Fertilização e germinação por ultra-sons

• A preparação ultra-sónica das sementes é uma técnica útil de pré-sementeira para reabastecer as sementes com água e nutrientes e para estimular a germinação.
• A sonicação é uma técnica eficaz para quebrar a dormência das sementes e melhorar as caraterísticas de germinação.
• O equipamento ultrassónico da Hielscher pode ser controlado com precisão para um resultado fiável da germinação e preparação das sementes.

Preparação, germinação e germinação de sementes por ultra-sons

A preparação de sementes por ultra-sons refere-se a um processo de tratamento de sementes com ondas de ultra-sons a cerca de 20 kHz em água ou outras soluções nutritivas adequadas para melhorar a sua germinação e crescimento inicial. Uma germinação rápida e a emergência de plântulas são factores críticos para um estabelecimento bem sucedido de plantas e culturas. A quebra da dormência e a estimulação da germinação são importantes para a proliferação e produção precoce de plântulas de plantas. A ultrassonografia de sementes em água, solução nutritiva ou um osmótico melhora a taxa e a velocidade de germinação e mostra uma percentagem de germinação mais elevada do que as sementes não tratadas.

Lentilhas sonicadas (40Ws/g w/ UP200St) em comparação com as lentilhas não sonicadas: As lentilhas sonicadas apresentam uma taxa de geminação mais elevada e rebentos mais longos.

Vantagens da preparação de sementes por ultra-sons

Os ultra-sons intensos de aproximadamente 20 kHz têm um impacto significativo no revestimento das sementes, bem como na transferência de massa e nos processos intracelulares. Abaixo, pode encontrar detalhes sobre os principais efeitos da sonicação nas sementes e os seus benefícios relacionados.

• Aumento da taxa de germinação: A preparação ultra-sónica das sementes pode melhorar as taxas de germinação das sementes, quebrando a dormência das sementes, aumentando a absorção de água e activando enzimas que promovem o crescimento das sementes. Uma vez que a sonicação pode ativar enzimas dentro da semente que são responsáveis por quebrar os nutrientes armazenados e iniciar a germinação.
• Aumentar a absorção de água: A sonicação pode perfurar o revestimento da semente e as paredes celulares, de modo a que a semente possa subsequentemente aumentar a sua permeabilidade à água e melhorar a absorção de água e nutrientes. Este facto confere às sementes preparadas uma vantagem, especialmente em solos secos ou pobres em nutrientes.
• Emergência acelerada das plântulas: O tratamento por ultra-sons para a preparação das sementes pode reduzir o tempo que as plântulas demoram a emergir do solo, o que pode ser particularmente benéfico em situações em que se pretende um rápido estabelecimento das culturas. Ao quebrar o revestimento das sementes e melhorar a permeabilidade à água, promovendo o inchaço e a germinação das sementes, os ultra-sons podem interromper a dormência das sementes.
• Melhoria do crescimento das plântulas: A preparação ultra-sónica de sementes pode estimular o crescimento de plântulas, promovendo o desenvolvimento de raízes, caules e folhas. Isto pode resultar em plantas mais fortes, mais saudáveis e com melhores rendimentos.
• Melhoria da tolerância das plântulas ao stress: A preparação ultra-sónica das sementes aumenta a capacidade das plântulas para resistir a factores de stress ambiental, como a seca, a salinidade e as temperaturas elevadas.
• Redução da mortalidade das plântulas: A preparação ultra-sónica das sementes pode reduzir as taxas de mortalidade das plântulas, promovendo uma germinação uniforme e um crescimento precoce, o que pode ajudar a evitar a perda de plântulas devido a uma emergência irregular ou a um crescimento deficiente.

Devido a estes efeitos positivos, a preparação e a germinação de sementes induzidas por ultra-sons melhoram a qualidade e a quantidade das culturas, conduzindo a uma germinação mais bem sucedida, reduzindo os custos de produção e aumentando a sustentabilidade na agricultura.

Imagens de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) de sementes de Arabidopsis.
a-c Sementes sujeitas a ultra-sons a 24°C durante 30 segundos.
d, e sementes secas, f, g sementes colocadas em água durante 4 dias a 4°C,
h, i, sementes germinadas.
Imagens e estudo: ©Lopez-Ribera et al. 2017

escorvamento por ultra-sons

Preparação das sementes em osmóticas como o manitol, o polietilenoglicol (osmopriming), soluções salinas (por exemplo, CaCl₂NaCl ou CaSO₄) (halopriming) e na água (hydropriming) pode ser facilmente melhorado pela aplicação de ondas de ultrassom. A fragmentação da casca induzida por ultra-sons, a perfuração e o aumento da dimensão dos poros das sementes conduzem a uma maior capacidade de retenção de água e de nutrientes nas sementes e nos grãos, o que resulta numa melhor hidratação. A sonicação melhora a transferência de massa entre a semente e a solução circundante, o que resulta numa maior absorção da solução (ou seja, água, nutrientes, etc.) pela semente. A preparação assistida por ultra-sons é uma técnica económica, simples e segura para aumentar a capacidade das sementes para o ajustamento osmótico e melhorar a germinação das sementes, o estabelecimento de plântulas e a produção de culturas em condições de stress.
Além disso, a ultrassonografia causa modificação do endosperma, como a degradação do amido por sonicação, o que aumenta a taxa de reações de hidrólise catalisadas por enzimas dentro das sementes. Um aumento da atividade enzimática e hidrólise acelera a germinação e o crescimento do embrião como resultado do tratamento ultrassónico.
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Ultrassons para a preparação e a germinação de sementes

A Hielscher Ultrasonics fornece equipamento de ultra-sons para uma melhor preparação de sementes, incluindo hidro-preparação, osmo-preparação e halo-preparação. Os ultrassons compactos para I&D e trabalho de laboratório permitem testar e estabelecer os parâmetros ideais do processo ultrassónico, enquanto o equipamento ultrassónico de nível industrial é implementado no tratamento em grande escala de sementes comercializadas num tratamento de escorvamento ultrassónico de fluxo conveniente e altamente eficiente.
A fim de melhorar a germinação das sementes por ultra-sons, são necessários sistemas ultra-sónicos controláveis e ajustáveis com precisão. Uma vez que as ondas de ultra-sons são utilizadas para estimular as actividades fisiológicas das células vegetais, a intensidade da sonicação deve ser adaptada ao tipo específico de semente e de cultivar. Os sistemas de ultra-sons da Hielscher podem ser regulados para amplitudes suaves, proporcionando a cavitação e/ou oscilação necessárias para preparar as sementes para uma germinação e vigor óptimos. O tratamento de sementes pode ser aplicado tanto em modo descontínuo como em fluxo contínuo. A vasta gama de acessórios permite a fácil integração dos ultra-sons nas instalações existentes.
Os sistemas ultra-sónicos Hielscher aumentam o potencial de elevado desempenho das plântulas após a sementeira.

Literatura/Referências

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Aplicação de ondas ultra-sônicas como uma técnica de priming para acelerar e melhorar a germinação de sementes de cevada: otimização do método pela abordagem de Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): O Efeito de Extractos Botânicos Obtidos através de Extração Assistida por Ultra-sons em Plântulas de Couve de Cabeça Branca (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Cultivadas em Condições Controladas. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Efeito do pré-tratamento ultrassónico nas caraterísticas de absorção de água do grão-de-bico (Cicer arietinum). Investigação aplicada na América Latina 43, 2013. 153-159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Impactos das Ondas Ultrassónicas nas Sementes: Uma Mini-Revisão. Agri Res & Tech Volume 6 Edição 3 – abril de 2017.