बीजों की अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग: सोनिकेशन अंकुरण को कैसे बेहतर बनाता है

बीजों और अनाज के दानों की अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग से अधिक पूर्ण और तेज़ अंकुरण होता है तथा फसल की उपज बढ़ती है। अल्ट्रासोनिकेशन बीज के टेस्टा (बीजावरण) में छिद्र बनाता है और बीजों में पानी, पोषक तत्वों तथा ऑक्सीजन का अवशोषण बढ़ाता है। बीजों की अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग अंकुरण की दर और अंकुर निकलने की गति बढ़ाने की एक सरल, कम लागत वाली विधि है।

अल्ट्रासोनिक उपचार से बेहतर बीज अंकुरण

प्राइमिंग एक पूर्व-उपचार विधि है जिसका उपयोग अंकुर निकलने में लगने वाला समय कम करने के लिए किया जाता है। अंकुरण की शुरुआती प्रक्रियाओं को प्रेरित करने के लिए परासरणी प्राइमिंग, हाइड्रोप्राइमिंग और अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग जैसी विभिन्न बीज प्राइमिंग प्रक्रियाएँ विकसित की गई हैं। अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग बीज तैयार करने की एक बहुत लाभदायक विधि है, क्योंकि सोनिकेशन उपचार तेज़ होता है और ऊर्जा तथा पानी की बचत करता है।
प्राइमिंग किए गए वे बीज, जिनमें अंकुरण की शुरुआती प्रक्रियाएँ पूरी हो चुकी हैं, अधिक अंकुरण प्रतिशत, उगकर बाहर आने में कम समय (बीजों को मिट्टी की सतह से ऊपर आने में लगने वाला समय), उगकर बाहर आने की अधिक दर (सतह तक पहुँचने वाले बीजों की संख्या) और बेहतर वृद्धि प्रदर्शित करते हैं। इससे संकेत मिलता है कि यह शुरुआती बढ़त उन्हें जल्दी एक अच्छा जड़ तंत्र विकसित करने और तेज़ी से बढ़ने में मदद करती है। यह विधि किसानों के लिए उपयोगी हो सकती है, क्योंकि इससे उर्वरकों, दोबारा बुवाई और कमज़ोर पौधों पर खर्च होने वाले पैसे, श्रम और समय की बचत होती है।
यह प्रक्रिया उपचारित बीजों का अधिक एकसमान और समरूप अंकुरण भी संभव बना सकती है। यह अधिक व्यापक तापमान सीमा में अंकुरण बढ़ा सकती है और बीजों में रोग की घटनाएँ कम कर सकती है।

अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग बीज अंकुरण प्रतिशत, बीज ओज सूचकांक (SVI) तथा अंकुरों की जड़ों और प्ररोहों की लंबाई में सुधार करती है। सोनिकेशन और प्राइमिंग प्रक्रिया बीज में पानी और/या अन्य लाभकारी पदार्थों के अवशोषण को बढ़ावा देती है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक तरंगें पादप कोशिका में एंज़ाइमी और अन्य जैविक अभिक्रियाओं को सक्रिय करती हैं, जिससे अधिक तेज़ और अधिक एकसमान अंकुरण होता है। कमज़ोर बीजों/अनाज के दानों को भी सक्रिय किया जा सकता है, जिससे बुवाई से मिलने वाली कुल उपज बेहतर होती है।

स्कैरिफिकेशन और बीज अंकुरण

कठोर, अपारगम्य आवरण वाले बीजों के लिए स्कैरिफिकेशन अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि ऐसे आवरण पानी और गैसों के आदान-प्रदान में बाधा डालते हैं और इस प्रकार अंकुरण में देरी करते हैं। पारंपरिक विधियों में यांत्रिक, तापीय और रासायनिक स्कैरिफिकेशन शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक का उद्देश्य बीजावरण को पानी और गैसों के लिए अधिक पारगम्य बनाना है। स्कैरिफिकेशन की एक नवीन विधि के रूप में सोनिकेशन, अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग करके समान या संभवतः बेहतर परिणाम प्राप्त करता है।

बीजों और बीज प्राइमिंग पर उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड की क्रियाविधियाँ

• पानी में कैविटेशन:
  – पानी में अल्ट्रासोनिक तरंगें कैविटेशन उत्पन्न करती हैं, जो एक ऐसी परिघटना है जिसमें सूक्ष्म बुलबुले बनते हैं। ये बुलबुले ध्वस्त होते हैं और स्थानीय यांत्रिक दबाव उत्पन्न करते हैं।
  – यह दबाव बीजावरण पर कार्य करता है, जिससे उसका यांत्रिक विघटन होता है।
• सूक्ष्म छिद्रों और सूक्ष्म दरारों का निर्माण:
  – कैविटेशन से उत्पन्न यांत्रिक दबाव बीजावरण पर सूक्ष्म छिद्र और सूक्ष्म दरारें बनाता है।
  – ये सूक्ष्म छिद्र और दरारें बीजावरण की पारगम्यता बढ़ाते हैं, जिससे अधिक पानी और ऑक्सीजन भीतर प्रवेश कर सकते हैं।
• पानी का बढ़ा हुआ अवशोषण और ऑक्सीजन की बेहतर उपलब्धता

  1. बढ़ी हुई सरंध्रता:
  – अध्ययनों से पता चला है कि सोनिकेशन मूँग जैसे बीजों की सरंध्रता बढ़ाता है, जिससे वे पानी और ऑक्सीजन को अधिक आसानी से ग्रहण कर पाते हैं।
  – पानी के बढ़े हुए अवशोषण से बीज के ऊतकों का बेहतर जलयोजन होता है, जो अंकुरण के लिए आवश्यक चयापचय प्रक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए अनिवार्य है।

  2. ऑक्सीजन का बेहतर प्रवेश:
  – गैसों के प्रति बढ़ी हुई पारगम्यता यह सुनिश्चित करती है कि विकसित हो रहे भ्रूण को पर्याप्त ऑक्सीजन मिले, जो अंकुरण के दौरान कोशिकीय श्वसन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

• बढ़ी हुई एंज़ाइमी सक्रियता

  1. जलयोजन और एंज़ाइम सक्रियण:
  – जल अवशोषण बढ़ने से बेहतर जलयोजन होता है, जो अंकुरण में शामिल विभिन्न एंजाइमों को सक्रिय करता है।
  – विशेष रूप से, अल्फा-एमाइलेज की सक्रियता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जो स्टार्च के जल-अपघटन द्वारा शर्करा बनाने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है और इससे बढ़ते नवांकुर को ऊर्जा मिलती है।

  अंकुरण के बेहतर परिणाम

  1. अधिक अंकुरण प्रतिशत:
  – जल और ऑक्सीजन की बढ़ी हुई उपलब्धता तथा बढ़ी हुई एंजाइमी सक्रियता के संयुक्त प्रभाव से सफलतापूर्वक अंकुरित होने वाले बीजों का प्रतिशत बढ़ता है।
  – अनुसंधान से संकेत मिलता है कि सोनिकेशन विभिन्न पादप प्रजातियों में अंकुरण दर में सुधार करता है।
  2. अधिक तेज़ अंकुरण:
  – सोनिकेशन न केवल अंकुरित बीजों का प्रतिशत बढ़ाता है, बल्कि अंकुरण प्रक्रिया को भी तेज़ करता है।
  – अधिक तेज़ जलयोजन और एंजाइम सक्रियण से बीज से नवांकुर बनने की प्रक्रिया तेज़ होती है।

सोनिकेशन जल, ऑक्सीजन और पोषक तत्वों का अवशोषण बढ़ाकर तथा एंजाइमी सक्रियता बढ़ाकर बीज प्राइमिंग को उल्लेखनीय लाभ पहुँचाता है, जिससे बीज अंकुरण की गति और सफलता दर दोनों में सुधार होता है।

अधिक समय तक सोनिकेशन करने से Calanthe संकरों का अंकुरण बेहतर होता है। सोनिकेशन की अवधि जितनी अधिक थी, अंकुर उतनी ही तेज़ी से निकले। यह बीज अंकुरण पर अल्ट्रासोनिकेशन के सकारात्मक प्रभावों का संकेत देता है।
(अध्ययन और चित्र: ©Shin et al. 2011)

अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग कैसे काम करती है?

बीजों और अनाज के दानों की अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग से अधिक पूर्ण और तेज़ अंकुरण होता है। ये परिणाम निम्नलिखित अल्ट्रासोनिक प्रभावों से प्राप्त होते हैं:

• अल्ट्रासाउंड ध्वनिक कैविटेशन के माध्यम से बीज की सरंध्रता बढ़ाता है, जिससे जल अवशोषण और ऑक्सीजन की उपलब्धता बेहतर होती है (अल्ट्रासोनिक हाइड्रोप्राइमिंग / भिगोना)।
• अल्ट्रासाउंड बीजों में पोषक तत्वों और उर्वरक का अवशोषण बढ़ाता है।
• अल्ट्रासोनिक प्राइमिंग द्रव्यमान स्थानांतरण बढ़ाती है: अतिरिक्त अवशोषित जल कोशिका के भ्रूण के साथ स्वतंत्र रूप से और आसानी से अभिक्रिया करता है। इससे जिबरेलिक अम्ल मुक्त होता है और एल्यूरोन कोशिकाओं में चयापचयी प्रक्रियाओं की दर बढ़ती है।
• सोनिकेशन कोशिका झिल्ली के विघटन द्वारा भ्रूणपोष के पोषक तत्वों को गतिशील बनाने में मदद करता है। (Miano et al. 2015)
• अल्ट्रासाउंड एंजाइमी और अन्य जैविक अभिक्रियाओं को सक्रिय करता है।

सोनिकेशन अनाज के दानों/बीजों के अंकुरण को बढ़ावा देता है और फसल की उपज बढ़ाता है। फसलों और फलदार पौधों के नवांकुरों के अलावा, फूलों के बीजों (ऑर्किड, कमल, calanthe) के लिए भी अल्ट्रासोनिक बीज प्राइमिंग का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है। अल्ट्रासोनिकेशन कोशिका भित्तियों की पारगम्यता बढ़ाता है, जिससे बीज में जल और पोषक तत्वों (जैसे उर्वरक) का अवशोषण उल्लेखनीय रूप से अधिक होता है।
यह दर्शाया गया है कि सोनिकेशन के उपयोग से चने, ज्वार और नेवी बीन्स को भिगोने का समय उल्लेखनीय रूप से कम हो गया।

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 प्रणालियाँ

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बीज प्राइमिंग के लिए Hielscher सोनिकेटरों के लाभ:

• कम लागत
• पानी की बचत
• तेज़ प्रसंस्करण
• कम ऊर्जा खपत
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