Ultraschall-Priming und Sprossenzucht

  • Eine Ultraschallbehandlung von Saatgut ist eine nützliche Vorsätechnik zur Stimulierung der Keimung.
  • Die Sondierung ist eine effiziente Technik, um die Keimruhe zu brechen und die Keimfähigkeit zu verbessern.
  • Hielscher Ultraschallgeräte können präzise gesteuert werden, um ein zuverlässiges Ergebnis der Saatgutkeimung und -grundierung zu erzielen.

Ultraschall-Keimung

Eine schnelle Keimen und die Entstehung von Setzlingen sind entscheidende Faktoren für eine erfolgreiche Etablierung von Pflanzen und Kulturen. Das Brechen der Ruhephase und die Stimulation der Keimung sind wichtig für die Vermehrung und frühzeitige Produktion von Pflanzenkeimlingen. Die Ultraschalluntersuchung von Samen in Wasser oder einem Osmottikum verbessert die Keimrate und -geschwindigkeit und zeigt einen höheren Keimanteil als unbehandeltes Saatgut. Eine milde Ultraschallbehandlung stimuliert die vegetativen Zellen.

Ultraschallbedingte Schalenfragmentierung, Perforation und Vergrößerung der Porengröße von Samen führen zu einer höheren Wasserrückhaltekapazität in Samen und Körnern, was zu einer verbesserten Hydratation führt. Ultraschall-Endosperm-Modifikation, wie z.B. der Stärkeabbau durch Ultraschall, erhöht die Rate der enzymkatalysierten Hydrolysereaktionen innerhalb der Samen. Eine erhöhte Enzymaktivität und Hydrolyse beschleunigt die Keimung und das Embryonenwachstum als Ergebnis der Ultraschallbehandlung.

Vorteile der Ultraschallkeimung

  • gleichmäßige und schnelle Keimung
  • höherer Samenkraftindex
  • längere Wurzeln und Triebe
  • erhöhte α-Amylase-Aktivität
  • höhere Beständigkeit
  • erhöhte Hydratation
  • Nährstoffanreicherung
  • verkürzte Zeit zwischen Aussaat und Keimlingentstehung
Ultraschallgekeimte Linsen (40Ws/g w/UP200St) im Vergleich zu nicht gespendeten Linsen.

Beschichtete Linsen (40Ws/g w/g) UP200St) im Vergleich zu nicht gespendeten Linsen: Die beschallten Linsen zeigen eine höhere Geminationsrate und längere Triebe.

Ultraschallbehandlung mit 2kW-System UIP2000hdT

UIP2000hdT (2kW) für die Chargenbehandlung im Großmaßstab

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REM von ultraschallgetriebenen Samen.

Rasterelektronenmikroskopische (REM) Bilder von Arabidopsis-Samen.
a-c Saatgut wird 30 Sekunden lang bei 24°C einer Ultraschallbehandlung unterzogen.
d, e trockenes Saatgut, f, g Saatgut, das 4 Tage lang bei 4°C in Wasser gelegt wurde,
h, i, gekeimte Samen. Quelle: Lopez-Ribera et al. 2017

Ultraschall-Grundierung

Grundierung von Saatgut in der Osmose wie Mannitol, Polyethylenglykol (osmoprimierend), Kochsalzlösungen (z.B. CaCl).2, NaCl oder CaSO4) (Haloprimierung) und im Wasser (Hydroprimierung) können durch den Einsatz von Ultraschallwellen leicht verbessert werden. Die Sondierung verbessert den Stoffaustausch zwischen dem Saatgut und der umgebenden Lösung, was zu einer erhöhten Aufnahme von Lösung (d.h. Wasser, Nährstoffen usw.) in das Saatgut führt. Die ultraschallunterstützte Grundierung ist eine wirtschaftliche, einfache und sichere Technik zur Erhöhung der Kapazität von Saatgut zur osmotischen Anpassung und zur Verbesserung der Samenkeimung, des Keimlingsbetriebs und der Pflanzenproduktion unter Stressbedingungen.
Lesen Sie hier mehr über die Ultraschall-Grundierung!

Ultraschallprozessoren zum Keimen und Grundieren

Um die Keimung von Saatgut durch Ultraschall zu verbessern, sind präzise steuerbare und einstellbare Ultraschallsysteme erforderlich. Da die Ultraschallwellen die physiologischen Aktivitäten von Pflanzenzellen stimulieren, muss die Intensität der Ultraschallbehandlung an die jeweilige Saatgut- und Sortenart angepasst werden. Hielscher Ultraschallsysteme können auf milde Amplituden eingestellt werden, die die Kavitation und/oder Oszillation liefern, die für eine optimale Keimung und Vitalität des Saatgutes erforderlich ist. Die Saatgutbehandlung kann sowohl im Batch- als auch im Continuous-Flow-Modus durchgeführt werden. Das breite Spektrum an Zubehör ermöglicht die einfache Integration von Ultraschall in bestehende Räumlichkeiten.
Die Ultraschallsysteme von Hielscher erhöhen das Potenzial für eine hohe Keimlingleistung nach der Aussaat.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Literatur

  • Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Anwendung von Ultraschallwellen als Priming-Technik zur Beschleunigung und Verbesserung der Keimung von Gerstensamen: Optimierung der Methode nach dem Taguchi-Ansatz. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Ausgabe 1, 2008. 14-21.
  • Machikowa T.; Kulrattanarak T.; Wonprasaid S. (2013): Auswirkungen der Ultraschallbehandlung auf das Keimen von synthetischen Sonnenblumenkernen. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Agricultural and Biosystems Engineering Vol:7, No:1, 2013.
  • Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Auswirkungen von Ultraschallwellen auf Saatgut: Ein Mini-Rückblick. Agri Res & Tech Band 6 Ausgabe 3 – April 2017.


Wissenswertes

Keimen

Die Samenkeimung beschreibt die Entwicklung und das Wachstum einer Pflanze aus einem Samen. Der Keimprozess führt zur Bildung eines Keimlings, der sowohl Stoffwechselprozesse als auch die Entstehung von Radikel und Pflaume beinhaltet. Ein voll entwickeltes Saatgut enthält einen Embryo und Nährstoffe, die in einer Samenschicht eingeschlossen sind. Unter geeigneten Bedingungen beginnt der Samen zu keimen und das embryonale Gewebe wächst weiter und entwickelt sich zu einem Setzling. Die wichtigsten Faktoren für die Samenkeimung sind Wasser, Sauerstoff, Temperatur und Licht.

Behandlung vor der Aussaat

Die Saatgutbelebung ist der Fachbegriff, der nützliche Behandlungen beschreibt, die nach der Ernte, aber vor der Aussaat auf das Saatgut angewendet werden, um die Keimung und das Wachstum des Setzlings zu verbessern. Für die Saatgutvorbereitung wurden verschiedene Methoden eingesetzt, um die Keimung und Gleichmäßigkeit des Setzlingswachstums zu erhöhen. Zu den Anwendungen vor der Aussaat gehören mechanische Behandlungen (z.B. Ultraschall, Stampfen, Reiben, Skarifizieren), Behandlungen mit heißem oder kochendem Wasser, Trockenwärmebehandlung, chemische Behandlungen (z.B. Gibberellinsäure/Gibberellin, Schwefelsäure) oder elektrische Behandlungen. Diese Behandlungen des Saatgutes werden mit dem Ziel angewendet, die Saatgutstärke zu verbessern. Die Saatgutstärke ist die Qualitätsbewertung der potenziellen Saatgutkeimung, der Feldaufgang und der Lagerfähigkeit unter anderen Bedingungen als bei der Standardkeimung. Die Saatgutstärke wird durch eine Saatgutstärkeprüfung gemessen.

Endosperm Modifikation

Das Endosperm ist ein Gewebe, das nach der Befruchtung in den Samen der meisten Blütenpflanzen gebildet wird. Es umgibt den Embryo und liefert Nahrung in Form von Stärke, kann aber auch Öle und Proteine enthalten. Das Endosperm kann enzymatisch modifiziert werden, was ein wichtiger Schritt während der Behandlung ist. Mälzerei von Gerste. Bei der Mälzerei werden die Enzyme Beta-Glucane und die Endoproteasen meist eingesetzt, um das stärkehaltige Endosperm kaum zu modifizieren.