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.

Ultrasonicator UP400St untuk priming benih di R&D dan optimasi proses. Perlakuan ultrasonik menghasilkan kecambah yang lebih cepat, profil nutrisi yang lebih tinggi dan peningkatan kekuatan bibit.
- Tekanan mekanik: Kavitasi yang diinduksi ultrasound menerapkan tekanan mekanis, meningkatkan permeabilitas kulit biji.
- Peningkatan Porositas: Penciptaan pori-pori mikro dan retakan memungkinkan penetrasi air dan oksigen yang lebih baik.
- Hidrasi yang Ditingkatkan: Peningkatan penyerapan air mengarah pada aktivasi enzim yang lebih baik.
- Aktivitas Enzim yang Ditingkatkan: Peningkatan aktivitas alfa-amilase mempercepat hidrolisis pati.
- Tingkat Perkecambahan Lebih Tinggi: Lebih banyak benih berhasil berkecambah.
- Perkecambahan Lebih Cepat: Benih berkecambah lebih cepat.
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.
- biaya yang rendah
- Hemat Air
- Proses yang Cepat
- hemat energi
- Mudah & operasi yang aman
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!
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Apa itu Seed Priming?
Priming adalah pra-perawatan benih, yang memicu metabolisme yang disebut pre-germinative dari gandum.
Berbagai metode pemberian priming (misal: pendahuluan hidro, priming osmotik, pemurnian matriks padat) diketahui, yang dapat diterapkan untuk meningkatkan tingkat perkecambahan biji, perkecambahan persentase, dan keseragaman kemunculan bibit dengan mengendalikan air yang tersedia pada benih. Prereatment memulai tahap awal perkecambahan, namun tidak memungkinkan penonjolan radikel, dan kemudian biji dikeringkan sampai dibutuhkan.
telah terbukti sangat berhasil sehingga menghasilkan lebih banyak, kemunculan yang lebih cepat dan perkecambahan yang lebih seragam.
Terutama di bawah kondisi yang menuntut seperti di semi-aride dan iklim aride, penggunaan bibit prima memiliki keuntungan yang signifikan. Pemeliharaan memastikan bahwa benih berkecambah dan tumbuh bahkan dalam iklim yang tidak ramah.
Apa Metode Penyebuan Benih yang Berbeda?
Seed priming adalah perlakuan pra-penaburan yang bertujuan untuk meningkatkan perkecambahan benih dan pertumbuhan bibit. Berbagai metode digunakan, masing-masing dengan proses dan manfaat yang berbeda. Hydropriming melibatkan perendaman benih dalam air untuk jangka waktu tertentu sebelum mengeringkannya hingga kadar air aslinya, yang meningkatkan kecepatan dan keseragaman perkecambahan. Osmopriming menggunakan larutan osmotik, seperti polietilen glikol, untuk mengontrol penyerapan air dan mencegah penyerapan berlebihan, sehingga meningkatkan perkecambahan dalam kondisi yang tidak optimal dan meningkatkan toleransi stres pada bibit. Teknik priming ini dapat diintensifkan secara signifikan dengan sonikasi karena ultrasound melubangi lapisan benih dan memungkinkan penyerapan air, nutrisi atau larutan osmotik yang difasilitasi.
Halopriming melibatkan perendaman benih dalam larutan garam anorganik seperti natrium klorida atau kalium nitrat, yang meningkatkan toleransi terhadap salinitas dan tekanan abiotik lainnya, dan meningkatkan kekuatan bibit. Priming hormonal merawat benih dengan hormon tumbuhan seperti giberelin dan sitokinin, merangsang proses fisiologis spesifik untuk meningkatkan perkecambahan dan perkembangan bibit. Nutripriming menggunakan larutan nutrisi yang mengandung mineral penting untuk meningkatkan efisiensi penyerapan nutrisi dan meningkatkan pertumbuhan bibit. Nutripriming telah terbukti sangat efisien ketika proses priming benih dibantu oleh sonikasi.
Biopriming memperlakukan benih dengan mikroorganisme bermanfaat seperti bakteri atau jamur untuk meningkatkan ketahanan terhadap penyakit dan meningkatkan pertumbuhan dan toleransi stres. Thermopriming melibatkan paparan benih pada perawatan suhu yang terkontrol, baik melalui perendaman air pada suhu yang berbeda atau panas kering, yang meningkatkan perkecambahan pada benih dengan masalah dormansi dan meningkatkan toleransi terhadap suhu ekstrem. Priming hidrotermal menggabungkan hidrasi dan perawatan suhu untuk meningkatkan kekuatan benih dan memecahkan dormansi.
Solid matrix priming (SMP) mencampur benih dengan bahan matriks padat lembab seperti vermikulit atau kompos, mengontrol penyerapan air dan meningkatkan kemunculan bibit. Priming dengan ekstrak alami melibatkan merendam biji dalam ekstrak dari tanaman atau rumput laut, memanfaatkan senyawa bioaktif untuk meningkatkan perkecambahan dan memberikan ketahanan terhadap stres. Terakhir, priming ultrasonik, atau sonikasi, mengekspos benih ke gelombang ultrasonik di dalam air, menyebabkan kavitasi dan tekanan mekanis yang meningkatkan permeabilitas kulit biji dan meningkatkan penyerapan air dan oksigen, yang mengarah pada peningkatan perkecambahan.
Setiap metode priming menawarkan keunggulan unik dan dipilih berdasarkan jenis benih, kebutuhan tanaman, dan kondisi lingkungan, sehingga secara signifikan meningkatkan tingkat perkecambahan, keseragaman, dan kinerja benih secara keseluruhan.
Literatur / Referensi
- Nazari, Meisam and Eteghadipour, Mohammad (2017): Impacts of Ultrasonic Waves on Seeds: A Mini-Review. Agricultural Research and Technology 6, 2017. 1-5.
- Yaldagard, Maryam and Mortazavi, Seyed & Tabatabaie, Farideh (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of the Institute of Brewing 114, 2008.
- Miano, A.C.; Forti, V.A:; Gomes-Junior, F.G.; Cicero, S.M.; Augusto, P.E.D. (2015): Effect of ultrasound technology on barley seed germination and vigour. Seed Science and Technology 43; 2015. 1-6.
- Mirshekari, Bahram (2015): Physical seed treatment techniques may influence stand establishment and yield of wheat in delayed cropping. Idesia (Arica) 33(3), 2015. 49-54.
- Ran, H.Y.; Yang, L.Y.; Cao, Y.L. (2015): Ultrasound on Seedling Growth of Wheat under Drought Stress Effects. Agricultural Sciences, 6, 2015. 670-675.
- Shin, Yun-Kyong; Baque, Md. Abdullahil; Elghamedi, Salem; Lee, Eun-Jung and Paek, Kee-Yoeup (2011): Effects of Activated Charcoal, Plant Growth Regulators and Ultrasonic Pre-treatments on ‘in vitro’ Germination and Protocorm Formation of ‘Calanthe’ Hybrids. Australian Journal of Crop Science, Vol. 5, No. 5, May 2011. 582-588.