種子の超音波プライミング:超音波処理が発芽をどのように改善するか

種子や穀物の超音波プライミングは、より完全で迅速な発芽とより高い作物収量をもたらします。超音波処理は種子精巣(種子コーティング)に穿孔し、種子粒への水、栄養素および酸素の取り込みを増加させる。種子の超音波プライミングは、苗の発芽速度と速度を向上させるためのシンプルで低コストの方法です。

超音波で改善された種子の発芽

プライミングは、苗の発芽時間を短縮するために使用される前処理方法です。浸透圧プライミング、ハイドロプライミング、超音波プライミングなどのさまざまな種子プライミングプロセスが開発され、早期発芽プロセスの発生を誘発しています。超音波プライミングは、超音波処理が速く、省エネで、節水であるため、種子調製の非常に有利な方法です。
最初の発芽プロセスを完了したプライミング種子は、より高い発芽率とより速い発芽時間(種子が土壌の表面から浮かび上がるのにかかる時間)、より高い発芽率(表面に到達する種子の数)、およびより良い成長を示し、有利なスタートが彼らが良好な根系を早期に取得し、より速く成長するのに役立つことを示唆しています。この方法は、肥料、再播種、弱い植物に費やすお金、労力、時間を節約するため、農家にとって有用です。
このプロセスにより、処理された種子のより均一で均一な発芽も可能になります。また、より広い温度範囲で発芽を増加させ、種子の病気の発生率を減らすことができます。

超音波プライミングは、種子の発芽率、種子活力指数(SVI)、苗の根とシュートの長さを改善します。超音波処理およびプライミングプロセスは、種子粒への水および/または他の有益な物質の取り込みを強制する。さらに、超音波は植物細胞内の酵素反応やその他の生物学的反応を活性化し、より迅速で均一な発芽をもたらします。弱い種子/穀物でも活性化できるため、播種の全体的な収量が向上します。

瘢痕化と種子発芽

乱切は、水とガスの交換を妨げ、それによって発芽を遅らせる丈夫で不浸透性のコートを持つ種子にとって重要です。従来の方法には、機械的、熱的、化学的スカリフィケーションがあり、それぞれが種皮を水やガスに対してより透過性にするように設計されています。超音波処理は、革新的な乱切法として、超音波を活用して、優れていないにしても同様の結果を達成します。

種子および種子プライミングにおけるパワー超音波のメカニズム

• 水中のキャビテーション:
  – 水中の超音波は、マイクロバブルが生成される現象であるキャビテーションを誘発します。これらの気泡が崩壊し、局所的な機械的圧力が発生します。
  – この圧力が種皮に作用し、機械的な混乱を引き起こします。
• マイクロポアとマイクロクラックの形成:
  – キャビテーションによる機械的圧力により、種皮に微細な細孔と微小な亀裂が生じます。
  – これらの微細孔と亀裂は、種皮の透過性を高め、より多くの水と酸素を浸透させます。
• 水分摂取量と酸素利用可能性の向上

  1.気孔率の増加:
  – 研究によると、超音波処理は緑豆などの種子の多孔性を増加させ、それらを水と酸素に対してより受け入れやすくすることが示されています。
  – 水分の摂取量が増えると、種子組織の水分補給が改善され、発芽に必要な代謝プロセスを活性化するために不可欠です。

  2.酸素エントリの改善:
  – ガスに対する透過性が増すことで、発育中の胚は、発芽中の細胞呼吸に不可欠な十分な酸素を受け取ることができます。

• 酵素活性のブースト

  1.水分補給と酵素の活性化:
  – 水分摂取量の増加による水分補給の増加は、発芽に関与するさまざまな酵素を活性化します。
  – 具体的には、α-アミラーゼ活性が著しく増加し、これはデンプンの糖への加水分解にとって極めて重要であり、成長する苗にエネルギーを提供します。

  発芽結果の改善

  1.より高い発芽率:
  – 水と酸素の利用可能性の増加と酵素活性の向上の複合効果により、種子の発芽率が高くなります。
  – 研究によると、超音波処理はさまざまな植物種にわたる発芽率を向上させます。
  2.より速い発芽速度:
  – 超音波処理は、発芽種子の割合を増加させるだけでなく、発芽プロセスを加速します。
  – 水分補給と酵素の活性化が速いため、種子から苗への移行が速くなります。

超音波処理は、水、酸素、栄養素の取り込みを促進し、酵素活性を高め、その結果、種子の発芽の速度と成功率の両方を向上させることにより、種子のプライミングに大きく利益をもたらします。

より長い超音波処理は、カランテ雑種のより良い発芽をもたらす。超音波処理が長ければ長いほど、発芽は速かった。これは、種子の発芽に対する超音波処理のプラスの効果を示しています。
(研究と写真:©Shin et al. 2011)

超音波シードプライミングはどのように機能しますか?

種子や穀物の超音波プライミングは、より完全で迅速な発芽をもたらします。これらの結果は、次の超音波効果によって達成されます。

• 超音波は、音響キャビテーションによって種子の多孔性を増加させ、水分摂取と酸素の利用可能性を改善します(超音波ハイドロプライミング/スティーピング)。
• 超音波は、種子への栄養素と肥料の取り込みを増加させます。
• 超音波プライミングは物質移動を強化します:余分に吸収された水は細胞胚と自由かつ容易に反応します。これにより、ジベレリン酸が放出され、アリューロン細胞の代謝プロセスの速度が増加します。
• 超音波処理は、細胞膜破壊による胚乳栄養素の動員を助けます。(Miano et al. 2015)
• 超音波は、酵素反応やその他の生物学的反応を活性化します。

超音波処理は穀物/種子の発芽を促進し、作物の収量を増加させます。作物や果物の播種以外にも、超音波種子プライミングは、花の種子(蘭、蓮、カランテ)についても成功裏にテストされています。超音波処理は細胞壁の透過性を高め、種子が水と栄養素(肥料など)の有意に高い取り込みを示すようにします。
ひよこ豆、ソルガム、白インゲンマメの浸漬時間は、超音波処理の使用によって大幅に短縮されたことが示されています。

超音波処理レンズ豆(40Ws / g w / UP200セント)非超音波処理レンズ豆と比較して:超音波処理されたレンズ豆は、より高い発芽率とより長い芽を示しています。

超音波シードプライミングシステム

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• 低コスト
• 節水
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• 低エネルギー消費
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