Ultrasone priming en kieming

• Ultrasone zaadpriming is een nuttige techniek vóór het zaaien om zaden van water en voedingsstoffen te voorzien en de kieming te stimuleren.
• Sonicatie is een efficiënte techniek om zaadrust te doorbreken en de kiemeigenschappen te verbeteren.
• Ultrasone apparatuur van Hielscher kan nauwkeurig worden geregeld voor betrouwbare resultaten bij zaadkieming en priming.

Ultrasone zaadpriming, kieming en uitlopen

Ultrasone zaadpriming verwijst naar een proces waarbij zaden worden behandeld met ultrasone golven van ca. 20 kHz in water of andere geschikte voedingsoplossingen om hun kieming en vroege groei te bevorderen. Snelle kieming en opkomst van zaailingen zijn cruciale factoren voor een succesvolle vestiging van planten en gewassen. Het doorbreken van zaadrust en het stimuleren van kieming zijn belangrijk voor de vermeerdering en vroege productie van plantenzaailingen. Ultrasone behandeling van zaden in water, een voedingsoplossing of een osmoticum verbetert het kiempercentage en de kiemsnelheid en levert een hoger kiempercentage op dan bij onbehandelde zaden.

Met sonicatie behandelde linzen (40Ws/g met UP200St) in vergelijking met linzen die niet met sonicatie zijn behandeld: de met sonicatie behandelde linzen vertonen een hoger kiempercentage en langere scheuten.

Voordelen van ultrasone zaadpriming

Intens ultrageluid van ca. 20kHz heeft een aanzienlijke invloed op de zaadhuid, het massatransport en intracellulaire processen. Hieronder vindt u informatie over de belangrijkste effecten van sonicatie op zaden en de bijbehorende voordelen.

• Hoger kiempercentage: Ultrasone zaadpriming kan het kiempercentage van zaden verbeteren door de zaadrust te doorbreken, de wateropname te verhogen en enzymen te activeren die de groei van het zaad bevorderen. Sonicatie kan namelijk enzymen in het zaad activeren die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van opgeslagen voedingsstoffen en het op gang brengen van de kieming.
• Verhoogde wateropname: Sonicatie kan de zaadhuid en celwanden perforeren, waardoor het zaad vervolgens zijn doorlaatbaarheid voor water kan verhogen en de opname van water en voedingsstoffen kan verbeteren. Dit geeft geprimede zaden een voordeel, vooral in droge of voedselarme grond.
• Versnelde opkomst van zaailingen: Ultrasone behandeling voor zaadpriming kan de tijd verkorten die zaailingen nodig hebben om boven de grond te komen, wat bijzonder gunstig kan zijn in situaties waarin een snelle vestiging van gewassen gewenst is. Door de zaadhuid af te breken en de waterdoorlaatbaarheid te verbeteren, waardoor de zwelling en kieming van zaden worden bevorderd, kan ultrageluid de zaadrust doorbreken.
• Verbeterde groei van zaailingen: Ultrasone zaadpriming kan de groei van zaailingen stimuleren door de ontwikkeling van wortels, stengels en bladeren te bevorderen. Dit kan resulteren in sterkere, gezondere planten met betere opbrengsten.
• Verbeterde stresstolerantie van zaailingen: Ultrasone zaadpriming verhoogt het vermogen van zaailingen om omgevingsstressoren zoals droogte, zoutgehalte en hoge temperaturen te weerstaan.
• Verminderde sterfte van zaailingen: Ultrasone zaadpriming kan de sterfte onder zaailingen verminderen door een uniforme kieming en vroege groei te bevorderen, wat kan helpen om het verlies van zaailingen door ongelijkmatige opkomst of slechte groei te voorkomen.

Dankzij deze positieve effecten verbeteren ultrasoon geïnduceerde zaadpriming en kieming de kwaliteit en kwantiteit van gewassen, wat leidt tot succesvollere kieming, lagere productiekosten en meer duurzaamheid in de landbouw.

Beelden van Arabidopsis-zaden met scanningelektronenmicroscopie (SEM).
a–c Zaad dat gedurende 30sec. bij 24°C aan sonicatie is blootgesteld.
d, e droog zaad, f, g zaad dat gedurende 4 dagen bij 4°C in water is geplaatst,
h, i, gekiemde zaden.
Afbeeldingen en onderzoek: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Ultrasone priming

Priming van zaden in osmotica zoals mannitol, polyethyleenglycol (osmopriming), zoutoplossingen (bijv. CaCl₂, NaCl of CaSO₄) (halopriming) en in water (hydropriming) kan eenvoudig worden verbeterd door ultrasone golven toe te passen. Ultrasoon geïnduceerde fragmentatie en perforatie van de zaadhuid en vergroting van de poriegrootte van zaden leiden tot een groter vermogen van zaden en granen om water en voedingsstoffen vast te houden, wat resulteert in een verbeterde hydratatie. Sonicatie verbetert het massatransport tussen het zaad en de omringende oplossing, waardoor een verhoogde opname van de oplossing (d.w.z. water, voedingsstoffen enz.) in het zaad wordt bereikt. Ultrasoon ondersteunde priming is een economische, eenvoudige en veilige techniek om het vermogen van zaden tot osmotische aanpassing te vergroten en zaadkieming, vestiging van zaailingen en gewasproductie onder stressomstandigheden te verbeteren.
Bovendien veroorzaakt ultrasone behandeling modificatie van het endosperm, zoals zetmeelafbraak door sonicatie, waardoor de snelheid van door enzymen gekatalyseerde hydrolysereacties in de zaden toeneemt. Verhoogde enzymactiviteit en hydrolyse versnellen de kieming en embryogroei als gevolg van de ultrasone behandeling.
Lees hier meer over ultrasone priming!
Ontdek hoe sonicatie de productie van graszoden verbetert!

Sonicatoren voor zaadpriming en kieming

Hielscher Ultrasonics levert ultrasone apparatuur voor verbeterde zaadpriming, waaronder hydropriming, osmopriming en halopriming. Compacte sonicatoren voor R+D en laboratoriumwerk maken het mogelijk om de optimale ultrasone procesparameters te testen en vast te stellen, terwijl ultrasone apparatuur van industriële kwaliteit wordt ingezet voor de grootschalige behandeling van commercieel verhandelde zaden met een praktische en zeer efficiënte ultrasone primingbehandeling in doorstroming.
Om de kieming van zaden met sonicatie te verbeteren, zijn nauwkeurig regelbare en instelbare ultrasone systemen vereist. Omdat ultrasone golven worden gebruikt om fysiologische activiteiten van plantencellen te stimuleren, moet de intensiteit van de sonicatie worden aangepast aan het specifieke type zaad en de cultivar. Ultrasone systemen van Hielscher kunnen worden ingesteld op lage amplitudes die de cavitatie en/of oscillatie leveren die nodig is om zaden te primen voor optimale kieming en vitaliteit. Zaadbehandeling kan zowel in batches als in continue doorstroming worden toegepast. Het brede assortiment accessoires maakt eenvoudige integratie van ultrageluid in bestaande faciliteiten mogelijk.
Ultrasone systemen van Hielscher verhogen het potentieel voor goede prestaties van zaailingen na het zaaien.

Literatuur/Referenties

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Toepassing van ultrasone golven als primingtechniek voor het versnellen en verbeteren van de kieming van gerstezaad: optimalisatie van de methode met de Taguchi-benadering. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Het effect van botanische extracten verkregen door ultrasoon ondersteunde extractie op zaailingen van witte kool (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) die onder gecontroleerde omstandigheden worden gekweekt. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect van ultrasone voorbehandeling op de wateropname-eigenschappen van kikkererwten (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Effecten van ultrasone golven op zaden: een beknopt overzicht. Agri Res & Tech Volume 6 Issue 3 – April 2017.