Ultraäänellä tehtävä esi-idätys ja idätys

• Siementen esi-idätys ultraäänellä on hyödyllinen ennen kylvöä käytettävä menetelmä, jolla siemeniin saadaan vettä ja ravinteita ja edistetään itämistä.
• Ultraäänikäsittely on tehokas menetelmä siementen lepotilan murtamiseen ja itämisominaisuuksien parantamiseen.
• Ultraäänilaitteistoa (Hielscher) voidaan ohjata tarkasti, jotta siementen itäminen ja esi-idätys tuottavat luotettavia tuloksia.

Siementen esi-idätys, itäminen ja idätys ultraäänellä

Siementen esi-idätys ultraäänellä tarkoittaa prosessia, jossa siemeniä käsitellään noin 20 kHz:n ultraääniaalloilla vedessä tai muissa sopivissa ravinneliuoksissa niiden itämisen ja varhaisen kasvun edistämiseksi. Nopea itäminen ja taimettuminen ovat ratkaisevia tekijöitä kasvien ja viljelykasvustojen onnistuneelle perustamiselle. Lepotilan murtaminen ja itämisen edistäminen ovat tärkeitä kasvien lisäämiselle ja taimien varhaiselle tuotannolle. Siementen ultraäänikäsittely vedessä, ravinneliuoksessa tai osmoottisessa liuoksessa parantaa itävyyttä ja itämisnopeutta sekä tuottaa suuremman itämisprosentin kuin käsittelemättömillä siemenillä.

Ultraäänikäsitellyt linssit (40Ws/g laitteella UP200St) verrattuna ultraäänellä käsittelemättömiin linsseihin: ultraäänikäsiteltyjen linssien itävyys on parempi ja versot pidempiä.

Siementen ultraäänellä tehtävän esi-idätyksen edut

Voimakas, noin 20kHz:n ultraääni vaikuttaa merkittävästi siemenkuoreen sekä aineensiirtoon ja solunsisäisiin prosesseihin. Alla on tietoa ultraäänikäsittelyn tärkeimmistä vaikutuksista siemeniin ja niihin liittyvistä hyödyistä.

• Parempi itävyys: Siementen esi-idätys ultraäänellä voi parantaa siementen itävyyttä murtamalla niiden lepotilan, lisäämällä vedenottoa ja aktivoimalla siementen kasvua edistäviä entsyymejä. Koska ultraäänikäsittely voi aktivoida siemenen sisällä entsyymejä, jotka vastaavat varastoitujen ravinteiden hajottamisesta ja itämisen käynnistämisestä.
• Lisääntynyt vedenotto: Ultraäänikäsittely voi muodostaa reikiä siemenkuoreen ja soluseiniin, jolloin siemenen vedenläpäisevyys voi myöhemmin lisääntyä ja veden- ja ravinteidenotto parantua. Tämä antaa esi-idätetyille siemenille etua erityisesti kuivassa tai ravinneköyhässä maaperässä.
• Nopeampi taimettuminen: Siementen esi-idätyksessä käytettävä ultraäänikäsittely voi lyhentää aikaa, joka taimilta kuluu maan pinnalle nousemiseen. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä tilanteissa, joissa viljelykasvuston halutaan muodostuvan nopeasti. Hajottamalla siemenkuorta ja parantamalla vedenläpäisevyyttä sekä edistämällä siementen turpoamista ja itämistä ultraääni voi katkaista siementen lepotilan.
• Parempi taimien kasvu: Siementen esi-idätys ultraäänellä voi edistää taimien kasvua tukemalla juurten, varsien ja lehtien kehitystä. Tämä voi johtaa vahvempiin ja terveempiin kasveihin, jotka tuottavat parempia satoja.
• Parempi taimien stressinsietokyky: Siementen esi-idätys ultraäänellä lisää taimien kykyä kestää ympäristön stressitekijöitä, kuten kuivuutta, suolaisuutta ja korkeita lämpötiloja.
• Vähäisempi taimikuolleisuus: Siementen esi-idätys ultraäänellä voi vähentää taimikuolleisuutta edistämällä tasaista itämistä ja varhaista kasvua. Tämä voi auttaa ehkäisemään taimien menetyksiä, joita epätasainen taimettuminen tai heikko kasvu aiheuttavat.

Näiden myönteisten vaikutusten ansiosta ultraäänellä aikaansaatu siementen esi-idätys ja itäminen parantavat sadon laatua ja määrää, mikä johtaa onnistuneempaan itämiseen, pienentää tuotantokustannuksia ja lisää maatalouden kestävyyttä.

Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvia (SEM) Arabidopsis-kasvin siemenistä.
a–c Siemen, jota on ultraäänikäsitelty 24°C:ssa 30 sekunnin ajan.
d, e kuiva siemen, f, g siemen, jota on pidetty vedessä 4 päivää 4°C:ssa,
h, i, itäneet siemenet.
Kuvat ja tutkimus: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Esi-idätys ultraäänellä

Siementen esi-idätystä osmoottisissa liuoksissa, kuten mannitolissa ja polyetyleeniglykolissa (osmoottinen esi-idätys), suolaliuoksissa (esim. CaCl₂, NaCl tai CaSO₄) (esi-idätys suolaliuoksessa) ja vedessä (esi-idätys vedessä) voidaan helposti parantaa ultraääniaaltojen avulla. Ultraäänen aiheuttama siemenkuoren pirstoutuminen, reikien muodostuminen ja siementen huokoskoon suureneminen lisäävät siementen ja jyvien kykyä pidättää vettä ja ravinteita, jolloin veden sitoutuminen paranee. Ultraäänikäsittely parantaa aineensiirtoa siemenen ja sitä ympäröivän liuoksen välillä, jolloin liuoksen (eli veden, ravinteiden jne.) imeytyminen siemeneen lisääntyy. Ultraääniavusteinen esi-idätys on taloudellinen, yksinkertainen ja turvallinen menetelmä, jolla lisätään siementen kykyä osmoottiseen sopeutumiseen sekä edistetään siementen itämistä, taimien vakiintumista ja sadontuotantoa stressiolosuhteissa.
Lisäksi ultraäänikäsittely aiheuttaa siemenvalkuaisen muuntumista, kuten tärkkelyksen hajoamista ultraäänikäsittelyssä, mikä nopeuttaa entsyymien katalysoimia hydrolyysireaktioita siementen sisällä. Lisääntynyt entsyymiaktiivisuus ja hydrolyysi nopeuttavat itämistä ja alkion kasvua ultraäänikäsittelyn seurauksena.
Lue lisää ultraäänellä tehtävästä esi-idätyksestä täältä!
Tutustu siihen, miten ultraäänikäsittely parantaa siirtonurmen tuotantoa!

Ultraäänilaitteet siementen esi-idätykseen ja itämisen edistämiseen

Hielscher Ultrasonics toimittaa ultraäänilaitteistoja siementen esi-idätyksen parantamiseen, mukaan lukien esi-idätys vedessä, osmoottisissa liuoksissa ja suolaliuoksissa. Kompaktit ultraäänilaitteet tutkimus- ja kehitystyöhön sekä laboratoriotyöhön mahdollistavat optimaalisten ultraääniprosessiparametrien testaamisen ja määrittämisen. Teollisuuskäyttöön tarkoitettuja ultraäänilaitteistoja puolestaan käytetään kaupallisesti myytävien siementen laajamittaiseen käsittelyyn kätevässä ja erittäin tehokkaassa läpivirtaavassa ultraäänellä tehtävässä esi-idätyskäsittelyssä.
Siementen itämisen parantaminen ultraäänikäsittelyllä edellyttää tarkasti ohjattavia ja säädettäviä ultraäänijärjestelmiä. Koska ultraääniaaltoja käytetään kasvisolujen fysiologisen toiminnan edistämiseen, ultraäänikäsittelyn voimakkuus on sovitettava kyseiseen siementyyppiin ja lajikkeeseen. Hielscher-ultraäänijärjestelmät voidaan säätää pienille amplitudeille, jotka tuottavat siementen optimaaliseen itämiseen ja elinvoimaisuuteen tähtäävässä esi-idätyksessä tarvittavan kavitaation ja/tai värähtelyn. Siementen käsittely voidaan toteuttaa sekä eräprosessina että jatkuvassa virtauksessa. Laaja lisävarustevalikoima mahdollistaa ultraäänitekniikan helpon integroinnin olemassa oleviin tiloihin.
Hielscher-ultraäänijärjestelmät lisäävät taimien mahdollisuuksia hyvään kasvuun kylvön jälkeen.

Kirjallisuus/viitteet

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Ultraääniaaltojen käyttö esi-idätysmenetelmänä ohransiementen itämisen nopeuttamiseksi ja parantamiseksi: menetelmän optimointi Taguchin lähestymistavalla. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Ultraääniavusteisella uutolla saatujen kasviuutteiden vaikutus valvotuissa olosuhteissa kasvatettuihin valkokaalin (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) taimiin. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Ultraääniesikäsittelyn vaikutus kikherneiden (Cicer arietinum) vedenimeytymisominaisuuksiin. Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Ultraääniaaltojen vaikutukset siemeniin: suppea katsaus. Agri Res & Tech, nide 6, numero 3 – April 2017.