Ултразвуков прайминг и прорастване

• Ултразвуковият прайминг на семена е полезна предсеитбена техника за обогатяване на семената с вода и хранителни вещества и за стимулиране на покълването.
• Ултразвуковата обработка е ефективна техника за прекъсване на покоя на семената и подобряване на характеристиките на покълването.
• Ултразвуковото оборудване на Hielscher може да се управлява прецизно за постигане на надеждни резултати при покълването и прайминга на семената.

Ултразвуков прайминг, покълване и прорастване на семена

Ултразвуковият прайминг на семена представлява процес на обработка на семената с ултразвукови вълни с честота приблизително 20 kHz във вода или други подходящи хранителни разтвори за подобряване на покълването и ранния им растеж. Бързото покълване и поникване са критични фактори за успешното прихващане на растенията и развитието на посевите. Прекъсването на покоя и стимулирането на покълването са важни за размножаването и ранното производство на млади растения. Ултразвуковата обработка на семена във вода, хранителен разтвор или разтвор на осмотично активно вещество подобрява кълняемостта и скоростта на покълване и води до по-висок процент на покълване в сравнение с необработените семена.

Леща, обработена с ултразвук (40Ws/g с UP200St), в сравнение с леща, необработена с ултразвук: обработената с ултразвук леща показва по-висока кълняемост и по-дълги леторасти.

Предимства на ултразвуковия прайминг на семена

Интензивният ултразвук с честота приблизително 20kHz оказва значително въздействие върху семенната обвивка, както и върху масопреноса и вътреклетъчните процеси. По-долу можете да намерите подробности за основните ефекти на ултразвуковата обработка върху семената и свързаните с тях ползи.

• Повишена кълняемост: Ултразвуковият прайминг на семена може да подобри кълняемостта им чрез прекъсване на покоя, увеличаване на поглъщането на вода и активиране на ензими, които подпомагат растежа на семената. Тъй като ултразвуковата обработка може да активира ензими в семето, които отговарят за разграждането на запасните хранителни вещества и за започването на покълването.
• Увеличено поглъщане на вода: Ултразвуковата обработка може да перфорира семенната обвивка и клетъчните стени, така че впоследствие семето да увеличи пропускливостта си за вода и да подобри поглъщането на вода и хранителни вещества. Това дава предимство на семената, подложени на прайминг, особено в суха или бедна на хранителни вещества почва.
• Ускорено поникване: Ултразвуковата обработка за прайминг на семена може да намали времето, необходимо за появата на пониците над почвата, което може да бъде особено полезно в ситуации, когато се желае бързо установяване на посевите. Като разрушава семенната обвивка и подобрява пропускливостта за вода, насърчавайки набъбването и покълването на семената, ултразвукът може да прекъсне покоя на семената.
• Подобрен растеж на младите растения: Ултразвуковият прайминг на семена може да стимулира растежа на младите растения, като подпомага развитието на корените, стъблата и листата. Това може да доведе до по-силни, по-здрави растения с по-добри добиви.
• Подобрена поносимост на младите растения към стрес: Ултразвуковият прайминг на семена увеличава способността на младите растения да издържат на стресови фактори на околната среда, като суша, засоленост и високи температури.
• Намалена смъртност на младите растения: Ултразвуковият прайминг на семена може да намали смъртността на младите растения, като подпомага равномерното покълване и ранния растеж, което може да помогне за предотвратяване на загубата на млади растения поради неравномерно поникване или слаб растеж.

Благодарение на тези положителни ефекти ултразвуково индуцираните прайминг и покълване на семена подобряват качеството и количеството на реколтата, като водят до по-успешно покълване, намаляват производствените разходи и увеличават устойчивостта в селското стопанство.

Изображения на семена на Arabidopsis, получени чрез сканираща електронна микроскопия (SEM).
a–c Семе, подложено на ултразвукова обработка при 24°C за 30sec.
d, e сухо семе, f, g семе, поставено във вода за 4 дни при 4°C,
h, i, покълнали семена.
Изображения и изследване: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Ултразвуков прайминг

Праймингът на семена в разтвори на осмотично активни вещества като манитол, полиетиленгликол (осмопрайминг), солеви разтвори (напр. CaCl₂, NaCl или CaSO₄) (халопрайминг) и във вода (хидропрайминг) може лесно да се подобри чрез прилагане на ултразвукови вълни. Ултразвуково индуцираните фрагментация и перфорация на обвивката и увеличаване на размера на порите на семената водят до по-висок капацитет за задържане на вода и хранителни вещества в семената и зърната, което подобрява хидратацията. Ултразвуковата обработка подобрява масопреноса между семето и околния разтвор, като води до увеличено поглъщане на разтвора (т.е. вода, хранителни вещества и др.) в семето. Праймингът с помощта на ултразвук е икономична, проста и безопасна техника за увеличаване на способността на семената за осмотично приспособяване и за подобряване на покълването, прихващането на младите растения и производството на земеделски култури при стресови условия.
Освен това ултразвуковата обработка предизвиква модификация на ендосперма, например разграждане на нишестето чрез ултразвук, което увеличава скоростта на ензимно катализираните реакции на хидролиза в семената. Повишената ензимна активност и хидролиза ускоряват покълването и растежа на зародиша в резултат на ултразвуковата обработка.
Прочетете повече за ултразвуковия прайминг тук!
Научете как ултразвуковата обработка подобрява производството на тревен чим на рула!

Ултразвукови апарати за прайминг и покълване на семена

Hielscher Ultrasonics доставя ултразвуково оборудване за подобрен прайминг на семена, включително хидропрайминг, осмопрайминг и халопрайминг. Компактните ултразвукови апарати за научноизследователска и развойна дейност (R+D) и лабораторна работа позволяват изпитване и определяне на оптималните параметри на ултразвуковия процес, докато ултразвуковото оборудване от промишлен клас се използва за мащабна обработка на семена, предназначени за търговия, чрез удобен и високоефективен проточен ултразвуков прайминг.
За подобряване на покълването на семената чрез ултразвукова обработка са необходими ултразвукови системи, които могат да се управляват и регулират прецизно. Тъй като ултразвуковите вълни се използват за стимулиране на физиологичната активност на растителните клетки, интензивността на ултразвуковата обработка трябва да се адаптира към конкретния вид семена и сорт. Ултразвуковите системи на Hielscher могат да се настройват на ниски амплитуди, осигуряващи кавитацията и/или колебанията, необходими за прайминг на семената за оптимално покълване и жизненост. Обработката на семена може да се извършва както на партиди, така и в режим на непрекъснат поток. Широката гама от принадлежности позволява лесно интегриране на ултразвука в съществуващите съоръжения.
Ултразвуковите системи на Hielscher увеличават потенциала за добро развитие на младите растения след сеитбата.

Литература/Източници

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Прилагане на ултразвукови вълни като техника за прайминг за ускоряване и подобряване на покълването на ечемичени семена: оптимизация на метода чрез подхода на Тагучи. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Ефектът на растителни екстракти, получени чрез екстракция с помощта на ултразвук, върху млади растения на бяло главесто зеле (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.), отглеждани при контролирани условия. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Ефект на предварителната ултразвукова обработка върху характеристиките на поглъщане на вода при нахут (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Въздействия на ултразвуковите вълни върху семената: кратък обзор. Agri Res & Tech, том 6, брой 3 – April 2017.