הטרמה והנבטה אולטרסוניות

• הטרמת זרעים אולטרסונית היא טכניקה מועילה לטיפול לפני הזריעה, להעשרת הזרעים במים ובחומרי הזנה ולעידוד הנביטה.
• סוניקציה היא טכניקה יעילה לשבירת תרדמת הזרעים ולשיפור מאפייני הנביטה.
• ניתן לשלוט במדויק בציוד האולטרסוני של Hielscher לקבלת תוצאות אמינות בנביטה ובהטרמה של זרעים.

הטרמת זרעים, נביטה והנבטה באמצעות אולטרסאונד

הטרמת זרעים אולטרסונית היא תהליך של טיפול בזרעים באמצעות גלי אולטרסאונד בתדר של כ־20 kHz במים או בתמיסות מתאימות אחרות של חומרי הזנה, לשיפור נביטתם וצמיחתם המוקדמת. נביטה מהירה והצצת נבטים מהירה הן גורמים קריטיים להתבססות מוצלחת של צמחים וגידולים. שבירת התרדמה ועידוד הנביטה חשובים לריבוי ולייצור מוקדם של שתילים. טיפול אולטרסוני בזרעים במים, בתמיסת חומרי הזנה או בתמיסה אוסמוטית משפר את שיעור הנביטה ואת מהירותה ומביא לאחוז נביטה גבוה יותר בהשוואה לזרעים שלא טופלו.

עדשים שטופלו בסוניקציה (40Ws/g באמצעות UP200St) בהשוואה לעדשים שלא טופלו בסוניקציה: העדשים שטופלו בסוניקציה מציגות שיעור נביטה גבוה יותר ונצרים ארוכים יותר.

יתרונות ההטרמה האולטרסונית של זרעים

לאולטרסאונד בעוצמה גבוהה בתדר של כ־20kHz יש השפעה משמעותית על קליפת הזרע, וכן על מעבר המסה ועל תהליכים תוך־תאיים. להלן פרטים על ההשפעות העיקריות של סוניקציה על זרעים ועל היתרונות הנלווים להן.

• העלאת שיעור הנביטה: הטרמת זרעים אולטרסונית יכולה לשפר את שיעורי הנביטה באמצעות שבירת תרדמת הזרעים, הגברת קליטת המים והפעלת אנזימים המעודדים את צמיחת הזרעים. זאת משום שסוניקציה יכולה להפעיל בתוך הזרע אנזימים האחראים לפירוק חומרי הזנה אגורים ולהתחלת הנביטה.
• הגברת קליטת המים: סוניקציה יכולה לנקב את קליפת הזרע ואת דופנות התאים, וכך להגביר בהמשך את חדירות הזרע למים ולשפר את קליטת המים וחומרי ההזנה. הדבר מעניק לזרעים שעברו הטרמה יתרון, במיוחד בקרקע יבשה או דלה בחומרי הזנה.
• האצת הצצת הנבטים: טיפול באולטרסאונד להטרמת זרעים יכול לקצר את הזמן הנדרש לנבטים להציץ מן הקרקע, דבר העשוי להועיל במיוחד במצבים שבהם רצויה התבססות מהירה של הגידולים. באמצעות פירוק קליפת הזרע ושיפור חדירותו למים, המעודדים את תפיחת הזרעים ואת נביטתם, אולטרסאונד יכול לשבור את תרדמת הזרעים.
• שיפור צמיחת הנבטים: הטרמת זרעים אולטרסונית יכולה לעודד את צמיחת הנבטים באמצעות קידום התפתחותם של שורשים, גבעולים ועלים. הדבר יכול להוביל לצמחים חזקים ובריאים יותר וליבולים טובים יותר.
• שיפור סבילות הנבטים לעקה: הטרמת זרעים אולטרסונית מגבירה את יכולתם של הנבטים לעמוד בגורמי עקה סביבתיים כגון בצורת, מליחות וטמפרטורות גבוהות.
• הפחתת תמותת הנבטים: הטרמת זרעים אולטרסונית יכולה להפחית את שיעורי תמותת הנבטים באמצעות עידוד נביטה אחידה וצמיחה מוקדמת, דבר שיכול לסייע במניעת אובדן נבטים עקב הצצה בלתי אחידה או צמיחה לקויה.

בזכות השפעות חיוביות אלו, הטרמה ונביטה של זרעים המושרות באמצעות אולטרסאונד משפרות את איכות היבולים ואת כמותם, מובילות לנביטה מוצלחת יותר, מפחיתות את עלויות הייצור ומגבירות את הקיימות בחקלאות.

תמונות של זרעי Arabidopsis במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM).
a–c זרע שטופל בסוניקציה ב־24°C למשך 30sec.
d, e זרע יבש, f, g זרע שהושרה במים למשך 4 ימים ב־4°C,
h, i, זרעים שנבטו.
תמונות ומחקר: ©Lopez-Ribera et al. 2017

הטרמה אולטרסונית

ניתן לשפר בקלות הטרמת זרעים בחומרים מווסתי לחץ אוסמוטי כגון מניטול ופוליאתילן גליקול (הטרמה אוסמוטית), בתמיסות מלחים (למשל, CaCl₂, NaCl או CaSO₄) (הטרמה במלחים) ובמים (הטרמה במים) באמצעות גלי אולטרסאונד. פיצול קליפת הזרע, ניקובה והגדלת נקבוביותיה באמצעות אולטרסאונד מובילים ליכולת גבוהה יותר של זרעים וגרגרים לשמר מים וחומרי הזנה, וכתוצאה מכך משפרים את ספיחת המים. סוניקציה משפרת את מעבר המסה בין הזרע לתמיסה שסביבו, וכתוצאה מכך מגבירה את קליטת התמיסה (כלומר מים, חומרי הזנה וכו׳) לתוך הזרע. הטרמה בסיוע אולטרסאונד היא טכניקה חסכונית, פשוטה ובטוחה להגברת יכולת ההסתגלות האוסמוטית של זרעים ולשיפור נביטת הזרעים, התבססות הנבטים וייצור היבולים בתנאי עקה.
יתר על כן, טיפול באולטרסאונד גורם לשינויים באנדוספרם, כגון פירוק עמילן באמצעות סוניקציה, המגבירים את קצב תגובות ההידרוליזה המזורזות על ידי אנזימים בתוך הזרעים. הגברת הפעילות האנזימטית וההידרוליזה בעקבות הטיפול האולטרסוני מאיצה את הנביטה ואת צמיחת העובר.
קראו כאן עוד על הטרמה אולטרסונית!
גלו כיצד סוניקציה משפרת את ייצור מרבדי הדשא!

מכשירי אולטרסאונד להטרמת זרעים ולהנבטה

Hielscher Ultrasonics מספקת ציוד אולטרסוני לשיפור הטרמת זרעים, לרבות הטרמה במים, הטרמה אוסמוטית והטרמה במלחים. מכשירי אולטרסאונד קומפקטיים למחקר ופיתוח ולעבודה במעבדה מאפשרים לבדוק ולקבוע את הפרמטרים המיטביים של התהליך האולטרסוני, ואילו ציוד אולטרסוני תעשייתי משמש לטיפול בקנה מידה גדול בזרעים הנסחרים באופן מסחרי, בתהליך הטרמה אולטרסוני נוח ויעיל ביותר בזרימה רציפה.
כדי לשפר את נביטת הזרעים באמצעות סוניקציה, נדרשות מערכות אולטרסוניות הניתנות לבקרה ולכוונון מדויקים. מכיוון שגלי אולטרסאונד משמשים לגירוי פעילויות פיזיולוגיות של תאי צמח, יש להתאים את עוצמת הסוניקציה לסוג הזרע ולזן המסוימים. ניתן לכוונן את המערכות האולטרסוניות של Hielscher לאמפליטודות מתונות, המספקות את הקוויטציה ו/או התנודות הדרושות להטרמת זרעים להשגת נביטה וחיוניות מיטביות. ניתן לטפל בזרעים באצוות וגם במצב של זרימה רציפה. המגוון הרחב של האביזרים מאפשר לשלב בקלות אולטרסאונד במתקנים קיימים.
המערכות האולטרסוניות של Hielscher מגדילות את הפוטנציאל לביצועים גבוהים של הנבטים לאחר הזריעה.

ספרות/מקורות

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): יישום גלי אולטרסאונד כטכניקת הטרמה להאצת נביטת זרעי שעורה ולשיפורה: מיטוב השיטה בגישת טגוצ׳י. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): השפעת תמציות צמחיות שהופקו באמצעות מיצוי בסיוע אולטרסאונד על שתילי כרוב ראש לבן (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) שגודלו בתנאים מבוקרים. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): השפעת טיפול מקדים באולטרסאונד על מאפייני ספיגת המים של גרגרי חומוס (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): השפעות גלי אולטרסאונד על זרעים: סקירה קצרה. Agri Res & Tech Volume 6 Issue 3 – April 2017.