Ultrazvučno priming sjemena: kako ultrazvučna obrada (sonikacija) poboljšava klijanje

Ultrazvučni priming sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem te većim prinosima usjeva. Ultrazvučna obrada perforira testu sjemena (sjemenu ovojnicu) i povećava unos vode, hranjivih tvari i kisika u zrna sjemena. Ultrazvučni priming sjemena jednostavna je i jeftina metoda za poboljšanje stope i brzine klijanja sadnica.

Ultrazvučno poboljšano klijanje sjemena

Priming je metoda predtretmana koja se koristi za skraćivanje vremena klijanja sadnica. Razvijeni su različiti postupci primingа sjemena, kao što su osmotski priming, hidropriming i ultrazvučni priming, kako bi se potaknulo odvijanje ranih procesa klijanja. Ultrazvučni priming vrlo je povoljna metoda pripreme sjemena jer je ultrazvučna obrada brza, štedi energiju i štedi vodu.
Primirano sjeme koje je završilo prve procese klijanja pokazuje veći postotak klijanja i brže vrijeme nicanja (vrijeme potrebno da sjeme izbije iznad površine tla), veću stopu nicanja (broj sjemenki koje dospiju do površine) i bolji rast, što upućuje na to da im prednost u startu pomaže da rano razviju dobar korijenov sistem i brže rastu. Ova metoda može biti korisna poljoprivrednicima jer im štedi novac, rad i vrijeme utrošeno na đubriva, ponovno sjetvu i slabe biljke.
Postupak također može omogućiti ujednačenije, ravnomjernije klijanje tretiranog sjemena. Može i povećati klijanje u širem rasponu temperatura te smanjiti pojavu bolesti kod sjemena.

Ultrazvučni priming poboljšava postotak klijanja sjemena, indeks vigora sjemena (SVI) te dužinu korijena i izdanaka sadnica. Proces ultrazvučne obrade i primingа pojačava unos vode i/ili drugih korisnih tvari u zrno sjemena. Osim toga, ultrazvučni talasi aktiviraju enzimske i druge biološke reakcije u biljnoj ćeliji, što rezultira bržim i ujednačenijim klijanjem. Čak se i slabo sjeme/zrna može aktivirati, tako da se poboljšava ukupni prinos sjetve.

Skarifikacija i klijanje sjemena

Skarifikacija je ključna za sjeme s tvrdim, nepropusnim ovojnicama koje otežavaju razmjenu vode i plinova i time odgađaju klijanje. Tradicionalne metode uključuju mehaničku, termičku i hemijsku skarifikaciju, a svaka je osmišljena tako da sjemenu ovojnicu učini propusnijom za vodu i plinove. Ultrazvučna obrada (sonikacija), kao inovativna metoda skarifikacije, koristi ultrazvučne talase za postizanje sličnih, ako ne i boljih rezultata.

Mehanizmi djelovanja snažnog ultrazvuka na sjeme i priming sjemena

• Kavitacija u vodi:
  – Ultrazvučni talasi u vodi izazivaju kavitaciju, pojavu pri kojoj nastaju mikromjehurići. Ti mjehurići kolabiraju i stvaraju lokalizirani mehanički pritisak.
  – Taj pritisak djeluje na sjemenu ovojnicu i uzrokuje mehaničko oštećenje.
• Stvaranje mikropora i mikropukotina:
  – Mehanički pritisak uslijed kavitacije stvara mikropore i mikropukotine na sjemenoj ovojnici.
  – Te mikropore i pukotine povećavaju propusnost sjemene ovojnice, što omogućava prodiranje veće količine vode i kisika.
• Pojačan unos vode i dostupnost kisika

  1. Povećana poroznost:
  – Studije su pokazale da ultrazvučna obrada (sonikacija) povećava poroznost sjemena, kao što je mung grah, čineći ga prijemčivijim za vodu i kisik.
  – Pojačan unos vode dovodi do bolje hidratacije tkiva sjemena, što je neophodno za aktiviranje metaboličkih procesa potrebnih za klijanje.

  2. Poboljšan ulazak kisika:
  – Povećana propusnost za plinove osigurava da embrion u razvoju dobija dovoljno kisika, što je presudno za ćelijsko disanje tokom klijanja.

• Pojačana enzimska aktivnost

  1. Hidratacija i aktivacija enzima:
  – Pojačana hidratacija zbog većeg unosa vode aktivira različite enzime uključene u klijanje.
  – Konkretno, aktivnost alfa-amilaze značajno je povećana, što je ključno za hidrolizu škroba u šećere, koji sadnici u rastu daju energiju.

  Poboljšani ishodi klijanja

  1. Veći postotak klijanja:
  – Kombinirani učinak veće dostupnosti vode i kisika, zajedno s pojačanom enzimskom aktivnošću, rezultira većim postotkom sjemena koje uspješno klija.
  – Istraživanja pokazuju da ultrazvučna obrada (sonikacija) poboljšava stope klijanja kod različitih biljnih vrsta.
  2. Brža brzina klijanja:
  – Ultrazvučna obrada (sonikacija) ne povećava samo postotak proklijalog sjemena, nego i ubrzava proces klijanja.
  – Brža hidratacija i aktivacija enzima olakšavaju brži prelazak iz sjemena u sadnicu.

Ultrazvučna obrada (sonikacija) značajno doprinosi primingu sjemena jer pojačava unos vode, kisika i hranjivih tvari, pojačava enzimske aktivnosti i na taj način poboljšava i brzinu i uspješnost klijanja sjemena.

Duža ultrazvučna obrada rezultira boljim klijanjem hibrida Calanthe. Što je ultrazvučna obrada duža, to je klijanje bilo brže. To ukazuje na pozitivne učinke ultrazvučne obrade na klijanje sjemena.
(studija i slika: ©Shin et al. 2011)

Kako funkcioniše ultrazvučni priming sjemena?

Ultrazvučni priming sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem. Ti se rezultati postižu sljedećim ultrazvučnim učincima:

• Ultrazvuk povećava poroznost sjemena akustičnom kavitacijom, čime se poboljšavaju unos vode i dostupnost kisika (ultrazvučni hidropriming / močenje).
• Ultrazvuk povećava unos hranjivih tvari i đubriva u sjeme.
• Ultrazvučni priming pojačava prijenos mase: dodatno apsorbirana voda slobodno i lahko reaguje s embrionom ćelije. Time se oslobađa giberelinska kiselina, koja uzrokuje povećanje brzine metaboličkih procesa u aleuronskim ćelijama.
• Ultrazvučna obrada (sonikacija) pomaže mobilizaciju hranjivih tvari endosperma razgradnjom ćelijskih membrana. (Miano et al. 2015)
• Ultrazvuk aktivira enzimske i druge biološke reakcije.

Ultrazvučna obrada (sonikacija) potiče klijanje zrna/sjemena i povećava prinos usjeva. Osim za ratarske kulture i voćne sadnice, ultrazvučni priming sjemena uspješno je testiran i na sjemenu cvijeća (orhideje, lotos, calanthe). Ultrazvučna obrada povećava propusnost ćelijskih zidova, tako da sjeme pokazuje značajno veći unos vode i hranjivih tvari (npr. đubriva).
Pokazano je da se upotrebom ultrazvučne obrade (sonikacije) vrijeme močenja slanutka, sirka i bijelog graha značajno skraćuje.

Ultrazvučno obrađena sočiva (40Ws/g s UP200St) u usporedbi sa sočivom koje nije ultrazvučno obrađeno: ultrazvučno obrađena sočiva pokazuju veću stopu klijanja i duže izdanke.

Sistemi za ultrazvučni priming sjemena

Iskoristite prednosti Hielscher ultrazvučnih uređaja za poboljšani priming sjemena! Hielscher Ultrasonics isporučuje različite stolne i industrijske ultrazvučne uređaje za priming sjemena i zrna. Prednosti korištenja Hielscher ultrazvučnih uređaja za priming sjemena brojne su. Prvo, precizna kontrola ultrazvučnih parametara kao što su amplituda, intenzitet i trajanje omogućava optimiziran tretman prilagođen specifičnim vrstama sjemena i uvjetima. Drugo, svi postignuti rezultati procesa mogu se linearno skalirati na veće protoke.
Bilo da ste zainteresirani za testiranje i optimizaciju vašeg procesa ultrazvučnog primingа u laboratoriju ili želite obrađivati velike partije sjemena u kontinuiranom protoku, Hielscher ima idealan ultrazvučni uređaj za vaše zahtjeve obrade sjemena. Hielscher ultrazvučni uređaji osmišljeni su za skalabilnost i mogu efikasno obrađivati velike količine sjemena, zbog čega su prikladni i za istraživanje i za komercijalne primjene. Oprema je jednostavna za korištenje, s intuitivnim kontrolama i robusnom konstrukcijom, što osigurava dugotrajnu izdržljivost i niske zahtjeve za održavanjem. Osim toga, ultrazvučna obrada (sonikacija) je nehemijska metoda, što je čini ekološki prihvatljivom opcijom za tretman sjemena. Smanjuje potrebu za hemijskim sredstvima za skarifikaciju i tako doprinosi održivim poljoprivrednim praksama. Naravno, svi ultrazvučni uređaji mogu raditi 24 sata dnevno, 7 dana u sedmici.

Prednosti Hielscher ultrazvučnih uređaja za priming sjemena:

• Niski troškovi
• Štednja vode
• Brza obrada
• Niska potrošnja energije
• Jednostavan i siguran rad

Kontaktirajte nas još danas! Rado ćemo s vama razgovarati o zahtjevima vašeg procesa!