Ultrasonic Priming Seeds: Bagaimana Sonikasi Meningkatkan Perkecambahan

Priming ultrasonik benih dan biji-bijian menghasilkan perkecambahan yang lebih lengkap dan lebih cepat serta hasil panen yang lebih tinggi. Ultrasonikasi melubangi testa benih (pelapis benih) dan meningkatkan penyerapan air, nutrisi dan oksigen ke dalam butiran benih. Priming benih ultrasonik adalah metode sederhana berbiaya rendah untuk meningkatkan laju perkecambahan dan kecepatan bibit.

Ultrasonically Meningkatkan daya Tunas

Priming adalah metode pra-perawatan yang digunakan untuk memperpendek waktu perkecambahan bibit. Berbagai proses pembuatan biji seperti priming osmotik, hydropriming dan ultrasonik priming telah dikembangkan untuk menginduksi proses perkecambahan awal berlangsung. Ultrasonik priming adalah metode persiapan benih yang sangat menguntungkan karena pengolahan sonikasi yang cepat, hemat energi dan hemat air.
Benih prima yang telah menyelesaikan proses perkecambahan pertama, menunjukkan persentase perkecambahan yang lebih tinggi dan waktu kemunculan yang lebih cepat (waktu yang dibutuhkan benih untuk naik di atas permukaan tanah), tingkat kemunculan yang lebih tinggi (jumlah benih yang berhasil mencapai permukaan), dan pertumbuhan yang lebih baik, menunjukkan bahwa head-start membantu mereka mendapatkan sistem akar yang baik lebih awal dan tumbuh lebih cepat. Metode ini dapat bermanfaat bagi petani karena menghemat uang, tenaga dan waktu yang dihabiskan untuk pupuk, penyemaian ulang, dan tanaman yang lemah.
Proses dapat juga memungkinkan untuk lebih seragam, bahkan pengecambahan dari bibit diperlakukan. Juga dapat meningkatkan pengecambahan atas suhu lebih luas dan mengurangi insiden penyakit pada biji.

Ultrasonic priming meningkatkan persentase perkecambahan benih, indeks kekuatan benih (SVI), panjang akar dan pucuk bibit. Proses sonikasi dan priming memaksakan penyerapan air dan / atau zat bermanfaat lainnya ke dalam biji-bijian. Selanjutnya, gelombang ultrasonik mengaktifkan reaksi enzimatik dan biologis lainnya dalam sel tumbuhan yang menghasilkan perkecambahan yang lebih cepat dan lebih seragam. Bahkan benih/biji-bijian yang lemah dapat diaktifkan sehingga hasil penaburan secara keseluruhan ditingkatkan.

Skarifikasi dan Perkecambahan Benih

Skarifikasi sangat penting untuk benih dengan lapisan yang keras dan kedap air yang menghambat pertukaran air dan gas, sehingga menunda perkecambahan. Metode tradisional meliputi skarifikasi mekanis, termal, dan kimia, masing-masing dirancang untuk membuat kulit biji lebih permeabel terhadap air dan gas. Sonikasi, sebagai metode skarifikasi yang inovatif, memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk mencapai hasil yang serupa, jika tidak lebih unggul.

Mekanisme USG Daya pada Benih dan Priming Benih

• Kavitasi dalam Air:
  – Gelombang ultrasonik dalam air menginduksi kavitasi, sebuah fenomena di mana gelembung mikro tercipta. Gelembung-gelembung ini runtuh, menghasilkan tekanan mekanis lokal.
  – Tekanan ini bekerja pada kulit biji, menyebabkan gangguan mekanis.
• Pembentukan Pori-pori Mikro dan Retakan Mikro:
  – Tekanan mekanis dari kavitasi menciptakan pori-pori mikro dan retakan mikro pada kulit biji.
  – Pori-pori mikro dan retakan ini meningkatkan permeabilitas kulit biji, memungkinkan lebih banyak air dan oksigen untuk menembus.
• Peningkatan Penyerapan Air dan Ketersediaan Oksigen

  1. Peningkatan Porositas:
  – Penelitian telah menunjukkan bahwa sonikasi meningkatkan porositas biji, seperti kacang hijau, membuatnya lebih mudah menerima air dan oksigen.
  – Peningkatan penyerapan air mengarah pada hidrasi jaringan benih yang lebih baik, yang penting untuk mengaktifkan proses metabolisme yang diperlukan untuk perkecambahan.

  2. Peningkatan Entri Oksigen:
  – Peningkatan permeabilitas terhadap gas memastikan bahwa embrio yang sedang berkembang menerima oksigen yang cukup, penting untuk respirasi seluler selama perkecambahan.

• Aktivitas Enzim yang Ditingkatkan

  1. Hidrasi dan Aktivasi Enzim:
  – Peningkatan hidrasi karena peningkatan penyerapan air mengaktifkan berbagai enzim yang terlibat dalam perkecambahan.
  – Secara khusus, aktivitas alfa-amilase meningkat secara signifikan, yang sangat penting untuk hidrolisis pati menjadi gula, menyediakan energi untuk bibit yang sedang tumbuh.

  Hasil Perkecambahan yang Ditingkatkan

  1. Persentase Perkecambahan Lebih Tinggi:
  – Efek gabungan dari peningkatan ketersediaan air dan oksigen, bersama dengan peningkatan aktivitas enzimatik, menghasilkan persentase benih yang berhasil berkecambah yang lebih tinggi.
  – Penelitian menunjukkan bahwa sonikasi meningkatkan tingkat perkecambahan di berbagai spesies tanaman.
  2. Kecepatan Perkecambahan Lebih Cepat:
  – Sonikasi tidak hanya meningkatkan persentase benih yang berkecambah tetapi juga mempercepat proses perkecambahan.
  – Hidrasi dan aktivasi enzim yang lebih cepat memfasilitasi transisi yang lebih cepat dari benih ke bibit.

Sonikasi secara signifikan menguntungkan priming benih dengan meningkatkan penyerapan air, oksigen dan nutrisi, meningkatkan aktivitas enzimatik, dan akibatnya meningkatkan kecepatan dan tingkat keberhasilan perkecambahan benih.

Sonikasi yang lebih lama menghasilkan perkecambahan yang lebih baik dari hibrida Calanthe. Semakin lama sonikasi, semakin cepat tunasnya. Ini menunjukkan efek positif ultrasonication pada perkecambahan benih.
(studi dan gambar: ©Shin et al. 2011)

Bagaimana Benih Ultrasonik Priming Bekerja?

Ultrasonik priming biji-bijian dan paid-padian menghasilkan perkecambahan yang lebih lengkap dan lebih cepat. Hasil ini dicapai dengan efek ultrasonik berikut ini:

• Ultrasonics meningkatkan porositas benih dengan kavitasi akustik yang meningkatkan penyerapan air dan ketersediaan oksigen (ultrasonik hydropriming / steeping).
• Ultrasonik meningkatkan serapan nutrisi dan pupuk ke dalam biji-bijian.
• Ultrasonik priming meningkatkan massa transfer: air ekstra-diserap bereaksi secara bebas dan mudah dengan embrio sel. Dengan demikian, asam giberelat dilepaskan dan menyebabkan peningkatan laju proses metabolisme pada sel aleuron.
• Sonikasi membantu mobilisasi nutrisi endosperma melalui gangguan selaput sel. (Miano et al. 2015)
• Ultrasonik mengaktifkan enzimatik dan reaksi biologik lainnya.

Sonikasi mendorong perkecambahan / perkecambahan biji dan meningkatkan hasil panen. Selain bibit tanaman dan buah, bibit buah, ultrasonik telah berhasil diuji juga untuk bibit bunga (anggrek, teratai, calanthe). Ultrasonikasi meningkatkan permeabilitas dinding sel sehingga benih menunjukkan pengambilan air dan nutrisi secara signifikan lebih tinggi (misalnya pupuk).
Telah ditunjukkan bahwa waktu perendaman buncis, kacang sorghum dan kacang navy secara signifikan dikurangi dengan penggunaan sonikasi.

Lentil bersonikasi (40Ws/g w/ UP200St) dibandingkan dengan lentil non-sonikasi: Lentil sonikasi menunjukkan tingkat geminasi yang lebih tinggi dan tunas yang lebih panjang.

Ultrasonic Seed Priming Systems

Manfaatkan sonicators Hielscher untuk priming benih yang ditingkatkan! Hielscher Ultrasonics memasok berbagai ultrasonicators bench-top dan industri untuk priming benih dan biji-bijian. Keuntungan menggunakan sonicators Hielscher untuk priming benih bermacam-macam. Pertama, kontrol yang tepat atas parameter ultrasonik seperti amplitudo, intensitas, dan durasi memungkinkan perawatan yang dioptimalkan yang disesuaikan dengan jenis dan kondisi benih tertentu. Kedua, semua hasil proses yang dicapai dapat diskalakan secara linier ke throughput yang lebih besar.
Apakah Anda tertarik untuk menguji dan mengoptimalkan proses priming ultrasonik Anda di laboratorium atau ingin memproses lot benih besar dalam throughput berkelanjutan, Hielscher memiliki sonicator yang ideal untuk kebutuhan pemrosesan benih Anda. Sonikator Hielscher dirancang untuk skalabilitas dan dapat menangani benih dalam jumlah besar secara efisien, sehingga cocok untuk aplikasi penelitian dan komersial. Peralatan ini ramah pengguna, dengan kontrol intuitif dan konstruksi yang kokoh, memastikan daya tahan jangka panjang dan persyaratan perawatan yang rendah. Selain itu, sonikasi adalah metode non-kimia, yang menjadikannya pilihan ramah lingkungan untuk perawatan benih. Ini mengurangi kebutuhan akan agen skarifikasi kimia, berkontribusi pada praktik pertanian berkelanjutan. Tentu saja, semua sonicator dapat dijalankan 24/7.

Keuntungan Hielscher Sonicators untuk Seed Priming:

• Biaya yang Rendah
• Hemat Air
• Proses yang Cepat
• Konsumsi Energi yang Rendah
• Mudah & operasi yang aman

Hubungi kami hari ini! Kami akan dengan senang hati mendiskusikan persyaratan proses dengan Anda!