Ultrazvučno pripremanje i klijanje
- Ultrazvučno pripremanje sjemena korisna je tehnika prije sjetve za nadopunu sjemena vodom i hranjivim tvarima te za poticanje klijanja.
- Sonikacija je učinkovita tehnika za prekidanje mirovanja sjemena i poboljšanje karakteristika klijanja.
- Hielscher ultrazvučna oprema može se precizno kontrolirati za pouzdan ishod klijanja sjemena i pripreme.
Ultrazvučno pripremanje sjemena, klijanje i klijanje
Ultrazvučno tretiranje sjemena odnosi se na proces tretiranja sjemena ultrazvučnim valovima na pribl. 20 kHz u vodi ili drugim prikladnim hranjivim otopinama kako bi se pospješilo njihovo klijanje i rani rast. Brzo klijanje i nicanje sadnica kritični su čimbenici za uspješno uspostavljanje biljaka i usjeva. Prekid dormantnosti i stimulacija klijanja važni su za proliferaciju i ranu proizvodnju presadnica biljaka. Ultrazvučna obrada sjemena u vodi, hranjivoj otopini ili osmotiku poboljšava klijavost i brzinu te pokazuje veći postotak klijavosti od netretiranog sjemena.
Sonicirana leća (40Ws/gw/ UP200St) u usporedbi s lećom koja nije sonicirana: sonicirana leća pokazuje veću stopu klijanja i dulje izdanke.
Prednosti ultrazvučne pripreme sjemena
Intenzivan ultrazvuk od cca. 20 kHz pokazuju značajan utjecaj na ovojnicu sjemena kao i na prijenos mase i unutarstanične procese. U nastavku možete pronaći pojedinosti o glavnim učincima sonikacije na sjemenke i njihovim povezanim prednostima.
- Povećana stopa klijavosti: Ultrazvučno pripremanje sjemena može poboljšati klijavost sjemena prekidanjem mirovanja sjemena, povećanjem unosa vode i aktiviranjem enzima koji potiču rast sjemena. Budući da ultrazvuk može aktivirati enzime unutar sjemena koji su odgovorni za razgradnju pohranjenih hranjivih tvari i pokretanje klijanja.
- Povećanje upijanja vode: Sonikacija može probušiti ovojnicu sjemena i stanične stijenke, tako da sjeme može naknadno povećati svoju propusnost za vodu i poboljšati unos vode i hranjivih tvari. Ovo sjemenu s temeljnim premazom daje prednost posebno u suhom tlu ili tlu osiromašenom hranjivim tvarima.
- Ubrzano nicanje sadnica: Tretiranje ultrazvukom za pripremu sjemena može smanjiti vrijeme potrebno da sadnice izniknu iz tla, što može biti osobito korisno u situacijama kada se želi brzo uspostavljanje usjeva. Razbijanjem omotača sjemena i poboljšanjem propusnosti vode, potičući bubrenje i klijanje sjemena, ultrazvuk može prekinuti mirovanje sjemena.
- Pojačani rast sadnica: Ultrazvučno pripremanje sjemena može stimulirati rast sadnica promicanjem razvoja korijena, stabljike i lišća. To može rezultirati jačim, zdravijim biljkama s boljim prinosima.
- Poboljšana otpornost sadnica na stres: Ultrazvučno pripremanje sjemena povećava sposobnost sadnica da izdrže stresove iz okoliša kao što su suša, slanost i visoke temperature.
- Smanjena smrtnost sadnica: Ultrazvučno pripremanje sjemena može smanjiti stope smrtnosti sadnica promicanjem ravnomjernog klijanja i ranog rasta, što može pomoći u sprječavanju gubitka sadnica zbog neravnomjernog nicanja ili slabog rasta.
Zbog ovih pozitivnih učinaka, ultrazvučno inducirana priprema i klijanje sjemena poboljšava kvalitetu i količinu usjeva što dovodi do uspješnijeg klijanja, smanjenja troškova proizvodnje i povećanja održivosti u poljoprivredi.
Ultrasonicators kao što je industrijski UIP6000hdT koriste se za inline ultrazvučno punjenje sjemena, uključujući hidro-priming, osmo-priming i halo-priming.
- ravnomjerno i brzo klijanje
- veći indeks vitalnosti sjemena
- dužeg korijenja i izdanaka
- povećana aktivnost α-amilaze
- veći otpor
- povećana hidratacija
- obogaćivanje hranjivim tvarima
- smanjeno vrijeme između sjetve i nicanja sadnica
Slike sjemena Arabidopsis skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM).
a–c Sjeme podvrgnuto ultrazvuku na 24°C tijekom 30 sekundi.
d, e suho sjeme, f, g sjeme stavljeno u vodu 4 dana na 4°C,
h, i, proklijalo sjeme.
Slike i studija: ©Lopez-Ribera et al. 2017
ultrazvučno punjenje
Priprema sjemena u osmotici kao što su manitol, polietilen glikol (osmopriming), slane otopine (npr. CaCl2, NaCl ili CaSO4) (halopriming) i u vodi (hidropriming) mogu se lako poboljšati primjenom ultrazvučnih valova. Ultrazvučno inducirana fragmentacija ljuske, perforacija i povećanje veličine pora sjemena dovode do većeg kapaciteta zadržavanja vode i hranjivih tvari u sjemenkama i žitaricama, što rezultira poboljšanom hidratacijom. Sonikacija poboljšava prijenos mase između sjemena i okolne otopine, što rezultira povećanim unosom otopine (tj. vode, hranjivih tvari itd.) u sjeme. Ultrazvučno potpomognuto pripiranje je ekonomična, jednostavna i sigurna tehnika za povećanje kapaciteta sjemena za osmotsku prilagodbu i poboljšanje klijavosti sjemena, uspostavljanje sadnica i proizvodnju usjeva u stresnim uvjetima.
Nadalje, ultrazvučna obrada uzrokuje modifikaciju endosperma, kao što je razgradnja škroba ultrazvukom, što povećava brzinu enzimski kataliziranih reakcija hidrolize unutar sjemena. Povećana aktivnost enzima i hidroliza ubrzavaju klijanje i rast embrija kao rezultat ultrazvučnog tretmana.
Pročitajte više o ultrazvučnom prajmingu ovdje!
Saznajte kako ultrazvuk poboljšava proizvodnju valjane trave!
Ultrazvučni uređaji za pripremu i klijanje sjemena
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučnu opremu za poboljšano temeljno premazivanje sjemena, uključujući hidro-priming, osmo-priming i halo-priming. Kompaktni ultrazvučni uređaji za istraživanje + razvoj i laboratorijski rad omogućuju testiranje i uspostavljanje optimalnih parametara ultrazvučnog procesa, dok se industrijska ultrazvučna oprema implementira u velikoj obradi sjemena kojim se komercijalno trguje u praktičnom i vrlo učinkovitom protočnom ultrazvučnom tretmanu.
Kako bi se poboljšala klijavost sjemena sonikacijom, potrebni su precizno kontrolirani i podesivi ultrazvučni sustavi. Budući da se ultrazvučni valovi koriste za stimulaciju fizioloških aktivnosti biljnih stanica, intenzitet sonikacije mora se prilagoditi specifičnoj vrsti sjemena i kultivara. Hielscher ultrazvučni sustavi mogu se postaviti na blage amplitude koje isporučuju kavitaciju i/ili oscilaciju potrebnu za pripremu sjemena za optimalno klijanje i snagu. Tretiranje sjemena može se primijeniti u šaržnom ili kontinuiranom načinu rada. Širok spektar dodatne opreme omogućuje jednostavnu integraciju ultrazvuka u postojeće prostore.
Hielscher ultrazvučni sustavi povećavaju potencijal za visoku učinkovitost sadnica nakon sjetve.
Ultrasonicator UP400St za pripremu sjemena u manjim serijama na R&D faza. Tretman ultrazvukom rezultira bržim nicanjem, boljim profilom hranjivih tvari i poboljšanom snagom sadnica.
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura/Reference
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Primjena ultrazvučnih valova kao početne tehnike za ubrzavanje i pospješivanje klijanja sjemena ječma: optimizacija metode Taguchijevim pristupom. Časopis Instituta za pivarstvo svezak 114, broj 1, 2008. 14-21.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Učinak botaničkih ekstrakata dobivenih ekstrakcijom potpomognutom ultrazvukom na kupus bijele glave (Brassica oleracea L. var. capitata L.) Sadnice uzgajaju se u kontroliranim uvjetima. Održivost 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Utjecaj ultrazvučne predobrade na karakteristike upijanja vode slanutka (Cicer arietinum). Latinoamerička primijenjena istraživanja 43, 2013. 153-159.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Utjecaji ultrazvučnih valova na sjeme: mini-pregled. Agri Res & Tehnički svezak 6, izdanje 3 – travnja 2017.
Činjenice koje vrijedi znati
klijanje
Klijanje sjemena opisuje razvoj i rast biljke iz sjemena. Proces klijanja rezultira stvaranjem klijanca, što uključuje metaboličke procese, kao i nicanje radikule i plumule. Potpuno razvijeno sjeme sadrži embrij i hranjive tvari zatvorene u ovojnici sjemena. Pod odgovarajućim uvjetima, sjeme počinje klijati, a embrionalna tkiva nastavljaju rasti, razvijajući se prema klijancu. Najvažniji čimbenici za klijanje sjemena su voda, kisik, temperatura i svjetlost.
predsjetveni tretman
Invigoracija sjemena je tehnički izraz koji opisuje korisne tretmane koji se primjenjuju na sjeme nakon žetve, ali prije sjetve kako bi se poboljšala klijavost i rast sadnica. Za predsjetvenu obradu sjemena korištene su različite metode kako bi se povećala klijavost i ujednačenost rasta presadnica. Primjene prije sjetve uključuju mehaničke tretmane (npr. ultrazvučna obrada, lupanje, trljanje, skarifikacija), tretman vrućom ili kipućom vodom, tretman suhom toplinom, kemijski tretman (npr. giberelična kiselina/giberelin, sumporna kiselina) ili električni tretman. Ovi tretmani sjemena primjenjuju se s ciljem poboljšanja vitalnosti sjemena. Vigor sjemena je procjena kvalitete potencijalne klijavosti sjemena, nicanja u polju i sposobnosti skladištenja sjemena u različitim uvjetima od standardne klijavosti. Vigor sjemena mjeri se ispitivanjem vitalnosti sjemena.
modifikacija endosperma
Endosperm je tkivo koje se stvara unutar sjemena većine cvjetnica nakon oplodnje. Okružuje embrij i osigurava prehranu u obliku škroba, iako može sadržavati i ulja i proteine. Endosperm se može enzimski modificirati, što je važan korak tijekom sladovanje ječma. Tijekom proizvodnje slada enzimi beta glukanaze i endoproteaze uglavnom se koriste za modificiranje škrobnog endosperma ječme.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.