Condicionamento ultrassónico de sementes: como a sonicação melhora a germinação

O condicionamento ultrassónico de sementes e grãos resulta numa germinação mais completa e mais rápida e em maiores rendimentos das culturas. A ultrassonicação perfura a testa da semente (tegumento) e aumenta a absorção de água, nutrientes e oxigénio pelos grãos. O condicionamento ultrassónico de sementes é um método simples e de baixo custo para aumentar a taxa de germinação e a velocidade de desenvolvimento das plântulas.

Germinação de sementes melhorada por ultrassons

O condicionamento é um método de pré-tratamento utilizado para reduzir o tempo de germinação das plântulas. Foram desenvolvidos vários processos de condicionamento de sementes, como o condicionamento osmótico, o hidrocondicionamento e o condicionamento ultrassónico, para induzir os processos iniciais de germinação. O condicionamento ultrassónico é um método muito vantajoso de preparação de sementes, uma vez que o tratamento por sonicação é rápido e permite poupar energia e água.
As sementes condicionadas que completaram os primeiros processos de germinação apresentam uma percentagem de germinação mais elevada e um tempo de emergência mais curto (o tempo que as sementes demoram a emergir 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 esta vantagem inicial as ajuda a estabelecer cedo um bom sistema radicular e a crescer mais depressa. Este método pode ser útil para os agricultores, pois permite poupar dinheiro, mão de obra e tempo gastos com fertilizantes, novas sementeiras e plantas fracas.
O processo também pode permitir uma germinação mais uniforme e regular das sementes tratadas. Pode ainda aumentar a germinação num intervalo de temperaturas mais amplo e reduzir a incidência de doenças nas sementes.

O condicionamento ultrassónico melhora a percentagem de germinação das sementes, o índice de vigor das sementes (SVI) e o comprimento das raízes e dos rebentos das plântulas. O processo de sonicação e condicionamento intensifica a absorção de água e/ou de outras substâncias benéficas por um grão. Além disso, as ondas ultrassónicas ativam reações enzimáticas e outras reações biológicas na célula vegetal, resultando numa germinação mais rápida e uniforme. Até as sementes/os grãos fracos podem ser ativados, melhorando assim o rendimento global da sementeira.

Escarificação e germinação de sementes

A escarificação é crucial para sementes com tegumentos duros e impermeáveis que dificultam as trocas de água e gases, atrasando assim a germinação. Os métodos tradicionais incluem a escarificação mecânica, térmica e química, cada uma concebida para tornar o tegumento da semente mais permeável à água e aos gases. A sonicação, enquanto método inovador de escarificação, utiliza ondas ultrassónicas para alcançar resultados semelhantes, se não superiores.

Mecanismos de ação dos ultrassons de potência sobre as sementes e o condicionamento de sementes

• Cavitação na água:
  – As ondas ultrassónicas na água induzem cavitação, um fenómeno em que se formam microbolhas. Estas bolhas colapsam, gerando pressão mecânica localizada.
  – Esta pressão atua sobre o tegumento da semente, causando rutura mecânica.
• Formação de microporos e microfissuras:
  – A pressão mecânica gerada pela cavitação cria microporos e microfissuras no tegumento da semente.
  – Estes microporos e fissuras aumentam a permeabilidade do tegumento da semente, permitindo uma maior penetração de água e oxigénio.
• Maior absorção de água e disponibilidade de oxigénio

  1. Maior porosidade:
  – Os estudos demonstraram que a sonicação aumenta a porosidade de sementes, como as de feijão-mungo, tornando-as mais recetivas à água e ao oxigénio.
  – Uma maior absorção de água conduz a uma melhor hidratação dos tecidos da semente, essencial para ativar os processos metabólicos necessários à germinação.

  2. Melhor entrada de oxigénio:
  – A maior permeabilidade aos gases assegura que o embrião em desenvolvimento recebe oxigénio suficiente, crucial para a respiração celular durante a germinação.

• Maior atividade enzimática

  1. Hidratação e ativação enzimática:
  – A melhor hidratação decorrente da maior absorção de água ativa várias enzimas envolvidas na germinação.
  – Em particular, a atividade da alfa-amilase aumenta significativamente, sendo fundamental para a hidrólise do amido em açúcares, fornecendo energia à plântula em crescimento.

  Melhores resultados de germinação

  1. Maior percentagem de germinação:
  – O efeito combinado da maior disponibilidade de água e oxigénio com a maior atividade enzimática resulta numa percentagem mais elevada de sementes que germinam com sucesso.
  – A investigação indica que a sonicação melhora as taxas de germinação de várias espécies vegetais.
  2. Maior velocidade de germinação:
  – A sonicação não só aumenta a percentagem de sementes germinadas, como também acelera o processo de germinação.
  – A hidratação e a ativação enzimática mais rápidas facilitam uma transição mais rápida de semente para plântula.

A sonicação beneficia significativamente o condicionamento de sementes ao aumentar a absorção de água, oxigénio e nutrientes, intensificar as atividades enzimáticas e, consequentemente, melhorar tanto a velocidade como a taxa de sucesso da germinação das sementes.

Uma sonicação mais prolongada resulta numa melhor germinação dos híbridos de Calanthe. Quanto mais prolongada foi a sonicação, mais rápida foi a brotação. Isto indica os efeitos positivos da ultrassonicação na germinação de sementes.
(estudo e imagem: ©Shin et al. 2011)

Como funciona o condicionamento ultrassónico de sementes?

O condicionamento ultrassónico de sementes e grãos resulta numa germinação mais completa e mais rápida. Estes resultados são alcançados através dos seguintes efeitos ultrassónicos:

• Os ultrassons aumentam a porosidade da semente por cavitação acústica, melhorando a absorção de água e a disponibilidade de oxigénio (hidrocondicionamento ultrassónico / demolha).
• Os ultrassons aumentam a absorção de nutrientes e fertilizante pelas sementes.
• O condicionamento ultrassónico melhora a transferência de massa: a água adicional absorvida reage livremente e prontamente com o embrião da célula. Deste modo, é libertado ácido giberélico, que provoca um aumento da velocidade dos processos metabólicos nas células da aleurona.
• A sonicação ajuda a mobilizar os nutrientes do endosperma através da rutura da membrana celular. (Miano et al. 2015)
• Os ultrassons ativam reações enzimáticas e outras reações biológicas.

A sonicação promove a germinação de grãos/sementes e aumenta o rendimento das culturas. Além das culturas agrícolas e das plântulas de espécies frutíferas, o condicionamento ultrassónico de sementes também foi testado com sucesso em sementes de flores (orquídeas, lótus, Calanthe). A ultrassonicação aumenta a permeabilidade das paredes celulares, pelo que a semente apresenta uma absorção significativamente maior de água e nutrientes (por exemplo, fertilizante).
Foi demonstrado que o tempo de demolha de grão-de-bico, sorgo e feijão-branco foi significativamente reduzido com a utilização da sonicação.

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

Sistemas de condicionamento ultrassónico de sementes

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Vantagens dos sonicadores Hielscher para o condicionamento de sementes:

• Custos baixos
• Poupança de água
• Processamento rápido
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