अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग और अंकुर फूटना

• अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, बुवाई से पहले की एक उपयोगी तकनीक है, जिससे बीजों में पानी और पोषक तत्वों की पूर्ति की जाती है और अंकुरण को प्रोत्साहित किया जाता है।
• सोनिकेशन, बीजों की सुप्तावस्था को तोड़ने और अंकुरण की विशेषताओं में सुधार करने की एक प्रभावी तकनीक है।
• बीज अंकुरण और प्राइमिंग के विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, अंकुरण और अंकुर फूटना

अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग उस प्रक्रिया को कहते हैं जिसमें बीजों के अंकुरण और प्रारंभिक वृद्धि को बेहतर बनाने के लिए उन्हें पानी या अन्य उपयुक्त पोषक घोलों में लगभग 20 kHz की अल्ट्रासाउंड तरंगों से उपचारित किया जाता है। पौधों और फसलों की सफल स्थापना के लिए तेजी से अंकुरण और नवांकुरों का उभरना महत्वपूर्ण कारक हैं। पौधों के नवांकुरों की संख्या बढ़ाने और उनका शीघ्र उत्पादन करने के लिए सुप्तावस्था को तोड़ना और अंकुरण को प्रोत्साहित करना महत्वपूर्ण है। पानी, पोषक घोल या किसी परासरणकारी माध्यम में बीजों का अल्ट्रासोनिकेशन अंकुरण की दर और गति को बेहतर बनाता है तथा अनुपचारित बीजों की तुलना में अधिक अंकुरण प्रतिशत प्रदान करता है।

सोनिकेशन से उपचारित मसूर (40Ws/g, UP200St के साथ) की सोनिकेशन से अनुपचारित मसूर से तुलना: सोनिकेशन से उपचारित मसूर में अंकुरण दर अधिक और प्ररोह लंबे होते हैं।

अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग के लाभ

लगभग 20kHz का तीव्र अल्ट्रासाउंड बीजावरण के साथ-साथ द्रव्यमान स्थानांतरण और अंतःकोशिकीय प्रक्रियाओं पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। नीचे बीजों पर सोनिकेशन के प्रमुख प्रभावों और उनसे संबंधित लाभों का विवरण दिया गया है।

• बढ़ी हुई अंकुरण दर: अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, बीजों की सुप्तावस्था को तोड़कर, जल अवशोषण बढ़ाकर और बीज की वृद्धि को बढ़ावा देने वाले एंजाइमों को सक्रिय करके बीजों की अंकुरण दर में सुधार कर सकती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सोनिकेशन बीज के भीतर उन एंजाइमों को सक्रिय कर सकता है जो संचित पोषक तत्वों को विघटित करने और अंकुरण शुरू करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।
• जल अवशोषण में वृद्धि: सोनिकेशन बीजावरण और कोशिका भित्तियों में छिद्र बना सकता है, जिससे बीज की जल पारगम्यता बढ़ सकती है और पानी तथा पोषक तत्वों के अवशोषण में सुधार हो सकता है। इससे प्राइमिंग किए गए बीजों को विशेष रूप से सूखी या पोषक तत्वों की कमी वाली मिट्टी में लाभ मिलता है।
• नवांकुरों का तेजी से उभरना: बीज प्राइमिंग के लिए अल्ट्रासाउंड उपचार, नवांकुरों को मिट्टी से बाहर निकलने में लगने वाले समय को कम कर सकता है। यह उन परिस्थितियों में विशेष रूप से लाभदायक हो सकता है जहाँ फसलों की शीघ्र स्थापना वांछित हो। बीजावरण को तोड़कर और जल पारगम्यता में सुधार करके तथा बीजों के फूलने और अंकुरण को बढ़ावा देकर, अल्ट्रासाउंड बीजों की सुप्तावस्था को भंग कर सकता है।
• नवांकुरों की बेहतर वृद्धि: अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, जड़ों, तनों और पत्तियों के विकास को बढ़ावा देकर नवांकुरों की वृद्धि को प्रोत्साहित कर सकती है। इससे बेहतर उपज देने वाले अधिक मजबूत और स्वस्थ पौधे प्राप्त हो सकते हैं।
• तनाव के प्रति नवांकुरों की बेहतर सहनशीलता: अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, सूखे, लवणता और उच्च तापमान जैसे पर्यावरणीय तनाव कारकों को सहन करने की नवांकुरों की क्षमता बढ़ाती है।
• नवांकुरों की मृत्यु दर में कमी: अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग, एकसमान अंकुरण और प्रारंभिक वृद्धि को बढ़ावा देकर नवांकुरों की मृत्यु दर कम कर सकती है। इससे असमान रूप से उभरने या खराब वृद्धि के कारण नवांकुरों की हानि को रोकने में मदद मिल सकती है।

इन सकारात्मक प्रभावों के कारण, अल्ट्रासाउंड द्वारा प्रेरित बीज प्राइमिंग और अंकुरण फसलों की गुणवत्ता और मात्रा में सुधार करते हैं, जिससे अंकुरण अधिक सफल होता है, उत्पादन लागत कम होती है और कृषि में स्थिरता बढ़ती है।

Arabidopsis के बीजों के स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) चित्र।
a–c 24°C पर 30sec तक सोनिकेशन से उपचारित बीज।
d, e सूखे बीज, f, g 4°C पर 4 दिनों तक पानी में रखे गए बीज,
h, i, अंकुरित बीज।
चित्र और अध्ययन: ©Lopez-Ribera et al. 2017

अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग

मैनिटॉल, पॉलीएथिलीन ग्लाइकॉल जैसे परासरणकारी पदार्थों (ऑस्मोप्राइमिंग), लवणीय विलयनों (जैसे, CaCl₂, NaCl या CaSO₄) (हैलोप्राइमिंग) और पानी (हाइड्रोप्राइमिंग) में बीजों की प्राइमिंग को अल्ट्रासाउंड तरंगों के उपयोग से आसानी से बेहतर बनाया जा सकता है। अल्ट्रासाउंड से प्रेरित बीजावरण का विखंडन, उसमें छिद्रों का बनना और बीजों के छिद्रों के आकार में वृद्धि से बीजों और अनाजों की पानी तथा पोषक तत्वों को धारण करने की क्षमता बढ़ती है, जिससे जलयोजन बेहतर होता है। सोनिकेशन बीज और आसपास के विलयन के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बेहतर बनाता है, जिससे बीज में विलयन (अर्थात पानी, पोषक तत्व आदि) का अवशोषण बढ़ता है। अल्ट्रासाउंड-सहायित प्राइमिंग बीजों की परासरणीय समायोजन क्षमता बढ़ाने और तनावपूर्ण परिस्थितियों में बीज अंकुरण, नवांकुरों की स्थापना तथा फसल उत्पादन को बेहतर बनाने की एक किफायती, सरल और सुरक्षित तकनीक है।
इसके अलावा, अल्ट्रासोनिकेशन से भ्रूणपोष में परिवर्तन होते हैं, जैसे सोनिकेशन द्वारा स्टार्च का विघटन, जिससे बीजों के भीतर एंजाइम-उत्प्रेरित जल-अपघटन अभिक्रियाओं की दर बढ़ती है। अल्ट्रासोनिक उपचार के परिणामस्वरूप बढ़ी हुई एंजाइम गतिविधि और जल-अपघटन अंकुरण तथा भ्रूण की वृद्धि को तेज करते हैं।
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बीज प्राइमिंग और अंकुरण के लिए अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher Ultrasonics हाइड्रो-प्राइमिंग, ऑस्मो-प्राइमिंग और हैलो-प्राइमिंग सहित बीज प्राइमिंग को बेहतर बनाने के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण उपलब्ध कराता है। अनुसंधान एवं विकास (R+D) और प्रयोगशाला कार्य के लिए कॉम्पैक्ट अल्ट्रासोनिकेटर इष्टतम अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों का परीक्षण और निर्धारण करने की सुविधा देते हैं, जबकि औद्योगिक श्रेणी के अल्ट्रासोनिक उपकरणों का उपयोग व्यावसायिक रूप से बेचे जाने वाले बीजों के बड़े पैमाने पर उपचार में सुविधाजनक और अत्यधिक कुशल प्रवाहशील अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग उपचार के लिए किया जाता है।
सोनिकेशन द्वारा बीजों के अंकुरण को बेहतर बनाने के लिए सटीक रूप से नियंत्रित और समायोजित की जा सकने वाली अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ आवश्यक हैं। चूँकि अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग पादप कोशिकाओं की शरीरक्रियात्मक गतिविधियों को उत्तेजित करने के लिए किया जाता है, इसलिए सोनिकेशन की तीव्रता को बीज के विशिष्ट प्रकार और कृषि किस्म के अनुसार समायोजित करना आवश्यक है। Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रणालियों को कम आयामों पर सेट किया जा सकता है, जिससे इष्टतम अंकुरण और ओज के लिए बीजों की प्राइमिंग हेतु आवश्यक कैविटेशन और/या दोलन प्राप्त होते हैं। बीज उपचार बैच में और निरंतर प्रवाह मोड में, दोनों तरह से किया जा सकता है। सहायक उपकरणों की व्यापक श्रृंखला मौजूदा परिसरों में अल्ट्रासाउंड को आसानी से एकीकृत करने की सुविधा देती है।
Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ बुवाई के बाद नवांकुरों के उच्च प्रदर्शन की संभावना बढ़ाती हैं।

साहित्य/संदर्भ

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