Seemnete ultraheli eeltöötlus: kuidas sonikeerimine parandab idanemist

Seemnete ja teravilja ultraheli eeltöötlus (priming) tagab täielikuma ja kiirema idanemise ning suurema saagikuse. Ultraheli töötlus perforeerib seemnekesta (seemne katte) ning suurendab vee, toitainete ja hapniku omastamist seemneteradesse. Seemnete ultraheli eeltöötlus on lihtne ja odav meetod idanemismäära ning võrsete arengukiiruse parandamiseks.

Ultraheli abil parandatud seemnete idanemine

Eeltöötlus (priming) on eelnev töötlusmeetod, mida kasutatakse seemikute idanemisaja lühendamiseks. Varajaste idanemisprotsesside käivitamiseks on välja töötatud mitmesuguseid seemnete eeltöötlusmeetodeid, näiteks osmootne eeltöötlus, hüdroeeltöötlus ja ultraheli eeltöötlus. Ultraheli eeltöötlus on seemnete ettevalmistamisel väga kasulik meetod, sest sonikeerimine on kiire, energiasäästlik ja veesäästlik.
Eeltöödeldud seemnetel, mis on läbinud esimesed idanemisprotsessid, on suurem idanemisprotsent ja kiirem tärkamisaeg (aeg, mis kulub seemnetel mullapinnast kõrgemale tõusmiseks), suurem tärkamismäär (pinnale jõudvate seemnete arv) ja parem kasv. See viitab sellele, et eelis aitab neil varakult välja arendada hea juurestiku ja kasvada kiiremini. See meetod võib olla põllumeestele kasulik, sest säästab raha, tööjõudu ja aega, mida muidu kulub väetistele, ülekülvile ja nõrkadele taimedele.
Protsess võib võimaldada ka töödeldud seemnete ühtlasemat ja tasasemat idanemist. Samuti võib see suurendada idanemist laiemas temperatuurivahemikus ja vähendada seemnete haigestumist.

Ultraheli eeltöötlus parandab seemnete idanemisprotsenti, seemnete elujõu indeksit (SVI) ning seemikute juurte ja võrsete pikkust. Sonikeerimine ja eeltöötlus soodustab vee ja/või muude kasulike ainete omastamist seemneteras. Lisaks aktiveerivad ultrahelilained taimerakus ensümaatilisi ja muid bioloogilisi reaktsioone, mis põhjustab kiirema ja ühtlasema idanemise. Isegi nõrku seemneid/tera on võimalik aktiveerida, nii et külvi üldsaak paraneb.

Skarifikatsioon ja seemnete idanemine

Skarifikatsioon on oluline seemnetele, millel on tugev ja vettpidav kest, mis takistab vee- ja gaasivahetust ning viivitab seeläbi idanemist. Traditsioonilised meetodid hõlmavad mehaanilist, termilist ja keemilist skarifikatsiooni, mis kõik on mõeldud seemnekesta vee ja gaaside suhtes läbilaskvamaks muutmiseks. Sonikeerimine kui uuenduslik skarifikatsioonimeetod kasutab ultrahelilaineid, et saavutada sarnaseid, kui mitte paremaid tulemusi.

Võimsa ultraheli toimemehhanismid seemnetele ja seemnete eeltöötlusele

• Kavitatsioon vees:
  – Ultrahelilained põhjustavad vees kavitatsiooni – nähtust, mille käigus tekivad mikromullid. Need mullid varisevad kokku, tekitades lokaalset mehaanilist survet.
  – See surve mõjub seemnekestale ja põhjustab mehaanilist kahjustust.
• Mikropooride ja mikropragude teke:
  – Kavitatsioonist tulenev mehaaniline surve tekitab seemnekestale mikropoore ja mikropragusid.
  – Need mikropoorid ja praod suurendavad seemnekesta läbilaskvust, võimaldades rohkemal veel ja hapnikul sisse tungida.
• Suurenenud vee omastamine ja hapniku kättesaadavus

  1. Suurenenud poorsus:
  – Uuringud on näidanud, et sonikeerimine suurendab seemnete, näiteks mungoa, poorsust, muutes need vee ja hapniku suhtes vastuvõtlikumaks.
  – Suurenenud vee omastamine toob kaasa seemnekoe parema hüdratatsiooni, mis on oluline idanemiseks vajalike ainevahetusprotsesside aktiveerimiseks.

  2. Parem hapniku sissepääs:
  – Suurenenud läbilaskvus gaasidele tagab, et arenev iduke saab piisavalt hapnikku, mis on idanemise ajal rakuhingamiseks ülioluline.

• Võimendatud ensümaatiline aktiivsus

  1. Hüdratatsioon ja ensüümide aktiveerumine:
  – Suurenenud veeimavuse tõttu tugevnenud hüdratatsioon aktiveerib mitmeid idanemises osalevaid ensüüme.
  – Eelkõige suureneb oluliselt alfa-amülaasi aktiivsus, mis on määrava tähtsusega tärklise hüdrolüüsil suhkruteks ning annab energiat kasvavale tärkajale.

  Paranenud idanemistulemused

  1. Suurem idanemisprotsent:
  – Suurenenud vee- ja hapnikusaadavuse ning tugevnenud ensümaatilise aktiivsuse koosmõju tulemusel idaneb edukalt suurem protsent seemneid.
  – Uuringud näitavad, et sonikeerimine parandab idanemismäära erinevatel taimeliikidel.
  2. Kiirem idanemine:
  – Sonikeerimine ei suurenda mitte ainult idanenud seemnete protsenti, vaid kiirendab ka idanemisprotsessi.
  – Kiirem hüdratatsioon ja ensüümide aktiveerumine hõlbustavad kiiremat üleminekut seemnest tärkajaks.

Sonikeerimine toob seemnete eeltöötlusele olulist kasu, parandades vee, hapniku ja toitainete omastamist, tugevdades ensümaatilist aktiivsust ning parandades seeläbi nii seemnete idanemise kiirust kui ka edukust.

Pikem sonikeerimine annab Calanthe hübriidide parema idanemise. Mida pikem oli sonikeerimine, seda kiirem oli tärkamine. See näitab ultraheli töötluse positiivset mõju seemnete idanemisele.
(uuring ja pilt: ©Shin et al. 2011)

Kuidas ultraheli abil seemnete eeltöötlus toimib?

Seemnete ja terade ultraheli abil eeltöötlus annab täielikuma ja kiirema idanemise. Need tulemused saavutatakse järgmiste ultraheliefektide abil:

• Ultraheli suurendab seemne poorsust akustilise kavitatsiooni abil, parandades veeimavust ja hapniku kättesaadavust (ultraheli hüdroeeltöötlus / leotamine).
• Ultraheli suurendab toitainete ja väetise imendumist seemnetesse.
• Ultraheli abil eeltöötlus tõhustab massiülekannet: lisaks imendunud vesi reageerib vabalt ja kergesti rakuembrüoga. Selle tulemusel vabaneb gibberelliinhape, mis kiirendab metaboolsete protsesside kiirust aleurooni rakkudes.
• Sonikeerimine soodustab endospermi toitainete mobiliseerumist rakumembraanide lõhkumise kaudu. (Miano et al. 2015)
• Ultraheli aktiveerib ensümaatilisi ja muid bioloogilisi reaktsioone.

Sonikeerimine soodustab teravilja- ja seemneidanemist ning suurendab saagikust. Lisaks põllukultuuridele ja puuviljakultuuride seemikutele on ultraheli abil seemnete eeltöötlust edukalt katsetatud ka lilleseemnetel (orhideed, lootos, calanthe). Ultraheli töötlus suurendab rakuseinte läbilaskvust, nii et seeme omastab oluliselt rohkem vett ja toitaineid (nt väetist).
On näidatud, et kikerherneste, sorgo ja valgete ubade leotusaega lühendati sonikeerimise kasutamisega oluliselt.

Sonikeeritud läätsed (40Ws/g seadmega UP200St) võrreldes sonikeerimata läätsedega: sonikeeritud läätsed näitavad suuremat idanemismäära ja pikemaid võrseid.

Ultraheli seemnete eeltöötlussüsteemid

Kasutage ära Hielscher sonikaatoreid seemnete täiustatud eeltöötluseks (priming)! Hielscher Ultrasonics pakub mitmesuguseid laboriseadmeid ja tööstuslikke ultrahelisonikaatoreid seemnete ja teravilja eeltöötluseks. Hielscher sonikaatorite kasutamise eeliseid seemnete eeltöötlusel on palju. Esiteks võimaldab ultrahelitöötluse parameetrite, näiteks amplituudi, intensiivsuse ja kestuse täpne reguleerimine optimeeritud töötlust, mis on kohandatud konkreetsetele seemnetüüpidele ja tingimustele. Teiseks saab kõiki saavutatud protsessitulemusi lineaarselt skaleerida suurematele läbilaskevõimetele.
Kas soovite oma ultraheli eeltöötluse protsessi laboris testida ja optimeerida või töödelda suuri seemnepartiisid pidevas läbivoolus – Hielscher pakub teie seemnetöötluse vajadustele ideaalset sonikaatorit. Hielscher sonikaatorid on loodud skaleeritavuseks ja suudavad tõhusalt töödelda suuri seemnekoguseid, mistõttu sobivad need nii teadus- kui ka kommertsrakendusteks. Seadmed on kasutajasõbralikud, intuitiivsete juhtelementide ja robustse konstruktsiooniga, mis tagab pikaajalise vastupidavuse ja madalad hooldusnõuded. Lisaks on ultraheli töötlus (sonikeerimine) mittekeemiline meetod, mis teeb sellest keskkonnasõbraliku võimaluse seemnete töötlemiseks. See vähendab keemiliste skarifitseerimisvahendite vajadust ja aitab kaasa säästvatele põllumajandustavadele. Loomulikult saab kõiki sonikaatoreid kasutada ööpäevaringselt, 24/7.

Hielscheri sonikaatorite eelised seemnete eeltöötlusel:

• Madalad kulud
• Veesääst
• Kiire töötlus
• Madal energiatarve
• Lihtne ja ohutu kasutus

Võtke meiega ühendust juba täna! Arutame hea meelega teie protsessinõudeid teiega!