Ultrazvučno pražnjenje sjemena: kako ultrazvuk poboljšava klijanje

Ultrazvučno pražnjenje sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem i većim prinosima. Ultrazvučna obrada perforira sjemenke (oblog sjemena) i povećava unos vode, hranjivih tvari i kisika u zrna sjemena. Ultrazvučno pražnjenje sjemena je jednostavna jeftina metoda za povećanje brzine klijanja i brzine sadnica.

Ultrazvučno poboljšana klijavost sjemena

Prajming je metoda predtretmana koja se koristi za skraćivanje vremena klijanja sadnica. Različiti procesi prajminga sjemena kao što su osmotsko prajming, hidroprimiranje i ultrazvučno prajming su razvijeni kako bi se pokrenuli procesi ranog klijanja. Ultrazvučno pražnjenje je vrlo povoljan način pripreme sjemena jer je sonikacija brza, štedi energiju i vodu.
Prajmerovano sjeme koje je završilo prve procese klijanja, pokazuje veći postotak klijavosti i brže vrijeme nicanja (vrijeme potrebno da se sjeme izdigne iznad površine tla), veću stopu nicanja (broj sjemenki koje dospiju do površina) i bolji rast, što sugeriše da im početak pomaže da rano spuste dobar korijenski sistem i brže rastu. Ova metoda može biti korisna poljoprivrednicima jer im štedi novac, rad i vrijeme utrošeno na gnojiva, ponovnu sjetvu i slabe biljke.
Proces također može omogućiti ujednačenije, ravnomjernije klijanje tretiranog sjemena. Takođe može povećati klijavost u širem temperaturnom rasponu i smanjiti učestalost bolesti u sjemenu.

Ultrazvučno prajmerisanje poboljšava procenat klijavosti semena, indeks vitalnosti semena (SVI), dužinu korena i izdanaka sadnica. Proces obrade ultrazvukom i prajminga potiče unos vode i/ili drugih korisnih supstanci u zrno sjemena. Nadalje, ultrazvučni valovi aktiviraju enzimske i druge biološke reakcije u biljnoj ćeliji što rezultira bržim i ujednačenijim klijanjem. Čak i slaba sjemena/zrna mogu se aktivirati tako da se poboljša ukupni prinos sjetve.

Skarifikacija i klijanje sjemena

Skarifikacija je ključna za sjeme sa čvrstim, nepropusnim omotačem koji ometaju razmjenu vode i plina, čime se odgađa klijanje. Tradicionalne metode uključuju mehaničku, termičku i hemijsku skarifikaciju, od kojih je svaka dizajnirana da učini omotač sjemena propusnijim za vodu i plinove. Sonikacija, kao inovativna metoda skarifikacije, koristi ultrazvučne valove za postizanje sličnih, ako ne i superiornih rezultata.

Mehanizmi snažnog ultrazvuka na sjemenu i prajming sjemena

• Kavitacija u vodi:
  – Ultrazvučni talasi u vodi izazivaju kavitaciju, fenomen u kojem se stvaraju mikro-mjehurići. Ovi mjehurići kolabiraju, stvarajući lokalizirani mehanički pritisak.
  – Ovaj pritisak djeluje na omotač sjemena, uzrokujući mehanički poremećaj.
• Formiranje mikro-pora i mikro-pukotina:
  – Mehanički pritisak od kavitacije stvara mikro-pore i mikro-pukotine na omotaču sjemena.
  – Ove mikro-pore i pukotine povećavaju propusnost omotača sjemena, omogućavajući prodiranje veće količine vode i kisika.
• Poboljšano upijanje vode i dostupnost kiseonika

  1. Povećana poroznost:
  – Studije su pokazale da ultrazvuk povećava poroznost sjemena, kao što je mungo pasulj, čineći ih osjetljivijim na vodu i kisik.
  – Povećano upijanje vode dovodi do bolje hidratacije tkiva sjemena, što je neophodno za aktiviranje metaboličkih procesa neophodnih za klijanje.

  2. Poboljšan unos kiseonika:
  – Povećana propusnost za gasove osigurava da embrion u razvoju dobije adekvatan kiseonik, ključan za ćelijsko disanje tokom klijanja.

• Pojačana enzimska aktivnost

  1. Hidratacija i aktivacija enzima:
  – Povećana hidratacija zbog povećanog unosa vode aktivira različite enzime uključene u klijanje.
  – Konkretno, značajno je povećana aktivnost alfa-amilaze, koja je ključna za hidrolizu škroba u šećere, osiguravajući energiju za rastuće sadnice.

  Poboljšani ishodi klijanja

  1. Veći procenat klijavosti:
  – Kombinovani efekat povećane dostupnosti vode i kiseonika, zajedno sa pojačanom enzimskom aktivnošću, dovodi do većeg procenta uspešnog klijanja semena.
  – Istraživanja pokazuju da ultrazvuk poboljšava stope klijanja različitih biljnih vrsta.
  2. Veća brzina klijanja:
  – Sonikacija ne samo da povećava postotak klijavih sjemenki, već i ubrzava proces klijanja.
  – Brža hidratacija i aktivacija enzima olakšavaju brži prijelaz sa sjemena na sadnicu.

Obrada ultrazvukom značajno doprinosi pripremanju sjemena tako što povećava unos vode, kisika i hranjivih tvari, pojačavajući enzimske aktivnosti, a samim tim i brzinu i uspješnost klijanja sjemena.

Duža sonikacija rezultira boljom klijavošću hibrida Calanthe. Što je dulje sonikacija, to je brže bilo klijanje. Ovo ukazuje na pozitivne efekte ultrazvučne obrade na klijanje sjemena.
(studija i slika: ©Shin et al. 2011)

Kako radi ultrazvučno pražnjenje sjemena?

Ultrazvučno prajmerisanje sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem. Ovi rezultati se postižu sledećim ultrazvučnim efektima:

• Ultrazvuk povećava poroznost sjemena akustičnom kavitacijom poboljšavajući upijanje vode i dostupnost kisika (ultrazvučno hidroprimiranje / namakanje).
• Ultrazvuk povećava unos hranljivih materija i đubriva u seme.
• Ultrazvučno pražnjenje poboljšava prijenos mase: ekstraapsorbirana voda slobodno i lako reagira sa ćelijskim embrionom. Pri tome se oslobađa giberelinska kiselina i uzrokuje povećanje brzine metaboličkih procesa u aleuronskim stanicama.
• Sonikacija pomaže mobilizaciji nutrijenata endosperma razbijanjem stanične membrane. (Miano et al. 2015.)
• Ultrazvuk aktivira enzimske i druge biološke reakcije.

Sonication promoviše klijanje zrna/sjemena i povećava prinos usjeva. Pored useva i sadnica voća, ultrazvučno prajmerisanje semena je uspešno testirano i za seme cveća (orhideje, lotos, kalante). Ultrazvučna obrada poboljšava propusnost ćelijskih zidova tako da sjeme pokazuje značajno veći unos vode i hranjivih tvari (npr. gnojiva).
Pokazalo se da je vrijeme namakanja slanutka, sirka i morskog pasulja značajno smanjeno upotrebom ultrazvuka.

Sonicirano sočivo (40Ws/gw/ UP200St) u poređenju sa nesoniciranom sočivo: Sonicirano sočivo pokazuje veću stopu klijanja i duže izdanke.

Ultrazvučni sistemi za pražnjenje sjemena

Iskoristite prednosti Hielscher sonikatora za poboljšano nanošenje sjemena! Hielscher Ultrasonics isporučuje razne stolne i industrijske ultrasonikatore za nanošenje sjemena i zrna. Prednosti korištenja Hielscher sonikatora za prajming sjemena su višestruke. Prvo, precizna kontrola ultrazvučnih parametara kao što su amplituda, intenzitet i trajanje omogućava optimizovan tretman prilagođen specifičnim vrstama semena i uslovima. Drugo, svi postignuti rezultati procesa mogu se linearno skalirati na veće protoke.
Bilo da ste zainteresirani za testiranje i optimizaciju vašeg ultrazvučnog procesa pranja u laboratoriji ili želite obraditi velike serije sjemena u kontinuiranom protoku, Hielscher ima idealan sonikator za vaše zahtjeve za obradu sjemena. Hielscher sonikatori su dizajnirani za skalabilnost i mogu efikasno rukovati velikim količinama sjemena, što ih čini pogodnim i za istraživačke i za komercijalne primjene. Oprema je jednostavna za upotrebu, s intuitivnim kontrolama i robusnom konstrukcijom, osiguravajući dugoročnu izdržljivost i niske zahtjeve za održavanjem. Osim toga, sonikacija je nehemijska metoda, što je čini ekološki prihvatljivom opcijom za tretiranje sjemena. Smanjuje potrebu za hemijskim agensima za skarifikaciju, doprinoseći održivim poljoprivrednim praksama. Naravno, svi sonikatori mogu raditi 24 sata dnevno.

Prednosti Hielscher sonicatora za nanošenje sjemena:

• Niski troškovi
• Ušteda vode
• Brza obrada
• Niska potrošnja energije
• Lako & siguran rad

Kontaktirajte nas danas! Biće nam drago da razgovaramo o vašim zahtevima procesa sa vama!