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Preparação ultrassônica de sementes: como a sonicação melhora a germinação

O primer ultrassônico de sementes e grãos resulta em uma germinação mais completa e rápida e maior rendimento das culturas. A ultrassonografia perfura a testa da semente (revestimento da semente) e aumenta a absorção de água, nutrientes e oxigênio nos grãos da semente. O primer ultrassônico de sementes é um método simples e de baixo custo para aumentar a taxa de germinação e a velocidade das mudas.

Germinação de sementes ultrassônica aprimorada

O primer é um método de pré-tratamento usado para encurtar o tempo de germinação das mudas. Vários processos de preparação de sementes, como preparação osmótica, hidropreparação e preparação ultrassônica, foram desenvolvidos para induzir a ocorrência dos processos iniciais de germinação. O primer ultrassônico é um método muito vantajoso de preparação de sementes, pois o tratamento de sonicação é rápido, economiza energia e economiza água.
As sementes preparadas que completaram os primeiros processos de germinação apresentam uma porcentagem de germinação mais alta e um tempo de emergência mais rápido (o tempo que leva para as sementes subirem acima da superfície do solo), uma taxa de emergência mais alta (o número de sementes que chegam à superfície) e melhor crescimento, sugerindo que o avanço as ajuda a obter um bom sistema radicular cedo e crescer mais rápido. Este método pode ser útil para os agricultores porque economiza dinheiro, trabalho e tempo gasto em fertilizantes, re-semeadura e plantas fracas.
O processo também pode permitir uma germinação mais uniforme e uniforme das sementes tratadas. Também pode aumentar a germinação em uma faixa de temperatura mais ampla e reduzir a incidência de doenças nas sementes.

MultiSonoReactor para preparação eficiente de sementes usando ultrassom de alta potência. A sonicação aumenta a absorção de água, nutrientes e oxigênio nas sementes, perfurando levemente o revestimento da semente.

Reator ultrassônico industrial para o nutri-condicionamento industrial de sementes usando ultrassom.

O condicionamento ultrassônico melhora a porcentagem de germinação das sementes, o índice de vigor das sementes (IVS), o comprimento das raízes e da parte aérea das mudas. O processo de sonicação e preparação reforça a absorção de água e/ou outras substâncias benéficas em um grão de semente. Além disso, as ondas ultrassônicas ativam reações enzimáticas e outras reações biológicas na célula vegetal, resultando em uma germinação mais rápida e uniforme. Mesmo sementes/grãos fracos podem ser ativados para que o rendimento geral da semeadura seja melhorado.

Escarificação e germinação de sementes

A escarificação é crucial para sementes com tegumentos duros e impermeáveis que dificultam as trocas hídricas e gasosas, retardando assim a germinação. Os métodos tradicionais incluem escarificação mecânica, térmica e química, cada uma projetada para tornar o tegumento mais permeável à água e aos gases. A sonicação, como um método inovador de escarificação, aproveita as ondas ultrassônicas para obter resultados semelhantes, se não superiores.

Mecanismos de ultrassom de potência em sementes e condicionamento de sementes

  • Cavitação em água:
    – As ondas ultrassônicas na água induzem a cavitação, um fenômeno em que microbolhas são criadas. Essas bolhas colapsam, gerando pressão mecânica localizada.
    – Essa pressão atua no tegumento, causando ruptura mecânica.
  • Formação de microporos e microfissuras:
    – A pressão mecânica da cavitação cria microporos e microfissuras no tegumento.
    – Esses microporos e rachaduras aumentam a permeabilidade do tegumento, permitindo que mais água e oxigênio penetrem.
  • Maior consumo de água e disponibilidade de oxigênio

    1. Porosidade aumentada:
    – Estudos mostraram que a sonicação aumenta a porosidade das sementes, como o feijão mungo, tornando-as mais receptivas à água e ao oxigênio.
    – A absorção aprimorada de água leva a uma melhor hidratação dos tecidos das sementes, o que é essencial para ativar os processos metabólicos necessários para a germinação.

    2. Entrada de oxigênio aprimorada:
    – O aumento da permeabilidade aos gases garante que o embrião em desenvolvimento receba oxigênio adequado, crucial para a respiração celular durante a germinação.

  • Atividade enzimática aumentada

    1. Hidratação e ativação enzimática:
    – A hidratação aprimorada devido ao aumento da absorção de água ativa várias enzimas envolvidas na germinação.
    – Especificamente, a atividade da alfa-amilase é significativamente aumentada, o que é fundamental para a hidrólise do amido em açúcares, fornecendo energia para a muda em crescimento.

    Melhores resultados de germinação

    1. Maior porcentagem de germinação:
    – O efeito combinado do aumento da disponibilidade de água e oxigênio, juntamente com o aumento da atividade enzimática, resulta em uma porcentagem maior de sementes germinando com sucesso.
    – Pesquisas indicam que a sonicação melhora as taxas de germinação em várias espécies de plantas.
    2. Velocidade de germinação mais rápida:
    – A sonicação não só aumenta a porcentagem de sementes germinadas, mas também acelera o processo de germinação.
    – A hidratação mais rápida e a ativação enzimática facilitam uma transição mais rápida de semente para muda.

O UP400St é um poderoso homogeneizador ultrassônico de 400W para preparação de sementes, germinação e germinação.

Ultrassonicador UP400St para preparação de sementes em R&D e otimização de processos. O tratamento ultrassônico resulta em brotação mais rápida, maior perfil nutricional e melhor vigor das mudas.

Benefícios do primer ultrassônico de sementes em resumo:

  1. Pressão mecânica: A cavitação induzida por ultrassom aplica pressão mecânica, aumentando a permeabilidade do tegumento.
  2. Aumento da porosidade: A criação de microporos e fissuras permite uma melhor penetração de água e oxigénio.
  3. Hidratação aprimorada: A melhor absorção de água leva a uma melhor ativação enzimática.
  4. Atividade enzimática aumentada: O aumento da atividade da alfa-amilase acelera a hidrólise do amido.
  5. Taxas de germinação mais altas: Mais sementes germinam com sucesso.
  6. Germinação mais rápida: As sementes germinam mais rapidamente.

A sonicação beneficia significativamente o condicionamento de sementes, aumentando a absorção de água, oxigênio e nutrientes, aumentando as atividades enzimáticas e, consequentemente, melhorando a velocidade e a taxa de sucesso da germinação das sementes.

A sonicação mais longa resulta na melhor germinação dos híbridos de Calanthe. (Shin et al. 2011)

A sonicação mais longa resulta na melhor germinação dos híbridos de Calanthe. Quanto mais longa a sonicação, mais rápido foi o brotamento. Isso indica os efeitos positivos da ultrassonografia na germinação das sementes.
(estudo e imagem: ©Shin et al. 2011)

Vantagens:

  • baixo custo
  • Economia de água
  • Processamento rápido
  • Baixa energia
  • Fácil & Operação segura

Pedido de Informação







Como funciona o primer ultrassônico de sementes?

O primer ultrassônico de sementes e grãos resulta em uma germinação mais completa e rápida. Esses resultados são alcançados pelos seguintes efeitos ultrassônicos:

  • O ultrassom aumenta a porosidade da semente por cavitação acústica, melhorando a absorção de água e a disponibilidade de oxigênio (hidrocondicionamento ultrassônico / maceração).
  • O ultrassom aumenta a absorção de nutrientes e fertilizantes nas sementes.
  • O primer ultrassônico aumenta a transferência de massa: a água extra-absorvida reage livre e prontamente com o embrião celular. Assim, o ácido giberélico é liberado e causa um aumento na taxa de processos metabólicos nas células de aleurona.
  • A sonicação ajuda na mobilização de nutrientes do endosperma por ruptura da membrana celular. (Miano et al. 2015)
  • O ultrassom ativa reações enzimáticas e outras reações biológicas.

A sonicação promove a germinação de grãos/sementes e aumenta o rendimento da cultura. Além de culturas e sementes de frutas, o primer ultrassônico de sementes também foi testado com sucesso para sementes de flores (orquídeas, lótus, calanthe). A ultrassonografia aumenta a permeabilidade das paredes celulares para que a semente mostre uma absorção significativamente maior de água e nutrientes (por exemplo, fertilizante).
Foi demonstrado que o tempo de embebição do grão-de-bico, sorgo e feijão-marinho foi significativamente reduzido pelo uso da sonicação.

Preparação e germinação ultrassônica de sementes

Lentilhas sonicadas (40Ws/g c/ UP200St) em comparação com lentilhas não sonicadas: As lentilhas sonicadas apresentam maior taxa de geminação e brotos mais longos.

Sistemas ultrassônicos de preparação de sementes

Aproveite os sonicadores Hielscher para uma preparação aprimorada de sementes! A Hielscher Ultrasonics fornece vários ultrassônicos industriais e de bancada para preparação de sementes e grãos. As vantagens de usar sonicadores Hielscher para preparação de sementes são múltiplas. Em primeiro lugar, o controle preciso sobre os parâmetros ultrassônicos, como amplitude, intensidade e duração, permite um tratamento otimizado adaptado a tipos e condições específicas de sementes. Em segundo lugar, todos os resultados do processo alcançados podem ser dimensionados linearmente para rendimentos maiores.
Se você está interessado em testar e otimizar seu processo de preparação ultrassônica no laboratório ou deseja processar grandes lotes de sementes em rendimento contínuo, a Hielscher tem o sonicador ideal para seus requisitos de processamento de sementes. Os sonicadores Hielscher são projetados para escalabilidade e podem lidar com grandes volumes de sementes com eficiência, tornando-os adequados para aplicações comerciais e de pesquisa. O equipamento é fácil de usar, com controles intuitivos e construção robusta, garantindo durabilidade a longo prazo e baixa necessidade de manutenção. Além disso, a sonicação é um método não químico, o que a torna uma opção ecológica para o tratamento de sementes. Reduz a necessidade de agentes químicos de escarificação, contribuindo para práticas agrícolas sustentáveis. Claro, todos os sonicadores podem ser executados 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Vantagens dos Sonicadores Hielscher para Preparação de Sementes:

  • Custos baixos
  • Economia de água
  • Processamento rápido
  • Baixo consumo de energia
  • Fácil & Operação segura

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Fatos, vale a pena conhecer

O que é Seed Priming?

O primer é o pré-tratamento das sementes, que desencadeia o chamado metabolismo pré-germinativo do grão.
Vários métodos de condicionamento (por exemplo, hidro-condicionamento físico, condicionamento osmótico, condicionamento de matriz sólida) são conhecidos, que podem ser aplicados para melhorar a taxa de germinação das sementes, a porcentagem de germinação e a uniformidade da emergência das plântulas, controlando a água disponível na semente. O pré-tratamento inicia os estágios iniciais da germinação, mas não permite a protrusão da radícula e, em seguida, as sementes são secas até que sejam necessárias.
O primer ultrassônico demonstrou ser muito bem-sucedido, resultando em maiores rendimentos, emergência mais rápida e germinação mais uniforme.
Especialmente sob condições exigentes, como em climas semi-áridos e áridas, o uso de mudas condicionadas tem vantagens significativas. O primer garante que as sementes germinem e cresçam mesmo em climas inóspitos.

Quais são os diferentes métodos de preparação de sementes?

O primer de sementes é um tratamento de pré-semeadura que visa aumentar a germinação e o crescimento das mudas. Vários métodos são empregados, cada um com processos e benefícios distintos. O hidrocondicionamento envolve a imersão das sementes em água por um período específico antes de secá-las até seu teor de umidade original, o que aumenta a velocidade e a uniformidade da germinação. A osmopriming usa uma solução osmótica, como polietilenoglicol, para controlar a absorção de água e evitar a embebição excessiva, melhorando assim a germinação em condições abaixo do ideal e aumentando a tolerância ao estresse nas mudas. Essas técnicas de preparação podem ser significativamente intensificadas pela sonicação, pois o ultrassom perfura o revestimento da semente e permite uma absorção facilitada da água, nutrientes ou solução osmótica.

O halopriming envolve a imersão das sementes em soluções salinas inorgânicas, como cloreto de sódio ou nitrato de potássio, o que aumenta a tolerância à salinidade e outros estresses abióticos e melhora o vigor das mudas. O priming hormonal trata as sementes com hormônios vegetais como giberelinas e citocininas, estimulando processos fisiológicos específicos para melhorar a germinação e o desenvolvimento das mudas. O Nutripriming usa soluções nutritivas contendo minerais essenciais para melhorar a eficiência da absorção de nutrientes e promover o crescimento das mudas. O nutripriming demonstrou ser especialmente eficiente quando o processo de condicionamento das sementes é auxiliado por sonicação.

O biopriming trata as sementes com microrganismos benéficos, como bactérias ou fungos, para aumentar a resistência a doenças e promover o crescimento e a tolerância ao estresse. O termocondicionamento envolve a exposição das sementes a tratamentos de temperatura controlada, seja por imersão em água em diferentes temperaturas ou calor seco, o que aumenta a germinação em sementes com problemas de dormência e aumenta a tolerância a temperaturas extremas. O primer hidrotérmico combina tratamentos de hidratação e temperatura para melhorar o vigor das sementes e quebrar a dormência.

O primer de matriz sólida (SMP) mistura sementes com um material de matriz sólida úmido, como vermiculita ou composto, controlando a absorção de água e melhorando a emergência das mudas. O primer com extratos naturais envolve a imersão de sementes em extratos de plantas ou algas marinhas, utilizando compostos bioativos para aumentar a germinação e fornecer resistência ao estresse. Por fim, o primer ultrassônico, ou sonicação, expõe as sementes a ondas ultrassônicas na água, causando cavitação e pressão mecânica que aumenta a permeabilidade do tegumento e aumenta o consumo de água e oxigênio, levando a uma melhor germinação.

Cada método de preparação oferece vantagens exclusivas e é selecionado com base no tipo de semente, requisitos da cultura e condições ambientais, aumentando significativamente a taxa de germinação, uniformidade e desempenho geral da semente.

Literatura/Referências

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