Ultrazvučno pripremanje sjemena: Kako sonikacija poboljšava klijanje

Ultrazvučno pripremanje sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem i većim prinosima usjeva. Ultrasonication perforates testa sjemena (sjeme premaz) i povećava unos vode, hranjivih tvari i kisika u sjemena zrna. Ultrazvučno pripremanje sjemena jednostavna je jeftina metoda za povećanje stope klijanja i brzine sadnica.

Ultrazvučno poboljšana klijavost sjemena

Primiranje je metoda prethodne obrade koja se koristi za skraćivanje vremena klijanja presadnica. Razvijeni su različiti procesi pripreme sjemena kao što su osmotska priprema, hidropriming i ultrazvučna priprema kako bi se potaknuli rani procesi klijanja. Ultrazvučno pripremanje je vrlo korisna metoda pripreme sjemena budući da je tretman sonikacijom brz, štedi energiju i vodu.
Primirano sjeme koje je završilo prve procese klijanja, pokazuje veći postotak klijavosti i brže vrijeme nicanja (vrijeme potrebno da se sjeme izdigne iznad površine tla), veću stopu nicanja (broj sjemenki koje stignu do površina) i bolji rast, što sugerira da im prednost pomaže da rano stvore dobar korijenski sustav i brže rastu. Ova metoda može biti korisna poljoprivrednicima jer im štedi novac, rad i vrijeme utrošeno na gnojiva, presijavanje i slabe biljke.
Proces također može omogućiti ravnomjernije, ravnomjernije klijanje tretiranog sjemena. Također može povećati klijavost u širem temperaturnom rasponu i smanjiti učestalost bolesti u sjemenu.

Ultrazvučno pripremanje poboljšava postotak klijavosti sjemena, indeks vitalnosti sjemena (SVI), duljinu korijena i izdanaka sadnica. Proces sonikacije i pražnjenja potiče unos vode i/ili drugih korisnih tvari u zrno sjemena. Nadalje, ultrazvučni valovi aktiviraju enzimske i druge biološke reakcije u biljnoj stanici što rezultira bržim i ravnomjernijim klijanjem. Čak se i slaba sjemena/zrna mogu aktivirati tako da se poboljša ukupni prinos sjetve.

Skarifikacija i klijanje sjemena

Skarifikacija je ključna za sjeme s čvrstim, nepropusnim ovojnicama koje ometaju izmjenu vode i plinova, čime se odgađa klijanje. Tradicionalne metode uključuju mehaničku, toplinsku i kemijsku skarifikaciju, a svaka je osmišljena kako bi ljuska sjemena postala propusnija za vodu i plinove. Sonikacija, kao inovativna metoda skarifikacije, koristi ultrazvučne valove za postizanje sličnih, ako ne i superiornih rezultata.

Mehanizmi snažnog ultrazvuka na sjemenu i početna obrada sjemena

• Kavitacija u vodi:
  – Ultrazvučni valovi u vodi izazivaju kavitaciju, pojavu u kojoj se stvaraju mikro-mjehurići. Ovi mjehurići kolabiraju, stvarajući lokalizirani mehanički pritisak.
  – Ovaj pritisak djeluje na ovojnicu sjemena, uzrokujući mehaničko oštećenje.
• Stvaranje mikropora i mikropukotina:
  – Mehanički pritisak od kavitacije stvara mikro-pore i mikro-pukotine na ovojnici sjemena.
  – Ove mikro-pore i pukotine povećavaju propusnost ovojnice sjemena, omogućujući prodiranje više vode i kisika.
• Poboljšan unos vode i dostupnost kisika

  1. Povećana poroznost:
  – Studije su pokazale da sonikacija povećava poroznost sjemena, kao što je mung grah, čineći ga osjetljivijim na vodu i kisik.
  – Povećano upijanje vode dovodi do bolje hidratacije tkiva sjemena, što je neophodno za aktiviranje metaboličkih procesa potrebnih za klijanje.

  2. Poboljšan unos kisika:
  – Povećana propusnost za plinove osigurava da embrij u razvoju dobije odgovarajuću količinu kisika, ključnog za staničnu respiraciju tijekom klijanja.

• Pojačana enzimska aktivnost

  1. Hidratacija i aktivacija enzima:
  – Pojačana hidratacija zbog povećanog unosa vode aktivira razne enzime uključene u klijanje.
  – Naime, značajno se povećava aktivnost alfa-amilaze, koja je ključna za hidrolizu škroba u šećere, osiguravajući energiju za rastuće sadnice.

  Poboljšani rezultati klijanja

  1. Veći postotak klijavosti:
  – Kombinirani učinak povećane dostupnosti vode i kisika, zajedno s pojačanom enzimskom aktivnošću, rezultira većim postotkom uspješnog klijanja sjemena.
  – Istraživanja pokazuju da sonikacija poboljšava klijavost različitih biljnih vrsta.
  2. Brža brzina klijanja:
  – Sonikacija ne samo da povećava postotak proklijalog sjemena, već i ubrzava proces klijanja.
  – Brža hidratacija i aktivacija enzima olakšavaju brži prijelaz od sjemena do sadnice.

Ultrazvuk značajno doprinosi pripremi sjemena povećanjem unosa vode, kisika i hranjivih tvari, jačanjem enzimskih aktivnosti i posljedično poboljšanjem brzine i uspješnosti klijanja sjemena.

Dulja sonikacija rezultira boljom klijavošću Calanthe hibrida. Što je sonikacija dulja, klijanje je bilo brže. Ovo ukazuje na pozitivne učinke ultrazvuka na klijavost sjemena.
(studija i slika: ©Shin et al. 2011.)

Kako radi ultrazvučno pripremanje sjemena?

Ultrazvučno punjenje sjemena i zrna rezultira potpunijim i bržim klijanjem. Ovi rezultati se postižu sljedećim ultrazvučnim učincima:

• Ultrazvuk povećava poroznost sjemena akustičnom kavitacijom poboljšavajući upijanje vode i dostupnost kisika (ultrazvučno hidroprimiranje/namakanje).
• Ultrazvuk povećava unos hranjivih tvari i gnojiva u sjeme.
• Ultrazvučno punjenje poboljšava prijenos mase: dodatno apsorbirana voda slobodno i spremno reagira sa staničnim zametkom. Pritom se oslobađa giberelična kiselina i uzrokuje povećanje brzine metaboličkih procesa u aleuronskim stanicama.
• Sonikacija pomaže mobilizaciju hranjivih tvari endosperma prekidom stanične membrane. (Miano i dr. 2015.)
• Ultrazvuk aktivira enzimske i druge biološke reakcije.

Sonikacija potiče klijanje zrna/sjemena i povećava prinos usjeva. Osim sadnje usjeva i voća, ultrazvučno pripremanje sjemena uspješno je testirano i za sjeme cvijeća (orhideje, lotos, kalanthe). Ultrasonication povećava propusnost staničnih stijenki, tako da sjeme pokazuje značajno veći unos vode i hranjivih tvari (npr. gnojiva).
Pokazalo se da je vrijeme namakanja slanutka, sirka i morskog graha značajno smanjeno uporabom sonikacije.

Sonicirana leća (40Ws/gw/ UP200St) u usporedbi s lećom koja nije sonicirana: sonicirana leća pokazuje veću stopu klijanja i dulje izdanke.

Ultrazvučni sustavi za pripremu sjemena

Iskoristite Hielscher sonikatore za poboljšanu pripremu sjemena! Hielscher Ultrasonics isporučuje razne stolne i industrijske ultrazvučne uređaje za pripremu sjemena i žitarica. Prednosti korištenja Hielscher sonikatora za pripremu sjemena su višestruke. Prvo, precizna kontrola nad ultrazvučnim parametrima kao što su amplituda, intenzitet i trajanje omogućuje optimiziranu obradu prilagođenu specifičnim vrstama sjemena i uvjetima. Drugo, svi postignuti rezultati procesa mogu se linearno skalirati na veće propusnosti.
Bilo da ste zainteresirani za testiranje i optimizaciju svog procesa ultrazvučnog pražnjenja u laboratoriju ili želite obraditi velike količine sjemena u kontinuiranom protoku, Hielscher ima idealan sonikator za vaše zahtjeve obrade sjemena. Hielscher sonikatori dizajnirani su za skalabilnost i mogu učinkovito rukovati velikim količinama sjemena, što ih čini prikladnima i za istraživačke i za komercijalne primjene. Oprema je jednostavna za korištenje, s intuitivnim kontrolama i robusnom konstrukcijom, osiguravajući dugotrajnu izdržljivost i male zahtjeve za održavanjem. Uz to, sonikacija je nekemijska metoda, što je čini ekološki prihvatljivom opcijom za obradu sjemena. Smanjuje potrebu za kemijskim sredstvima za skarificiranje, pridonoseći održivoj poljoprivrednoj praksi. Naravno, svi sonikatori mogu raditi 24/7.

Prednosti Hielscher sonikatora za pripremu sjemena:

• Niski troškovi
• Ušteda vode
• Brza obrada
• Mala potrošnja energije
• Lako & siguran rad

Kontaktirajte nas danas! Bit će nam drago porazgovarati s vama o vašim procesnim zahtjevima!