Acondicionamiento ultrasónico de semillas: cómo mejora la sonicación la germinación

El acondicionamiento ultrasónico de semillas y granos da lugar a una germinación más completa y rápida y a mayores rendimientos de los cultivos. La ultrasonicación perfora la testa de la semilla (cubierta seminal) y aumenta la absorción de agua, nutrientes y oxígeno en las semillas y los granos. El acondicionamiento ultrasónico de semillas es un método sencillo y económico para mejorar la tasa y la velocidad de germinación de las plántulas.

Mejora de la germinación de semillas mediante ultrasonidos

El acondicionamiento es un método de pretratamiento que se utiliza para acortar el tiempo de germinación de las plántulas. Se han desarrollado diversos procesos de acondicionamiento de semillas, como el acondicionamiento osmótico, el hidroacondicionamiento y el acondicionamiento ultrasónico, para inducir los procesos iniciales de germinación. El acondicionamiento ultrasónico es un método muy ventajoso de preparación de semillas, ya que el tratamiento por sonicación es rápido y permite ahorrar energía y agua.
Las semillas acondicionadas que han completado los primeros procesos de germinación presentan un mayor porcentaje de germinación, un menor tiempo de emergencia (el tiempo que tardan las semillas en emerger por encima de la superficie del suelo), una mayor tasa de emergencia (el número de semillas que llegan a la superficie) y un mejor crecimiento. Esto sugiere que esta ventaja inicial les ayuda a desarrollar pronto un buen sistema radicular y a crecer más rápido. Este método puede resultar útil para los agricultores, ya que les permite ahorrar dinero, trabajo y tiempo dedicados a la fertilización, la resiembra y el cuidado de plantas débiles.
El proceso también puede favorecer una germinación más uniforme y homogénea de las semillas tratadas. Asimismo, puede aumentar la germinación en un intervalo de temperaturas más amplio y reducir la incidencia de enfermedades en las semillas.

El acondicionamiento ultrasónico mejora el porcentaje de germinación de las semillas, el índice de vigor de las semillas (SVI) y las longitudes de las raíces y los brotes de las plántulas. El proceso de sonicación y acondicionamiento favorece la absorción de agua y/u otras sustancias beneficiosas por la semilla. Además, las ondas ultrasónicas activan reacciones enzimáticas y otras reacciones biológicas en la célula vegetal, lo que da lugar a una germinación más rápida y uniforme. Incluso las semillas y los granos débiles pueden activarse, mejorando así el rendimiento global de la siembra.

Escarificación y germinación de semillas

La escarificación es crucial para las semillas con cubiertas duras e impermeables que dificultan el intercambio de agua y gases y, por tanto, retrasan la germinación. Los métodos tradicionales incluyen la escarificación mecánica, térmica y química, cada uno de ellos diseñado para hacer que la cubierta seminal sea más permeable al agua y a los gases. La sonicación, como método innovador de escarificación, utiliza ondas ultrasónicas para obtener resultados similares, si no superiores.

Mecanismos de acción de los ultrasonidos de potencia sobre las semillas y su acondicionamiento

• Cavitación en el agua:
  – Las ondas ultrasónicas en el agua inducen cavitación, un fenómeno en el que se crean microburbujas. Estas burbujas colapsan y generan presión mecánica localizada.
  – Esta presión actúa sobre la cubierta seminal y provoca su ruptura mecánica.
• Formación de microporos y microfisuras:
  – La presión mecánica generada por la cavitación crea microporos y microfisuras en la cubierta seminal.
  – Estos microporos y fisuras aumentan la permeabilidad de la cubierta seminal y permiten que penetren más agua y oxígeno.
• Mayor absorción de agua y disponibilidad de oxígeno

  1. Mayor porosidad:
  – Los estudios han demostrado que la sonicación aumenta la porosidad de semillas como las judías mungo, haciéndolas más receptivas al agua y al oxígeno.
  – La mayor absorción de agua mejora la hidratación de los tejidos de la semilla, lo que es esencial para activar los procesos metabólicos necesarios para la germinación.

  2. Mejora de la entrada de oxígeno:
  – La mayor permeabilidad a los gases garantiza que el embrión en desarrollo reciba suficiente oxígeno, crucial para la respiración celular durante la germinación.

• Mayor actividad enzimática

  1. Hidratación y activación enzimática:
  – La mejora de la hidratación debida a una mayor absorción de agua activa diversas enzimas que intervienen en la germinación.
  – En concreto, la actividad de la alfa-amilasa aumenta significativamente, lo que resulta fundamental para la hidrólisis del almidón en azúcares, que proporciona energía a la plántula en crecimiento.

  Mejores resultados de germinación

  1. Mayor porcentaje de germinación:
  – El efecto combinado de una mayor disponibilidad de agua y oxígeno y una mayor actividad enzimática da lugar a un porcentaje más alto de semillas que germinan con éxito.
  – Las investigaciones indican que la sonicación mejora las tasas de germinación en diversas especies vegetales.
  2. Mayor velocidad de germinación:
  – La sonicación no solo aumenta el porcentaje de semillas germinadas, sino que también acelera el proceso de germinación.
  – La hidratación y la activación enzimática más rápidas facilitan una transición más rápida de semilla a plántula.

La sonicación aporta beneficios significativos al acondicionamiento de semillas al mejorar la absorción de agua, oxígeno y nutrientes y aumentar las actividades enzimáticas, lo que mejora tanto la velocidad como la tasa de éxito de la germinación.

Una sonicación más prolongada da lugar a una mejor germinación de los híbridos de Calanthe. Cuanto más prolongada fue la sonicación, más rápida fue la brotación. Esto indica los efectos positivos de la ultrasonicación sobre la germinación de las semillas.
(estudio e imagen: ©Shin et al. 2011)

¿Cómo funciona el acondicionamiento ultrasónico de semillas?

El acondicionamiento ultrasónico de semillas y granos da lugar a una germinación más completa y rápida. Estos resultados se consiguen mediante los siguientes efectos ultrasónicos:

• Los ultrasonidos aumentan la porosidad de la semilla mediante cavitación acústica, mejorando la absorción de agua y la disponibilidad de oxígeno (hidroacondicionamiento ultrasónico / remojo).
• Los ultrasonidos aumentan la absorción de nutrientes y fertilizantes por las semillas.
• El acondicionamiento ultrasónico mejora la transferencia de masa: el agua adicional absorbida reacciona libremente y con facilidad con el embrión celular. De este modo, se libera ácido giberélico, que provoca un aumento de la velocidad de los procesos metabólicos en las células de la aleurona.
• La sonicación facilita la movilización de los nutrientes del endospermo mediante la ruptura de la membrana celular. (Miano et al. 2015)
• Los ultrasonidos activan reacciones enzimáticas y otras reacciones biológicas.

La sonicación favorece la germinación de granos y semillas y aumenta el rendimiento de los cultivos. Además de los cultivos agrícolas y las siembras de frutales, el acondicionamiento ultrasónico también se ha probado con éxito en semillas de flores (orquídeas, loto, calanthe). La ultrasonicación mejora la permeabilidad de las paredes celulares, de modo que la semilla presenta una absorción significativamente mayor de agua y nutrientes (por ejemplo, fertilizantes).
Se ha demostrado que el tiempo de remojo de garbanzos, sorgo y judías blancas se reduce significativamente mediante la sonicación.

Lentejas sonicadas (40 Ws/g con UP200St) en comparación con lentejas no sonicadas: las lentejas sonicadas presentan una mayor tasa de germinación y brotes más largos.

Sistemas de acondicionamiento ultrasónico de semillas

¡Aproveche los sonicadores Hielscher para mejorar el acondicionamiento de semillas! Hielscher Ultrasonics suministra diversos ultrasonicadores de sobremesa e industriales para el acondicionamiento de semillas y granos. Las ventajas de utilizar sonicadores Hielscher para el acondicionamiento de semillas son numerosas. En primer lugar, el control preciso de parámetros ultrasónicos como la amplitud, la intensidad y la duración permite optimizar el tratamiento y adaptarlo a tipos de semillas y condiciones específicos. En segundo lugar, todos los resultados obtenidos en el proceso pueden escalarse linealmente a mayores capacidades de procesamiento.
Tanto si desea probar y optimizar su proceso de acondicionamiento ultrasónico en el laboratorio como si quiere procesar grandes lotes de semillas en régimen continuo, Hielscher dispone del sonicador ideal para sus necesidades de procesamiento de semillas. Los sonicadores Hielscher están diseñados para permitir el escalado y pueden procesar grandes volúmenes de semillas de forma eficiente, lo que los hace adecuados tanto para la investigación como para aplicaciones comerciales. Los equipos son fáciles de utilizar, con controles intuitivos y una construcción robusta que garantiza una durabilidad prolongada y unas necesidades de mantenimiento reducidas. Además, la sonicación es un método no químico, lo que la convierte en una opción respetuosa con el medio ambiente para el tratamiento de semillas. Reduce la necesidad de agentes químicos de escarificación y contribuye a unas prácticas agrícolas sostenibles. Por supuesto, todos los sonicadores pueden funcionar 24/7.

Ventajas de los sonicadores Hielscher para el acondicionamiento de semillas:

• Bajos costes
• Ahorro de agua
• Procesamiento rápido
• Bajo consumo de energía
• Funcionamiento sencillo y seguro

¡Póngase en contacto con nosotros hoy mismo! ¡Estaremos encantados de hablar con usted sobre los requisitos de su proceso!