Ультразвукове праймування та пророщування
- Ультразвукове праймування насіння – корисний метод передпосівної обробки для насичення насіння водою й поживними речовинами та стимулювання проростання.
- Ультразвукова обробка – ефективний метод виведення насіння зі стану спокою та поліпшення характеристик проростання.
- Ультразвукове обладнання Hielscher забезпечує точне керування для отримання надійних результатів проростання та праймування насіння.
Ультразвукове праймування, проростання та пророщування насіння
Ультразвукове праймування насіння – це процес обробки насіння ультразвуковими хвилями з частотою приблизно 20 kHz у воді або інших відповідних поживних розчинах для поліпшення проростання та початкового росту. Швидке проростання та поява сходів є критично важливими чинниками успішного приживлення рослин і формування посівів сільськогосподарських культур. Виведення зі стану спокою та стимулювання проростання важливі для розмноження рослин і раннього отримання сіянців. Ультразвукова обробка насіння у воді, поживному розчині або розчині осмотично активної речовини поліпшує схожість і швидкість проростання та забезпечує вищий відсоток проростання порівняно з необробленим насінням.
Оброблена ультразвуком сочевиця (40Ws/g із використанням UP200St) порівняно із сочевицею без ультразвукової обробки: оброблена ультразвуком сочевиця демонструє вищу схожість і довші пагони.
Переваги ультразвукового праймування насіння
Інтенсивний ультразвук із частотою приблизно 20kHz істотно впливає на насінну оболонку, а також на масоперенесення та внутрішньоклітинні процеси. Нижче наведено докладну інформацію про основні ефекти ультразвукової обробки насіння та пов’язані з ними переваги.
- Підвищення схожості: Ультразвукове праймування насіння може підвищувати його схожість завдяки виведенню зі стану спокою, посиленню поглинання води та активації ферментів, що сприяють росту насіння. Адже ультразвукова обробка може активувати всередині насінини ферменти, відповідальні за розщеплення запасних поживних речовин та ініціювання проростання.
- Посилення поглинання води: Ультразвукова обробка може перфорувати насінну оболонку та клітинні стінки, завдяки чому згодом може підвищуватися проникність насінини для води та поліпшуватися поглинання води й поживних речовин. Це надає праймованому насінню перевагу, особливо в сухому або збідненому поживними речовинами ґрунті.
- Прискорення появи сходів: Ультразвукова обробка для праймування насіння може скоротити час до появи сходів із ґрунту, що може бути особливо корисним у ситуаціях, коли потрібне швидке формування посівів. Руйнуючи насінну оболонку та поліпшуючи її проникність для води, сприяючи набуханню й проростанню насіння, ультразвук може переривати стан спокою насіння.
- Посилення росту сіянців: Ультразвукове праймування насіння може стимулювати ріст сіянців, сприяючи розвитку коренів, стебел і листків. Це може забезпечувати міцніші, здоровіші рослини з вищою врожайністю.
- Підвищення стійкості сіянців до стресу: Ультразвукове праймування насіння підвищує здатність сіянців протистояти стресовим чинникам довкілля, як-от посуха, засолення та високі температури.
- Зменшення загибелі сіянців: Ультразвукове праймування насіння може знижувати рівень загибелі сіянців, сприяючи рівномірному проростанню та початковому росту, що може допомогти запобігти втраті сіянців через нерівномірну появу сходів або слабкий ріст.
Завдяки цим позитивним ефектам праймування та проростання насіння, індуковані ультразвуком, поліпшують якість і збільшують обсяг урожаю, забезпечуючи успішніше проростання, зниження виробничих витрат і підвищення сталості сільського господарства.
Ультразвукові апарати, як-от промисловий UIP6000hdT, використовують для ультразвукового праймування насіння в потоці, зокрема гідропраймування, осмопраймування та галопраймування.
- рівномірне та швидке проростання
- вищий індекс життєвої сили насіння
- довші корені та пагони
- підвищена активність α-амілази
- вища стійкість
- посилена гідратація
- збагачення поживними речовинами
- скорочення часу між сівбою та появою сходів
Зображення насіння Arabidopsis, отримані методом сканувальної електронної мікроскопії (СЕМ).
a–c Насіння, піддане ультразвуковій обробці за температури 24°C протягом 30sec.
d, e сухе насіння, f, g насіння, поміщене у воду на 4 дні за температури 4°C,
h, i, проросле насіння.
Зображення та дослідження: ©Lopez-Ribera et al. 2017
Ультразвукове праймування
Праймування насіння в осмотичних середовищах, таких як манітол, поліетиленгліколь (осмопраймування), у сольових розчинах (наприклад, CaCl2, NaCl або CaSO4) (галопраймування) та у воді (гідропраймування) можна легко поліпшити завдяки застосуванню ультразвукових хвиль. Спричинені ультразвуком фрагментація оболонки, перфорація та збільшення розміру пор насіння підвищують здатність насіння й зерна утримувати воду та поживні речовини, поліпшуючи гідратацію. Ультразвукова обробка поліпшує масоперенесення між насіниною та навколишнім розчином, завдяки чому насінина поглинає більше розчину (тобто води, поживних речовин тощо). Праймування за допомогою ультразвуку – економічний, простий і безпечний метод підвищення здатності насіння до осмотичної адаптації та поліпшення проростання насіння, приживлення проростків і продуктивності сільськогосподарських культур у стресових умовах.
Крім того, ультразвукова обробка спричиняє модифікацію ендосперму, зокрема розщеплення крохмалю під дією ультразвуку, що підвищує швидкість реакцій гідролізу, які каталізуються ферментами всередині насіння. Підвищення активності ферментів та посилення гідролізу внаслідок ультразвукової обробки прискорюють проростання й ріст зародка.
Дізнайтеся більше про ультразвукове праймування тут!
Дізнайтеся, як ультразвукова обробка поліпшує виробництво рулонного газону!
Ультразвукові апарати для праймування та пророщування насіння
Hielscher Ultrasonics постачає ультразвукове обладнання для поліпшення праймування насіння, зокрема гідропраймування, осмопраймування та галопраймування. Компактні ультразвукові апарати для досліджень і розробок та лабораторних робіт дають змогу випробовувати й визначати оптимальні параметри ультразвукового процесу, тоді як ультразвукове обладнання промислового класу застосовується для масштабної обробки насіння, що надходить у комерційний обіг, шляхом зручного та високоефективного ультразвукового праймування в потоці.
Для поліпшення проростання насіння за допомогою ультразвукової обробки потрібні ультразвукові системи з точним керуванням і регулюванням. Оскільки ультразвукові хвилі використовують для стимуляції фізіологічної активності рослинних клітин, інтенсивність ультразвукової обробки необхідно адаптувати до конкретного виду насіння та сорту. Ультразвукові системи Hielscher можна налаштувати на малі амплітуди, що забезпечують кавітацію та/або коливання, необхідні для праймування насіння задля оптимального проростання та життєздатності. Насіння можна обробляти як партіями, так і в режимі безперервного потоку. Широкий асортимент приладдя дає змогу легко інтегрувати ультразвукову обробку в наявні виробничі приміщення.
Ультразвукові системи Hielscher підвищують потенціал інтенсивного розвитку проростків після сівби.
Ультразвуковий апарат UP400St для праймування насіння невеликими партіями на етапі досліджень і розробок. Ультразвукова обробка забезпечує швидше проростання, вищий вміст поживних речовин та кращу життєздатність проростків.
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| від 1 до 500mL | від 10 до 200mL/min | UP100H |
| від 10 до 2000mL | від 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| від 0,1 до 20L | від 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| від 10 до 100L | від 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| від 15 до 150L | від 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | від 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більша | кластер пристроїв UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Джерела
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Застосування ультразвукових хвиль як методу праймування для прискорення та поліпшення проростання насіння ячменю: оптимізація методу за підходом Тагуті. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Вплив рослинних екстрактів, отриманих шляхом екстракції за допомогою ультразвуку, на розсаду білоголової капусти (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.), вирощену в контрольованих умовах. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Вплив попередньої ультразвукової обробки на характеристики водопоглинання нуту (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Вплив ультразвукових хвиль на насіння: стислий огляд. Agri Res & Tech Том 6 Випуск 3 – April 2017.
Корисні відомості
Проростання
Проростання насіння описує розвиток і ріст рослини з насінини. У результаті проростання формується проросток; цей процес охоплює метаболічні процеси, а також появу зародкового корінця та брунечки. Повністю сформована насінина містить зародок і поживні речовини, оточені насінною оболонкою. За належних умов насінина починає проростати, а зародкові тканини продовжують рости, формуючи проросток. Найважливішими чинниками проростання насіння є вода, кисень, температура та світло.
Передпосівна обробка
Підвищення сили росту насіння – це технічний термін, що описує корисні обробки насіння після збирання врожаю, але до сівби, з метою поліпшення проростання та росту проростків. Для передпосівної обробки насіння застосовують різні методи, щоб підвищити схожість і рівномірність росту проростків. Передпосівні обробки включають механічні впливи (наприклад, ультразвукову обробку, товчення, тертя, скарифікацію), обробку гарячою або киплячою водою, сухе прогрівання, хімічну обробку (наприклад, гібереловою кислотою/гібереліном, сірчаною кислотою) або електричну обробку. Ці обробки насіння застосовують з метою підвищення його сили росту. Сила росту насіння – це якісна оцінка потенційної здатності насіння проростати, давати сходи в польових умовах і зберігатися за умов, відмінних від стандартних умов пророщування. Силу росту насіння вимірюють за допомогою відповідних випробувань.
Модифікація ендосперму
Ендосперм – це тканина, що утворюється всередині насіння більшості квіткових рослин після запліднення. Він оточує зародок і забезпечує його поживними речовинами у формі крохмалю, хоча також може містити олії та білки. Ендосперм можна модифікувати ферментативним шляхом, що є важливим етапом під час солодорощення ячменю. Під час солодорощення для модифікації крохмалистого ендосперму ячменю переважно використовують ферменти бета-глюканази та ендопротеази.
Hielscher Ultrasonics виробляє високопродуктивні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторному, пілотному та промисловому масштабах.
Hielscher Ultrasonics виробляє високопродуктивні ультразвукові гомогенізатори від лабораторних до промислових розмірів.