Priming dan Pertunasan Ultrasonik

• Priming benih ultrasonik merupakan teknik pratanam yang bermanfaat untuk mengisi kembali benih dengan air dan nutrisi serta merangsang perkecambahan.
• Sonikasi merupakan teknik yang efisien untuk mematahkan dormansi benih dan meningkatkan karakteristik perkecambahan.
• Peralatan ultrasonik Hielscher dapat dikontrol secara presisi untuk memperoleh hasil perkecambahan dan priming benih yang andal.

Priming Benih, Perkecambahan, dan Pertunasan Ultrasonik

Priming benih ultrasonik mengacu pada proses perlakuan benih dengan gelombang ultrasonik pada sekitar 20 kHz dalam air atau larutan nutrisi lain yang sesuai untuk meningkatkan perkecambahan dan pertumbuhan awalnya. Perkecambahan dan kemunculan kecambah yang cepat merupakan faktor penting bagi keberhasilan tumbuhnya tanaman dan tanaman budidaya. Pematahan dormansi dan stimulasi perkecambahan penting untuk perbanyakan dan produksi awal bibit tanaman. Ultrasonikasi benih dalam air, larutan nutrisi, atau medium osmotik meningkatkan tingkat dan kecepatan perkecambahan serta menghasilkan persentase perkecambahan yang lebih tinggi dibandingkan benih tanpa perlakuan.

Lentil yang disonikasi (40Ws/g dengan UP200St) dibandingkan dengan lentil yang tidak disonikasi: Lentil yang disonikasi menunjukkan tingkat perkecambahan yang lebih tinggi dan tunas yang lebih panjang.

Keunggulan Priming Benih Ultrasonik

Ultrasonik berintensitas tinggi pada sekitar 20kHz memberikan dampak signifikan pada kulit benih serta perpindahan massa dan proses intraseluler. Di bawah ini, Anda dapat menemukan rincian mengenai efek utama sonikasi pada benih beserta manfaatnya.

• Peningkatan tingkat perkecambahan: Priming benih ultrasonik dapat meningkatkan tingkat perkecambahan benih dengan mematahkan dormansi benih, meningkatkan penyerapan air, dan mengaktifkan enzim yang mendorong pertumbuhan benih. Hal ini karena sonikasi dapat mengaktifkan enzim di dalam benih yang bertanggung jawab untuk menguraikan cadangan nutrisi dan memulai perkecambahan.
• Peningkatan penyerapan air: Sonikasi dapat melubangi kulit benih dan dinding sel, sehingga permeabilitas benih terhadap air selanjutnya dapat meningkat dan penyerapan air serta nutrisi menjadi lebih baik. Hal ini memberikan keuntungan bagi benih yang telah menjalani priming, terutama pada tanah kering atau miskin nutrisi.
• Percepatan kemunculan kecambah: Perlakuan ultrasonik untuk priming benih dapat mengurangi waktu yang dibutuhkan kecambah untuk muncul dari tanah, yang sangat bermanfaat ketika tanaman budidaya diharapkan tumbuh dengan cepat. Dengan menguraikan kulit benih dan meningkatkan permeabilitas terhadap air sehingga mendorong pembengkakan dan perkecambahan benih, ultrasonik dapat mematahkan dormansi benih.
• Peningkatan pertumbuhan bibit: Priming benih ultrasonik dapat merangsang pertumbuhan bibit dengan mendorong perkembangan akar, batang, dan daun. Hal ini dapat menghasilkan tanaman yang lebih kuat dan sehat dengan hasil panen yang lebih baik.
• Peningkatan toleransi bibit terhadap cekaman: Priming benih ultrasonik meningkatkan kemampuan bibit untuk menghadapi faktor cekaman lingkungan seperti kekeringan, salinitas, dan suhu tinggi.
• Penurunan kematian bibit: Priming benih ultrasonik dapat menurunkan tingkat kematian bibit dengan mendorong perkecambahan dan pertumbuhan awal yang seragam, sehingga membantu mencegah kehilangan bibit akibat kemunculan yang tidak merata atau pertumbuhan yang buruk.

Berkat efek positif tersebut, priming dan perkecambahan benih yang diinduksi secara ultrasonik meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil tanaman, sehingga meningkatkan keberhasilan perkecambahan, mengurangi biaya produksi, dan meningkatkan keberlanjutan pertanian.

Citra mikroskopi elektron pemindai (SEM) benih Arabidopsis.
a–c Benih yang disonikasi pada 24°C selama 30sec.
d, e benih kering, f, g benih yang ditempatkan dalam air selama 4 hari pada 4°C,
h, i, benih yang telah berkecambah.
Gambar dan Studi: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Priming Ultrasonik

Priming benih dalam medium osmotik seperti manitol, polietilena glikol (osmopriming), larutan garam (misalnya, CaCl₂, NaCl atau CaSO₄) (halopriming) dan dalam air (hidropriming) dapat dengan mudah ditingkatkan melalui penerapan gelombang ultrasonik. Fragmentasi kulit, perforasi, dan pembesaran ukuran pori benih yang diinduksi secara ultrasonik meningkatkan kapasitas retensi air dan nutrisi pada benih dan biji-bijian, sehingga meningkatkan hidrasi. Sonikasi meningkatkan perpindahan massa antara benih dan larutan di sekitarnya, sehingga meningkatkan penyerapan larutan (yaitu air, nutrisi, dan sebagainya) ke dalam benih. Priming berbantuan ultrasonik merupakan teknik yang ekonomis, sederhana, dan aman untuk meningkatkan kemampuan benih melakukan penyesuaian osmotik serta meningkatkan perkecambahan benih, keberhasilan tumbuhnya bibit, dan produksi tanaman dalam kondisi cekaman.
Selain itu, ultrasonikasi menyebabkan modifikasi endosperma, seperti degradasi pati melalui sonikasi, yang meningkatkan laju reaksi hidrolisis yang dikatalisis enzim di dalam benih. Peningkatan aktivitas enzim dan hidrolisis mempercepat perkecambahan serta pertumbuhan embrio sebagai hasil perlakuan ultrasonik.
Baca selengkapnya tentang priming ultrasonik di sini!
Ketahui bagaimana sonikasi meningkatkan produksi rumput gulung!

Sonikator untuk Priming dan Perkecambahan Benih

Hielscher Ultrasonics menyediakan peralatan ultrasonik untuk meningkatkan priming benih, termasuk hidropriming, osmopriming, dan halopriming. Sonikator ringkas untuk penelitian dan pengembangan serta pekerjaan laboratorium memungkinkan pengujian dan penetapan parameter proses ultrasonik yang optimal, sedangkan peralatan ultrasonik kelas industri digunakan untuk perlakuan skala besar pada benih yang diperdagangkan secara komersial melalui perlakuan priming ultrasonik dengan aliran tembus yang praktis dan sangat efisien.
Untuk meningkatkan perkecambahan benih melalui sonikasi, diperlukan sistem ultrasonik yang dapat dikontrol dan diatur secara presisi. Karena gelombang ultrasonik digunakan untuk merangsang aktivitas fisiologis sel tumbuhan, intensitas sonikasi harus disesuaikan dengan jenis benih dan kultivar tertentu. Sistem ultrasonik Hielscher dapat diatur pada amplitudo rendah untuk menghasilkan kavitasi dan/atau osilasi yang diperlukan dalam priming benih guna mencapai perkecambahan dan vigor yang optimal. Perlakuan benih dapat diterapkan dalam mode batch maupun aliran kontinu. Beragam aksesori memungkinkan integrasi ultrasonik dengan mudah ke dalam fasilitas yang ada.
Sistem ultrasonik Hielscher meningkatkan potensi kinerja bibit yang tinggi setelah penyemaian.

Literatur/Referensi

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Penerapan Gelombang Ultrasonik sebagai Teknik Priming untuk Mempercepat dan Meningkatkan Perkecambahan Benih Barli: Optimasi Metode dengan Pendekatan Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Pengaruh Ekstrak Botani yang Diperoleh melalui Ekstraksi Berbantuan Ultrasonik terhadap Bibit Kubis Putih (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) yang Ditanam dalam Kondisi Terkendali. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Pengaruh praperlakuan ultrasonik terhadap karakteristik penyerapan air kacang arab (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Dampak Gelombang Ultrasonik pada Benih: Tinjauan Singkat. Agri Res & Tech Volume 6 Issue 3 – April 2017.