Προενυδάτωση και έκπτυξη φύτρων με υπερήχους

• Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους είναι μια χρήσιμη τεχνική πριν από τη σπορά για τον εμπλουτισμό των σπόρων με νερό και θρεπτικά συστατικά και τη διέγερση της βλάστησης.
• Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια αποτελεσματική τεχνική για τη διακοπή του λήθαργου των σπόρων και τη βελτίωση των χαρακτηριστικών βλάστησης.
• Ο εξοπλισμός υπερήχων της Hielscher μπορεί να ελέγχεται με ακρίβεια για αξιόπιστα αποτελέσματα στη βλάστηση και την προενυδάτωση των σπόρων.

Προενυδάτωση, βλάστηση και έκπτυξη φύτρων σπόρων με υπερήχους

Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους αναφέρεται σε μια διαδικασία κατεργασίας των σπόρων με υπερηχητικά κύματα συχνότητας περίπου 20 kHz σε νερό ή άλλα κατάλληλα θρεπτικά διαλύματα, με σκοπό την ενίσχυση της βλάστησης και της πρώιμης ανάπτυξής τους. Η ταχεία βλάστηση και το φύτρωμα των φυταρίων αποτελούν κρίσιμους παράγοντες για την επιτυχή εγκατάσταση των φυτών και των καλλιεργειών. Η διακοπή του λήθαργου και η διέγερση της βλάστησης είναι σημαντικές για τον πολλαπλασιασμό και την πρώιμη παραγωγή φυταρίων. Η κατεργασία των σπόρων με υπερήχους σε νερό, θρεπτικό διάλυμα ή διάλυμα ωσμωτικού παράγοντα βελτιώνει τον ρυθμό και την ταχύτητα βλάστησης και δίνει υψηλότερο ποσοστό βλάστησης σε σύγκριση με τους μη κατεργασμένους σπόρους.

Φακές που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους (40Ws/g με UP200St) σε σύγκριση με φακές που δεν υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους: Οι φακές που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους εμφανίζουν υψηλότερο ρυθμό βλάστησης και μακρύτερους βλαστούς.

Πλεονεκτήματα της προενυδάτωσης σπόρων με υπερήχους

Οι υπέρηχοι υψηλής έντασης και συχνότητας περίπου 20kHz επηρεάζουν σημαντικά το περίβλημα του σπόρου, καθώς και τη μεταφορά μάζας και τις ενδοκυτταρικές διεργασίες. Παρακάτω μπορείτε να βρείτε λεπτομέρειες σχετικά με τις κύριες επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στους σπόρους και τα αντίστοιχα οφέλη τους.

• Αυξημένος ρυθμός βλάστησης: Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους μπορεί να βελτιώσει τους ρυθμούς βλάστησης των σπόρων, διακόπτοντας τον λήθαργό τους, αυξάνοντας την πρόσληψη νερού και ενεργοποιώντας ένζυμα που προάγουν την ανάπτυξη των σπόρων, επειδή η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να ενεργοποιήσει ένζυμα μέσα στον σπόρο, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των αποθηκευμένων θρεπτικών συστατικών και την έναρξη της βλάστησης.
• Αύξηση της πρόσληψης νερού: Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να διατρήσει το περίβλημα του σπόρου και τα κυτταρικά τοιχώματα, ώστε στη συνέχεια να αυξηθεί η διαπερατότητα του σπόρου στο νερό και να βελτιωθεί η πρόσληψη νερού και θρεπτικών συστατικών. Αυτό προσφέρει πλεονέκτημα στους προενυδατωμένους σπόρους, ιδιαίτερα σε ξηρά εδάφη ή εδάφη εξαντλημένα από θρεπτικά συστατικά.
• Επιταχυνόμενο φύτρωμα των φυταρίων: Η κατεργασία με υπερήχους για την προενυδάτωση των σπόρων μπορεί να μειώσει τον χρόνο που απαιτείται για να αναδυθούν τα φυτάρια από το έδαφος, κάτι που μπορεί να είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο όταν επιδιώκεται η ταχεία εγκατάσταση των καλλιεργειών. Διασπώντας το περίβλημα του σπόρου και βελτιώνοντας τη διαπερατότητα στο νερό, προάγοντας έτσι τη διόγκωση και τη βλάστηση των σπόρων, οι υπέρηχοι μπορούν να διακόψουν τον λήθαργο των σπόρων.
• Ενισχυμένη ανάπτυξη των φυταρίων: Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους μπορεί να διεγείρει την ανάπτυξη των φυταρίων, προάγοντας την ανάπτυξη των ριζών, των βλαστών και των φύλλων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ισχυρότερα, υγιέστερα φυτά με καλύτερες αποδόσεις.
• Βελτιωμένη αντοχή των φυταρίων στην καταπόνηση: Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους αυξάνει την ικανότητα των φυταρίων να αντέχουν σε περιβαλλοντικούς παράγοντες καταπόνησης, όπως η ξηρασία, η αλατότητα και οι υψηλές θερμοκρασίες.
• Μειωμένη θνησιμότητα των φυταρίων: Η προενυδάτωση σπόρων με υπερήχους μπορεί να μειώσει τα ποσοστά θνησιμότητας των φυταρίων, προάγοντας την ομοιόμορφη βλάστηση και την πρώιμη ανάπτυξη, γεγονός που μπορεί να συμβάλει στην πρόληψη της απώλειας φυταρίων λόγω ανομοιόμορφου φυτρώματος ή ανεπαρκούς ανάπτυξης.

Λόγω αυτών των θετικών επιδράσεων, η προενυδάτωση και η βλάστηση των σπόρων που προκαλούνται με υπερήχους βελτιώνουν την ποιότητα και την ποσότητα της φυτικής παραγωγής, οδηγώντας σε πιο επιτυχημένη βλάστηση, μειώνοντας το κόστος παραγωγής και αυξάνοντας τη βιωσιμότητα στη γεωργία.

Εικόνες σπόρων Arabidopsis από ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM).
a–c Σπόρος που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους στους 24°C για 30sec.
d, e ξηρός σπόρος, f, g σπόρος που τοποθετήθηκε σε νερό για 4 ημέρες στους 4°C,
h, i, βλαστημένοι σπόροι.
Εικόνες και μελέτη: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Προενυδάτωση με υπερήχους

Η προετοιμασία των σπόρων σε ωσμωτικά μέσα όπως η μαννιτόλη και η πολυαιθυλενογλυκόλη (ωσμωτική προετοιμασία), σε αλατούχα διαλύματα (π.χ. CaCl₂, NaCl ή CaSO₄) (αλατούχος προετοιμασία) και σε νερό (υδροπροετοιμασία) μπορεί να βελτιωθεί εύκολα με την εφαρμογή υπερηχητικών κυμάτων. Ο κατακερματισμός και η διάτρηση του περιβλήματος, καθώς και η αύξηση του μεγέθους των πόρων των σπόρων που προκαλούνται από τους υπερήχους οδηγούν σε μεγαλύτερη ικανότητα συγκράτησης νερού και θρεπτικών συστατικών στους σπόρους και στους κόκκους, με αποτέλεσμα τη βελτιωμένη ενυδάτωση. Η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει τη μεταφορά μάζας μεταξύ του σπόρου και του περιβάλλοντος διαλύματος, με αποτέλεσμα την αυξημένη πρόσληψη διαλύματος (δηλαδή νερού, θρεπτικών συστατικών κ.λπ.) στο εσωτερικό του σπόρου. Η υποβοηθούμενη από υπερήχους προετοιμασία είναι μια οικονομική, απλή και ασφαλής τεχνική για την αύξηση της ικανότητας των σπόρων για ωσμωτική προσαρμογή και την ενίσχυση της βλάστησης των σπόρων, της εγκατάστασης των φυταρίων και της παραγωγής των καλλιεργειών υπό συνθήκες καταπόνησης.
Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους προκαλεί τροποποίηση του ενδοσπερμίου, όπως αποικοδόμηση του αμύλου μέσω της κατεργασίας με υπερήχους, η οποία αυξάνει τον ρυθμό των αντιδράσεων υδρόλυσης που καταλύονται από ένζυμα στο εσωτερικό των σπόρων. Η αυξημένη ενζυμική δραστηριότητα και η αυξημένη υδρόλυση επιταχύνουν τη βλάστηση και την ανάπτυξη του εμβρύου ως αποτέλεσμα της κατεργασίας με υπερήχους.
Διαβάστε περισσότερα για την προετοιμασία με υπερήχους εδώ!
Μάθετε πώς η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει την παραγωγή χλοοτάπητα σε ρολά!

Συσκευές υπερήχων για την προετοιμασία και τη βλάστηση σπόρων

Η Hielscher Ultrasonics παρέχει εξοπλισμό υπερήχων για τη βελτιωμένη προετοιμασία σπόρων, συμπεριλαμβανομένης της υδροπροετοιμασίας, της ωσμωτικής προετοιμασίας και της αλατούχου προετοιμασίας. Οι συσκευές υπερήχων μικρών διαστάσεων για R+D και εργαστηριακές εργασίες επιτρέπουν τη δοκιμή και τον καθορισμό των βέλτιστων παραμέτρων της διεργασίας υπερήχων, ενώ ο εξοπλισμός υπερήχων βιομηχανικών προδιαγραφών χρησιμοποιείται για την επεξεργασία μεγάλης κλίμακας εμπορεύσιμων σπόρων με μια εύχρηστη και εξαιρετικά αποδοτική κατεργασία προετοιμασίας με υπερήχους σε διερχόμενη ροή.
Για τη βελτίωση της βλάστησης των σπόρων μέσω κατεργασίας με υπερήχους, απαιτούνται συστήματα υπερήχων που μπορούν να ελέγχονται και να ρυθμίζονται με ακρίβεια. Καθώς τα υπερηχητικά κύματα χρησιμοποιούνται για τη διέγερση των φυσιολογικών δραστηριοτήτων των φυτικών κυττάρων, η ένταση της κατεργασίας με υπερήχους πρέπει να προσαρμόζεται στον συγκεκριμένο τύπο σπόρου και στην καλλιεργούμενη ποικιλία. Τα συστήματα υπερήχων της Hielscher μπορούν να ρυθμιστούν σε χαμηλά πλάτη ταλάντωσης, παρέχοντας τη σπηλαίωση και/ή την ταλάντωση που απαιτούνται για την προετοιμασία των σπόρων με στόχο τη βέλτιστη βλάστηση και ευρωστία. Η επεξεργασία των σπόρων μπορεί να εφαρμοστεί τόσο κατά παρτίδες όσο και σε λειτουργία συνεχούς ροής. Το ευρύ φάσμα παρελκομένων επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση των υπερήχων στις υπάρχουσες εγκαταστάσεις.
Τα συστήματα υπερήχων της Hielscher αυξάνουν τις δυνατότητες για υψηλή απόδοση των φυταρίων μετά τη σπορά.

Βιβλιογραφία/Αναφορές

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Εφαρμογή υπερηχητικών κυμάτων ως τεχνικής προετοιμασίας για την επιτάχυνση και την ενίσχυση της βλάστησης σπόρων κριθαριού: Βελτιστοποίηση της μεθόδου με την προσέγγιση Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Η επίδραση βοτανικών εκχυλισμάτων που λαμβάνονται μέσω εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους σε φυτάρια λευκού κεφαλωτού λάχανου (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) που αναπτύσσονται υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Επίδραση της προεπεξεργασίας με υπερήχους στα χαρακτηριστικά απορρόφησης νερού των ρεβιθιών (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Επιδράσεις των υπερηχητικών κυμάτων στους σπόρους: Μια σύντομη ανασκόπηση. Agri Res & Tech Τόμος 6 Τεύχος 3 – April 2017.