Cebado ultrasónico de semillas: Cómo la sonicación mejora la germinación

El cebado ultrasónico de semillas y granos da lugar a una germinación más completa y rápida y a un mayor rendimiento de los cultivos. Los ultrasonidos perforan la testa de la semilla (recubrimiento de la semilla) y aumentan la absorción de agua, nutrientes y oxígeno en los granos de la semilla. La imprimación ultrasónica de las semillas es un método sencillo y de bajo coste para mejorar el índice de germinación y la velocidad de las plántulas.

Germinación de semillas mejorada por ultrasonidos

La imprimación es un método de pretratamiento utilizado para acortar el tiempo de germinación de las plántulas. Se han desarrollado varios procesos de imprimación de semillas, como la imprimación osmótica, la hidroimprimación y la imprimación ultrasónica, para inducir los primeros procesos de germinación. El cebado ultrasónico es un método muy ventajoso de preparación de semillas, ya que el tratamiento de sonicación es rápido, ahorra energía y agua.
Las semillas imprimadas que han completado los primeros procesos de germinación muestran un mayor porcentaje de germinación y un tiempo de emergencia más rápido (el tiempo que tardan las semillas en elevarse por encima de la superficie del suelo), una mayor tasa de emergencia (el número de semillas que consiguen llegar a la superficie) y un mejor crecimiento, lo que sugiere que la ventaja inicial les ayuda a tener un buen sistema radicular desde el principio y a crecer más rápido. Este método puede ser útil para los agricultores porque les ahorra dinero, trabajo y tiempo en fertilizantes, resiembra y plantas débiles.
El proceso también puede permitir una germinación más uniforme y homogénea de las semillas tratadas. También puede aumentar la germinación en un intervalo de temperaturas más amplio y reducir la incidencia de enfermedades en las semillas.

El cebado ultrasónico mejora el porcentaje de germinación de las semillas, el índice de vigor de las semillas (IVS) y la longitud de las raíces y los brotes de las plántulas. El proceso de sonicación y cebado refuerza la absorción de agua y/u otras sustancias beneficiosas en el grano de 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/granos débiles pueden activarse, lo que mejora 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, retrasando así la germinación. Los métodos tradicionales incluyen la escarificación mecánica, térmica y química, cada uno diseñado para hacer la cubierta de la semilla más permeable al agua y los gases. La sonicación, como método innovador de escarificación, aprovecha las ondas ultrasónicas para lograr resultados similares, si no superiores.

Mecanismos de los ultrasonidos de potencia en las semillas y el cebado de semillas

• Cavitación en el agua:
  – Las ondas ultrasónicas en el agua inducen la cavitación, un fenómeno en el que se crean microburbujas. Estas burbujas se colapsan, generando una presión mecánica localizada.
  – Esta presión actúa sobre la cubierta de la semilla, causando una alteración mecánica.
• Formación de microporos y microfisuras:
  – La presión mecánica de la cavitación crea microporos y microgrietas en la cubierta de la semilla.
  – Estos microporos y grietas aumentan la permeabilidad de la cubierta de la semilla, lo que permite que penetre más agua y oxígeno.
• Mayor absorción de agua y disponibilidad de oxígeno

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

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

• Mayor actividad enzimática

  1. Hidratación y activación enzimática:
  – El aumento de la hidratación debido a la mayor absorción de agua activa varias enzimas que intervienen en la germinación.
  – En concreto, aumenta significativamente la actividad de la alfa-amilasa, que es fundamental para la hidrólisis del almidón en azúcares, lo 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, junto con el aumento de la actividad enzimática, se traduce en un mayor porcentaje de semillas que germinan con éxito.
  – Las investigaciones indican que la sonicación mejora los índices de germinación en diversas especies vegetales.
  2. Mayor velocidad de germinación:
  – La sonicación no sólo 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 la semilla a la plántula.

La sonicación es muy beneficiosa para la preparación de las semillas, ya que aumenta la absorción de agua, oxígeno y nutrientes, estimula las actividades enzimáticas y, por consiguiente, mejora la velocidad y el éxito de la germinación de las semillas.

Una sonicación más prolongada se traduce en una mejor germinación de los híbridos de Calanthe. Cuanto más prolongada era la sonicación, más rápida era la germinación. Esto indica los efectos positivos de la ultrasonicación en la germinación de las semillas.(estudio e imagen: ©Shin et al. 2011)

¿Cómo funciona el cebado ultrasónico de semillas?

El cebado ultrasónico de semillas y granos produce una germinación más completa y rápida. Estos resultados se consiguen gracias a 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 (hidrocebado? remojo ultrasónico).
• Los ultrasonidos aumentan la absorción de nutrientes y fertilizantes en las semillas.
• El cebado ultrasónico mejora la transferencia de masa: el agua extra absorbida reacciona libre y fácilmente con el embrión celular. De este modo, el ácido giberélico se libera y provoca un aumento del ritmo de los procesos metabólicos en las células de la aleurona.
• La sonicación ayuda a la movilización de los nutrientes del endospermo mediante la disrupción de la membrana celular. (Miano et al. 2015)
• Los ultrasonidos activan las reacciones enzimáticas y otras reacciones biológicas.

La sonicación favorece la germinación del grano/semilla y aumenta el rendimiento del cultivo. Además de en cultivos y frutales, el cebado ultrasónico de semillas 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 los garbanzos, el sorgo y las judías blancas se redujo significativamente mediante el uso de la sonicación.

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.

Sistemas ultrasónicos de cebado de semillas

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Tanto si está interesado en probar y optimizar su proceso de cebado por ultrasonidos en el laboratorio como si desea procesar grandes lotes de semillas en rendimiento continuo, Hielscher tiene el sonicador ideal para sus requisitos de procesamiento de semillas. Los sonicadores Hielscher están diseñados para ser escalables y pueden manejar grandes volúmenes de semillas de manera eficiente, por lo que son adecuados tanto para la investigación como para aplicaciones comerciales. Los equipos son fáciles de usar, con controles intuitivos y una construcción robusta, lo que garantiza su durabilidad a largo plazo y bajos requisitos de mantenimiento. Además, la sonicación es un método no químico, lo que la convierte en una opción ecológica para el tratamiento de semillas. Reduce la necesidad de agentes químicos de escarificación, lo que contribuye a unas prácticas agrícolas sostenibles. Por supuesto, todos los sonicadores pueden funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana.

Ventajas de los sonicadores Hielscher para el cebado de semillas:

• Costes bajos
• Ahorro de agua
• Procesamiento rápido
• Bajo consumo de energía
• Fácil & funcionamiento seguro

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