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.

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.
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Ultrasonidos para imprimación y germinación de semillas

Hielscher Ultrasonics suministra equipos ultrasónicos para mejorar el cebado de semillas, como el hidrocebado, el osmocebado y el halocebado. Los ultrasonidos compactos para I+D y trabajo de laboratorio permiten probar y establecer los parámetros óptimos del proceso ultrasónico, mientras que los equipos ultrasónicos de grado industrial se implementan en el tratamiento a gran escala de semillas comercializadas en un tratamiento de cebado ultrasónico de flujo continuo conveniente y altamente eficiente.
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.

Literatura/Referencias

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie, F. (2008): Aplicación de ondas ultrasónicas como técnica de cebado para acelerar y mejorar la germinación de la semilla de cebada: Optimización del método mediante el enfoque Taguchi. Revista del Instituto de Elaboración de Cerveza Vol. 114, Número 1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): El efecto de los extractos botánicos obtenidos mediante extracción asistida por ultrasonidos en la col blanca (Brassica oleracea L. var. capitata L.) Plántulas cultivadas en condiciones controladas. Sostenibilidad 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Jomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Efecto del pretratamiento ultrasónico sobre las características de absorción de agua de los garbanzos (Cicer arietinum). Investigación aplicada latinoamericana 43, 2013. 153-159.
• Nazarí M.; Eteghadipour M. (2017): Impactos de las ondas ultrasónicas en las semillas: una mini-revisión. Agri Res & Tech Volumen 6 Número 3 – Abril de 2017.