Ultraljudsprimning och groddning

• Ultraljudsprimning av frön är en användbar teknik före sådd för att tillföra frön vatten och näringsämnen och stimulera groning.
• Ultraljudsbehandling är en effektiv teknik för att bryta frövila och förbättra groningsegenskaperna.
• Hielschers ultraljudsutrustning kan styras exakt för tillförlitliga resultat vid frögroning och primning.

Ultraljudsprimning, groning och groddning av frön

Ultraljudsprimning av frön avser en process där frön behandlas med ultraljudsvågor vid cirka 20 kHz i vatten eller andra lämpliga näringslösningar för att förbättra deras groning och tidiga tillväxt. Snabb groning och uppkomst av groddplantor är avgörande faktorer för framgångsrik etablering av växter och grödor. Att bryta frövilan och stimulera groningen är viktigt för förökning och tidig produktion av groddplantor. Ultraljudsbehandling av frön i vatten, näringslösning eller ett osmotiskt medium förbättrar groningsgraden och groningshastigheten och ger en högre groningsprocent än hos obehandlade frön.

Ultraljudsbehandlade linser (40Ws/g med UP200St) jämfört med linser som inte ultraljudsbehandlats: De ultraljudsbehandlade linserna uppvisar en högre groningsgrad och längre skott.

Fördelar med ultraljudsprimning av frön

Intensivt ultraljud vid cirka 20kHz har en betydande inverkan på fröskalet samt på massöverföringen och de intracellulära processerna. Nedan finns detaljer om ultraljudsbehandlingens huvudsakliga effekter på frön och de tillhörande fördelarna.

• Ökad groningsgrad: Ultraljudsprimning av frön kan förbättra frönas groningsgrad genom att bryta frövilan, öka vattenupptaget och aktivera enzymer som främjar frönas tillväxt. Detta beror på att ultraljudsbehandling kan aktivera enzymer i fröet som ansvarar för att bryta ned lagrade näringsämnen och sätta i gång groningen.
• Ökat vattenupptag: Ultraljudsbehandling kan perforera fröskalet och cellväggarna, så att fröet därefter kan öka sin genomsläpplighet för vatten och förbättra upptaget av vatten och näringsämnen. Detta ger primade frön en fördel, särskilt i torr eller näringsfattig jord.
• Snabbare uppkomst av groddplantor: Ultraljudsbehandling för fröprimning kan förkorta tiden det tar för groddplantor att komma upp ur jorden, vilket kan vara särskilt fördelaktigt när snabb etablering av grödor önskas. Genom att bryta ned fröskalet och förbättra vattengenomsläppligheten, vilket främjar frönas svällning och groning, kan ultraljud bryta frövilan.
• Förbättrad tillväxt hos groddplantor: Ultraljudsprimning av frön kan stimulera groddplantornas tillväxt genom att främja utvecklingen av rötter, stjälkar och blad. Detta kan ge starkare och friskare växter med bättre avkastning.
• Förbättrad stresstolerans hos groddplantor: Ultraljudsprimning av frön ökar groddplantornas förmåga att motstå miljöstressfaktorer som torka, salthalt och höga temperaturer.
• Minskad dödlighet hos groddplantor: Ultraljudsprimning av frön kan minska dödligheten hos groddplantor genom att främja jämn groning och tidig tillväxt, vilket kan bidra till att förhindra förlust av groddplantor på grund av ojämn uppkomst eller dålig tillväxt.

Tack vare dessa positiva effekter förbättrar ultraljudsinducerad fröprimning och groning grödornas kvalitet och kvantitet, vilket leder till mer framgångsrik groning, minskade produktionskostnader och ökad hållbarhet inom jordbruket.

Svepelektronmikroskopiska (SEM) bilder av Arabidopsis-frön.
a–c Frö som utsatts för ultraljudsbehandling vid 24°C i 30sec.
d, e torrt frö, f, g frö placerat i vatten i 4 dagar vid 4°C,
h, i, grodda frön.
Bilder och studie: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Ultraljudsprimning

Primning av frön i osmotiska ämnen såsom mannitol och polyetylenglykol (osmoprimning), saltlösningar (t.ex. CaCl₂, NaCl eller CaSO₄) (haloprimning) och i vatten (hydroprimning) kan enkelt förbättras genom användning av ultraljudsvågor. Ultraljudsinducerad fragmentering och perforering av fröskalet samt förstoring av frönas porstorlek leder till en högre vatten- och näringshållande förmåga hos frön och spannmålskärnor, vilket resulterar i förbättrad hydrering. Ultraljudsbehandling förbättrar masstransporten mellan fröet och den omgivande lösningen, vilket leder till ett ökat upptag av lösning (dvs. vatten, näringsämnen osv.) i fröet. Ultraljudsassisterad primning är en ekonomisk, enkel och säker teknik för att öka frönas förmåga till osmotisk anpassning och förbättra frögroning, plantetablering och grödproduktion under stressförhållanden.
Dessutom orsakar ultraljudsbehandling modifiering av endospermet, såsom nedbrytning av stärkelse genom ultraljudsbehandling, vilket ökar hastigheten hos enzymkatalyserade hydrolysreaktioner i fröna. Ökad enzymaktivitet och hydrolys påskyndar groning och embryotillväxt till följd av ultraljudsbehandlingen.
Läs mer om ultraljudsprimning här!
Ta reda på hur ultraljudsbehandling förbättrar produktionen av rullgräs!

Ultraljudsapparater för fröprimning och groning

Hielscher Ultrasonics levererar ultraljudsutrustning för förbättrad fröprimning, inklusive hydroprimning, osmoprimning och haloprimning. Kompakta ultraljudsapparater för forskning, utveckling och laboratoriearbete gör det möjligt att testa och fastställa optimala processparametrar för ultraljudsbehandlingen, medan ultraljudsutrustning av industrikvalitet används för storskalig behandling av kommersiellt saluförda frön genom en praktisk och mycket effektiv ultraljudsprimning med genomflöde.
För att förbättra frögroningen genom ultraljudsbehandling krävs ultraljudssystem som kan styras och justeras exakt. Eftersom ultraljudsvågor används för att stimulera fysiologiska aktiviteter i växtceller måste ultraljudsbehandlingens intensitet anpassas till den specifika frötypen och odlingssorten. Hielschers ultraljudssystem kan ställas in på låga amplituder som ger den kavitation och/eller oscillation som krävs för att prima frön för optimal groning och vitalitet. Fröbehandlingen kan utföras både satsvis och i kontinuerligt flöde. Det breda utbudet av tillbehör gör det enkelt att integrera ultraljud i befintliga anläggningar.
Hielschers ultraljudssystem ökar potentialen för god plantutveckling efter sådd.

Litteratur/Referenser

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Användning av ultraljudsvågor som primningsteknik för att påskynda och förbättra groningen av kornfrön: optimering av metoden med Taguchi-metoden. Journal of The Institute for Brewing vol. 114, nr 1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Effekten av botaniska extrakt framställda genom ultraljudsassisterad extraktion på vitkålsplantor (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) odlade under kontrollerade förhållanden. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effekten av förbehandling med ultraljud på kikärters (Cicer arietinum) vattenabsorptionsegenskaper. Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Ultraljudsvågors effekter på frön: en kort översikt. Agri Res & Tech Volume 6 Issue 3 – April 2017.