Ultradźwiękowe zalewanie i kiełkowanie

• Ultradźwiękowe gruntowanie nasion jest przydatną techniką przedsiewną, która uzupełnia nasiona wodą i składnikami odżywczymi oraz stymuluje kiełkowanie.
• Sonikacja jest skuteczną techniką przełamywania spoczynku nasion i poprawy właściwości kiełkowania.
• Sprzęt ultradźwiękowy Hielscher może być precyzyjnie kontrolowany w celu uzyskania wiarygodnych wyników kiełkowania i gruntowania nasion.

Ultradźwiękowe gruntowanie, kiełkowanie i kiełkowanie nasion

Ultradźwiękowe gruntowanie nasion odnosi się do procesu traktowania nasion falami ultradźwiękowymi o częstotliwości ok. 20 kHz w wodzie lub innych odpowiednich roztworach odżywczych w celu zwiększenia ich kiełkowania i wczesnego wzrostu. Szybkie kiełkowanie i wschody sadzonek są krytycznymi czynnikami dla pomyślnego ustanowienia roślin i upraw. Przerwanie spoczynku i stymulacja kiełkowania są ważne dla proliferacji i wczesnej produkcji sadzonek roślin. Ultradźwięki nasion w wodzie, roztworze odżywczym lub osmoticum poprawiają szybkość kiełkowania i szybkość oraz wykazują wyższy procent kiełkowania niż nasiona nieleczone.

Soczewica sonikowana (40Ws/g w/ UP200St) w porównaniu z soczewicą nie poddaną sonikacji: Soczewica sonikowana wykazuje wyższy wskaźnik geminacji i dłuższe pędy.

Zalety ultradźwiękowego gruntowania nasion

Intensywne ultradźwięki o częstotliwości ok. 20 kHz wykazują znaczący wpływ na okrywę nasienną, a także na przenoszenie masy i procesy wewnątrzkomórkowe. Poniżej znajdują się szczegółowe informacje na temat głównych efektów sonikacji nasion i związanych z nimi korzyści.

• Zwiększona szybkość kiełkowania: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może poprawić szybkość kiełkowania nasion poprzez przełamanie spoczynku nasion, zwiększenie poboru wody i aktywację enzymów, które promują wzrost nasion. Ponieważ sonikacja może aktywować enzymy w nasionach, które są odpowiedzialne za rozkładanie przechowywanych składników odżywczych i inicjowanie kiełkowania.
• Zwiększenie poboru wody: Sonikacja może spowodować perforację okrywy nasiennej i ścian komórkowych, dzięki czemu nasiona mogą zwiększyć swoją przepuszczalność dla wody i poprawić wchłanianie wody i składników odżywczych. Daje to zagruntowanym nasionom przewagę, szczególnie w suchej lub ubogiej w składniki odżywcze glebie.
• Przyspieszone wschody sadzonek: Zabiegi ultradźwiękowe do gruntowania nasion mogą skrócić czas potrzebny do pojawienia się sadzonek z gleby, co może być szczególnie korzystne w sytuacjach, w których pożądane jest szybkie założenie upraw. Rozbijając okrywę nasienną i poprawiając przepuszczalność wody, promując pęcznienie i kiełkowanie nasion, ultradźwięki mogą przerwać spoczynek nasion.
• Zwiększony wzrost sadzonek: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może stymulować wzrost sadzonek poprzez promowanie rozwoju korzeni, łodyg i liści. Może to skutkować silniejszymi, zdrowszymi roślinami i lepszymi plonami.
• Zwiększona tolerancja sadzonek na stres: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion zwiększa zdolność sadzonek do wytrzymywania stresorów środowiskowych, takich jak susza, zasolenie i wysokie temperatury.
• Zmniejszona śmiertelność sadzonek: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może zmniejszyć śmiertelność sadzonek poprzez promowanie równomiernego kiełkowania i wczesnego wzrostu, co może pomóc w zapobieganiu utracie sadzonek z powodu nierównomiernego wschodu lub słabego wzrostu.

Ze względu na te pozytywne efekty, ultradźwiękowo indukowane gruntowanie i kiełkowanie nasion poprawia jakość i ilość upraw, prowadząc do bardziej udanego kiełkowania, zmniejszając koszty produkcji i zwiększając zrównoważony rozwój w rolnictwie.

Zdjęcia nasion Arabidopsis wykonane metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).a-c Nasiona poddane sonikacji w temperaturze 24°C przez 30 sekund.d, e suche nasiona, f, g nasiona umieszczone w wodzie przez 4 dni w temperaturze 4°C,h, i, kiełkujące nasiona.
Zdjęcia i opracowanie: ©Lopez-Ribera et al. 2017

zalewanie ultradźwiękowe

Gruntowanie nasion w roztworach osmotycznych takich jak mannitol, glikol polietylenowy (osmopriming), roztwory soli (np. CaCl₂NaCl lub CaSO₄) (halopriming) i w wodzie (hydropriming) można łatwo poprawić poprzez zastosowanie fal ultradźwiękowych. Indukowana ultradźwiękami fragmentacja skorupy, perforacja i powiększenie wielkości porów nasion prowadzą do większej zdolności zatrzymywania wody i składników odżywczych w nasionach i ziarnach, co skutkuje lepszym nawodnieniem. Sonikacja poprawia transfer masy między nasionami a otaczającym je roztworem, co skutkuje zwiększonym wchłanianiem roztworu (tj. wody, składników odżywczych itp.) do nasion. Ultradźwiękowo wspomagane gruntowanie jest ekonomiczną, prostą i bezpieczną techniką zwiększania zdolności nasion do regulacji osmotycznej i zwiększania kiełkowania nasion, sadzonek i produkcji roślinnej w stresujących warunkach.
Ponadto ultradźwięki powodują modyfikację bielma, taką jak degradacja skrobi przez sonikację, co zwiększa szybkość reakcji hydrolizy katalizowanej enzymatycznie w nasionach. Zwiększona aktywność enzymów i hydroliza przyspiesza kiełkowanie i wzrost zarodków w wyniku obróbki ultradźwiękowej.
Przeczytaj więcej o gruntowaniu ultradźwiękowym tutaj!
Find out how sonication improves the production of rolled turf!

Ultradźwięki do zalewania i kiełkowania nasion

Hielscher Ultrasonics supplies ultrasonic equipment for improved seed priming including hydro-priming, osmo-priming, and halo-priming. Compact ultrasonicators for R+D and lab work allow for testing and establishing the optimum ultrasonic process parameters, whilst industrial-grade ultrasonic equipment is implemented in the large-scale treatment of commercially traded seeds in a convenient and highly efficient flow-through ultrasonic priming treatment.
Aby poprawić kiełkowanie nasion za pomocą sonikacji, wymagane są precyzyjnie kontrolowane i regulowane systemy ultradźwiękowe. Ponieważ fale ultradźwiękowe są wykorzystywane do stymulowania aktywności fizjologicznej komórek roślinnych, intensywność sonikacji musi być dostosowana do konkretnego rodzaju nasion i odmiany. Systemy ultradźwiękowe Hielscher można ustawić na łagodne amplitudy dostarczające kawitację i? lub oscylację wymaganą do przygotowania nasion do optymalnego kiełkowania i wigoru. Obróbka nasion może być stosowana w trybie wsadowym, jak również w trybie ciągłego przepływu. Szerokie spektrum akcesoriów pozwala na łatwą integrację ultradźwięków z istniejącymi obiektami.
Systemy ultradźwiękowe Hielscher zwiększają potencjał wysokiej wydajności siewu po wysiewie.

Literatura/Referencje

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Zastosowanie fal ultradźwiękowych jako techniki gruntowania w celu przyspieszenia i zwiększenia kiełkowania nasion jęczmienia: Optymalizacja metody metodą Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Impacts of Ultrasonic Waves on Seeds: A Mini-Review. Agri Res & Tech Tom 6 Wydanie 3 – Kwiecień 2017 r.