفوائد متميزة. يتضمن Hydropriming نقع البذور في الماء لفترة محددة قبل تجفيفها إلى محتواها الأصلي من الرطوبة ، مما يعزز سرعة الإنبات والتوحيد. يستخدم Osmopriming محلول تناضحي ، مثل البولي إيثيلين جلايكول ، للتحكم في امتصاص الماء ومنع الإفراط في التشرب ، وبالتالي تحسين الإنبات في ظل ظروف دون المستوى الأمثل وزيادة تحمل الإجهاد في الشتلات. يمكن تكثيف تقنيات التحضير هذه بشكل كبير عن طريق الصوتنة حيث أن الموجات فوق الصوتية تثقب طلاء البذور وتسمح بامتصاص سهل للماء أو العناصر الغذائية أو المحلول التناضحي.
يتضمن Halopriming نقع البذور في محاليل الملح غير العضوية مثل كلوريد الصوديوم أو نترات البوتاسيوم ، مما يعزز تحمل الملوحة والضغوط اللاأحيائية الأخرى ، ويحسن قوة الشتلات. يعالج التحضير الهرموني البذور بالهرمونات النباتية مثل الجبرلين والسيتوكينين ، مما يحفز عمليات فسيولوجية محددة لتعزيز الإنبات ونمو الشتلات. يستخدم Nutripriming محاليل مغذية تحتوي على معادن أساسية لتحسين كفاءة امتصاص المغذيات وتعزيز نمو الشتلات. وقد ثبت أن Nutripriming فعالة بشكل خاص عندما يتم مساعدة عملية فتيلة البذور عن طريق صوتنة.
يعالج Biopriming البذور بالكائنات الحية الدقيقة المفيدة مثل البكتيريا أو الفطريات لتعزيز مقاومة الأمراض وتعزيز النمو وتحمل الإجهاد. يتضمن Thermopriming تعريض البذور لمعالجات درجة حرارة خاضعة للرقابة ، إما من خلال نقع الماء في درجات حرارة مختلفة أو الحرارة الجافة ، مما يعزز الإنبات في البذور التي تعاني من مشاكل السكون ويزيد من تحمل درجات الحرارة القصوى. يجمع التحضير الحراري المائي بين الترطيب ومعالجات درجة الحرارة لتحسين قوة البذور وكسر السكون.
يمزج تحضير المصفوفة الصلبة (SMP) البذور مع مادة مصفوفة صلبة رطبة مثل الفيرميكوليت أو السماد العضوي ، مما يتحكم في امتصاص الماء ويحسن ظهور الشتلات. يتضمن التحضير بالمستخلصات الطبيعية نقع البذور في مستخلصات من النباتات أو الأعشاب البحرية ، باستخدام المركبات النشطة بيولوجيا لتعزيز الإنبات وتوفير مقاومة الإجهاد. أخيرا ، فإن التحضير بالموجات فوق الصوتية ، أو الصوتنة ، يعرض البذور للموجات فوق الصوتية في الماء ، مما يتسبب في التجويف والضغط الميكانيكي الذي يزيد من نفاذية معطف البذور ويعزز امتصاص الماء والأكسجين ، مما يؤدي إلى تحسين الإنبات.
توفر كل طريقة تحضير مزايا فريدة ويتم اختيارها بناء على نوع البذور ومتطلبات المحاصيل والظروف البيئية ، مما يعزز بشكل كبير معدل الإنبات والتوحيد والأداء العام للبذور.
الأدب / المراجع
- Nazari, Meisam and Eteghadipour, Mohammad (2017): Impacts of Ultrasonic Waves on Seeds: A Mini-Review. Agricultural Research and Technology 6, 2017. 1-5.
- Yaldagard, Maryam and Mortazavi, Seyed & Tabatabaie, Farideh (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of the Institute of Brewing 114, 2008.
- Miano, A.C.; Forti, V.A:; Gomes-Junior, F.G.; Cicero, S.M.; Augusto, P.E.D. (2015): Effect of ultrasound technology on barley seed germination and vigour. Seed Science and Technology 43; 2015. 1-6.
- Mirshekari, Bahram (2015): Physical seed treatment techniques may influence stand establishment and yield of wheat in delayed cropping. Idesia (Arica) 33(3), 2015. 49-54.
- Ran, H.Y.; Yang, L.Y.; Cao, Y.L. (2015): Ultrasound on Seedling Growth of Wheat under Drought Stress Effects. Agricultural Sciences, 6, 2015. 670-675.
- Shin, Yun-Kyong; Baque, Md. Abdullahil; Elghamedi, Salem; Lee, Eun-Jung and Paek, Kee-Yoeup (2011): Effects of Activated Charcoal, Plant Growth Regulators and Ultrasonic Pre-treatments on ‘in vitro’ Germination and Protocorm Formation of ‘Calanthe’ Hybrids. Australian Journal of Crop Science, Vol. 5, No. 5, May 2011. 582-588.