Preparação ultra-sónica de sementes: Como a Sonicação Melhora a Germinação

A preparação ultra-sónica de sementes e grãos resulta numa germinação mais completa e mais rápida e em maiores rendimentos das culturas. A ultrassonografia perfura a testa da semente (revestimento da semente) e aumenta a absorção de água, nutrientes e oxigénio pelos grãos de semente. A preparação ultra-sónica das sementes é um método simples e de baixo custo para aumentar a taxa de germinação e a velocidade das plântulas.

Germinação de sementes melhorada por ultra-sons

A preparação é um método de pré-tratamento utilizado para encurtar o tempo de germinação das plântulas. Foram desenvolvidos vários processos de preparação das sementes, tais como a preparação osmótica, a hidropreparação e a preparação por ultra-sons, para induzir os primeiros processos de germinação. A preparação por ultra-sons é um método muito vantajoso de preparação de sementes, uma vez que o tratamento por ultra-sons é rápido, poupa energia e água.
As sementes preparadas que concluíram os primeiros processos de germinação apresentam uma percentagem de germinação mais elevada e um tempo de emergência mais rápido (o tempo que as sementes demoram a subir acima da superfície do solo), uma taxa de emergência mais elevada (o número de sementes que chegam à superfície) e um melhor crescimento, o que sugere que o arranque inicial as ajuda a criar um bom sistema radicular mais cedo e a crescer mais rapidamente. Este método pode ser útil para os agricultores porque lhes permite poupar dinheiro, mão de obra e tempo gasto em fertilizantes, nova sementeira e plantas fracas.
O processo pode também permitir uma germinação mais uniforme e homogénea das sementes tratadas. Pode também aumentar a germinação numa gama mais ampla de temperaturas e reduzir a incidência de doenças nas sementes.

A preparação ultra-sónica melhora a percentagem de germinação das sementes, o índice de vigor das sementes (SVI), o comprimento das raízes e dos rebentos das plântulas. 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 ultra-sónicas activam reacções enzimáticas e outras reacções biológicas na célula vegetal, resultando numa germinação mais rápida e uniforme. Mesmo as sementes/grãos fracos podem ser activados de modo a que o rendimento global da sementeira seja melhorado.

Escarificação e Germinação de Sementes

A escarificação é crucial para as sementes com revestimentos duros e impermeáveis que impedem a troca de água e de gases, atrasando assim a germinação. Os métodos tradicionais incluem a escarificação mecânica, térmica e química, cada um concebido para tornar o revestimento da semente mais permeável à água e aos gases. A sonicação, como método inovador de escarificação, utiliza ondas ultra-sónicas para obter resultados semelhantes, se não superiores.

Mecanismos de ultrassom de potência em sementes e priming de sementes

• Cavitação na água:
  – As ondas ultra-sónicas na água induzem a cavitação, um fenómeno em que são criadas micro-bolhas. Estas bolhas colapsam, gerando uma pressão mecânica localizada.
  – Esta pressão actua sobre o invólucro da semente, causando uma rutura mecânica.
• Formação de microporos e microfissuras:
  – A pressão mecânica da cavitação cria microporos e microfissuras no revestimento das sementes.
  – Estes microporos e fissuras aumentam a permeabilidade do revestimento das sementes, permitindo a penetração de mais água e oxigénio.
• Aumento da absorção de água e da disponibilidade de oxigénio

  1. Aumento da porosidade:
  – Estudos demonstraram que a sonicação aumenta a porosidade das sementes, como o feijão-mungo, tornando-as mais receptivas à água e ao oxigénio.
  – O aumento da absorção de água leva a uma melhor hidratação dos tecidos das sementes, o que é essencial para ativar os processos metabólicos necessários à germinação.

  2. Melhoria da entrada de oxigénio:
  – O aumento da permeabilidade aos gases garante que o embrião em desenvolvimento recebe oxigénio adequado, crucial para a respiração celular durante a germinação.

• Aumento da atividade enzimática

  1. Hidratação e ativação enzimática:
  – O aumento da hidratação 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 plântula em crescimento.

  Melhores resultados de germinação

  1. Maior percentagem de germinação:
  – O efeito combinado do aumento da disponibilidade de água e oxigénio, juntamente com o aumento da atividade enzimática, resulta numa maior percentagem de sementes que germinam com sucesso.
  – A investigação indica 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 percentagem de sementes germinadas como também acelera o processo de germinação.
  – A hidratação mais rápida e a ativação enzimática facilitam uma transição mais rápida da semente para a plântula.

A sonicação beneficia significativamente a preparação das sementes, aumentando a absorção de água, oxigénio e nutrientes, estimulando as actividades enzimáticas e, consequentemente, melhorando a velocidade e a taxa de sucesso da germinação das sementes.

Uma sonicação mais longa resulta numa melhor germinação dos híbridos de Calanthe. Quanto mais longa a sonicação, mais rápido foi o brotamento. Isto indica os efeitos positivos da ultra-sons na germinação de sementes.
(estudo e imagem: ©Shin et al. 2011)

Como funciona a preparação de sementes por ultra-sons?

A preparação ultra-sónica de sementes e grãos resulta numa germinação mais completa e mais rápida. Estes resultados são obtidos através dos seguintes efeitos ultra-sónicos:

• Os ultra-sons aumentam a porosidade da semente por cavitação acústica, melhorando a absorção de água e a disponibilidade de oxigénio (hidropriming / steeping ultrassónico).
• Os ultra-sons aumentam a absorção de nutrientes e fertilizantes pelas sementes.
• A escorva ultra-sónica aumenta a transferência de massa: a água extra-absorvida reage livre e rapidamente com o embrião celular. Deste modo, o ácido giberélico é libertado e provoca um aumento da taxa de processos metabólicos nas células da aleurona.
• A sonicação contribui para a mobilização dos nutrientes do endosperma através da rutura da membrana celular. (Miano et al. 2015)
• Os ultra-sons activam reacções enzimáticas e outras reacções biológicas.

A sonicação promove a germinação do grão/semente e aumenta o rendimento da colheita. Além de culturas e sementes de frutas, a preparação de sementes ultra-sônicas foi testada com sucesso para sementes de flores (orquídeas, lótus, calanthe), também. Ultrassom aumenta a permeabilidade das paredes celulares de modo que a semente mostra uma absorção significativamente maior de água e nutrientes (por exemplo, fertilizantes).
Foi demonstrado que o tempo de imersão do grão-de-bico, do sorgo e do feijão-marinho foi significativamente reduzido pela utilização da sonicação.

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.

Sistemas ultra-sónicos de escorva de sementes

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Vantagens dos Sonicadores Hielscher para a preparação de sementes:

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• Poupança de água
• Processamento rápido
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