씨앗의 초음파 프라이밍 : 초음파 처리가 발아를 향상시키는 방법

종자와 곡물의 초음파 프라이밍은보다 완전하고 빠른 발아와 더 높은 작물 수확량을 가져옵니다. 초음파는 종자 testa (종자 코팅)에 구멍을 뚫고 종자 곡물로의 물, 영양소 및 산소의 흡수를 증가시킵니다. 종자의 초음파 프라이밍은 묘목의 발아 속도와 속도를 향상시키는 간단하고 저렴한 방법입니다.

초음파로 개선 된 종자 발아

프라이밍은 묘목의 발아 시간을 단축하는 데 사용되는 전처리 방법입니다. 삼투압 프라이밍(osmotic priming), 하이드로프라이밍(hydropriming) 및 초음파 프라이밍(ultrasonic priming)과 같은 다양한 종자 프라이밍 공정이 개발되어 초기 발아 과정이 일어나도록 유도되었습니다. 초음파 프라이밍은 초음파 처리가 빠르고 에너지 절약 및 물 절약이기 때문에 종자 준비의 매우 유리한 방법입니다.
첫 번째 발아 과정을 완료한 프라이밍 종자는 더 높은 발아율과 더 빠른 출현 시간(씨앗이 토양 표면 위로 올라오는 데 걸리는 시간), 더 높은 출현율(표면에 도달하는 씨앗의 수) 및 더 나은 성장을 보여주며, 이는 헤드 스타트가 좋은 뿌리 시스템을 조기에 내리고 더 빨리 성장하는 데 도움이 된다는 것을 시사합니다. 이 방법은 비료, 재파종 및 약한 식물에 소요되는 돈, 노동력 및 시간을 절약하기 때문에 농부들에게 유용할 수 있습니다.
이 과정은 또한 처리 된 종자의보다 균일하고 균일한 발아를 허용 할 수 있습니다. 또한 더 넓은 온도 범위에서 발아를 증가시키고 종자의 질병 발병률을 줄일 수 있습니다.

초음파 프라이밍은 종자 발아율, 종자 활력 지수 (SVI), 묘목의 뿌리 및 싹 길이를 향상시킵니다. 초음파 처리 및 프라이밍 과정은 물 및 / 또는 기타 유익한 물질을 종자 곡물로 흡수합니다. 또한 초음파는 식물 세포에서 효소 및 기타 생물학적 반응을 활성화하여 더 빠르고 균일한 발아를 가능하게 합니다. 약한 종자/곡물도 활성화하여 파종의 전체 수확량을 향상시킬 수 있습니다.

흉터화(Scarification)와 종자 발아(Seed Walmination)

긁힘은 물과 가스 교환을 방해하여 발아를 지연시키는 거칠고 불침투성 코팅을 가진 씨앗에 매우 중요합니다. 전통적인 방법에는 기계적, 열적, 화학적 긁힘 방지가 포함되며, 각각은 종피가 물과 가스에 더 잘 투과되도록 설계되었습니다. 혁신적인 흉터 화 방법 인 초음파 처리는 초음파를 활용하여 우수하지는 않더라도 유사한 결과를 얻습니다.

Mechanisms of Power Ultrasound on Seeds and Seed Priming

• 물에 있는 공동현상:
  – 물 속의 초음파는 마이크로 버블이 생성되는 현상인 캐비테이션을 유도합니다. 이러한 기포는 붕괴되어 국부적인 기계적 압력을 생성합니다.
  – 이 압력은 종피에 작용하여 기계적 파괴를 일으킵니다.
• Micro-Pores 및 Micro-Cracks의 형성:
  – 캐비테이션으로 인한 기계적 압력은 종피에 미세 기공과 미세 균열을 생성합니다.
  – 이러한 미세 기공과 균열은 종피의 투과성을 증가시켜 더 많은 물과 산소가 침투할 수 있도록 합니다.
• 향상된 수분 흡수 및 산소 가용성

  1. 다공성 증가:
  – 연구에 따르면 초음파 처리는 녹두와 같은 씨앗의 다공성을 증가시켜 물과 산소를 더 잘 수용하게합니다.
  – 수분 흡수가 증가하면 종자 조직의 수분 공급이 향상되며, 이는 발아에 필요한 대사 과정을 활성화하는 데 필수적입니다.

  2. 개선된 산소 유입:
  – 가스에 대한 투과성이 증가하면 발달 중인 배아가 발아 중 세포 호흡에 중요한 적절한 산소를 받을 수 있습니다.

• 효소 활성 증진

  1. 수분 공급과 효소 활성화:
  – 수분 흡수 증가로 인한 수분 공급이 강화되면 발아에 관여하는 다양한 효소가 활성화됩니다.
  – 특히, 알파-아밀라아제 활성이 크게 증가하여 전분을 설탕으로 가수분해하는 데 중추적인 역할을 하여 성장하는 묘목에 에너지를 제공합니다.

  개선된 발아 결과

  1. 더 높은 발아 비율:
  – 증가된 물과 산소 가용성의 결합 효과와 증가된 효소 활성은 종자의 성공적인 발아 비율을 높입니다.
  – 연구에 따르면 초음파 처리는 다양한 식물 종에서 발아율을 향상시킵니다.
  2. 더 빠른 발아 속도:
  – 초음파 처리는 발아 된 종자의 비율을 증가시킬뿐만 아니라 발아 과정을 가속화합니다.
  – 더 빠른 수화와 효소 활성화는 종자에서 묘목으로의 더 빠른 전환을 촉진합니다.

초음파 처리는 물, 산소 및 영양소 흡수를 향상시키고 효소 활동을 촉진하며 결과적으로 종자 발아의 속도와 성공률을 모두 향상시킴으로써 종자 프라이밍에 크게 도움이됩니다.

더 긴 sonication는 Calanthe 잡종의 더 나은 발아를 초래합니다. 초음파 처리 시간이 길수록 싹이 더 빨리 싹이 틔워집니다. 이것은 종자 발아에 대한 초음파의 긍정적 인 효과를 나타냅니다.
(연구 및 사진: ©Shin et al. 2011)

초음파 종자 프라이밍은 어떻게 작동합니까?

종자와 곡물의 초음파 프라이밍은보다 완전하고 빠른 발아를 가져옵니다. 이러한 결과는 다음과 같은 초음파 효과에 의해 달성됩니다.

• 초음파는 음향 캐비테이션에 의해 종자의 다공성을 증가시켜 물 흡수와 산소 가용성을 향상시킵니다 (초음파 하이드로 프라이밍 / 침지).
• 초음파는 씨앗으로의 영양분과 비료의 흡수를 증가시킵니다.
• 초음파 프라이밍은 질량 전달을 향상시킵니다 : 여분의 흡수 된 물은 세포 배아와 자유롭고 쉽게 반응합니다. 이에 의해, 지베렐릭산이 방출되어 알류론 세포의 대사 과정 속도를 증가시킵니다.
• 초음파 처리는 세포막 파괴에 의한 배유 영양소의 동원을 돕습니다. (Miano 외. 2015)
• 초음파는 효소 및 기타 생물학적 반응을 활성화합니다.

초음파 처리는 곡물 / 종자 발아를 촉진하고 작물 수확량을 증가시킵니다. 작물 및 과일 파종 외에도 초음파 종자 프라이밍은 꽃 종자 (난초, 연꽃, calanthe)에 대해서도 성공적으로 테스트되었습니다. 초음파는 세포벽의 투과성을 향상시켜 종자가 물과 영양소 (예 : 비료)를 훨씬 더 많이 흡수하도록 합니다.
병아리 콩, 사탕 수수 및 감색 콩을 담그는 시간은 초음파 처리를 사용하여 크게 줄어 든 것으로 나타났습니다.

초음파 처리 렌틸콩 (40Ws/g w/ UP200세인트) 초음파 처리되지 않은 렌틸콩과 비교하여: 초음파 처리 된 렌틸콩은 더 높은 보석 화 속도와 더 긴 싹을 보여줍니다.

초음파 종자 프라이밍 시스템

향상된 종자 프라이밍을 위해 Hielscher 초음파 발생기를 활용하십시오! Hielscher 초음파는 종자 및 곡물 프라이밍을위한 다양한 벤치 탑 및 산업용 초음파를 공급합니다. 종자 프라이밍을 위해 Hielscher 초음파 발생기를 사용하는 이점은 다양합니다. 첫째, 진폭, 강도 및 지속 시간과 같은 초음파 매개 변수에 대한 정확한 제어는 특정 종자 유형 및 조건에 맞는 최적화 된 처리를 가능하게합니다. 둘째, 달성된 모든 프로세스 결과를 더 큰 처리량으로 선형적으로 확장할 수 있습니다.
실험실에서 초음파 프라이밍 공정을 테스트하고 최적화하는 데 관심이 있거나 연속 처리량으로 대규모 종자 로트를 처리하려는 경우 Hielscher는 종자 처리 요구 사항에 이상적인 초음파 발생기를 보유하고 있습니다. Hielscher 초음파 발생기는 확장 성을 위해 설계되었으며 많은 양의 씨앗을 효율적으로 처리 할 수 있으므로 연구 및 상업 응용 프로그램 모두에 적합합니다. 이 장비는 직관적인 제어와 견고한 구조로 사용자 친화적이며 장기적인 내구성과 낮은 유지 보수 요구 사항을 보장합니다. 또한, 초음파 처리는 비 화학적 방법이므로 종자 처리를위한 환경 친화적 인 옵션입니다. 이는 화학 물질 파괴제의 필요성을 줄여 지속 가능한 농업 관행에 기여합니다. 물론 모든 초음파 발생기는 24/7 실행할 수 있습니다.

종자 프라이밍을위한 Hielscher Sonicators의 장점 :

• 저렴한 비용
• 물 절약
• 빠른 처리
• 낮은 에너지 소비
• 쉬운 & 안전한 작동

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