Adescamento e germinazione a ultrasuoni

• L'adescamento dei semi a ultrasuoni è un'utile tecnica di pre-semina per rifornire i semi di acqua e sostanze nutritive e stimolare la germinazione.
• La sonicazione è una tecnica efficace per rompere la dormienza dei semi e migliorare le caratteristiche di germinazione.
• Le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher possono essere controllate con precisione per ottenere risultati affidabili nella germinazione e nell'adescamento dei semi.

Priming, germinazione e germinazione dei semi a ultrasuoni

L'adescamento dei semi a ultrasuoni si riferisce a un processo di trattamento dei semi con onde a ultrasuoni a circa 20 kHz in acqua o in altre soluzioni nutritive adatte per aumentarne la germinazione e la crescita precoce. Una rapida germinazione e l'emergenza delle piantine sono fattori critici per il successo dell'insediamento di piante e colture. La rottura della dormienza e la stimolazione della germinazione sono importanti per la proliferazione e la produzione precoce di piantine. L'ultrasonicazione dei semi in acqua, soluzione nutritiva o osmotica migliora il tasso e la velocità di germinazione e mostra una percentuale di germinazione più elevata rispetto ai semi non trattati.

Lenticchie sonicate (40Ws/g w/ UP200St) rispetto alle lenticchie non sonicate: Le lenticchie sonicate mostrano un tasso di gemmazione più elevato e germogli più lunghi.

Vantaggi dell'adescamento dei semi a ultrasuoni

Gli ultrasuoni intensi di circa 20kHz hanno un impatto significativo sul mantello del seme, sul trasferimento di massa e sui processi intracellulari. Di seguito sono riportati i dettagli dei principali effetti della sonicazione sui semi e i relativi benefici.

• Aumento del tasso di germinazione: L'adescamento dei semi con ultrasuoni può migliorare i tassi di germinazione dei semi rompendo la dormienza, aumentando l'assorbimento dell'acqua e attivando gli enzimi che promuovono la crescita dei semi. Poiché la sonicazione può attivare gli enzimi all'interno del seme che sono responsabili della rottura dei nutrienti immagazzinati e dell'avvio della germinazione.
• Aumentare l'assorbimento dell'acqua: La sonicazione può perforare il rivestimento del seme e le pareti cellulari, in modo che il seme possa aumentare la sua permeabilità all'acqua e migliorare l'assorbimento di acqua e nutrienti. Ciò conferisce ai semi innescati un vantaggio, soprattutto in terreni secchi o poveri di sostanze nutritive.
• Emersione accelerata delle piantine: Il trattamento a ultrasuoni per l'adescamento dei semi può ridurre il tempo necessario alle piantine per emergere dal terreno, il che può essere particolarmente vantaggioso in situazioni in cui si desidera un rapido insediamento delle colture. Rompendo il rivestimento del seme e migliorando la permeabilità all'acqua, favorendo il rigonfiamento e la germinazione dei semi, gli ultrasuoni possono interrompere la dormienza dei semi.
• Miglioramento della crescita delle piantine: L'adescamento dei semi a ultrasuoni può stimolare la crescita delle piantine promuovendo lo sviluppo di radici, steli e foglie. In questo modo si possono ottenere piante più forti e sane, con rese migliori.
• Miglioramento della tolleranza delle piantine agli stress: L'adescamento dei semi con ultrasuoni aumenta la capacità delle piantine di resistere a fattori di stress ambientale come la siccità, la salinità e le alte temperature.
• Riduzione della mortalità delle piantine: L'adescamento dei semi a ultrasuoni può ridurre il tasso di mortalità delle piantine promuovendo una germinazione uniforme e una crescita precoce, il che può aiutare a prevenire la perdita di piantine a causa di un'emergenza non uniforme o di una crescita insufficiente.

Grazie a questi effetti positivi, l'adescamento e la germinazione dei semi indotti dagli ultrasuoni migliorano la qualità e la quantità dei raccolti, portando a una germinazione più riuscita, riducendo i costi di produzione e aumentando la sostenibilità dell'agricoltura.

Immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) di semi di Arabidopsis.
a-c Seme sottoposto a sonicazione a 24°C per 30sec.
d, e seme secco, f, g seme posto in acqua per 4 giorni a 4°C,
h, i, semi germinati.
Immagini e studio: ©Lopez-Ribera et al. 2017

adescamento a ultrasuoni

L'adescamento dei semi in osmotici come mannitolo, polietilenglicole (osmopriming), soluzioni saline (ad esempio, CaCl₂, NaCl o CaSO₄) (halopriming) e in acqua (hydropriming) possono essere facilmente migliorati con l'applicazione di onde ultrasoniche. La frammentazione del guscio, la perforazione e l'allargamento della dimensione dei pori dei semi indotti dagli ultrasuoni portano a una maggiore capacità di trattenere l'acqua e i nutrienti nei semi e nei grani, migliorando l'idratazione. La sonicazione migliora il trasferimento di massa tra il seme e la soluzione circostante, con conseguente aumento dell'assorbimento della soluzione (acqua, nutrienti, ecc.) nel seme. L'adescamento assistito da ultrasuoni è una tecnica economica, semplice e sicura per aumentare la capacità di regolazione osmotica dei semi e migliorare la germinazione dei semi, l'insediamento delle piantine e la produzione di colture in condizioni di stress.
Inoltre, l'ultrasuonizzazione provoca una modificazione dell'endosperma, come la degradazione dell'amido, che aumenta la velocità delle reazioni di idrolisi catalizzate dagli enzimi all'interno dei semi. L'aumento dell'attività enzimatica e dell'idrolisi accelera la germinazione e la crescita dell'embrione come risultato del trattamento a ultrasuoni.
Per saperne di più sulla primerizzazione a ultrasuoni, leggete qui!

Ultrasuonatori per l'adescamento e la germinazione delle sementi

Hielscher Ultrasonics fornisce apparecchiature a ultrasuoni per il miglioramento del priming delle sementi, tra cui l'idro-priming, l'osmo-priming e l'halo-priming. Gli ultrasonici compatti per la ricerca e lo sviluppo e per il lavoro di laboratorio consentono di testare e stabilire i parametri ottimali del processo a ultrasuoni, mentre le apparecchiature a ultrasuoni di livello industriale sono utilizzate per il trattamento su larga scala di sementi commercializzate con un trattamento di adescamento a ultrasuoni a flusso continuo conveniente e altamente efficiente.
Per migliorare la germinazione dei semi mediante sonicazione, sono necessari sistemi a ultrasuoni regolabili e controllabili con precisione. Poiché gli ultrasuoni vengono utilizzati per stimolare le attività fisiologiche delle cellule vegetali, l'intensità della sonicazione deve essere adattata al tipo specifico di seme e di cultivar. I sistemi a ultrasuoni Hielscher possono essere impostati su ampiezze lievi che forniscono la cavitazione e/o l'oscillazione necessarie per preparare i semi a una germinazione e a un vigore ottimali. Il trattamento delle sementi può essere applicato sia in modalità batch che a flusso continuo. L'ampia gamma di accessori consente di integrare facilmente gli ultrasuoni negli impianti esistenti.
I sistemi a ultrasuoni Hielscher aumentano il potenziale di elevate prestazioni delle piantine dopo la semina.

Letteratura/riferimenti

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Applicazione di onde ultrasoniche come tecnica di adescamento per accelerare e migliorare la germinazione dei semi d'orzo: ottimizzazione del metodo mediante l'approccio Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Machikowa T.; Kulrattanarak T.; Wonprasaid S. (2013): Effetti del trattamento a ultrasuoni sulla germinazione dei semi di girasole sintetici. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Agricultural and Biosystems Engineering Vol:7, No:1, 2013.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Impatto delle onde ultrasoniche sui semi: A Mini-Review. Agri Res & Tech Volume 6 Numero 3 – Aprile 2017.