DE69510459T2

DE69510459T2 - Vorkeimung von saat

Info

Publication number: DE69510459T2
Application number: DE69510459T
Authority: DE
Inventors: John Michael Terence Mckee; Hugh Robert Rowse
Original assignee: BTG International Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2015-09-16
Also published as: WO1996008132A1; MX9701956A; DE69510459D1; JPH10506009A; EP0781086A1; EP0781086B1; CA2198380C; US5873197A; US5992091A; DK0781086T3; CA2198380A1; EP0904681A1; GB9418763D0; ES2134490T3; JP3967770B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Samen oder Saatgut, um deren Wassergehalt zu steuern, insbesondere zum "Priming" und/oder zum Keimen von Samen oder zum Induzieren einer Austrocknungstoleranz in diesen. Das Verfahren der Erfindung stellt einer Priming-Behandlung unterzogene, gekeimte oder austrockungstolerant gemachte Samen bereit. Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens bereit.
Die "Priming" von Saatgut ist ein Verfahren zum Behandeln von Pflanzensamen, das es diesen ermöglicht, eine schnellere und gleichförmigere Keimung beim Säen oder Anpflanzen zu durchlaufen, mit der Option, diese gleichzeitig mit Fungizid oder anderen Konservierungsmitteln zu behandeln, die einen Schutz während der Verarbeitung oder nach dem Säen bereitstellen und eine längere Lagerung von diesen, z. B. in Päckchen, die am Verkaufsort ausgestellt werden, ermöglichen.
Dieses Verfahren ermöglicht, daß die Samen ausreichend Wasser absorbieren, um zu ermöglichen, daß ihre vor dem Keimen ablaufenden metabolischen Prozesse einsetzen, und hält sie dann in diesem Stadium an. Die Menge an absorbiertem Wasser muß sorgfältig gesteuert werden, da zu viel es dem Saatgut einfach ermöglichen würde, zu keimen, und zu wenig zu einer Alterung des Saatguts führen würde. Ist einmal die korrekte Menge an Wasser absorbiert worden, dann ist es notwendig, das Saatgut bei jenem Wassergehalt für eine Zeitspanne, typischerweise eine oder zwei Wochen, zu halten, bevor es erneut zu seinem ursprünglichen Wassergehalt für eine Lagerung getrocknet wird. Bei einem nachfolgenden Aussäen keimen die Samen üblicherweise schneller und gleichförmiger als natürliche, einem Priming nicht unterworfene Samen und, wo es die geographische Lage des Orts der Priming-Behandlung zuläßt, können die Samen direkt nach dem Priming ohne Trocknen ausgesät werden, wonach sie so gar noch schneller keimen als jene, die durch Priming behandelt ("primed") und getrocknet wurden.
Die herkömmliche Weise zum Priming von Samen bestand darin, sie in eine belüftete Lösung eines osmotischen Materials, üblicherweise Polyethylenglycol (PEG) einzutauchen. Die Samenhülle ist mehr oder weniger semipermeabel für PEG, so daß das osmotische Potential der Samen dazu neigt, mit jenem der Lösung zu äquilibrieren; dabei wird die PEG-Konzentration so ausgewählt, daß sie es nicht ermöglicht, daß die Samen ausreichend Wasser zum Keimen absorbieren. Dies funktioniert für viele Spezies gut, aber das Priming großer Mengen von Samen erfordert große Mengen an PEG-Lösung und dies kann Entsorgungsprobleme aufwerfen, insbesondere wenn Fungizide zugesetzt worden sind. Das Eintauchen in Flüssigkeit beschränkt auch die Sauerstoffabsorption und einige Samen, insbesondere Zwiebeln; werden nur dann zufriedenstellend durch Priming vorbehandelt, wenn die Lösung unter Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft belüftet wird.
Um die Probleme des Priming mit PEG in großem Maßstab zu vermeiden, wurde das als "drum priming" (Trommel-Priming) bekannte System entwickelt (siehe US 5119589 = GB 2192781). Dieses umfaßt, zuerst Tests an einer Samencharge auszuführen, um den optimalen Hydratationsgrad zu bestimmen, und dann wird die Gesamtmenge an Samen in einer Trommel, die langsam um ihre horizontale Längsachse gedreht wird, hydratisiert. Wasser wird der Trommel langsamer zugesetzt, als die Samen dies absorbieren können, so daß sie hydratisiert werden, ohne daß sie jemals feucht zu werden scheinen. Das Saatgut wird als nächstes in einer sich drehenden Trommel mit Zugang zu Luft für eine für deren Typ geeignete Zeitdauer vor dem Trocknen inkubiert.
Ein alternatives Verfahren zum Priming von Samen ist als "matrix priming" (Matrix-Priming) bekannt und umfaßt nicht die Verwendung von PEG, sondern verwendet ein Absorptionsmedium, wie Ton oder Torf, um Wasser zu absorbieren und dieses danach auf die Samen zu übertragen (siehe US 4912874). Das Ausmaß der Samenhydratation wird gesteuert, indem der Wassergehalt des Mediums und das Medium/Samen-Verhältnis verändert werden. Das Verfahren wird vervollständigt durch die Entfernung der Samen von dem Medium, wobei gegebenenfalls eine Trocknung erfolgt. Sowohl Trommel- als auch Matrix-Priming sind entwickelt worden, um die Probleme einer Verwendung von PEG beim Priming großer Mengen an Saatgut zu vermeiden.
Weitere Saatgutbehandlungen, die eine Kontrolle des Wassergehalts des Saatguts umfassen, sind Behandlungen zur Keimung und zur Induktion von Austrocknungstoleranz. Eine Behandlung zum Herstellen gekeimter Samen kann eine Behandlung, die dem Priming, wie es vorstehend beschrieben wurde, ähnlich ist, umfassen, wobei die Behandlung fortgesetzt wird, bis das Würzelchen auftritt. So hergestelltes Saatgut kann des weiteren wieder getrocknet und/oder, wie in US 4905411 beschrieben, überzogen werden. Eine Abtrennung des gekeimten Saatguts von einem Priming unterzogenem Saatgut kann unter Verwendung einer Samenklassifiziervorrichtung ausgeführt werden, die so betrieben wird, daß Samen, die Anzeichen für das Auftreten von Würzelchen zeigen, von jenen, die das nicht tun, abgetrennt werden. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren werden durch die Offenbarung von Kirin Brewery Co. Ltd., JETRO, Mai 1994, exemplarisch veranschaulicht, wo eine Video-CCD-Kamera verwendet wird, um Samen hinsichtlich Gewebefarbe und -größe zu beobachten, und eine Kompressorvorrichtung verwendet wird, um ausgewähltes entwickeltes Saatgut von nicht-entwickeltem Saatgut wegzubewegen. Eine Behandlung zur Induktion von Austrocknungstoleranz bei Saatgut mit aufgetretenen Würzelchen wird durch WO 94/05145 exemplarisch veranschaulicht, wo der Gehalt der Samen zwischen 35 und 55 Gew.-% gehalten wird, so daß das aufgetretene Würzelchen sich nicht entwickelt, während andere metabolische Prozesse weiterhin ablaufen.
Die Erfindung stellt ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zum Steuern des Wassergehalts von Samen bereit, das keine konstante aktive Zugabe von Wasser benötigt, wie sie bei einem herkömmlichen Trommel-Priming benötigt wird, sondern sie verwendet eine semipermeable Membran, um den Übergang von Wasser aus einer Lösung mit einem festgelegten osmotischen Druck zu den Samen zu vermitteln. Die Verwendung dieses Verfahrens ermöglicht den Aufbau automatisierter Formen der Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Die Erfindung befaßt sich auch mit Erfordernissen zum gleichzeitigen Behandeln kleiner Mengen an Saatgut in mehreren Chargen, was beispielsweise erforderlich ist, wenn hochwertige Blumensamen verschiedener Sorten mittels Priming vorbehandelt werden sollen, mit den Vorteilen eines Trommel-Priming gegenüber dem Matrix-Priming bezüglich der Nachbehandlung zur Samentrennung.
Besondere Vorteile werden erzielt, wenn das Verfahren und die Vorrichtung verwendet werden, um Samen zu behandeln, die schleimige Hüllen aufweisen, beispielsweise solche, wie Stiefmütterchen- und Salbeisamen, und insbesondere um solche Samen mittels Priming vorzubehandeln. Diese Samen sprechen auf andere Wasserbehandlungsmethoden, z. B. Priming-Methoden, nicht gut an, da die Schleimschicht mit Wasser quillt und den für die Vorkeimung und Samenentwicklung erforderlichen Gasaustausch einschränkt.
Es ist darüber berichtet worden, daß eine Vorrichtung mit einer semipermeablen Membran zur Modellierung des Wasserstresses bei der Samenkeimung in einem Samenbett (siehe Rowse et al. (1986), Rep. Natn. Veg. Res. Stn. for 1985) verwendet worden ist, wobei Samen zwischen einer Keramikplatte und einem semipermeablen Beutel mit PEG-Lösung gekeimt worden sind, mit einer Weiterentwicklung durch Fyfield et al. (1989), J. Experimental Botany, Band 40, No. 215, S. 667-674. Diese spätere Arbeit war nicht auf die Produktion von Samen für ein erneutes Trocknen und/oder eine Verpackung gerichtet, sondern beschäftigte sich mit der Ermittlung der idealen Bedingungen für das Auftreten von Würzelchen in Mungobohnensamen.
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Behandeln von Saatgut, um eine Steuerung von dessen Wassergehalt zu bewirken, bereitgestellt, welches umfaßt, das Saatgut mit einer ersten Oberfläche einer semipermeablen Membran mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche in Kontakt zu bringen, wobei die zweite Oberfläche in direktem Kontakt steht mit einer Lösung mit einem vorbestimmten osmotischen Potential, so daß das Saatgut Wasser aus der Lösung durch die Membran ab zieht, wobei das Saatgut und die semipermeable Membran konstant oder periodisch dazu gebracht werden, sich relativ zueinander zu bewegen, um so konstant oder periodisch das Saatgut in Bezug auf die erste Oberfläche umzuorientieren, so daß der Übergang von Wasser gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Saatguts erfolgt.
In einem bevorzugten Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Priming oder zum Keimen oder zur Induktion von Austrocknungstoleranz in Saatgut bereitgestellt, wobei die Lösung mit einem vorbestimmten osmotischen Druck so ist, daß es ermöglicht wird, daß das Saatgut Wasser aus ihr durch die semipermeable Membran abzieht, wobei die Zeitspanne, für welche das Saatgut behandelt wird, ausreichend ist, um vor dem Keimen ablaufende metabolische Prozesse innerhalb des Saatguts ablaufen zu lassen bis zu einem beliebigen Grad einschließlich jenes Grads, der unmittelbar dem Auftreten von Würzelchen vorangeht; für die Priming-Vorbehandlung, bis zum Auftreten von Würzelchen für die Keimung, und die nicht ausreichend ist, um das Würzelchenwachstum zu unterstützen, aber ausreicht, um andere metabolische Prozesse weiterhin ablaufen zu lassen, in dem Falle der Induktion von Austrocknungstoleranz.
Vorzugsweise läßt man die Samen und die semipermeable Membran sich relativ zueinander bewegen, so daß die Samen konstant in Bezug auf die erste Oberfläche umorientiert werden, wodurch sie Wasser gleichmäßig über ihre gesamte Oberfläche aufnehmen, wobei dies insbesondere dadurch bewirkt wird, indem bewirkt wird, daß die Samen über die Membran rollen oder taumeln. Mehr bevorzugt wird die semipermeable Membran in Form eines Rohrs, z. B. mit polygonalem oder kreisförmigem Querschnitt, vorgesehen, und dieses Rohr wird gedreht, wobei sich die Samen auf dessen innerer Oberfläche befinden und die Lösung zwischen dessen äußerer Oberfläche und einem weiteren Körper, mit dem die Membran wasserdicht verschweißt ist oder von dem die Membran ein integraler Teil ist, enthalten ist.
Die semipermeable Membran ist so, daß, wenn die zweite Oberfläche (d. h. die äußere Oberfläche des Rohrs) mit Lösung in Kontakt kommt, die erste Oberfläche (d. h. die innere Oberfläche des Rohrs) trocken zu sein scheint. Es ist bevorzugt, daß nur der Kontakt des Samens oder eines anderen intermediären absorbierenden Körpers mit der ersten Oberfläche zu dem Übergang von Wasser von der zweiten Oberfläche führt. Um die Zurückhaltung der Samen innerhalb der Grenzen des Rohrs aus der semipermeablen Membran bei einer Verwendung zu erleichtern, ist es bevorzugt, das Rohrformat mit Rückhalteelementen, z. B. Endkappen, die an jedem Ende angebracht sind, zu verwenden.
Am meisten bevorzugt ist die semipermeable Membran auf einem Rahmen innerhalb einer trommelförmigen Vorrichtung so angeordnet, daß sie die trommelförmige Vorrichtung in innere und äußere Kammern aufteilt, die in Bezug auf einen Wasserübergang zwischen den beiden außer durch die semipermeable Membran selbst isoliert sind. Die zweite Kammer wird vorzugsweise vervollständigt durch ein oder mehrere andere nicht-permeable Wandelemente, vorzugsweise einschließlich dem/denjenigen, auf das /die das Rohr aus der semipermeablen Membran montiert ist.
Die semipermeable Membran kann aus irgendeinem Material hergestellt sein, das für Wasser durchlässig, aber für die Lösung mit dem vorbestimmten osmotischen Druck undurchlässig ist. Passenderweise sind Membranen jene aus Cellulose- und/oder Polycarbonatmaterialien, wobei gegebenenfalls der Zusatz von Fungizid zu der Lösung erforderlich ist, wenn Cellulosemembranen verwendet werden, um Pilzwachstum auf der Membran zu verhindern. Geeignete Membrantypen umfassen jene, die für eine Dialyse, z. B. für eine "Visking"-Dialyse, verwendet werden.
Wenn sie zu einem Rohr geformt wird, kann die Membran jede beliebige Querschnittsform annehmen, kann aber passenderweise eine einfache Form von z. B. kreisförmiger oder polygonaler, z. B. quadratischer oder hexagonaler Natur, sein. Die Geschwindigkeit, mit der das Rohr gedreht wird, wobei sich die Samen in dessen innerem Volumen befinden, wird mit dessen Durchmesser variieren. Die Geschwindigkeit sollte ausreichend sein, um die Umorientierung der Samen in Bezug auf die Oberfläche zu bewirken, wobei keine speziellen Beschränkungen beabsichtigt sind. Typischerweise werden dies ungefähr 0,8 bis 1,2 UpM für eine Einheit mit 110 mm Durchmesser sein.
Die Priming-Bedingungen in Bezug auf osmotisches Potential werden von Saatgut zu Saatgut variieren, wobei Lösungen, die zwischen -0,5 und -2,0 MPa osmotisches Potential bereitstellen, typischerweise für Priming oder Keimung verwendet werden. Ein geeignetes osmotisches Potential zum Belasten von Samen mit einem Streß zur Induktion von Austrocknungstoleranz wird durch einfaches Experimentieren an der Laborbank bestimmt, wird jedoch so sein, daß ein Wassergehalt in dem Samen erzeugt wird, der ausreicht, um das Würzelchenwachstum zu inhibieren, aber ausreichend hoch ist, um andere metabolische Prozesse weiterhin ablaufen zu lassen, z. B. indem ein Wassergehalt von 35 bis 55% des Gewichts der Samen bereitgestellt wird. Bevorzugte Bedingungen stimmen mit jenen überein, die in WO 94/05145 offenbart wurden.
Die bevorzugte Temperatur, bei der das Verfahren der Erfindung ausgeführt wird, kann mit den zu behandelnden Samen variieren, liegt aber typischerweise zwischen 10 und 25ºC, mehr bevorzugt zwischen 15 und 20ºC für Priming und Austrockungstoleranzinduktion, und beträgt gegebenenfalls bis zu 40ºC für eine Keimung. Eine solche Temperatursteuerung wird geeigneterweise erzielt, indem das Drehen des Rohrs innerhalb eines Antriebsrahmens, der innerhalb einer Umgebung mit Temperaturkontrolle montiert ist, z. B. in einem temperaturgesteuerten Raum, ausgeführt wird.
Indem das bevorzugte Röhrenmembranverfahren der Erfindung, bei welchem innere und äußere Kammern eine Anzahl von Samen bzw. eine Lösung mit vorbestimmtem osmotischem Potential enthalten, verwendet wird, werden Vorteile bereitgestellt, indem Samen konstant gemischt werden, so daß ein gleichmäßiger Zugang zu der wasserzuführenden Membran angeboten wird, die osmotische Lösung (z. B. wäßrige PEG-Lösung) konstant bewegt oder gerührt wird, um Konzentrationsgradienten zu minimieren, die sich andernfalls aufbauen würden, wenn Wasser durch die Membran hindurch aufgenommen wird, und Temperaturgradienten vermieden werden, die andernfalls es ermöglichen würden, daß reines Wasser zu kühleren Teilen der Einheit destilliert, und es folglich Sa men ermöglichen würden, zu viel Wasser an einem Kontaktpunkt aufzunehmen.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung bereitgestellt, wobei diese eine semipermeable Membran mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche umfaßt, wobei die erste Oberfläche so ausgebildet ist, daß sie mit einem bei der Anwendung zu behandelnden Saatgut in Kontakt steht, und die zweite Oberfläche in einer Kammer angeordnet ist, die so ausgebildet ist, daß sie eine Lösung mit vorbestimmtem osmotischen Potential in Kontakt mit der zweiten Oberfläche enthält, so daß bei der Anwendung das Saatgut Wasser aus der Lösung durch die Membran abziehen kann, wobei die Vorrichtung Mittel umfaßt, um die Membran so zu bewegen, daß die erste Membran und das Saatgut sich in Bezug zueinander bewegen, wodurch das Saatgut periodisch oder konstant in Bezug auf die erste Oberfläche umorientiert wird, so daß der Übergang von Wasser gleichförmig über deren gesamten Oberflächenbereich stattfindet.
Die semipermeable Membran wird vorzugsweise in Form eines Rohrs mit kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt bereitgestellt, das so drehbar ist, daß es die Samen auf seiner inneren Oberfläche tragen kann, wobei die Lösung in der Kammer zurückgehalten wird, die zwischen dessen äußerer Oberfläche und einem weiteren Körper, mit dem die Membran in wasserdichter Weise verschweißt ist, gebildet wird. Die relative Bewegung der ersten Oberfläche und der Samen induziert vorzugsweise eine rollende und taumelnde Bewegung der Samen über die Oberfläche.
Vorzugsweise ist die semipermeable Membran so, daß, wenn die äußere Oberfläche des Rohrs mit Lösung in Kontakt kommt, die innere Oberfläche des Rohrs trocken zu sein scheint, wobei insbesondere nur der Kontakt des Samens oder irgend eines anderen absorbierenden Körpers mit der ersten Oberfläche zu einem Übergang von Wasser zu der ersten Seite führt. Das Rohr wird geeigneterweise mit Endkappen versehen. Am passendsten ist die semipermeable Membran auf einem Trägerrahmen, z. B. einem rohrförmigen Rahmen, innerhalb einer trommelförmigen Vorrichtung angeordnet, so daß sie die trommelförmige Vorrichtung in innere und äußere Kammern unterteilt, die in Bezug auf den Wasserübergang zwischen den beiden außer durch die semipermeable Membran selbst isoliert sind. In einer solchen Ausführungsform wird die äußere Kammer geeigneterweise durch andere nicht-durchlässige Wandelemente vervollständigt, einschließlich jenen, auf welche das semipermeable Membranrohr montiert ist. Die semipermeable Membran ist aus jedem beliebigen Material hergestellt, das für Wasser durchlässig ist, aber für die Lösung mit vorbestimmtem osmotischem Druck undurchlässig ist. Vorzugsweise ist die semipermeable Membran aus für eine Dialyse geeignetem Cellulose- und/oder Polycarbonatmaterial hergestellt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rohr so montiert, daß seine Längsachse im wesentlichen horizontal in einer trommelförmigen Vorrichtung orientiert ist, welche ihrerseits in einen Walzen- oder Trommelrahmen montiert werden kann, so daß sie angetrieben werden kann, so daß sie sich dreht und folglich das Rohr dazu veranlaßt, sich um seine Längsachse zu drehen. Folglich stellt eine bevorzugte Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung die vorstehend beschriebene Vorrichtung zusammen mit einem Mittel zum Drehen derselben um ihre horizontal angeordnete Längsachse bereit, wobei dieses Antriebsmittel vorzugsweise einen maschinell angetriebenen Walzen- oder Trommelrahmen umfaßt.
Für die Fachleute auf diesem Gebiet versteht es sich, daß die individuellen Samen, wenn sie in Mengen in die durch die innere Membranoberfläche gebildete Kammer eingebracht werden, ihr Wasser nicht direkt von der semipermeablen Membran, sondern von benachbarten Samen abziehen könnten. Solange als solche Samen periodisch oder kontinuierlich umorientiert werden, so daß eine gleichmäßige Wasserverteilung erzielt wird, wird ein solcher Mechanismus als für die Zwecke der Erfindung geeignet angesehen. Folglich soll es keine Beschränkung auf die Wirkungsweise auf sämtliche Samen geben, außer daß mindestens einer oder einige der Samen die Membran direkt berühren sollten.
Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung und die durch das Verfahren erzeugten Samen werden jetzt nur zur Veranschaulichung durch Bezugnahme auf die nachfolgenden nicht- beschränkenden Figuren und Beispiele beschrieben. Weitere Ausführungsformen, die in den Umfang der Erfindung fallen, werden sich für die Fachleute auf diesem Gebiet im Lichte dieser ergeben.

FIGUREN

Fig. 1: zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer auf eine Trommel montierten Membranvorrichtung nach der Erfindung, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Fig. 2: zeigt eine Querschnittsansicht, von der Seite gesehen, der in Fig. 1 gezeigten, auf eine Trommel montierten Membranvorrichtung.
Fig. 3: zeigt eine axiale Endansicht der auf eine Trommel montierten Membranvorrichtung von Fig. 1 in montierter Form für eine Rotation auf einem angetriebenen Walzen- oder Trommelrahmen.
Fig. 4: zeigt eine perspektivische Schnittansicht der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung von Beispiel 2.
Fig. 5: zeigt einen Querschnitt durch das Ende der Vorrichtung von Beispiel 2 in einer Ansicht, in der die Längsachse horizontal angeordnet ist.
Fig. 6: zeigt eine Ansicht des Verschlusses und der Kreisringe der Vorrichtung von Beispiel 2, gesehen in der Richtung der in Fig. 5 vorgesehenen Pfeile.

BEISPIEL 1: Vorrichtung der Erfindung:

Eine "Priming"-Vorrichtung der Erfindung, wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, besteht aus einer aus zwei konzentrischen Zylindern gebildeten Trommel, einem inneren PVC- Zylinder (1), der ein starres und hochgradig perforiertes Rohr ist, das ein flexibles Rohr (2) aus einer semipermeablen Membran bei der Verwendung trägt, und einem äußeren unperforierten PVC-Zylinder (3). Plexiglasverschlüsse (4) werden an beiden Enden des inneren Zylinders vorgesehen und schließen eine Lösung mit festgelegtem osmotischem Potential in der Kammer (5) dicht ein, die zwischen dem äußeren Zylinder (3) und der Membran (2) gebildet wird, und halten Samen in der inneren Kammer (6) zurück, wobei die Grenzfläche durch Dichtungsringe aus 2 mm- Gummilagen (7) gebildet wird. Es werden Samen in der Kammer (6), die durch die innere Oberfläche der Membran (2) gebildet wird, vorgelegt. Die Membran (2) ist eine röhrenförmige "Visking"-Dialysemembran, deren Durchmesser mit dem der Kammer (6) übereinstimmt und die aus Cellulose hergestellt ist; sie wird von Medicell International Ltd., 239 Liverpool Road, London N1 1LX, Vereinigtes Königreich, vertrieben. Um eine Drehung der Membran in Bezug auf die Samen bei einer Verwendung zu ermöglichen, wird die Trommel auf einen Walzenrahmen ("Bellco cell production roller apparatus") unter Verwendung von Gummiwalzen montiert. Für eine Verwendung in diesem Rahmen werden drei Größen von Trommeln der Erfindung bereitgestellt, die jeweils ein unterschiedliches Fassungsvermögen für Samen aufweisen, wobei ein Fassungsvermögen von 25 g 64 mm Durchmesser bei 58 mm Länge darstellt, 50 g Fassungsvermögen 64 mm Durchmesser bei 144 mm Länge darstellt und 100 g Fassungsvermögen 81 mm Durchmesser und 210 mm Länge darstellt, wobei sämtliche Werte Abmessungen des inneren Zylinders darstellen. Der innere Zylinder wird innerhalb des äußeren Zylinders über die fixiert befestigte Endabdeckung (4a) und die entfernbare Endabdeckung (4b), die durch eine Schraube (8), einen Stab (10) und eine Flügelmutter (9) festgehalten wird, an seinem Ort fixiert. Die Schraube (11) ermöglicht den Zugang zu der Kammer (5) zum Ergänzen des Wassergehalts der Lösung, während Schraube (8) einen zentralen Durchgang aufweist, der einen Übergang von Atmungsgasen zu und aus der Atmosphäre ermöglicht.

BEISPIEL 2: Alternative Vorrichtung der Erfindung

Eine alternative Konfiguration einer Vorrichtung der Erfindung ist in den Fig. 4 bis 6 gezeigt. In Fig. 4 definieren ein äußerer PVC-Zylinder (12) und ein innerer perforierter PVC-Zylinder (13) zwischen sich eine äußere Kammer (14), die von einer inneren Kammer (15) in Bezug auf den Flüssigkeitsfluß durch ein semipermeables Membranrohr (16), dessen Bezugsquelle wie in Beispiel 1 beschrieben ist, getrennt ist.
Der innere Zylinder ist in Bezug auf den äußeren Zylinder mittels zweiteiliger Plexiglas-Kreisringe (17) montiert, die ihrerseits auf dem äußeren Zylinder (12) über dazwischenliegende Befestigungselemente (18) und Schrauben (19a, 19b, 20) montiert sind, wobei die Anwesenheit von zwei Schrauben (19a und 19b), die die Elemente (18) an dem Zylinder fixieren, eine Bewegung des Elements aus der axialen Anordnung mit Schrauben (20) heraus verhindert. Die Schrauben (20) tragen O-Ringe (20a). Die Kreisringe bestehen aus Vorderplatten (17a) mit rückwärtigen Platten (17b), die auf diese durch Schrauben (25) geschraubt sind, wobei sich kreisringförmige Dichtungsringe aus Gummilagen (22) zwischen diesen befinden. Eine Lösung mit vorbestimmtem osmotischem Potential wird in Kammer (14) eingefüllt durch eine oder beide der zwei Öffnungen, die bei einer Verwendung durch Schrauben (21), die O-Ring-Abdichtungen (21a) um ihrer Schäfte herum aufweisen, verschlossen sind. Diese Schrauben sind zugänglich durch Durchgangslöcher (24) in Endverschlüsen (23). Die Dichtungsringe (22) aus Gummilagen liegen zwischen den Kreisringen und den äußeren und inneren Zylindern (12) und (13) an jedem Ende der Vorrichtung, um ein Lecken von Lösung aus der Kammer zu verhindern. Die semipermeable Membran (16) wird quer über den inneren Zylinder zwischen den Dichtungen und dem Zylinder (13) gelehrt/dicht gehalten. Die innere Kammer (15) ist durch Plexiglasverschlüsse (23) an jedem Ende verschlossen, wobei diese an Ort und Stelle durch Muttern (27) gehalten werden, in die mit einem Gewinde versehene Metallstifte (28), die aus den Kreisringen hervorragen, oder ähnliches mit einem Gewinde versehenes Befestigungszubehör eingreifen, die diese an die Kreisringe an jedem Ende in ablösbarer Weise anheften. Mindestens einer der Verschlüsse (23) hat ein Luftloch, das einen passiven Austausch von Atmungsgasen zwischen der Kammer (15) und der Atmosphäre erlaubt.

BEISPIEL 3: Priming-Verfahren der Erfindung

Eine Anzahl von Trommelvorrichtungen von Beispiel 1 oder 2 wurden zu zwischen 33% und 50% des Volumens der äußeren Kammer (5, 14) mit wäßrigen Lösungen von PEG (Molekulargewicht 20000) zur Erzeugung von osmotischen Stärken zwischen -0,6 und -1,9 MPa, wie geeignet, gefüllt. Die jeweiligen Kammern (6, 15) wurden mit Mengen an Samen abhängig von dem in Beispiel 1 angegebenen Fassungsvermögen gefüllt und die Enden mit den Verschlüssen (4, 23), die auf die Dichtungsringe (7, 22) montiert wurden, verschlossen. Die Trommeln wurden mit den seitlichen Oberflächen von deren äußeren Zylindern auf den Walzen eines "Bellco cell production roller apparatus" (siehe Fig. 3) in einem temperaturgesteuerten Raum bei 15ºC angeordnet und mit 0,8 UpM für Zeitspannen, wie in der Tabelle 2 unten beschrieben, gedreht.
Die Wasseraktivität der PEG-Lösung wurde indirekt in festgelegten Zeitabständen, z. B. einmal täglich, gemessen, indem ohne Samen gewogen wurde, um die Veränderung des Wassergehalts der äußeren Kammer zu bestimmen, und Wasser zugesetzt wurde, um das ursprüngliche Gewicht und folglich den ursprünglich ausgeübten osmotischen Druck wiederherzustellen. Ein Computerprogramm wurde verwendet, um gleichzeitig eine Mehrzahl von Einheiten zu betreiben, das Einzelheiten jeder Trommeleinheit aufzeichnete und eine peristaltische Pumpe steuerte, um korrekte Wassermengen zuzusetzen, wobei Wasserpotentialveränderungen automatisch aufgezeichnet wurden.
Die unter Verwendung dieses Protokolls erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 veranschaulicht, wobei Tabelle 1 die für verschiedene Samen unter Verwendung des Verfahrens der Erfindung verwendeten Priming-Bedingungen angibt und Tabelle 2 Ergebnisse von Keimungstests für diese und "natürliche", d. h. keinem Priming unterzogene Samen angibt. TABELLE 1: Priming-Bedingungen für frische und getrocknete, einem Priming unterworfene Samen verschiedener Spezies bei 15ºC
Da das vorliegende Verfahren von großen Pflanzenanbauern zum Ziehen von Pflanzen unter Glas, einer Situation, wo die Produktion einem festgelegten Plan folgt und durch schlechtes Wetter nicht unterbrochen wird, verwendet werden kann, war es möglich, eine Verwendung von ungetrocknetem, d. h. frisch einem Priming unterworfenem Saatgut, das begrenzte Lagerungsdauer aufweist, in Betracht zu ziehen, da dies bei einigen Spezies eine schnellere und gleichförmigere Keimung bewirkt. Die Leistungseigenschaften dieser Samen ist ebenfalls in Tabelle 2 angegeben.
Ein erneutes Trocknen nach dem Priming wurde unter Verwendung von Standardtechniken, die den Fachleuten auf diesem Gebiet wohlbekannt sind, wo erforderlich, ausgeführt. TABELLE 2: Ergebnisse von Keimungstests an unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen MPa und Zeitspannen einem Priming unterzogenem Saatgut TABELLE 2: Ergebnisse von Keimungstests an unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen MPa und Zeitspannen einem Priming unterzogenem Saatgut (Fortsetzung)
* = Tage bis zur Keimung
Folglich kann anhand dieser Ergebnisse festgestellt werden, daß getrocknete Primelsamen bereitgestellt worden sind, die in sechs Tagen oder weniger keimen können, während erhaltene getrocknete Stiefmütterchensamen in 60 h oder weniger keimen können.

BEISPIEL 4: Keimungsverfahren der Erfindung

Es wird das Verfahren von Beispiel 3 verwendet, aber die Zeitspanne, für die die Samen behandelt werden, wird erhöht, bis zumindest einige der Samen Anzeichen des Auftretens von Würzelchen zeigen. Dann werden die Samen in eine Samenklassifizierungsvorrichtung des von Kirin Brewery in JETRO, Mai 1994, beschriebenen Typs überführt, die durch Vorsehen hohler Vorsprünge von der sich drehenden Klassifiziertrommel angepaßt worden war. Diese hohlen Vorsprünge sind so dimensioniert, daß sie am distalen Ende einen Durchmesser aufweisen, der geringer ist als der Durchmesser der Samen, und tragen einen durch das Gebläse erzeugten Sog. so daß sie in der Lage sind, die Samen zurückzuhalten, wenn die Trommel an einer Samenaufnahmezone vorbei rotiert.
Die in der Trommel enthaltenen Samen werden einer CCD- Kamera präsentiert, die verwendet wird, um ein Signal oder einen Satz von Signalen zu liefern, das bzw. der die Samengröße und -farbe angibt, was seinerseits verwendet wird, um Samen als gekeimt oder ungekeimt zu klassifizieren. Als ungekeimt klassifizierte Samen werden durch die Aussortierungsdüse ausgestoßen und zu der Priming-Behandlung von Beispiel 3 zurückgeführt, während jene als gekeimt klassifizierten an einer separaten Position, z. B. durch den Bürstenabstreicher, ausgestoßen und weiterverarbeitet, z. B. erneut getrocknet, überzogen oder austrocknungstolerant gemacht werden, durch Behandlung in einer Trommelvorrichtung der Erfindung, die eine Lösung mit vorbestimmten osmotischem Potential verwendet, so daß ein Wassergehalt in den Samen zwischen 35 und 55 Gew.-% erzeugt wird.
Das Kriterium für die Klassifizierung von Samen als gekeimt wird geeigneterweise das Vorliegen einer helleren Farbe, die auf der Samenoberfläche aufgrund des Auftretens des Würzelchens sichtbar ist, umfassen. Der geeignete Grad von Farbunterschied kann passenderweise z. B. durch Diskriminierungsanalyse bestimmt werden unter Verwendung von Samen mit bekanntem Keimungsstatus, um Schwellenwerte mit einem Computerbetriebsprogramm, das diese für eine Lagerung in einer Speichervorrichtung berechnet, wie dies im Stand der Technik der optischen Klassifiziervorrichtungen bekannt ist, festzulegen.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Samen, um eine Steuerung ihres Wassergehalts zu bewirken, umfassend das Inkontaktbringen der Samen mit einer ersten Oberfläche einer semipermeablen Membran (2) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche in direktem Kontakt steht mit einer Lösung mit einem vorbestimmten osmotischen Potential, so daß die Samen Wasser aus der Lösung durch die Membran (2) abziehen, wobei die Samen und die semipermeable Membran konstant oder periodisch dazu gebracht werden, sich relativ zueinander zu bewegen, um so konstant oder periodisch die Samen in Bezug auf die erste Oberfläche umzuorientieren, so daß der Übergang von Wasser gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Samen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Zuführen von Wasser in kontrollierter Weise zu den Samen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Verfahren zum Priming ist, wobei der osmotische Druck und die Zeit, während der die Samen in Kontakt mit der Membran gehalten werden, ausreichend sind, um vor dem Keimen stattfindende metabolische Prozesse innerhalb der Samen stattfinden zu lassen bis zu einem beliebigen Grad bis zu dem Grad, der unmittelbar dem Auftreten von Würzelchen vorangeht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Verfahren zum Keimen von Samen ist, wobei der osmotische Druck und die Zeit, während der die Samen in Kontakt mit der Membran (2) gehalten werden, ausreichend sind, um vor dem Keimen stattfindende metabolische Prozesse innerhalb der Samen zumindest bis zum Auftreten von Würzelchen stattfinden zu lassen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Verfahren zur Induktion von Austrocknungstoleranz in Samen ist, wobei der osmotische Druck und die Zeit, während der die Samen in Kontakt mit der Membran (2) gehalten werden, ausreichend sind, um einen Wassergehalt in den Samen zu erzeugen, der nicht ausreichend ist, um das Wachstum von Würzelchen zu unterstützen, aber ausreichend hoch ist, um andere metabolische Prozesse weiter ablaufen zu lassen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der erzeugte Wassergehalt in den Samen 35 bis 55 Gew.-%, bezogen auf die Samen, ausmacht.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die semipermeable Membran (2) in Form eines Rohrs mit kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt vorliegt, das gedreht wird, wobei sich die Samen auf dessen innerer Oberfläche befinden und die Lösung zwischen dessen äußerer Oberfläche und einem weiteren Körper (3) enthalten ist, mit dem die Membran wasserdicht verschweißt ist oder von dem die Membran ein integraler Teil ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die semipermeable Membran (2) so ist, daß, wenn die äußere Oberfläche des Rohrs mit der Lösung in Kontakt kommt, die innere Oberfläche sichtbar trocken zu sein scheint.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nur der Kontakt der Samen oder eines anderen absorbierenden Körpers mit der ersten Oberfläche zu einem Übergang von Wasser zu der ersten Seite hin führt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Rohr mit Endkappen (4)(4a)(4b) versehen ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die semipermeable Membran auf einem Rahmen (1) innerhalb einer trom melförmigen Vorrichtung so angeordnet ist, daß sie die trommelförmige Vorrichtung in innere und äußere Kammern (6)(5) aufteilt, die in Bezug auf einen Wasserübergang zwischen den beiden außer durch die semipermeable Membran (2) selbst isoliert sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Kammer vervollständigt wird durch ein oder mehrere nicht-permeable Wandelemente einschließlich dem/denjenigen, auf das/die das Rohr aus der semipermeablen Membran montiert ist.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die semipermeable Membran aus irgendeinem Material hergestellt ist, das für Wasser durchlässig, aber für die Lösung mit dem vorbestimmten osmotischen Druck undurchlässig ist.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die semipermeable Membran aus Cellulose- und/oder Polycarbonatmaterialien hergestellt ist, die zur Dialyse geeignet sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Rohr mit etwa 0,8 bis 1,2 UpM gedreht wird und der äußere Trommeldurchmesser etwa 110 mm beträgt.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das osmotische Potential der Lösung zwischen -0,5 und -2,0 MPa liegt.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei 10 bis 25ºC durchgeführt wird.

18. Vorrichtung zum Behandeln von Samen, um eine Steuerung des Wassergehalts der Samen zu bewirken, umfassend eine Kammer (5) und eine semipermeable Membran (2) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei

die erste Oberfläche der Membran (2) so ausgebildet ist, daß sie mit den bei der Anwendung zu behandelnden Samen in Kontakt steht, und die Kammer (5) so ausgebildet ist, daß sie bei der Anwendung eine Lösung mit vorbestimmtem osmotischen Potential enthält, wobei die Kammer und die Membran so angeordnet sind, daß die zweite Oberfläche der Membran (2) sich in der Kammer (5) befindet, wodurch die Samen Wasser aus der Lösung durch die Membran abziehen können,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel umfaßt, um die Membran so zu bewegen, daß die Membran und die Samen sich in Bezug zueinander bewegen, wodurch die Samen periodisch oder konstant; bezogen auf die erste Oberfläche, umorientiert werden, so daß der Übergang von Wasser gleichförmig über den gesamten Oberflächenbereich der Samen stattfindet.

19. Vorrichtung zum Behandeln von Samen, um eine Steuerung des Wassergehalts der Samen zu bewirken, nach Anspruch 18, umfassend eine Kammer (5) und eine semipermeable Membran (2) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei

die erste Oberfläche der Membran (2) so ausgebildet ist, daß sie mit den bei der Anwendung zu behandelnden Samen in Kontakt steht, und die Kammer (5) so ausgebildet ist, daß sie bei der Anwendung eine Lösung mit vorbestimmtem osmotischem Potential enthält;

die Kammer und die Membran so angeordnet sind, daß die zweite Oberfläche der Membran (2) mit der Lösung in der Kammer (5) in Kontakt steht, wodurch die Samen Wasser aus einer Lösung in der Kammer (5) durch die Membran abziehen können,

dadurch gekennzeichnet, daß die semipermeable Membran (2) in Form eines Rohrs mit kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt vorliegt, das drehbar ist, so daß es die Samen auf seiner inneren Oberfläche tragen kann, wobei die Kammer (5) zwischen seiner äußeren Oberfläche und einem weiteren Körper, mit dem die Membran in wasserdichter Weise verschweißt ist, gebildet wird, so daß bewirkt wird, daß sich bei Rotation des Rohrs die erste Oberfläche und die Samen in Bezug zueinander bewegen, so daß die Samen periodisch oder konstant in Bezug auf die erste Oberfläche umorientiert werden, wodurch der Übergang von Wasser in der Kammer (5) gleichförmig über die gesamte Oberfläche der Samen stattfindet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die semipermeable Membran so ist, daß, wenn die zweite oder äußere Oberfläche mit der Lösung in Kontakt kommt, die erste oder innere Oberfläche trocken zu sein scheint.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei nur der Kontakt der Samen oder eines anderen absorbierenden Körpers mit der ersten oder inneren Oberfläche zu einem Übergang von Wasser zu der ersten oder inneren Seite hin führt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Rohr mit Endkappen (4)(4a)(4b) versehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die semipermeable Membran (2) auf einem Rahmen (1) innerhalb einer trommelförmigen Vorrichtung angeordnet ist, so daß sie die trommelförmige Vorrichtung in innere und äußere Kammern (6)(5) unterteilt, die in Bezug auf den Wasserübergang zwischen den beiden außer durch die semipermeable Membran (2) selbst isoliert sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die äußere Kammer vervollständigt wird durch andere nicht-durchlässige Wandelemente einschließlich solchen, auf denen das Rohr aus der semipermeablen Membran montiert ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die semipermeable Membran (2) aus einem Material hergestellt ist, das für Wasser durchlässig, aber für die Lösung mit vorbestimmtem osmotischem Druck undurchlässig ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die semipermeable Membran aus Cellulose- und/oder Polycarbonatmaterialien hergestellt ist, die zur Dialyse geeignet sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, wobei das Rohr in einer trommelförmigem Vorrichtung montiert ist, die auf einen Walzen- oder Trommelrahmen montiert werden kann, so daß sie angetrieben werden kann, um sich zu drehen.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 17, wobei die Samen nach der Behandlung in eine Samenklassifiziervorrichtung geführt und als gekeimt oder nicht-gekeimt klassifiziert werden.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, umfassend ferner Antriebsmittel zum Drehen des Rohrs aus der semipermeablen Membran um seine horizontal angeordnete Längsachse.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei das Antriebsmittel einen angetriebenen Walzen- oder Trommelrahmen umfaßt.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, 29 und 30, umfassend ferner eine Samenklassifiziervorrichtung.