پرایمینگ و جوانه‌زنی با فراصوت
- پرایمینگ فراصوتی بذر، روشی مفید پیش از کاشت برای تأمین آب و مواد مغذی بذرها و تحریک جوانه‌زنی است.
- فراصوت‌دهی روشی کارآمد برای شکستن خواب بذر و بهبود ویژگی‌های جوانه‌زنی است.
- تجهیزات فراصوتی Hielscher را می‌توان به‌دقت کنترل کرد تا نتایج قابل‌اعتمادی در جوانه‌زنی و پرایمینگ بذر حاصل شود.
پرایمینگ، جوانه‌زنی و جوانه‌دهی بذر با فراصوت
پرایمینگ فراصوتی بذر به فرایند تیمار بذرها با امواج فراصوت با فرکانس حدود 20 kHz در آب یا دیگر محلول‌های مغذی مناسب گفته می‌شود که برای بهبود جوانه‌زنی و رشد اولیه آن‌ها انجام می‌گیرد. جوانه‌زنی سریع و سبز شدن گیاهچه‌ها از عوامل حیاتی برای استقرار موفق گیاهان و محصولات زراعی هستند. شکستن خواب بذر و تحریک جوانه‌زنی برای تکثیر و تولید زودهنگام گیاهچه‌ها اهمیت دارند. فراصوت‌دهی بذرها در آب، محلول مغذی یا یک محیط اسمزی، نرخ و سرعت جوانه‌زنی را بهبود می‌بخشد و در مقایسه با بذرهای تیمارنشده، درصد جوانه‌زنی بالاتری ایجاد می‌کند.
عدس‌های فراصوت‌دهی‌شده (40Ws/g با UP200St) در مقایسه با عدس‌های فراصوت‌دهی‌نشده: عدس‌های فراصوت‌دهی‌شده نرخ جوانه‌زنی بالاتر و ساقه‌چه‌های بلندتری دارند.
مزایای پرایمینگ فراصوتی بذر
فراصوت شدید با فرکانس حدود 20kHz تأثیر چشمگیری بر پوسته بذر، انتقال جرم و فرایندهای درون‌سلولی دارد. در ادامه، جزئیات اثرات اصلی فراصوت‌دهی بر بذرها و مزایای مرتبط با آن‌ها ارائه شده است.
- افزایش نرخ جوانه‌زنی: پرایمینگ فراصوتی بذر می‌تواند با شکستن خواب بذر، افزایش جذب آب و فعال‌سازی آنزیم‌های محرک رشد بذر، نرخ جوانه‌زنی را بهبود بخشد. زیرا فراصوت‌دهی می‌تواند آنزیم‌های درون بذر را که مسئول تجزیه مواد مغذی ذخیره‌شده و آغاز جوانه‌زنی هستند، فعال کند.
- افزایش جذب آب: فراصوت‌دهی می‌تواند در پوسته بذر و دیواره‌های سلولی منفذ ایجاد کند؛ در نتیجه نفوذپذیری بذر نسبت به آب افزایش می‌یابد و جذب آب و مواد مغذی بهبود پیدا می‌کند. این امر به‌ویژه در خاک‌های خشک یا تهی‌شده از مواد مغذی، به بذرهای پرایمینگ‌شده مزیت می‌دهد.
- تسریع سبز شدن گیاهچه: تیمار فراصوتی برای پرایمینگ بذر می‌تواند زمان لازم برای بیرون آمدن گیاهچه‌ها از خاک را کاهش دهد؛ این ویژگی به‌ویژه زمانی سودمند است که استقرار سریع محصول زراعی مدنظر باشد. فراصوت با تخریب پوسته بذر، بهبود نفوذپذیری نسبت به آب و تقویت تورم و جوانه‌زنی بذرها می‌تواند خواب بذر را بشکند.
- تقویت رشد گیاهچه: پرایمینگ فراصوتی بذر می‌تواند با تقویت رشد ریشه‌ها، ساقه‌ها و برگ‌ها، رشد گیاهچه‌ها را تحریک کند. این امر می‌تواند به تولید گیاهانی قوی‌تر و سالم‌تر با عملکرد بهتر منجر شود.
- بهبود تحمل گیاهچه در برابر تنش: پرایمینگ فراصوتی بذر، توانایی گیاهچه‌ها را برای تحمل عوامل تنش‌زای محیطی مانند خشکی، شوری و دماهای بالا افزایش می‌دهد.
- کاهش مرگ‌ومیر گیاهچه: پرایمینگ فراصوتی بذر می‌تواند با تقویت جوانه‌زنی یکنواخت و رشد اولیه، میزان مرگ‌ومیر گیاهچه‌ها را کاهش دهد و به جلوگیری از تلف شدن آن‌ها بر اثر سبز شدن غیریکنواخت یا رشد ضعیف کمک کند.
به‌واسطه این اثرات مثبت، پرایمینگ و جوانه‌زنی بذر القاشده با فراصوت، کیفیت و کمیت محصولات زراعی را بهبود می‌بخشد و به جوانه‌زنی موفق‌تر، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش پایداری در کشاورزی منجر می‌شود.
سونیکاتورهایی مانند مدل صنعتی UIP6000hdT برای پرایمینگ فراصوتی درون‌خطی بذر، شامل هیدروپرایمینگ، اسموپرایمینگ و هالوپرایمینگ، به کار می‌روند.
- جوانه‌زنی یکنواخت و سریع
- شاخص بنیه بالاتر بذر
- ریشه‌ها و ساقه‌چه‌های بلندتر
- افزایش فعالیت α-آمیلاز
- مقاومت بیشتر
- افزایش آب‌گیری
- غنی‌سازی با مواد مغذی
- کاهش فاصله زمانی بین کاشت و سبز شدن گیاهچه
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از بذرهای Arabidopsis.
a–c بذر تحت فراصوت‌دهی در دمای 24°C به‌مدت 30sec.
d, e بذر خشک، f, g بذر قرارگرفته در آب به‌مدت 4 روز در دمای 4°C،
h, i، بذرهای جوانه‌زده.
تصاویر و پژوهش: ©Lopez-Ribera et al. 2017
پرایمینگ فراصوتی
پرایمینگ بذرها در محیط‌های اسمزی مانند مانیتول و پلی‌اتیلن گلیکول (اسموپرایمینگ)، محلول‌های نمکی (برای مثال، CaCl2، NaCl یا CaSO4) (هالوپرایمینگ) و در آب (هیدروپرایمینگ) را می‌توان به‌آسانی با به‌کارگیری امواج فراصوت بهبود بخشید. خرد شدن پوسته، ایجاد منفذ و افزایش اندازه منافذ بذرها بر اثر فراصوت، ظرفیت نگهداری آب و مواد مغذی را در بذرها و دانه‌ها افزایش می‌دهد و در نتیجه آب‌گیری بهبود می‌یابد. فراصوت‌دهی، انتقال جرم بین بذر و محلول پیرامون آن را بهبود می‌بخشد و در نتیجه جذب محلول (یعنی آب، مواد مغذی و غیره) به درون بذر افزایش می‌یابد. پرایمینگ به کمک فراصوت، روشی اقتصادی، ساده و ایمن برای افزایش توانایی بذرها در تنظیم اسمزی و بهبود جوانه‌زنی بذر، استقرار گیاهچه و تولید محصول در شرایط تنش است.
علاوه بر این، فراصوت‌دهی باعث تغییر آندوسپرم، مانند تجزیه نشاسته بر اثر فراصوت‌دهی، می‌شود که سرعت واکنش‌های هیدرولیز کاتالیزشده با آنزیم را درون بذرها افزایش می‌دهد. افزایش فعالیت آنزیمی و هیدرولیز در نتیجه تیمار فراصوتی، جوانه‌زنی و رشد رویان را تسریع می‌کند.
اینجا درباره پرایمینگ فراصوتی بیشتر بخوانید!
دریابید که فراصوت‌دهی چگونه تولید چمن رولی را بهبود می‌بخشد!
سونیکاتورها برای پرایمینگ و جوانه‌زنی بذر
شرکت Hielscher Ultrasonics تجهیزات فراصوتی را برای بهبود پرایمینگ بذر، شامل هیدروپرایمینگ، اسموپرایمینگ و هالوپرایمینگ، عرضه می‌کند. سونیکاتورهای جمع‌وجور برای تحقیق و توسعه (R+D) و کارهای آزمایشگاهی، امکان آزمودن و تعیین پارامترهای بهینه فرایند فراصوتی را فراهم می‌کنند؛ درحالی‌که تجهیزات فراصوتی صنعتی برای تیمار بذرهای تجاری در مقیاس بزرگ، در یک فرایند پرایمینگ فراصوتی با جریان عبوری که اجرای آن آسان و بسیار کارآمد است، به کار گرفته می‌شوند.
برای بهبود جوانه‌زنی بذر با فراصوت‌دهی، سامانه‌های فراصوتی با قابلیت کنترل و تنظیم دقیق لازم هستند. ازآنجاکه امواج فراصوت برای تحریک فعالیت‌های فیزیولوژیک سلول‌های گیاهی به کار می‌روند، شدت فراصوت‌دهی باید با نوع بذر و رقم گیاهی مشخص تطبیق داده شود. سامانه‌های فراصوتی Hielscher را می‌توان روی دامنه‌های کم تنظیم کرد تا کاویتاسیون و/یا نوسان لازم برای پرایمینگ بذرها و دستیابی به جوانه‌زنی و بنیه بهینه فراهم شود. تیمار بذر را می‌توان هم به‌صورت ناپیوسته و هم در حالت جریان پیوسته انجام داد. گستره وسیع لوازم جانبی، ادغام آسان فناوری فراصوت در تأسیسات موجود را امکان‌پذیر می‌کند.
سامانه‌های فراصوتی Hielscher ظرفیت دستیابی به عملکرد بالای گیاهچه پس از کاشت را افزایش می‌دهند.
سونیکاتور UP400St برای پرایمینگ بذر در بچ‌های کوچک‌تر در مرحله تحقیق و توسعه (R&D). تیمار فراصوتی به جوانه‌دهی سریع‌تر، محتوای بالاتر مواد مغذی و بهبود بنیه گیاهچه منجر می‌شود.
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
منابع و مراجع
- 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.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Impacts of Ultrasonic Waves on Seeds: A Mini-Review. Agri Res & Tech Volume 6 Issue 3 – April 2017.
دانستنی‌ها
جوانه‌زنی
جوانه‌زنی بذر به تکوین و رشد گیاه از بذر گفته می‌شود. فرایند جوانه‌زنی به تشکیل گیاهچه منجر می‌شود و شامل فرایندهای متابولیکی و نیز ظهور ریشه‌چه و ساقه‌چه است. بذر کاملاً تکامل‌یافته، حاوی رویان و مواد مغذی است که درون پوسته بذر محصور شده‌اند. در شرایط مناسب، بذر شروع به جوانه‌زنی می‌کند و بافت‌های رویانی به رشد ادامه می‌دهند تا گیاهچه شکل بگیرد. مهم‌ترین عوامل جوانه‌زنی بذر، آب، اکسیژن، دما و نور هستند.
تیمار پیش از کاشت
تقویت بنیه بذر، اصطلاحی تخصصی برای تیمارهای سودمندی است که پس از برداشت و پیش از کاشت، با هدف بهبود جوانه‌زنی و رشد گیاهچه بر بذرها اعمال می‌شوند. روش‌های گوناگونی برای تیمار بذر پیش از کاشت به کار رفته‌اند تا جوانه‌زنی و یکنواختی رشد گیاهچه افزایش یابد. تیمارهای پیش از کاشت شامل تیمارهای مکانیکی (مانند فراصوت‌دهی، کوبیدن، مالش و خراش‌دهی پوسته)، تیمار با آب داغ یا جوش، تیمار گرمای خشک، تیمار شیمیایی (مانند اسید جیبرلیک/جیبرلین و اسید سولفوریک) یا تیمار الکتریکی هستند. این تیمارها با هدف بهبود بنیه بذر اعمال می‌شوند. بنیه بذر، ارزیابی کیفی توان بالقوه جوانه‌زنی بذر، سبز شدن در مزرعه و قابلیت انبارداری بذر در شرایطی متفاوت از شرایط استاندارد جوانه‌زنی است. بنیه بذر از طریق آزمون‌های بنیه بذر اندازه‌گیری می‌شود.
تغییر آندوسپرم
آندوسپرم بافتی است که پس از لقاح درون بذرهای بیشتر گیاهان گل‌دار تشکیل می‌شود. این بافت، رویان را احاطه می‌کند و مواد غذایی را به‌شکل نشاسته فراهم می‌سازد؛ هرچند می‌تواند حاوی روغن‌ها و پروتئین‌ها نیز باشد. آندوسپرم می‌تواند به‌صورت آنزیمی تغییر یابد که مرحله‌ای مهم در مالت‌سازی جو است. در طول مالت‌سازی، بیشتر از آنزیم‌های بتاگلوکاناز و اندوپروتئاز برای تغییر آندوسپرم نشاسته‌ای جو استفاده می‌شود.
شرکت Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
شرکت Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.