Cebado y germinación por ultrasonidos
- El cebado ultrasónico de semillas es una técnica útil previa a la siembra para reponer las semillas con agua y nutrientes y estimular la germinación.
- La sonicación es una técnica eficaz para romper el letargo de las semillas y mejorar las características de germinación.
- Los equipos de ultrasonidos de Hielscher pueden controlarse con precisión para obtener un resultado fiable de la germinación y el cebado de las semillas.
Cebado, germinación y brotación de semillas por ultrasonidos
El cebado ultrasónico de semillas se refiere a un proceso de tratamiento de semillas con ondas ultrasónicas a unos 20 kHz en agua u otras soluciones nutritivas adecuadas para mejorar su germinación y crecimiento temprano. Una germinación rápida y la emergencia de las plántulas son factores críticos para el éxito del establecimiento de plantas y cultivos. La ruptura del letargo y la estimulación de la germinación son importantes para la proliferación y la producción temprana de plántulas. La ultrasonicación de las semillas en agua, solución nutritiva o un osmótico mejora el índice y la velocidad de germinación y muestra un porcentaje de germinación superior al de las semillas no tratadas.
Lentejas sonicadas (40Ws/g w/ UP200St) en comparación con las lentejas no sonicadas: Las lentejas sonicadas muestran una mayor tasa de geminación y brotes más largos.
Ventajas del cebado ultrasónico de semillas
Los ultrasonidos intensos de aproximadamente 20 kHz muestran un impacto significativo en la cubierta de la semilla, así como en la transferencia de masa y los procesos intracelulares. A continuación encontrará información detallada sobre los principales efectos de la sonicación en las semillas y sus beneficios.
- Aumento de la tasa de germinación: El cebado ultrasónico de semillas puede mejorar los índices de germinación de las semillas al romper su estado de latencia, aumentar la absorción de agua y activar enzimas que promueven su crecimiento. La sonicación puede activar las enzimas de la semilla responsables de descomponer los nutrientes almacenados e iniciar la germinación.
- Aumento de la absorción de agua: La sonicación puede perforar la cubierta de la semilla y las paredes celulares, de modo que la semilla puede aumentar posteriormente su permeabilidad al agua y mejorar la absorción de agua y nutrientes. Esto da a las semillas imprimadas una ventaja, especialmente en suelos secos o pobres en nutrientes.
- Emergencia acelerada de las plántulas: El tratamiento con ultrasonidos para el cebado de semillas puede reducir el tiempo que tardan las plántulas en emerger del suelo, lo que puede resultar especialmente beneficioso en situaciones en las que se desea un rápido establecimiento de los cultivos. Al romper la cubierta de la semilla y mejorar la permeabilidad al agua, favoreciendo el hinchamiento y la germinación de las semillas, los ultrasonidos pueden interrumpir el letargo de las semillas.
- Mayor crecimiento de las plántulas: El cebado ultrasónico de semillas puede estimular el crecimiento de las plántulas favoreciendo el desarrollo de raíces, tallos y hojas. Esto puede dar lugar a plantas más fuertes y sanas con mejores rendimientos.
- Mejora de la tolerancia de las plántulas al estrés: El cebado ultrasónico de semillas aumenta la capacidad de las plántulas para resistir factores de estrés ambiental como la sequía, la salinidad y las altas temperaturas.
- Reducción de la mortalidad de las plántulas: El cebado ultrasónico de semillas puede reducir las tasas de mortalidad de las plántulas al promover una germinación uniforme y un crecimiento temprano, lo que puede ayudar a evitar la pérdida de plántulas debido a una emergencia desigual o a un crecimiento deficiente.
Debido a estos efectos positivos, el cebado y la germinación de semillas inducidos por ultrasonidos mejoran la calidad y la cantidad de las cosechas, lo que conduce a una germinación más exitosa, reduce los costes de producción y aumenta la sostenibilidad de la agricultura.
Ultrasonicadores como el industrial UIP6000hdT se utilizan para el cebado ultrasónico de semillas en línea, incluidos el hidrocebado, el osmocebado y el halocebado.
- germinación rápida y uniforme
- mayor índice de vigor de las semillas
- raíces y brotes más largos
- aumento de la actividad de la α-amilasa
- mayor resistencia
- mayor hidratación
- enriquecimiento de nutrientes
- reducción del tiempo entre la siembra y la emergencia de las plántulas
Imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de semillas de Arabidopsis.
a-c Semilla sometida a sonicación a 24°C durante 30seg.
d, e semilla seca, f, g semilla puesta en agua durante 4 días a 4°C,
h, i, semillas germinadas.
Imágenes y estudio: ©Lopez-Ribera et al. 2017
cebado ultrasónico
Cebado de las semillas en osmóticos como manitol, polietilenglicol (osmopriming), soluciones salinas (por ejemplo, CaCl2NaCl o CaSO4) (halopriming) y en agua (hydropriming) pueden mejorarse fácilmente mediante la aplicación de ondas ultrasónicas. La fragmentación de la cáscara inducida por ultrasonidos, la perforación y la ampliación del tamaño de los poros de las semillas conducen a una mayor capacidad de retención de agua y nutrientes en las semillas y los granos, lo que resulta en una mejor hidratación. La sonicación mejora la transferencia de masa entre la semilla y la solución que la rodea, lo que se traduce en una mayor absorción de la solución (es decir, agua, nutrientes, etc.) en la semilla. El cebado asistido por ultrasonidos es una técnica económica, sencilla y segura para aumentar la capacidad de ajuste osmótico de las semillas y mejorar la germinación de las semillas, el establecimiento de las plántulas y la producción de cultivos en condiciones de estrés.
Además, la ultrasonicación provoca la modificación del endospermo, como la degradación del almidón por sonicación, lo que aumenta la velocidad de las reacciones de hidrólisis catalizadas por enzimas dentro de las semillas. El aumento de la actividad enzimática y de la hidrólisis acelera la germinación y el crecimiento embrionario como resultado del tratamiento ultrasónico.
Más información sobre la imprimación por ultrasonidos
Ultrasonidos para imprimación y germinación de semillas
Hielscher Ultrasonics suministra equipos de ultrasonidos para mejorar la imprimación de semillas, incluida la hidroimprimación, la osmoimprimación y la haloimprimación. Los ultrasonidos compactos para I+D y trabajos de laboratorio permiten probar y establecer los parámetros óptimos del proceso de ultrasonidos, mientras que los equipos de ultrasonidos de calidad industrial se utilizan en el tratamiento a gran escala de semillas comercializadas en un tratamiento de imprimación por ultrasonidos de flujo continuo cómodo y muy eficaz.
Para mejorar la germinación de las semillas mediante sonicación, se necesitan sistemas de ultrasonidos controlables y ajustables con precisión. Dado que las ondas ultrasónicas se utilizan para estimular las actividades fisiológicas de las células vegetales, la intensidad de la sonicación debe adaptarse al tipo específico de semilla y cultivar. Los sistemas de ultrasonidos de Hielscher pueden ajustarse a amplitudes suaves que proporcionen la cavitación y/u oscilación necesarias para preparar las semillas para una germinación y vigor óptimos. El tratamiento de semillas puede aplicarse tanto en modo discontinuo como en modo de flujo continuo. La amplia gama de accesorios permite integrar fácilmente los ultrasonidos en las instalaciones existentes.
Los sistemas ultrasónicos de Hielscher aumentan el potencial de alto rendimiento de las plántulas después de la siembra.
Ultrasonidos UP400St para el cebado de semillas en lotes más pequeños a R&Etapa D. El tratamiento ultrasónico produce una brotación más rápida, un perfil nutricional más elevado y un mayor vigor de las plántulas.
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | De 3 a 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
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Literatura/Referencias
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Machikowa T.; Kulrattanarak T.; Wonprasaid S. (2013): Efectos del tratamiento ultrasónico en la germinación de semillas sintéticas de girasol. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Agricultural and Biosystems Engineering Vol:7, No:1, 2013.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Impactos de las ondas ultrasónicas en las semillas: A Mini-Review. Agri Res & Tech Volumen 6 Número 3 – Abril de 2017.
Información interesante
germinación
La germinación de las semillas describe el desarrollo y crecimiento de una planta a partir de una semilla. El proceso de germinación da lugar a la formación de una plántula, lo que implica procesos metabólicos, así como la aparición de la radícula y la plúmula. Una semilla completamente desarrollada contiene un embrión y nutrientes encerrados en una cubierta. En condiciones adecuadas, la semilla comienza a germinar y los tejidos embrionarios siguen creciendo, desarrollándose hasta convertirse en una plántula. Los factores más importantes para la germinación de las semillas son el agua, el oxígeno, la temperatura y la luz.
tratamiento previo a la siembra
La vigorización de semillas es el término técnico que describe los tratamientos beneficiosos aplicados a las semillas después de la cosecha, pero antes de la siembra, con el fin de mejorar la germinación y el crecimiento de las plántulas. Se han utilizado varios métodos para el tratamiento de las semillas antes de la siembra con el fin de aumentar la germinación y la uniformidad del crecimiento de las plántulas. Las aplicaciones previas a la siembra incluyen tratamientos mecánicos (por ejemplo, ultrasonido, golpeteo, frotamiento, escarificación), tratamiento con agua caliente o hirviendo, tratamiento con calor seco, tratamiento químico (por ejemplo, ácido giberélico/giberelina, ácido sulfúrico) o tratamiento eléctrico. Estos tratamientos de las semillas se aplican con el objetivo de mejorar su vigor. El vigor de la semilla es la evaluación de la calidad de la germinación potencial de la semilla, la emergencia en el campo y la capacidad de almacenamiento de la semilla en condiciones diferentes a la germinación estándar. El vigor de las semillas se mide mediante pruebas de vigor de las semillas.
modificación del endospermo
El endospermo es un tejido que se produce en el interior de las semillas de la mayoría de las plantas con flores tras la fecundación. Rodea al embrión y le proporciona nutrientes en forma de almidón, aunque también puede contener aceites y proteínas. El endospermo puede modificarse enzimáticamente, lo que constituye un paso importante durante la transformación de la semilla. malteado de cebada. Durante el malteado se utilizan sobre todo las enzimas betaglucanasas y las endoproteasas para modificar el endospermo amiláceo de apenas.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.