Podkład ultradźwiękowy i kiełkowanie
- Ultradźwiękowe gruntowanie nasion jest przydatną techniką przedsiewną, która pozwala uzupełnić nasiona w wodę i składniki odżywcze oraz stymulować kiełkowanie.
- Sonizacja jest skuteczną techniką przełamywania spoczynku nasion i poprawy właściwości kiełkowania.
- Urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą być precyzyjnie kontrolowane w celu zapewnienia niezawodnego wyniku kiełkowania i gruntowania nasion.
Ultradźwiękowe zalewanie, kiełkowanie i rozsiewanie 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 poprawy ich kiełkowania i wczesnego wzrostu. Szybkie kiełkowanie i pojawienie się siewek są czynnikami krytycznymi dla pomyślnego zasiedlenia roślin i upraw. Przerwanie spoczynku i stymulacja kiełkowania są ważne dla rozmnażania i wczesnej produkcji sadzonek roślin. Ultradźwiękowe traktowanie nasion w wodzie, roztworze odżywczym lub osmoticum poprawia szybkość i tempo kiełkowania oraz wykazuje wyższy procent kiełkowania niż nasiona nietraktowane.

Soczewica dźwiękowa (40 Ws/g w/ UP200St) w porównaniu z soczewicą nieosonikowaną: Soczewica sonikowana charakteryzuje się wyższym wskaźnikiem geminacji i dłuższymi pędami.
Zalety ultradźwiękowego zalewania nasion
Intensywne ultradźwięki o częstotliwości ok. 20kHz wykazują znaczący wpływ na okrywę nasienną, jak również na transfer masy i procesy wewnątrzkomórkowe. Poniżej można znaleźć szczegóły dotyczące głównych efektów sonikacji na nasiona i związanych z nimi korzyści.
- Zwiększona szybkość kiełkowania: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może poprawić szybkość kiełkowania nasion poprzez przerwanie ich spoczynku, zwiększenie poboru wody i aktywację enzymów, które wspierają 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 perforować płaszcz nasienny i ściany komórkowe, dzięki czemu nasiona mogą następnie zwiększyć swoją przepuszczalność dla wody i poprawić pobieranie wody i składników odżywczych. To daje zalążkom nasion przewagę, zwłaszcza na glebie suchej lub ubogiej w składniki odżywcze.
- Przyspieszone wschody siewek: Zabiegi ultradźwiękowe do gruntowania nasion mogą skrócić czas potrzebny na wyłonienie się siewek z gleby, co może być szczególnie korzystne w sytuacjach, gdy pożądane jest szybkie założenie upraw. Poprzez rozbicie powłoki nasiennej i poprawę przepuszczalności wody, sprzyjając pęcznieniu i kiełkowaniu nasion, ultradźwięki mogą przerwać stan spoczynku nasion.
- Wzmocniony wzrost siewek: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może stymulować wzrost siewek poprzez wspieranie rozwoju korzeni, łodyg i liści. Może to skutkować silniejszymi, zdrowszymi roślinami o lepszych plonach.
- Poprawa tolerancji siewek na stres: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion zwiększa zdolność siewek do wytrzymywania stresów środowiskowych, takich jak susza, zasolenie i wysokie temperatury.
- Zmniejszona śmiertelność siewek: Ultradźwiękowe gruntowanie nasion może zmniejszyć śmiertelność siewek poprzez promowanie jednolitego kiełkowania i wczesnego wzrostu, co może pomóc w zapobieganiu utracie siewek z powodu nierównych wschodów lub słabego wzrostu.
Ze względu na te pozytywne efekty, ultradźwiękowe gruntowanie i kiełkowanie nasion poprawia jakość i ilość upraw, prowadząc do bardziej udanego kiełkowania, zmniejszenia kosztów produkcji i zwiększenia zrównoważonego rozwoju w rolnictwie.

Ultradźwiękowce takie jak przemysłowy UIP6000hdT są stosowane do ultradźwiękowego gruntowania nasion w linii produkcyjnej, w tym hydro-primingu, osmo-primingu i halo-primingu.
- jednolite i szybkie kiełkowanie
- wyższy wskaźnik wigoru nasion
- dłuższe korzenie i pędy
- zwiększona aktywność α-amylazy
- większa odporność
- zwiększone uwodnienie
- wzbogacanie składników odżywczych
- skrócony czas między siewem a pojawieniem się sadzonek.

Skanowanie obrazów nasion Arabidopsis w mikroskopii elektronowej (SEM).
a-c Nasiona poddawane są sonizacji w temperaturze 24°C przez 30 sekund.
d, e suche nasiona, f, g nasiona umieszczone w wodzie na 4 dni w temperaturze 4°C,
h, i, kiełkujące nasiona.
Zdjęcia i opracowanie: ©Lopez-Ribera et al. 2017
Gruntowanie ultradźwiękowe
Gruntowanie nasion w osmotica, takich jak mannitol, glikol polietylenowy (osmopriming), roztwory soli (np. CaCl2NaCl lub CaSO4) (halopriming) i w wodzie (hydropriming) można łatwo poprawić poprzez zastosowanie fal ultradźwiękowych. Wywołana ultradźwiękami fragmentacja łupiny, perforacja i zwiększenie wielkości porów nasion prowadzi do zwiększenia zdolności zatrzymywania wody i składników odżywczych w nasionach i ziarnach, co skutkuje lepszym uwodnieniem. Sonikacja poprawia transfer masy pomiędzy nasionami a otaczającym je roztworem, co skutkuje zwiększonym poborem roztworu (tj. wody, składników odżywczych itp.) do nasion. Ultradźwiękowo wspomagane gruntowanie jest ekonomiczną, prostą i bezpieczną techniką zwiększającą zdolność nasion do regulacji osmotycznej i poprawiającą kiełkowanie nasion, zawiązywanie się siewek i produkcję roślinną w warunkach stresowych.
Ponadto ultradźwięki powodują modyfikację bielma, np. degradację skrobi przez sonikację, co zwiększa szybkość reakcji hydrolizy katalizowanej enzymami w obrębie nasion. Zwiększona aktywność enzymów i hydroliza przyspiesza kiełkowanie i wzrost zarodków w wyniku działania ultradźwięków.
Więcej informacji na temat gruntowania ultradźwiękowego można znaleźć tutaj!
Ultradźwięki do przygotowania i kiełkowania nasion
Hielscher Ultrasonics dostarcza urządzenia ultradźwiękowe do ulepszonego gruntowania nasion, w tym hydro-primingu, osmo-primingu i halo-primingu. Kompaktowe ultradźwiękowe urządzenia do prac badawczo-rozwojowych i laboratoryjnych umożliwiają testowanie i ustalanie optymalnych parametrów procesu ultradźwiękowego, podczas gdy urządzenia ultradźwiękowe klasy przemysłowej są wdrażane w obróbce na dużą skalę nasion znajdujących się w obrocie handlowym w wygodnej i wysoce wydajnej przepływowej obróbce ultradźwiękowej.
W celu poprawy kiełkowania nasion za pomocą sonikacji wymagane są precyzyjnie sterowane i regulowane systemy ultradźwiękowe. Ponieważ fale ultradźwiękowe są wykorzystywane do stymulowania fizjologicznych czynności komórek wegetatywnych, intensywność sonikacji musi być dostosowana do konkretnego typu nasion i odmiany. Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą być ustawione na łagodne amplitudy zapewniające kawitację i/lub oscylację wymaganą do przygotowania nasion do optymalnego kiełkowania i wigoru. Obróbka nasion może odbywać się zarówno w trybie wsadowym, jak i ciągłym. Szeroka gama akcesoriów pozwala na łatwą integrację ultradźwięków w istniejących pomieszczeniach.
Systemy ultradźwiękowe Hielscher zwiększają potencjał wysokiej wydajności siewek po siewie.

ultrasonator UP400St do gruntowania nasion w mniejszych partiach przy R&Etap D. Zabiegi ultradźwiękowe powodują szybsze kiełkowanie, wyższy profil odżywczy i poprawę wigoru siewek.
Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
---|---|---|
1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Zastosowanie fal ultradźwiękowych jako techniki gruntowania w celu przyspieszenia i poprawy kiełkowania nasion jęczmienia: optymalizacja metody przy zastosowaniu podejścia Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Machikowa T.; Kulrattanarak T.; Wonprasaid S. (2013): Wpływ zabiegu ultradźwiękowego na kiełkowanie syntetycznych nasion słonecznika. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Agricultural and Biosystems Engineering Vol:7, No:1, 2013.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Wpływ fal ultradźwiękowych na nasiona: Mini-Review. Agri Res & Tom techniczny, tom 6, wyd. 3. – Kwiecień 2017.
Fakty Warto wiedzieć
Kiełkowanie
Kiełkowanie nasion opisuje rozwój i wzrost rośliny z nasion. Proces kiełkowania prowadzi do powstania rozsady, która obejmuje procesy metaboliczne, jak również pojawienie się radicle i śliwki. W pełni rozwinięty materiał siewny zawiera zarodek i składniki odżywcze zawarte w płaszczu nasiennym. W odpowiednich warunkach nasiona zaczynają kiełkować, a tkanki zarodkowe nadal rosną, rozwijając się w kierunku sadzonek. Najważniejszymi czynnikami wpływającymi na kiełkowanie nasion są woda, tlen, temperatura i światło.
Przedsiewne zabiegi pielęgnacyjne
Ożywienie nasion jest terminem technicznym, który opisuje korzystne zabiegi stosowane w odniesieniu do nasion po zbiorze, ale przed wysiewem w celu poprawy kiełkowania i wzrostu sadzonek. Do przedsiewnego zaprawiania nasion zastosowano różne metody w celu zwiększenia zdolności kiełkowania i równomierności wzrostu sadzonek. Zastosowania przedsiewne obejmują obróbkę mechaniczną (np. ultradźwięki, walenie, tarcie, wertykulacja), obróbkę gorącą lub wrzącą wodą, obróbkę cieplną na sucho, obróbkę chemiczną (np. kwas giberelinowy/gibberelina, kwas siarkowy) lub obróbkę elektryczną. Te zabiegi z nasion są stosowane w celu poprawy wigoru nasion. Wigor nasion to ocena jakości potencjalnych zdolności kiełkowania nasion, wschodzenia na pole i przechowywania nasion w innych warunkach niż w przypadku kiełkowania standardowego. Wigor nasion jest mierzony poprzez badanie wigoru nasion.
Modyfikacja bielma
Bielmo jest tkanką produkowaną wewnątrz nasion większości roślin kwitnących po zapłodnieniu. Otacza zarodek i dostarcza pożywienia w postaci skrobi, choć może również zawierać oleje i białka. Bielmo może być modyfikowane enzymatycznie, co jest ważnym krokiem podczas słodowanie jęczmienia. Podczas słodowania enzymy beta glukany i endoproteazy są najczęściej wykorzystywane do modyfikacji bielma skrobiowego ledwie.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.