초음파 프라이밍 및 싹틔우기

• 초음파 종자 프라이밍은 종자에 수분과 영양분을 보충하고 발아를 촉진하는 유용한 파종 전 처리 기법입니다.
• 초음파 처리는 종자의 휴면을 타파하고 발아 특성을 개선하는 효율적인 기법입니다.
• Hielscher 초음파 장비는 종자 발아와 프라이밍에서 신뢰할 수 있는 결과를 얻도록 정밀하게 제어할 수 있습니다.

초음파 종자 프라이밍, 발아 및 싹틔우기

초음파 종자 프라이밍은 종자의 발아와 초기 생장을 촉진하기 위해 물이나 기타 적합한 영양액에서 약 20 kHz의 초음파로 종자를 처리하는 공정을 말합니다. 빠른 발아와 출아는 식물과 작물의 성공적인 정착에 중요한 요인입니다. 휴면 타파와 발아 촉진은 식물 유묘의 증식과 조기 생산에 중요합니다. 물, 영양액 또는 삼투 조절 용액에서 종자를 초음파 처리하면 발아율과 발아 속도가 향상되며, 처리하지 않은 종자보다 더 높은 발아 비율을 보입니다.

초음파 처리한 렌틸콩(40Ws/g, 사용 장치: UP200St)과 초음파 처리하지 않은 렌틸콩의 비교: 초음파 처리한 렌틸콩은 발아율이 더 높고 싹이 더 깁니다.

초음파 종자 프라이밍의 장점

약 20kHz의 강력한 초음파는 종피뿐만 아니라 물질 전달과 세포 내 과정에도 상당한 영향을 미칩니다. 아래에서 초음파 처리가 종자에 미치는 주요 영향과 그에 따른 이점에 관한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다.

• 발아율 증가: 초음파 종자 프라이밍은 종자의 휴면을 타파하고 수분 흡수를 늘리며 종자 생장을 촉진하는 효소를 활성화하여 종자의 발아율을 높일 수 있습니다. 이는 초음파 처리가 저장된 영양분을 분해하고 발아를 시작하는 역할을 하는 종자 내 효소를 활성화할 수 있기 때문입니다.
• 수분 흡수 증가: 초음파 처리는 종피와 세포벽에 미세한 구멍을 형성할 수 있어, 이후 종자의 수분 투과성을 높이고 수분과 영양분의 흡수를 개선할 수 있습니다. 이는 특히 건조하거나 영양분이 고갈된 토양에서 프라이밍한 종자에 이점을 제공합니다.
• 출아 촉진: 종자 프라이밍을 위한 초음파 처리는 유묘가 토양 밖으로 나오는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있으며, 이는 작물의 빠른 정착이 필요한 상황에서 특히 유익할 수 있습니다. 초음파는 종피를 분해하고 수분 투과성을 개선하여 종자의 팽윤과 발아를 촉진함으로써 종자의 휴면을 타파할 수 있습니다.
• 유묘 생장 증진: 초음파 종자 프라이밍은 뿌리, 줄기 및 잎의 발달을 촉진하여 유묘의 생장을 자극할 수 있습니다. 그 결과 식물이 더 튼튼하고 건강하게 자라며 수확량이 향상될 수 있습니다.
• 유묘의 스트레스 내성 향상: 초음파 종자 프라이밍은 가뭄, 염분, 고온과 같은 환경 스트레스 요인을 견디는 유묘의 능력을 높입니다.
• 유묘 고사율 감소: 초음파 종자 프라이밍은 균일한 발아와 초기 생장을 촉진하여 유묘 고사율을 줄일 수 있으며, 이는 불균일한 출아나 생장 부진으로 인한 유묘 손실을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이러한 긍정적인 효과 덕분에 초음파로 유도한 종자 프라이밍과 발아는 작물의 품질과 생산량을 향상시켜 발아 성공률을 높이고 생산 비용을 줄이며 농업의 지속 가능성을 높입니다.

애기장대 종자의 주사전자현미경(SEM) 사진.
a–c 24°C에서 30sec 동안 초음파 처리한 종자.
d, e 건조 종자, f, g 4°C에서 4일 동안 물에 담가 둔 종자,
h, i, 발아한 종자.
이미지 및 연구: ©Lopez-Ribera et al. 2017

초음파 프라이밍

만니톨, 폴리에틸렌글리콜 등의 삼투 조절제(삼투 프라이밍), 염 용액(예: CaCl₂, NaCl 또는 CaSO₄)에서의 처리(염 프라이밍), 물에서의 처리(수분 프라이밍)와 같은 종자 프라이밍은 초음파를 적용하여 쉽게 개선할 수 있습니다. 초음파로 유도되는 종피의 파편화, 천공 및 종자 기공 크기의 확대는 종자와 곡립의 수분 및 영양분 보유 능력을 높여 수화를 개선합니다. 초음파 처리는 종자와 주변 용액 사이의 물질 전달을 개선하여 종자 내부로의 용액(즉, 물, 영양분 등) 흡수를 증가시킵니다. 초음파 보조 프라이밍은 종자의 삼투 조절 능력을 높이고 스트레스 조건에서 종자 발아, 유묘 정착 및 작물 생산을 개선하는 경제적이고 간단하며 안전한 기술입니다.
또한 초음파 처리는 전분 분해와 같은 배유의 변형을 유발하여 종자 내부에서 효소가 촉매하는 가수분해 반응의 속도를 높입니다. 초음파 처리로 효소 활성과 가수분해가 증가하면 발아와 배아 성장이 빨라집니다.
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초음파 처리가 롤 잔디 생산을 어떻게 개선하는지 알아보세요!

종자 프라이밍 및 발아용 초음파 처리기

Hielscher Ultrasonics는 수분 프라이밍, 삼투 프라이밍 및 염 프라이밍을 포함한 종자 프라이밍을 개선하기 위한 초음파 장비를 공급합니다. 연구 개발 및 실험실 작업용 소형 초음파 처리기를 사용하면 최적의 초음파 공정 매개변수를 시험하고 설정할 수 있으며, 산업용 초음파 장비는 편리하고 효율이 매우 높은 유통식 초음파 프라이밍 처리를 통해 상업적으로 거래되는 종자의 대규모 처리에 사용됩니다.
초음파 처리로 종자 발아를 개선하려면 정밀하게 제어하고 조절할 수 있는 초음파 시스템이 필요합니다. 초음파는 식물 세포의 생리적 활성을 자극하는 데 사용되므로 초음파 처리 강도를 특정 종자 유형과 품종에 맞게 조절해야 합니다. Hielscher 초음파 시스템은 낮은 진폭으로 설정할 수 있으며, 최적의 발아와 활력을 위한 종자 프라이밍에 필요한 캐비테이션 및/또는 진동을 제공합니다. 종자 처리는 배치 방식과 연속 흐름 방식 모두로 수행할 수 있습니다. 다양한 액세서리를 사용하면 기존 시설에 초음파를 쉽게 통합할 수 있습니다.
Hielscher 초음파 시스템은 파종 후 유묘가 우수한 생육 성능을 발휘할 가능성을 높입니다.

문헌/참고문헌

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): 보리 종자의 발아를 촉진하고 개선하기 위한 프라이밍 기술로서의 초음파 적용: 다구치 접근법을 통한 방법 최적화. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
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• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): 초음파가 종자에 미치는 영향: 간략한 문헌 고찰. Agri Res & Tech 제6권 제3호 – April 2017.