專利名稱：自動(dòng)種子取樣器及對(duì)種子進(jìn)行取樣、試驗(yàn)并散裝的方法
自動(dòng)種子取樣器及對(duì)種子進(jìn)行取樣、試驗(yàn)并散裝的方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2005年8月26日、名稱為“自動(dòng)種子取樣器及對(duì)種子進(jìn)行取樣、試驗(yàn)并散裝的方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?00580036539. I的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，該在先中國(guó)專利申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2005/030478的PCT國(guó)際申請(qǐng)進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求已向美國(guó)于2004年8月26日作過(guò)申請(qǐng)的、美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)60/604,604的申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，還要求于2005年6月15日向美國(guó)作過(guò)申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)60/691，100的申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。在此將其全部結(jié)合于此作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用來(lái)從生物材料如種子中獲取試樣的系統(tǒng)及方法。
在植株研制及改良中，可以通過(guò)選擇育種或遺傳操作來(lái)實(shí)現(xiàn)植株的遺傳改良，當(dāng)取得所需改良時(shí)，就可在播種及收獲若干代種子后發(fā)展到商業(yè)數(shù)量。并不是所有的種子都表現(xiàn)出所需性狀，因此就需要從種群中將這些種子揀選出來(lái)。為加快散裝種群的速度，就要獲取統(tǒng)計(jì)試樣并對(duì)其試驗(yàn)以便將不充分表達(dá)所需性狀的種子從種群中揀選出來(lái)。但這種統(tǒng)計(jì)取樣法必然使一些不具備所需性狀的種子留存在種群中，同時(shí)也會(huì)無(wú)意將一些具有所需性狀的種子排除在所需種群之外。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及從種子中無(wú)損取樣的系統(tǒng)及方法。該方法尤其適于比先前實(shí)踐更大規(guī)模的自動(dòng)取樣。由于本發(fā)明中至少部分實(shí)施例可施行無(wú)損取樣，因此就有可能對(duì)種群中每粒種子進(jìn)行試驗(yàn)，并將那些不表現(xiàn)所需性狀的種子揀選出來(lái)。這大大加快了對(duì)給定種子種群散裝的進(jìn)程，并可產(chǎn)生改良的最終種群。本發(fā)明的各種實(shí)施例便利了對(duì)種群中大部分或全部種子在播種前的試驗(yàn)，從而就避免了在種植不具所需性狀的植株時(shí)造成的時(shí)間及資源浪費(fèi)。本發(fā)明的系統(tǒng)一般包括一個(gè)取樣臺(tái)；一個(gè)取樣器，用來(lái)從取樣臺(tái)內(nèi)的種子處去除材料；一個(gè)種子運(yùn)送機(jī)，用來(lái)將種子從取樣臺(tái)送到種子托盤的隔間；還有一個(gè)運(yùn)送機(jī)，用于把取自種子的材料運(yùn)送到試樣托盤內(nèi)的相應(yīng)隔間。依據(jù)本發(fā)明中方法，種子被逐個(gè)送達(dá)取樣臺(tái)；而且當(dāng)從種子處獲取試樣時(shí)，種子是盛裝在取樣臺(tái)中的。每個(gè)試樣被運(yùn)送到試樣托盤內(nèi)的至少一個(gè)獨(dú)立隔間，每個(gè)種子被運(yùn)送到種子托盤內(nèi)的一個(gè)與相應(yīng)試樣送達(dá)的試樣托盤隔間有某種已知關(guān)系的隔間。可對(duì)試樣進(jìn)行試驗(yàn)，還可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)種子分類。本發(fā)明的此種系統(tǒng)及方法有利于對(duì)種子進(jìn)行自動(dòng)化無(wú)損取樣。它們?cè)试S大量的試驗(yàn)及分類，因而便利了具有所需性狀的種子種群的散裝。這些及其余特征與優(yōu)勢(shì)一部分將不解自明，一部分將在下文中指出。
附圖簡(jiǎn)介圖I為依據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的種子取樣系統(tǒng)的第一實(shí)施例的透視圖；圖2為種子取樣系統(tǒng)中種子取樣器組件的放大透視圖3為種子取樣器組件中料斗及種子輸送機(jī)構(gòu)的放大透視圖；圖4為用來(lái)從種子處刮取試樣的拉刀的透視圖；圖5為用來(lái)驅(qū)動(dòng)拉刀的滑座的透視圖；圖6為料斗輸送機(jī)構(gòu)內(nèi)的活塞的透視圖；圖7為其上裝有多個(gè)種子托盤及試樣托盤的工作臺(tái)的透視圖；圖8為兩維平移機(jī)構(gòu)的透視圖；圖9為種子運(yùn)送機(jī)入口的透視圖；


圖10為種子運(yùn)送機(jī)出口的透視圖；
圖11為試樣運(yùn)送機(jī)出口的透視圖；
圖12為用在種子及試樣運(yùn)送機(jī)中的空氣倍增器的透視圖；
圖13為符合本發(fā)明原理的高通過(guò)量種子取樣系統(tǒng)的俯視圖；
圖14為高通過(guò)量種子取樣系統(tǒng)的側(cè)視圖；
圖15為種子取樣系統(tǒng)的正面透視圖；
圖16為種子取樣系統(tǒng)的后側(cè)透視圖；
圖17為高通過(guò)量種子取樣系統(tǒng)中取樣臺(tái)的透視圖；
圖18A為符合本發(fā)明原理的部分種子取樣臺(tái)的局部透視圖，其中拉刀處于收回狀態(tài)；
圖18B為符合本發(fā)明原理的部分種子取樣臺(tái)的局部透視圖，其中拉刀處于伸出狀態(tài)；
圖19A為種子取樣臺(tái)的側(cè)視圖，其中拉刀處于收回位置；
圖19B為種子取樣臺(tái)的側(cè)視圖，其中拉刀處于伸出位置；圖20為種子取樣臺(tái)的縱剖圖；圖21為種子取樣臺(tái)的正面端視圖；圖22為種子取樣臺(tái)的橫剖圖；圖23A為選種輪的側(cè)視圖；圖23B為選種輪的分解圖；圖23C為選種輪的垂直剖視圖；圖24為輸送機(jī)構(gòu)的正視圖；圖25為輸送機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖26A為輸送機(jī)構(gòu)的透視圖；圖26B為輸送機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖26C為過(guò)圖26B中線26C-26C所在平面對(duì)輸送機(jī)構(gòu)所作的縱剖圖；圖26D為輸送機(jī)構(gòu)的仰視圖；圖27A為取樣機(jī)構(gòu)的垂直縱剖圖；圖27B為圖27A所示取樣機(jī)構(gòu)的局部放大垂直剖視圖；圖28A為取樣機(jī)構(gòu)的垂直橫剖圖；圖28B為圖28A所示取樣機(jī)構(gòu)的局部放大剖視圖；圖29為描述已經(jīng)過(guò)探測(cè)某一特定SNP多晶型的PCR處理過(guò)的玉米胚乳組織試樣的等位基因圖。
在附圖的若干視圖中，相應(yīng)的參考數(shù)字表示相應(yīng)的部分。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在圖I中，基本上以20來(lái)標(biāo)示依據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的自動(dòng)種子取樣系統(tǒng)的第一實(shí)施例。種子取樣系統(tǒng)20適合用于從料斗處隔離出一粒種子，將其送入取樣臺(tái)，從種子處刮取一個(gè)試樣，將試樣傳到試樣容器，并把種子送到相應(yīng)的種子容器。如圖I所示，種子取樣系統(tǒng)包括支座22、支座上的框架24、取樣器組件26、裝在兩維平移機(jī)構(gòu)30上的工作臺(tái)28、用來(lái)從種子取樣器組件處傳輸種子的種子運(yùn)送機(jī)32、以及用來(lái)把取自種子的試樣傳輸?shù)椒N子取樣器組件的試樣運(yùn)送機(jī)34。如圖I所示，在第一優(yōu)選實(shí)施例中，支座22包括一個(gè)輪車40，它的四個(gè)支柱42前后由上縱梁44與下縱梁46連接起來(lái)，左右側(cè)由上橫梁48與下橫梁50連接起來(lái)，并且其上還安有臺(tái)面52。可在每個(gè)支柱42的底端安裝一個(gè)小腳輪以便移動(dòng)支座22。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，支座22的具體構(gòu)造并不是關(guān)鍵性的，因此在不背離本發(fā)明原理的情形下，支座22可以 是某些其它構(gòu)型。同樣如圖I所示，框架24具有四個(gè)垂直伸展的支腿60，它們安裝在臺(tái)面52上并支承起一塊平板62。取樣器組件26裝在平板62上，如下面詳述的那樣。在平板上還裝有一個(gè)支桿64,它基本上沿水平方向延伸。支桿64的自由端具有第一與第二立柱66和68,分別用來(lái)安裝種子運(yùn)送機(jī)32及部分試樣運(yùn)送機(jī)34。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，框架24的具體構(gòu)造并不是關(guān)鍵性的，因此在不背離本發(fā)明原理的情形下，框架可以是某些其它構(gòu)型。如圖I與圖2所示，取樣器組件26是安裝在框架24的平板62上的。取樣器組件包括一個(gè)料倉(cāng)或料斗70、一個(gè)取樣臺(tái)72以及一個(gè)輸送機(jī)構(gòu)74，輸送機(jī)構(gòu)74把單個(gè)種子從料斗70傳送到取樣臺(tái)。如圖I與圖3所示，工作臺(tái)28適宜用來(lái)牢固地把多個(gè)種子托盤80及試樣托盤82安裝在固定位置及方向上。優(yōu)先把每個(gè)種子托盤80及試樣托盤82劃分成多個(gè)隔間。種子托盤80內(nèi)隔間的數(shù)量與配置優(yōu)先對(duì)應(yīng)于試樣托盤82內(nèi)隔間的數(shù)量與配置。這有利于種子與其試樣間一對(duì)一的對(duì)應(yīng)。但在某些實(shí)施例中，對(duì)于種子托盤的每個(gè)隔間來(lái)說(shuō)，可能需要在試樣托盤內(nèi)提供多重隔間，比如說(shuō)要對(duì)試樣實(shí)行多次試驗(yàn)，或者要從相同的種子處獲取不同的試樣(如取自不同深度的試樣)的時(shí)候。工作臺(tái)28是安裝在一個(gè)兩維平移機(jī)構(gòu)30上的，在此優(yōu)選實(shí)施例中，兩維平移機(jī)構(gòu)30包括有一個(gè)底座90，底座90上裝有第一線性致動(dòng)器92以及第二線性致動(dòng)器96，第一線性致動(dòng)器92具有一個(gè)平移滑架94，平移滑架94裝在底座90上，第二線性致動(dòng)器96具有滑架98，滑架98裝在第一線性致動(dòng)器92的滑架94上。工作臺(tái)28安裝在第二線性致動(dòng)器96的滑架98上，因此通過(guò)操作第一與第二線性致動(dòng)器92與96就可在兩維方向上精確移動(dòng)工作臺(tái)28。種子運(yùn)送機(jī)32包括一個(gè)導(dǎo)管100，其入口 102靠近取樣臺(tái)72，其出口端104裝在框架24的支柱66上。在導(dǎo)管100的入口端102處安有第一文丘里裝置106用以在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生朝向?qū)Ч艹隹诙?04的氣流，在導(dǎo)管100的出口端104處安有第二文丘里裝置108用以產(chǎn)生朝向?qū)Ч苋肟诙?02的氣流。操作第一文丘里裝置106就會(huì)在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生一股氣流并沿第一端將一個(gè)種子從取樣臺(tái)吸入導(dǎo)管內(nèi)。然后操作第二文丘里裝置108就會(huì)在相反相反方向產(chǎn)生一股氣流，從而減緩種子的速度以便在種子排出導(dǎo)管出口端104及被傳入托盤隔間時(shí)降低對(duì)種子的傷害。在此優(yōu)選實(shí)施例中，第二文丘里裝置108實(shí)際上阻止了種子的運(yùn)動(dòng)，并使其在重力作用下落入其托盤90的隔間內(nèi)。可在導(dǎo)管100上配備各種位置傳感器以便檢測(cè)種子是否存在，并確保種子運(yùn)送機(jī)32的正確操作。試樣運(yùn)送機(jī)34包括一個(gè)導(dǎo)管120，其入口端122靠近取樣臺(tái)72，其出口端124裝在框架24的支柱68上。在導(dǎo)管120的入口端122處安有第一文丘里裝置126用以在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生朝向?qū)Ч艹隹诙?24的氣流。在出口端安有分離器128用以從攜帶試樣材料的氣流中將試樣材料分離出來(lái)，這樣就不會(huì)將試樣吹出托盤92的隔間之外。分離器還優(yōu)先包含一個(gè)過(guò)濾器以防止試樣的交叉混雜。如圖2所示，種子取樣組件26適合裝在支柱140上的平板62上。種子取樣組件26包括一個(gè)料斗安裝板142、一個(gè)滑式安裝板144及其間的四個(gè)滑式托腳支撐146。料斗70 (見(jiàn)圖3)安裝在料斗板142上，它將種子逐個(gè)送入取樣臺(tái)72。取樣臺(tái)72包括一個(gè)種子嵌套148，種子嵌套148裝在嵌套架150上，一對(duì)托腳152從滑式安裝板144處伸出支撐起嵌套架150。嵌套148有一個(gè)通向其底面的凹口，料斗70將單個(gè)種子送入凹口中。在種子 嵌套148的頂部開(kāi)有一道狹槽，凹口內(nèi)的種子的一部分得以通過(guò)狹槽露出來(lái)。拉刀154(見(jiàn)圖4)安裝在拉刀架156內(nèi)，拉刀架156裝在程序控制滑座160上的滑移板158上，并帶有一個(gè)拉刀夾緊板162。程序控制滑座160 (見(jiàn)圖5)裝在滑式安裝板144的下方，它驅(qū)動(dòng)拉刀154通過(guò)種子嵌套148上的狹槽以便從種子嵌套凹口內(nèi)的種子處取出試樣。如在圖4中可清楚看到的那樣，拉刀154具有多個(gè)刀齒164，其高度朝向近端漸增，從而當(dāng)拉刀154在狹槽中行進(jìn)時(shí)，就會(huì)逐漸加深地切入嵌套148凹口內(nèi)的種子中。引發(fā)的逐級(jí)刮削降低了對(duì)種子的損傷，保護(hù)了其生命力。而且，如下面詳細(xì)描述的那樣，通過(guò)在不同時(shí)間以不同深度切割，就可將來(lái)自同一種子不同深度的試樣進(jìn)行分離以便分別分析。試樣傳送管166從種子嵌套148的凹口處延伸出來(lái)，在其一端上具有一個(gè)接頭168以便連接到試樣運(yùn)送機(jī)34上。從圖3可清楚地看到，取樣臺(tái)26還包含一個(gè)料斗70。料斗70包括左右料斗安裝板170與172、圓柱安裝板174以及圓柱上托架176。料斗70還具有一個(gè)前板178、一個(gè)后板180、第一與第二側(cè)板182與184以及底部186。隔板188將料斗分成第一與第二隔間190與192。第一隔間190盛裝一定量的種子，這些種子將被逐個(gè)轉(zhuǎn)入第二隔間192。活塞致動(dòng)器194控制活塞196用來(lái)將一粒種子提出第一隔間外。噴氣組件198將種子從活塞196端部傳送到第二隔間192。第二隔間具有一個(gè)成形底部200，成形底部200有一個(gè)凹窩202用來(lái)接收種子并將其定位?；钊聞?dòng)器210控制活塞214用來(lái)將一粒種子提出第二隔間192之外。在種子揀取過(guò)程中，噴氣組件216用來(lái)攪拌種子。如圖7所示，工作臺(tái)28的托架220用來(lái)對(duì)正安裝種子托盤90與試樣托盤92，從而種子運(yùn)送機(jī)及試樣運(yùn)送機(jī)就能將種子與試樣送入各自托盤的對(duì)應(yīng)隔間。試樣托盤92 (如圖所示)適合用來(lái)固定單個(gè)小瓶。當(dāng)然，可以使用不同構(gòu)型的托盤，比如當(dāng)從同一種子處取得的多個(gè)試樣配有多個(gè)隔間的時(shí)候。又比如一個(gè)試樣被分成若干試樣或從不同深度獲取的試樣被分離開(kāi)來(lái)的時(shí)候。如圖8所示，兩維平移機(jī)構(gòu)30還包含一個(gè)滑座230，滑座230具有導(dǎo)軌232和滑塊234，且平行第一線性致動(dòng)器92安置。第二線性致動(dòng)器96安裝在滑架94上，滑架98裝在第一線性致動(dòng)器92的滑架94上。工作臺(tái)28安裝在第二線性致動(dòng)器96的滑架98上，從而通過(guò)操作第一與第二線性致動(dòng)器92與96就能在兩維方向上精確移動(dòng)工作臺(tái)28。恰當(dāng)控制平移機(jī)構(gòu)就可使種子托盤90及試樣托盤92的各個(gè)隔間對(duì)準(zhǔn)種子運(yùn)送機(jī)與試樣運(yùn)送機(jī)的出□。如圖9所示，在種子運(yùn)送機(jī)32的導(dǎo)管100入口端102處，托架240上裝有一個(gè)空氣倍增器242及一個(gè)種子檢測(cè)管244。托架240包括區(qū)段246、248、250、252與254。如圖2所示，托架240是安裝在料斗安裝板142上的?？諝獗对銎?42 (如
圖12所示)適合于連接到壓縮氣源上。當(dāng)將空氣應(yīng)用于空氣倍增器時(shí)，空氣倍增器就會(huì)在文丘里效應(yīng)下生成一股氣流通過(guò)導(dǎo)管100。檢測(cè)管244攜有種子檢測(cè)器256用以檢測(cè)種子的通過(guò)情況。檢測(cè)器256優(yōu)先為光學(xué)檢測(cè)器，而且對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)管244的開(kāi)孔，它能光學(xué)檢測(cè)種子的通過(guò)情況。如
圖10所不，種子排放組件260安置在種子運(yùn)送機(jī)32的導(dǎo)管100出口端104處。排放組件安裝在支柱66上，它配有托架262及排放支撐264。種子檢測(cè)管266安裝在托架262上且攜有種子檢測(cè)器268以便檢測(cè)種子的通過(guò)情況。檢測(cè)器268優(yōu)先為光學(xué)檢測(cè)器，而且對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)管266的開(kāi)孔，它能光學(xué)探測(cè)種子的通過(guò)情況?？諝獗对銎?70連接到種子檢 測(cè)管266上?？諝獗对銎?見(jiàn)
圖12)適于連接到壓縮氣源上。當(dāng)將空氣應(yīng)用于空氣倍增器時(shí)，空氣倍增器就會(huì)在文丘里效應(yīng)下生成一股氣流通過(guò)導(dǎo)管100。在空氣倍增器270下方是一個(gè)連接管272，再往下是一個(gè)敞開(kāi)式種子排放管274，敞開(kāi)式種子排放管274也由種子排放管夾板276支撐，而種子排放夾板276是攜裝在種子排放管致動(dòng)器278上的。試樣運(yùn)送機(jī)34的導(dǎo)管120入口端122通過(guò)接頭168連接到試樣排放管166。如
圖11所示，導(dǎo)管120的出口端124連接到試樣接頭280上，試樣接頭280依次連接到空氣倍增器282上，空氣倍增器282又連接到晶片噴嘴組件284上。晶片噴嘴組件284安裝在種子排放管夾板286上，而種子排放管夾板286是攜裝在排放致動(dòng)器288上的。排放致動(dòng)器安裝在支柱68上。過(guò)濾器290安裝在晶片噴嘴組件284的出口上以防止排出的種子混雜到其它隔間。
取樣系統(tǒng)的操作在操作中，多粒種子，比如說(shuō)，大豆種子沉積在料斗70中。種子輸送機(jī)構(gòu)74將單粒種子運(yùn)送到取樣臺(tái)72。在取樣臺(tái)處，以最小程度影響種子生命力的方式從種子上取出試樣材料。試樣運(yùn)送機(jī)34將試樣從取樣臺(tái)72處除去。文丘里裝置126在導(dǎo)管120內(nèi)生成一股朝向出口端124的氣流。試樣材料被吸入導(dǎo)管中并朝向與導(dǎo)管120出口端124對(duì)準(zhǔn)的試樣托盤的隔間。分離器128將試樣從承載它的氣流中分離出來(lái)，并使試樣落入隔間內(nèi)。在一些實(shí)施例中，試樣可能被分配到試樣托盤內(nèi)的兩個(gè)或更多隔間，在這種情況下，兩維平移機(jī)構(gòu)30會(huì)使一個(gè)或更多附加隔間與出口 124對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)取樣臺(tái)72的操作就有可能準(zhǔn)確協(xié)調(diào)試樣托盤的運(yùn)動(dòng)，從而就能將來(lái)自種子不同部分尤其是不同深度的試樣送到試樣托盤的各個(gè)隔間。在完成對(duì)種子的取樣后，種子運(yùn)送機(jī)32將種子從取樣臺(tái)處除去。操作第一文丘里裝置106就會(huì)在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生一股氣流并將一粒種子從取樣臺(tái)72吸入導(dǎo)管100中。然后操作第二文丘里裝置就會(huì)在相反方向產(chǎn)生一股氣流，從而減緩種子的速度以便在種子排出導(dǎo)管100出口端104及被傳入種子托盤92隔間時(shí)降低對(duì)種子的傷害。第二文丘里裝置108優(yōu)先阻止種子的運(yùn)動(dòng)，并使其在重力作用下落入其托盤90的隔間內(nèi)?？梢远〞r(shí)操作第一與第二文丘里裝置106與108，也可以由監(jiān)測(cè)導(dǎo)管100的位置傳感器來(lái)觸發(fā)它們。在
圖13-26中基本上以500來(lái)標(biāo)示一種高通過(guò)量種子取樣系統(tǒng)的實(shí)施例。如
圖13與14所示，種子取樣系統(tǒng)500包括一個(gè)取樣臺(tái)502、一個(gè)試樣處理臺(tái)504及種子處理臺(tái)506。需要，但不是必需，將種子取樣系統(tǒng)500安裝在一個(gè)或多個(gè)能通過(guò)普通門道的輪車上，從而就可方便地運(yùn)輸該系統(tǒng)。在此優(yōu)選實(shí)施例中，種子取樣臺(tái)502安裝在手推車508上，試樣處理臺(tái)安裝在手推車510上，而種子處理臺(tái)安裝在手推車512上。種子取樣臺(tái)502包括一個(gè)種子進(jìn)給器514及一個(gè)種子切片機(jī)516。多個(gè)柱架518從手推車508表面處垂直向上伸展。平臺(tái)522安裝在柱架518頂端并支撐起種子切片機(jī)514。兩個(gè)L形托架524從柱架518處水平延伸并支撐起平臺(tái)526。工作臺(tái)528由多個(gè)支柱530安裝在平臺(tái)526上并支撐起種子進(jìn)給器514。多個(gè)柱桿532從板522處向上伸展。板534安裝在柱桿532上。多個(gè)支柱536垂掛在板534上并支撐起架板538。 如
圖13、14、15及16所示，種子進(jìn)給器514包括一個(gè)料斗550，它的一個(gè)成形表面適于用來(lái)將沉積在料斗內(nèi)的種子傳送到分離輪552(見(jiàn)圖23A到23C)。分離輪552在靠近料斗550的一個(gè)垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，它具有多個(gè)彼此有間距的凹口 554，每個(gè)凹口 554內(nèi)對(duì)應(yīng)有一個(gè)開(kāi)孔556與真空系統(tǒng)(無(wú)圖)相通。分離輪552與變位電動(dòng)機(jī)560 —起行進(jìn)。分離輪552上的凹口 554逐個(gè)揀取種子，真空系統(tǒng)經(jīng)由開(kāi)孔556通過(guò)抽吸作用將種子固定在凹口內(nèi)。刮種器562將種子逐個(gè)刮出凹口 554,使其通過(guò)導(dǎo)向件564落入分配器566的開(kāi)孔中。如圖24-26所不，分配器566包括一個(gè)心軸568,心軸568上具有多個(gè)(在優(yōu)選實(shí)施例中為六個(gè))橫向貫穿的通道570。軸套572與574滑動(dòng)安裝在心軸568的各端以便在第一(內(nèi)側(cè))與第二(外側(cè))位置間移動(dòng)。在軸套572與574的相反兩側(cè)具有多對(duì)對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)孔576與578。開(kāi)孔576是狹長(zhǎng)的，對(duì)開(kāi)孔576與578要如此定尺寸及安置當(dāng)軸套572與574位于其第一(內(nèi)側(cè))位置(在圖24中為左側(cè))時(shí)，一部分狹孔576與心軸568的通道570對(duì)準(zhǔn)；而當(dāng)軸套位于其第二(外側(cè))位置時(shí)，一部分狹孔576與第二開(kāi)孔578與通道對(duì)準(zhǔn)(在圖24中為右側(cè))。致動(dòng)器580有選擇性地使軸套572與574在其第一與第二位置間滑動(dòng)。分配器566借助托架582安裝在線性致動(dòng)器586的滑架584上，它相對(duì)導(dǎo)向件564平移并陸續(xù)使心軸568的每個(gè)通道570與導(dǎo)向件564對(duì)準(zhǔn)，從而可使種子沉積于其中。可在導(dǎo)向件564附近裝一種子檢測(cè)器(無(wú)圖)以確保有一粒種子沉積在各個(gè)通道570內(nèi)。在工作臺(tái)528上安裝多個(gè)噴氣嘴590，當(dāng)致動(dòng)器586將分配器566移動(dòng)到其分配位置時(shí)，噴氣嘴590與通道570對(duì)準(zhǔn)。各個(gè)導(dǎo)管592與每個(gè)通道570對(duì)準(zhǔn)，且每個(gè)導(dǎo)管都連接到種子切片機(jī)516的其中一個(gè)種子取樣臺(tái)600上。軸套572與574平移而使通道570內(nèi)的種子落入導(dǎo)管592中。一個(gè)噴嘴590與各個(gè)通道570對(duì)準(zhǔn)，并被驅(qū)動(dòng)以利于來(lái)自通道570的種子通過(guò)導(dǎo)管592移到其各自的種子取樣臺(tái)600。優(yōu)先有一開(kāi)口 596穿過(guò)料斗550，當(dāng)分離輪552轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)口 596與各個(gè)凹窩554內(nèi)的開(kāi)孔對(duì)準(zhǔn)。可將開(kāi)口 596連接到真空裝置上以便抽吸任何污物或種子外皮碎片或者是可能阻塞凹窩554內(nèi)開(kāi)孔556及削弱分離輪552從料斗550處逐個(gè)選取種子能力的種子。種子切片機(jī)516至少包括一個(gè)取樣臺(tái)600，在此優(yōu)選實(shí)施例中為六個(gè)。各個(gè)種子取樣臺(tái)600從傳送到此的種子處去除試樣材料。在此優(yōu)選實(shí)施例中，每三組取樣臺(tái)600中的兩組組配成一套，但取樣臺(tái)的數(shù)量及配置也可有變化。試樣處理臺(tái)504接收從種子處除去的并被運(yùn)離各個(gè)取樣臺(tái)600的組織試樣。與之相似，當(dāng)已從種子處除去試樣并將種子運(yùn)離取樣臺(tái)600之后，種子處理臺(tái)506接收該種子。每個(gè)種子取樣臺(tái)600都具有一個(gè)入口環(huán)602，入口環(huán)602連接到朝向小室604的導(dǎo)管590上。小室604的底面由致動(dòng)器608的推桿606端部形成。底部表面低于入口環(huán)602以確保整個(gè)種子都落入小室604中且不會(huì)只是部分處于小室中。在與入口環(huán)602相反側(cè)可安置一個(gè)排氣孔610以便將噴氣嘴590處的空氣放出?？稍谂艢饪?10上覆蓋一個(gè)格柵以防止種子漏出小室604，而且在將種子送入小室中時(shí)能緩沖對(duì)其的沖擊。推桿606將一粒種子提出到小室604外部并送入種子取樣板616下側(cè)的種子接收凹口 614中。取樣板616具有一個(gè)取樣孔618，種子接收凹口內(nèi)的種子穿出取樣孔618來(lái)。在取樣板616的頂面形成一個(gè)取樣槽620，這樣凹口 614內(nèi)種子的一部分就突進(jìn)到溝槽中。 取樣板616上還有與種子接收凹口 614對(duì)準(zhǔn)的側(cè)向孔622與624。當(dāng)推桿606將一粒種子提送到取樣臺(tái)600并送入平板616的凹口 614內(nèi)時(shí)，機(jī)械手626與628就橫穿過(guò)開(kāi)孔622與624，并有所致動(dòng)器630驅(qū)動(dòng)而嵌入種子中并對(duì)其壓縮?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在取樣過(guò)程中壓縮至少某類種子可以改善取樣后種子的生命力。對(duì)于某些種子如大豆種子來(lái)說(shuō)，現(xiàn)已知壓縮力能增強(qiáng)種子生命力，壓縮力約在2. 5-5磅之間就足以增強(qiáng)生命力。取樣拉刀650的多個(gè)刃口 652在溝槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而刃口 652就能從凹槽614內(nèi)刮取出一粒由推桿606與機(jī)械手626緊固的種子。刃口 652優(yōu)先為平行狀，并相對(duì)拉刀走向以小于九十度的傾角定位。需要，擔(dān)不是必需，使刃口 652充分傾斜到使其中一個(gè)刃口始終與種子接觸。使刃口成一定傾角從而就可在當(dāng)前刀片脫離與種子的接觸之前使下一個(gè)刀片與種子建立接觸。在此優(yōu)選實(shí)施例中，刃口定向角度約為六十度，當(dāng)然這個(gè)角度在某種程度上還取決于拉刀的寬度。對(duì)于保持取樣后種子的生命力來(lái)說(shuō)，拉刀的寬度也是很重要的，而且可能根據(jù)種子類型及其濕度而改變。刃口 652交錯(cuò)排列，每次切割都較上次要深。可通過(guò)控制拉刀650的行進(jìn)來(lái)控制試樣材料的數(shù)量以及切割深度。試樣較小且切割深度較淺，拉刀650的沖程就較短，試樣較大且切割深度較深，拉到的沖程就較長(zhǎng)。對(duì)于局部沖程來(lái)說(shuō)，從種子上取得的組織可能擠夾在刃口 652之間?？赏ㄟ^(guò)拉刀650的行進(jìn)與收回來(lái)幫助釋放所有試樣。比如說(shuō)，在釋放種子之后，可由拉刀650的行進(jìn)與收回來(lái)除去擠壓在刃口間的種子組織。
圖19A及19B顯示了拉刀650的全部行程。優(yōu)先由線性致動(dòng)器654來(lái)驅(qū)動(dòng)取樣拉刀650。在優(yōu)選實(shí)施例中，單個(gè)致動(dòng)器654驅(qū)動(dòng)三個(gè)拉刀650。使用單個(gè)致動(dòng)器操作多個(gè)拉刀可節(jié)省空間，且更經(jīng)濟(jì)。試樣傳輸系統(tǒng)656包括一個(gè)管道658，管道658的入口 660與朝向取樣孔618的通道662相通，取樣板616上的溝槽620把取樣拉刀650刃口 652產(chǎn)生的組織試樣除去。管道658將試樣傳輸?shù)匠隹?664,在此處試樣沉積在試樣處理臺(tái)504的專用試樣固定器中。此種試樣固定器可以是安裝在手推車510的x-y變位盤670上的托盤668上的凹窩666,從而就可確定試樣與其各自種子間的關(guān)系。試樣傳輸系統(tǒng)656包含有一個(gè)噴氣管672，噴氣管672生成氣流通過(guò)管道658以便將試樣移過(guò)管道。可在線性致動(dòng)器654上安裝一個(gè)第二取樣機(jī)構(gòu)，并使其與拉刀650 —起移動(dòng)。第二取樣機(jī)構(gòu)可包括一個(gè)取心裝置674，取心裝置674的取心工具676用來(lái)從拉刀650做出的種子切口出獲取種子的插入取樣。在此試樣中的此種組織來(lái)自比拉刀650刮取的組織更深的地方，而且提供了不同的信息。在某些實(shí)施例中，由拉刀650取得的材料會(huì)被丟棄，而只保留取心裝置674獲取的試樣。在某些實(shí)施例中，這兩種試樣都得以保留并分別保存以便分別測(cè)驗(yàn)。在另一些實(shí)施例中，唯一保留的試樣是由拉刀650取得的試樣。在不具備第二取樣機(jī)構(gòu)的實(shí)施例中，可由一個(gè)帶有簡(jiǎn)單推桿的致動(dòng)器來(lái)替代取心裝置674及取心工具676,簡(jiǎn)單推桿伸過(guò)取樣孔618以便將一粒種子推入凹口 614中。種子傳輸系統(tǒng)680在鄰近凹口 614的地方有一入口 682以便在機(jī)械手626及628釋放種子且推桿606將取樣操作后的種子放低以后吸入種子。種子傳輸系統(tǒng)680將種子運(yùn)輸?shù)绞滞栖?12上種子處理臺(tái)506內(nèi)的專用種子固定器中。此種種子固定器可以是安裝在手推車612上x-y變位盤688上的托盤686上的凹窩684，從而就可確定試樣與其各自種子間的關(guān)系。種子傳輸系統(tǒng)680包含有一個(gè)噴氣管690，噴氣管690生成氣流通過(guò)管道680以便將試樣移過(guò)管道。
操作說(shuō)明在操作中，多粒種子,如大豆種子,被倒入取樣系統(tǒng)500的料斗550內(nèi)。這些種子流在重力作用下流向圓盤552，通過(guò)開(kāi)口 556的抽吸作用每個(gè)孔穴554固持一粒種子。當(dāng)變位電動(dòng)機(jī)560帶動(dòng)圓盤552旋轉(zhuǎn)時(shí)，刮種器562從圓盤處逐個(gè)刮取種子，種子在重力作用下通過(guò)導(dǎo)向件564落到出口。線性致動(dòng)器586移動(dòng)分配器566使分配器的各個(gè)通道570與導(dǎo)向件564對(duì)準(zhǔn)以便通過(guò)開(kāi)孔576將一粒種子裝入通道570。當(dāng)分配器566的所有通道570都填滿后，線性致動(dòng)器586將分配器移動(dòng)就位以便將其種子裝入種子切片機(jī)516的取樣臺(tái)600內(nèi)。致動(dòng)器580使開(kāi)孔578與通道570對(duì)準(zhǔn)，并移動(dòng)軸套572與574使通道570中的種子落入通向取樣組600的導(dǎo)管內(nèi)。噴嘴590發(fā)出一陣氣流促使種子從通道570處通過(guò)導(dǎo)管590并到達(dá)取樣組600的小室604。所有的通道570優(yōu)先順序承載并同時(shí)將其種子排放到取樣組600，但也可用其它某種方式對(duì)分配器進(jìn)行程序操作。一旦種子到達(dá)取樣臺(tái)600，推桿606就將種子提入到平板616下側(cè)的凹口 614內(nèi)?？蓪?duì)推桿定形定尺寸以便實(shí)現(xiàn)種子的最優(yōu)取向。在凹口 614內(nèi)，種子的一部分突出取樣孔618并突進(jìn)到溝槽620中。拉刀650在溝槽620內(nèi)平移，其刃口652從突進(jìn)到溝槽620內(nèi)的種子部分上去除材料,并在種子上形成小的切口。當(dāng)各個(gè)拉刀650去除材料時(shí),試樣運(yùn)輸系統(tǒng)656吸取試樣材料通過(guò)通道662并吸入入口 660。試樣在管道658內(nèi)行進(jìn),逐漸遠(yuǎn)離取樣臺(tái)600行向試樣存儲(chǔ)點(diǎn)，入試樣托盤668上的凹窩666。可由取樣裝置674的取心工具676通過(guò)取樣板676上的開(kāi)孔618來(lái)獲取第二試樣。在取樣完成后，推桿606收回，當(dāng)種子落下時(shí)，取樣后種子運(yùn)輸系統(tǒng)680將取樣后種子運(yùn)輸?shù)椒N子存儲(chǔ)點(diǎn)，比如種子托盤686上的凹窩684。移動(dòng)變位盤670及688使不同的凹窩對(duì)準(zhǔn)試樣運(yùn)輸系統(tǒng)656及種子運(yùn)輸系統(tǒng)680的出口，取樣過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。當(dāng)試樣托盤668上所有凹窩666都裝滿后，就可對(duì)試樣托盤內(nèi)的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)對(duì)試樣的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)選擇相應(yīng)的種子托盤686上的種子。取樣工作基本上優(yōu)先不損害種子的生命力。
應(yīng)用本發(fā)明提供了用于分析具有所需性狀、標(biāo)志或基因型種子的方法。從本發(fā)明的一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，分析方法使得一批或一堆種子種群得以分析，從而可逐個(gè)判定種子的化學(xué)及/或基因特征。本發(fā)明得到的試樣可用來(lái)判定各種各樣的物理、化學(xué)及/或基因性狀。本發(fā)明方法中使用的化學(xué)分析示例有淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、油含量、脂肪酸分布判定等。在一種實(shí)施例中，本發(fā)明中的方法及裝置可用在育種項(xiàng)目中用來(lái)選取具有所需性狀或標(biāo)志基因型的植株。本發(fā)明中方法可與任何育種研究法結(jié)合使用，而且可用來(lái)選取單代或多代。育種法的選擇取決于植株繁殖模式、待改良性狀的遺傳性以及大批栽培品種的類型(如雜種、純種等)。下面將陳述本發(fā)明中用于培育植株的有選擇無(wú)限接近法。還要理解任何商業(yè)及非商業(yè)栽培品種都可用在育種項(xiàng)目中。各種因素，如應(yīng)急活力、生長(zhǎng)活力、受力容限、抗病能力、分支、開(kāi)花、種子栽種、種子大小、種子密度、抵抗力及脫粒性能等將基本上決定選擇。在一特定實(shí)施例中，本發(fā)明中方法可用來(lái)判定標(biāo)志輔助育種項(xiàng)目中種子的遺傳特征。此種方法可取得改善的標(biāo)志輔助育種項(xiàng)目，其中在保持從種子取樣器到田間個(gè)體同一 性的同時(shí)可實(shí)施無(wú)損直接種子取樣。因而標(biāo)志輔助育種項(xiàng)目產(chǎn)生一個(gè)高通過(guò)量平臺(tái)，其中可在更短時(shí)間內(nèi)更有效地對(duì)具有所需性狀、標(biāo)志或遺傳型的種子種群進(jìn)行散裝，而只需較少的田地及勞動(dòng)力資源。下面將更全面地描述這種優(yōu)勢(shì)。在一種實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用以逐個(gè)分析具有遺傳差異的種子種群中種子的方法。該方法包括在不影響種子發(fā)芽活力的情況下從種群內(nèi)種子處去除試樣，該試樣中含有帶DNA的細(xì)胞；對(duì)從試樣中提取的DNA進(jìn)行甄別以判斷有無(wú)至少一項(xiàng)遺傳標(biāo)志；根據(jù)對(duì)DNA的甄別結(jié)果從種群中選取種子；用選取的種子栽培植株。如上所述，本發(fā)明中取樣系統(tǒng)及方法保護(hù)了種子的發(fā)芽活力以便做到無(wú)損化。發(fā)芽活力指的是多數(shù)種子(即大于所有取樣或種子的50% )在取樣后仍保持活力。在一特定實(shí)施例中，至少約75%的取樣后種子，而在某些實(shí)施例中至少約85%的取樣后種子仍保持活力。應(yīng)當(dāng)注意的是，在一定條件下或?qū)τ谀承?yīng)用來(lái)說(shuō)，低比值的發(fā)芽活力也是允許的，比如說(shuō)，在隨時(shí)間增長(zhǎng)而遺傳成本降低，因?yàn)閷?duì)于相通遺傳成本來(lái)說(shuō)可對(duì)更大數(shù)量的種子進(jìn)行取樣。在另一實(shí)施例中，在取樣后發(fā)芽活力至少可保持約六個(gè)月以確保取樣后種子的存活力，直到其到達(dá)田間以便栽種時(shí)。在一特定實(shí)施例中，本發(fā)明中方法還包括對(duì)取樣后種子進(jìn)行處理以便保持其發(fā)芽活力。此種處理基本上包含已知技術(shù)中在儲(chǔ)存及運(yùn)輸時(shí)用于保護(hù)種子免受環(huán)境條件影響的任何方式。比如，在一種實(shí)施例中，在儲(chǔ)存時(shí)或在栽種前運(yùn)往田間圖中用聚合物及/或殺菌劑對(duì)取樣后種子進(jìn)行處理用以保護(hù)取樣后種子?？捎镁夹g(shù)的人員所知的能提供足夠DNA產(chǎn)出量、DNA質(zhì)量及PCR響應(yīng)的任何DNA提取方法從種子中提取DNA。一種合適的DNA提取方法的無(wú)限示例為在離心作用下基于SDS的提取法。此外，可用那些精通技術(shù)的人員所知的任何放大法將提取出的DNA放大。舉例來(lái)說(shuō)，一種適當(dāng)?shù)姆糯蠓椒锳mersham Biosciences制備的GenOffliPhi DNA放大。對(duì)提取的DNA進(jìn)行甄別以判斷有無(wú)合適的遺傳標(biāo)志。那些精通技術(shù)的人員獲知各種各樣的遺傳標(biāo)志。對(duì)DNA甄別以判斷有無(wú)遺傳標(biāo)志的方法可用在育種項(xiàng)目中來(lái)選取種子。甄別法可用作定量性狀軌跡(QTL)、等位基因或染色體組區(qū)域(單模標(biāo)本)?？捎镁哂懈倪M(jìn)經(jīng)典育種策略的最新分子生物技術(shù)使待選的等位基因、QTL或單模標(biāo)本s —致化。
在一種實(shí)施例中，是根據(jù)與QTL有遺傳聯(lián)系的遺傳標(biāo)志的有無(wú)來(lái)選取種子的。通常令人關(guān)注的QTLs例子包含有，但不局限于，產(chǎn)出量、抗倒伏能力、高度、成熟度、抗病能力、防疫能力、營(yíng)養(yǎng)缺乏抵抗力以及顆粒組成。或者，可根據(jù)與單模標(biāo)本及QTL有遺傳聯(lián)系的標(biāo)志的有無(wú)來(lái)選取種子的。此種QTL示例也包括無(wú)限制的產(chǎn)出量、抗倒伏能力、高度、成熟度、抗病能力、防疫能力、營(yíng)養(yǎng)缺乏抵抗力及顆粒組成。對(duì)育種種群的選取最早開(kāi)始于F2育種級(jí)，那時(shí)在起始育種雜交中使用純合近親繁殖母體。如果一個(gè)或多個(gè)雜交母體的雜合是為了關(guān)注的等位基因或標(biāo)志的話，那么也可對(duì)Fl代取樣并改進(jìn)。育種人員可對(duì)F2種群進(jìn)行甄別以找回種群中各個(gè)個(gè)體的標(biāo)志遺傳型。起始種群大小僅受可供甄別的種子數(shù)量的限制，而且可得以調(diào)整以達(dá)到成功識(shí)別所需個(gè)體數(shù)量的概率。參見(jiàn)Sedcole, J. R.的“恢復(fù)性狀所需之植株數(shù)量” Crop Sci. 17 667-68(1977)。相應(yīng)地，對(duì)于各種育種研究法及取樣種群的近親繁殖級(jí)來(lái)說(shuō)，可以改變找尋所需遺傳型的概率、起始種群大小以及目標(biāo)種群大小。

可以根據(jù)育種研究法及目標(biāo)來(lái)散裝或分離選取后的種子。比方說(shuō)，當(dāng)育種人員甄別F2種群的抗病能力時(shí)，可將所有具備所需遺傳型的個(gè)體分裝并栽種在育種苗圃中。反之，如果從給定種群中選取對(duì)一個(gè)性狀如顆粒產(chǎn)量有多變效應(yīng)的多個(gè)QTL，那么育種人員可保存?zhèn)€體一致性，到田間結(jié)合各種目標(biāo)QTL來(lái)區(qū)分個(gè)體。在將種子從切片實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送到田間時(shí)，可用若干種方法來(lái)保持單個(gè)種子同一性，這些方法包含有，但不局限于，將選取的種子運(yùn)送到種子帶、盒式托盤或變位托盤，栽種在泥炭罐中，以及手工逐個(gè)種植種子束?？筛鶕?jù)育種目標(biāo)及遺傳復(fù)雜性進(jìn)行多輪選取。本發(fā)明中運(yùn)用甄別方法的優(yōu)勢(shì)包含有，但不限制于，每種群或育種品系所需勞動(dòng)力及田地資源得以減少，每單位田地上用來(lái)評(píng)估更多數(shù)育種種群的容量得以增加，在種植前用來(lái)甄別育種種群所需性狀的容量得以增加。通過(guò)限制用來(lái)改進(jìn)所需遺傳型而需要的田地空間，每個(gè)種群所需田地資源得以降低。比方說(shuō)，一個(gè)具有1000個(gè)個(gè)體的種群種在田間，假如總共有40行的話，那么每行可種25粒種子。運(yùn)用普通的組織取樣法，會(huì)通過(guò)劃擦葉子組織對(duì)全部1000株植株施行標(biāo)記并手動(dòng)取樣。在授粉前要求有分子標(biāo)志結(jié)果，而只有那些含有所需遺傳組成的植株得以授粉。因此，如果判定50粒種子含有所需遺傳組成，那么普通育種研究法就需要種植1000株植株以獲取50粒種子。相對(duì)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明中的甄別方法使育種人員可在實(shí)驗(yàn)室中甄別出1000粒種子并在栽種前選出50粒所需種子。假如只有兩行各25粒種子的話，那么就可在田間種下50個(gè)個(gè)體。另外，本發(fā)明中的甄別方法不需要在田間作標(biāo)記或取樣，從而就大大地節(jié)省了所需人力資源。除了能減少每個(gè)種群所需田地行數(shù)外，本發(fā)明中的甄別方法還能增加育種人員在給定育種苗圃內(nèi)所評(píng)估的種群數(shù)量。在上述示例中，每個(gè)具有1000粒種子種群中的50粒種子含有所需遺傳組成，運(yùn)用以上示例，育種人員應(yīng)用該發(fā)明中的方法可以評(píng)估每個(gè)種群含有50粒種子的20個(gè)種群，每個(gè)種群所需田地面積與用普通野外組織取樣技術(shù)時(shí)單個(gè)種群所用田地面積相同。即使選取種群是為了單個(gè)等位基因，對(duì)于F2種群運(yùn)用I : 2 I的期望分離比值，育種人員也能夠在與單個(gè)野外組織取樣種群同樣田地面積上評(píng)估四個(gè)種群。種子切削的另一潛在優(yōu)勢(shì)就在于可用它來(lái)降低將植株種植在某些地形如生長(zhǎng)艱難或經(jīng)歷艱苦環(huán)境條件或可能遭暴風(fēng)雨摧殘的地形中的風(fēng)險(xiǎn)。比如說(shuō)，可將帶有“最佳”遺傳型或標(biāo)志組成的種子種在地形I中，而將帶有“次最佳”遺傳型的種子種在地形2中。在這種情況下，一旦地形I中栽種的植株發(fā)生任何問(wèn)題，那么地形2就可作后備之用。而這對(duì)于從發(fā)芽植株中獲取用于遺傳的組織試樣的傳統(tǒng)方法來(lái)說(shuō)是非常困難的，因?yàn)樾枰獙⑦@些植株連根挖出并移植到第二地形。使用本發(fā)明中的方法就避免了移植的問(wèn)題。本發(fā)明中的甄別方法還可用在用來(lái)將性狀基因滲入到植株中的育種項(xiàng)目中。此方法包括從種群內(nèi)種子上去除包括帶有DNA的細(xì)胞的試樣，對(duì)于從每粒種子處提取的DNA進(jìn)行甄別以判斷有無(wú)至少一個(gè)遺傳標(biāo)志，根據(jù)對(duì)DNA甄別的結(jié)果從種群中選取種子；從種子中栽培增殖性植株；在與另一植株雜交中將增殖性植株作為母本或父本。用遺傳甄別來(lái)選取種子以便性狀整合的示例包含，但不限制于，母本等位基因高重復(fù)頻率識(shí)別，追蹤感興趣的轉(zhuǎn)移基因或甄別以判斷并無(wú)不想要的轉(zhuǎn)移基因，選取雜種試驗(yàn)種子以及接合性試驗(yàn)。運(yùn)用本發(fā)明中的甄別方法來(lái)識(shí)別高重復(fù)對(duì)等位基因頻率使得待栽種在給定田地單位上的每個(gè)種群所用行數(shù)減少，而種群數(shù)量或近親繁殖品系增加。從而本發(fā)明中的甄別 方法還可有效節(jié)約完成近親繁殖品系轉(zhuǎn)化所需資源。通過(guò)確保在種植前識(shí)別并丟棄那些調(diào)整過(guò)的不想要的轉(zhuǎn)移基因S，本發(fā)明中的方法還提供了質(zhì)量保證(QA)及質(zhì)量控制。本應(yīng)用在QA容量可有效消除非故意釋放違規(guī)。本發(fā)明中的方法還可用來(lái)識(shí)別雜種種子以便轉(zhuǎn)移基因試驗(yàn)。比如說(shuō)，在BCnFl工作臺(tái)上的近親繁殖轉(zhuǎn)化中，育種人員可以有效地做出一類雜交種子(配子選取除外)，其中有50%對(duì)于感興趣的性狀是半合子的，而另外50%是缺乏性狀的純種，這樣是為了生成以供試驗(yàn)的雜交種子。然后育種人員就可以對(duì)在試驗(yàn)雜交及識(shí)別中產(chǎn)生的所有Fl種子進(jìn)行甄別并選取那些半接合性的種子。此種方法的優(yōu)勢(shì)在于從雜種實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論能夠表達(dá)關(guān)于性狀接合性的大批雜種基因。本發(fā)明中甄別方法關(guān)于識(shí)別并追蹤關(guān)注性狀的其它應(yīng)用具有與上述所需田地及勞動(dòng)力資源方面同樣的優(yōu)勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)化項(xiàng)目多施行于多季節(jié)地區(qū)，而這里的土地及管理成本結(jié)構(gòu)非常高。因此，無(wú)論是每個(gè)種群所需行數(shù)減少還是在給定田地單位內(nèi)種群增加對(duì)于適度應(yīng)用的成本來(lái)說(shuō)影響是非常顯著的。還有，本發(fā)明中的法還可用來(lái)通過(guò)在單倍體工作臺(tái)上選取所需遺傳型并識(shí)別倍數(shù)級(jí)以避免處理并改善后的非單倍體種子運(yùn)到田地，從而改善雙單倍體項(xiàng)目的效率。這兩種應(yīng)用都導(dǎo)致了每個(gè)種群所需田地資源的減少并能夠在給定田地單位內(nèi)評(píng)估更多的種群。在一種實(shí)施例中，本發(fā)明還提供了一種對(duì)于特定關(guān)注基因(GOI)進(jìn)行預(yù)測(cè)萌芽接合性的驗(yàn)定法。該驗(yàn)定法根據(jù)每個(gè)細(xì)胞或每個(gè)染色體組內(nèi)GOI及內(nèi)部控制(IC)基因的相對(duì)復(fù)本數(shù)量的比值來(lái)預(yù)測(cè)萌芽接合性。一般來(lái)說(shuō)，該驗(yàn)定法使用了已知接合性如軌跡(每個(gè)二倍體細(xì)胞兩個(gè)復(fù)本)上為純種的一個(gè)IC基因來(lái)進(jìn)行對(duì)GOI的規(guī)范化測(cè)定。IC復(fù)本數(shù)量相對(duì)GOI的比值預(yù)測(cè)了細(xì)胞內(nèi)的GOI復(fù)本數(shù)量。在一個(gè)純種細(xì)胞內(nèi)，對(duì)于任意給定基因(或唯一基因序列)來(lái)說(shuō)，基因復(fù)本數(shù)等于細(xì)胞內(nèi)的倍數(shù)級(jí)，因?yàn)樵谒型N異體染色體中，該序列都處在相同的軌跡上。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞是為特定基因而雜合時(shí)，基因復(fù)本數(shù)將低于細(xì)胞的倍數(shù)級(jí)。從而可由細(xì)胞內(nèi)基因復(fù)本數(shù)來(lái)判定任何軌跡上細(xì)胞的接合性。在一種特定實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用來(lái)預(yù)測(cè)玉米萌芽接合性的驗(yàn)定法。在玉米種子中，胚乳組織是三倍體，而萌芽組織是二倍體。為IC純合的胚乳將含有三個(gè)IC復(fù)本。胚乳GOI復(fù)本數(shù)可從0 (純合負(fù))到3 (純合正);在關(guān)于GOI的種子雜合(或如果GOI是轉(zhuǎn)移基因那么對(duì)于GOI是半合子的)中發(fā)現(xiàn)胚乳GOI復(fù)本數(shù)為I或2。胚乳復(fù)本數(shù)反映了萌芽的接合性一個(gè)純合(正或負(fù))胚乳伴隨一個(gè)純合萌芽，雜合胚乳(無(wú)論GOI復(fù)本數(shù)為I還是2)反映一個(gè)雜合(G0I復(fù)本數(shù)為I)萌芽?？蓮呐呷镮C復(fù)本數(shù)與胚乳GOI復(fù)本數(shù)的比值(從0/3到3/3，即從0到I)中判定胚乳GOI復(fù)本數(shù)(可從0變到3)，然后可用它來(lái)預(yù)測(cè)萌芽的接合性。正如在技術(shù)上已為大家所知的那樣，可用任何方便的用以量化復(fù)本數(shù)的驗(yàn)定技術(shù)來(lái)判定GOI或IC的復(fù)本數(shù)。適當(dāng)?shù)尿?yàn)定法示例包含有，但不局限于，REAL TIME (QAQMAN )PCR(APPLIEDBIOSYSTEMS,FOSTER CITY,CA)以及INVADER (THIRD WAVETECHMOLOGIES,MADISON WI)驗(yàn)定法。要優(yōu)先如此發(fā)展此種驗(yàn)定法，這樣IC與GOI序列的放大效率就相同或非常接近。舉例來(lái)說(shuō)，在REALTME TAQ MAN PCR駘定法中，從單復(fù)本GOI (源細(xì)朐被判定為對(duì)GOI是雜合的)得到的信號(hào)將會(huì)在遲于從雙復(fù)本IC得到信號(hào)一個(gè)放大周期后被探測(cè)得到，因?yàn)镚Ol的量是IC的一半。對(duì)于相同的雜種試樣來(lái)說(shuō)，INVADM 驗(yàn)定法測(cè)得G0I/IC比值約為I 2或0.5。對(duì)于相對(duì)GOI及IC都為雜合的試樣來(lái)說(shuō)，GOI信號(hào)會(huì)在與IC信號(hào)(TAQ MAN )相同的時(shí)間被探測(cè)得到，INVADER驗(yàn)定法所測(cè)G0I/IC比值約為2 2 或I。這些準(zhǔn)則適用于任何多倍體細(xì)胞或單倍體細(xì)胞(如花粉細(xì)胞)，因?yàn)镚OI或IC的復(fù)本數(shù)正比于細(xì)胞的染色體組復(fù)本數(shù)(或倍數(shù)級(jí))。因此，這些接合性驗(yàn)定法可應(yīng)用于三倍體組織如玉米胚乳上。
示例以下示例僅僅是闡述性的，并不表示在任何意義上限定于本公示。
示例I本示例描述了一種使用軌跡上內(nèi)部控制(IC)基因純種(即在二倍體萌芽?jī)?nèi)為兩個(gè)IC復(fù)本而在三倍體胚乳內(nèi)為三個(gè)IC復(fù)本)來(lái)描述玉米萌芽接合性的驗(yàn)定法。在二倍體(或高倍數(shù))生物如玉米的近親繁殖品系內(nèi)，內(nèi)生性內(nèi)部控制是典型的純種；在此生物內(nèi)第一代(在玉米內(nèi)稱為“R0”)的轉(zhuǎn)移基因結(jié)果是典型的半合子的(也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)移基因只典型地存在于兩個(gè)或更多同種異體染色體的其中之一內(nèi)。玉米(ZEAMAYS)是二倍體生物，因此“單復(fù)本”RO結(jié)果在每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)復(fù)本，而在每個(gè)單倍體染色體組內(nèi)由0. 5個(gè)復(fù)本，“雙復(fù)本” RO結(jié)果在每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有兩個(gè)復(fù)本，而每個(gè)單倍體染色體組內(nèi)有I個(gè)復(fù)本，依此類推。在此示例中，微管蛋白被用作IC基因，而GOI是轉(zhuǎn)移基因編碼新鏈絲菌素II(NPTII)，新鏈絲菌素被用來(lái)卡那霉素抵抗力選擇。從種子處獲取胚乳(三倍體)組織(或者手工取樣又或使用本發(fā)明中的自動(dòng)取樣器來(lái)刮削種子)。胚乳取樣后種子發(fā)芽，從成功發(fā)芽植株上取得的葉組織(二倍體)也被取樣以便遺傳分析。葉組織與萌芽接合性直接相關(guān)，因而被用來(lái)表明胚乳接合性基本上預(yù)測(cè)萌芽的接合性，還被用來(lái)從胚乳處確定純合性回應(yīng)數(shù)。從胚乳組織與葉組織處提取全部染色體組DNA，使用INVADER ◎驗(yàn)定法并結(jié)合專門用于關(guān)注基因、NPTII或?qū)ｉT用于內(nèi)部控制基因、微管蛋白的低核苷酸探頭對(duì)全部染色體組DNA進(jìn)行量化分析。使用普通分子生物技術(shù)測(cè)量了 GOI對(duì)IC的比值。參見(jiàn)表I。多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果概述列于表2中。
結(jié)果顯示胚乳接合性基本上預(yù)測(cè)了萌芽的接合性(如葉子接合性所顯示的那樣)并且能夠?qū)λ邪l(fā)芽種子可靠地進(jìn)行預(yù)測(cè)純合性。而且，胚乳接合性分析幾乎不會(huì)給出偽負(fù)純種預(yù)測(cè)(尤其是當(dāng)用自動(dòng)取樣器獲取胚乳組織時(shí))。這些結(jié)果表明，對(duì)于已知倍數(shù)級(jí)的一個(gè)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，GOI復(fù)本數(shù)與IC復(fù)本數(shù)的比值顯示了細(xì)胞的接合性。此外，本發(fā)明中的接合性驗(yàn)定法能夠在一個(gè)組織接合性的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)另一組織接合性，也就是說(shuō)，驗(yàn)定法能夠根據(jù)胚乳接合性來(lái)預(yù)測(cè)萌芽接合性。
表I
權(quán)利要求
1.一種對(duì)種子進(jìn)行取樣的自動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 自動(dòng)取樣臺(tái)，其具有種子進(jìn)給器和種子取樣器，所述種子進(jìn)給器被配置成將種子送到所述種子取樣臺(tái)，而所述種子取樣器被配置成從所述種子上移走材料，同時(shí)保持所述種子的發(fā)芽活力； 試樣處理臺(tái)，其被配置成接收從所述種子上移走的材料；以及 種子處理臺(tái)，其被配置成在從所述種子上移走所述材料后，從所述取樣臺(tái)接收被取樣的種子，從而使得能夠確定從所述種子上移走的材料與各個(gè)種子之間的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述種子處理臺(tái)包括種子托盤，而且其中所述試樣處理臺(tái)包括試樣托盤，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括 工作臺(tái)，其用來(lái)支承所述種子托盤和所述試樣托盤；和 變位機(jī)構(gòu)，其可操作以移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而將所述種子托盤帶入用于從所述取樣臺(tái)接收從其上移走了材料的種子的位置，以及將所述試樣托盤帶入用于接收從所述種子上移走的材料的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 試樣輸送系統(tǒng)，其被配置成將那些從所述種子上移走的材料輸送到所述試樣托盤；和 種子輸送系統(tǒng)，其被配置成將所述種子從所述自動(dòng)取樣臺(tái)輸送到所述種子托盤； 其中所述變位機(jī)構(gòu)可操作以移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而使得所述種子托盤的隔間與所述種子輸送系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)，以便從所述種子輸送系統(tǒng)接收那些從其上移走了材料的種子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 試樣輸送系統(tǒng)，其被配置成將那些從所述種子上移走的材料輸送到所述試樣處理臺(tái)；和/或 種子輸送系統(tǒng)，其被配置成將那些從其上移走了材料的種子輸送到所述種子處理臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述取樣臺(tái)的種子取樣器包括至少一個(gè)取樣單元，所述取樣單元具有支承，所述支承被配置成將一種子定向在所述取樣單元中，并且將該種子保持在期望定向，從而使得所述取樣單元能夠從定向好的種子上取走材料，而不會(huì)對(duì)被取樣的種子的發(fā)芽活力產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述支座包括板，所述板具有限定在其中的凹窩，而且其中所述凹窩被配置成接收種子以及將所接收的種子定向在期望的定向中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括致動(dòng)器，其被配置成將種子移入對(duì)種子進(jìn)行定向的支座中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述種子是玉米種子或大豆種子。
9.一種對(duì)種子進(jìn)行取樣的自動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 自動(dòng)取樣臺(tái)，其具有取樣器，所述取樣器被配置成從一種子上移走材料，同時(shí)保持該種子的發(fā)芽活力； 種子運(yùn)送機(jī)，其被配置成在所述材料被移走后，將種子從所述取樣臺(tái)接收出；和 試樣運(yùn)送機(jī)，其被配置成接收那些從種子上移走的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括種子托盤和試樣托盤； 工作臺(tái)，其用來(lái)支承所述種子托盤和所述試樣托盤；和 變位機(jī)構(gòu)，其可操作以移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而將所述種子托盤帶入用于從所述取樣臺(tái)接收從其上移走了材料的種子的位置，以及將所述試樣托盤帶入用于接收從所述種子上移走的材料的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中 所述試樣運(yùn)送機(jī)被配置成將那些從所述種子上移走的材料輸送到所述試樣托盤； 所述種子運(yùn)送機(jī)被配置成將從其上移走了材料的種子輸送到所述種子托盤； 所述變位機(jī)構(gòu)可操作以移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而使得所述試樣托盤的隔間與所述試樣運(yùn)送機(jī)對(duì)準(zhǔn)，以便接收從種子上移走的材料；而且 所述變位機(jī)構(gòu)可操作以移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而使得所述種子托盤的隔間與所述種子運(yùn)送機(jī)對(duì)準(zhǔn)，以便從所述種子運(yùn)送機(jī)接收從其上移走了材料的種子。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述試樣運(yùn)送機(jī)被配置成將從所述種子上移走的材料輸送到試樣托盤，和/或其中所述種子運(yùn)送機(jī)被配置成將從其上移走了材料的種子輸送到種子托盤。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述試樣運(yùn)送機(jī)被配置成將從種子上移走的材料定位在試樣容器中，而且其中所述種子運(yùn)送機(jī)被配置成將從其上移走了材料的種子定位在種子容器中，以便于在種子與從該種子上移走的材料之間進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述取樣臺(tái)包括支承，所述支承被配置成將種子定向在所述取樣臺(tái)中，并且將種子保持在期望定向，從而使得所述取樣器能夠從種子上取走材料，同時(shí)保持種子的發(fā)芽活力。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括種子進(jìn)給器，其可操作以將種子單個(gè)地從種子料倉(cāng)送到所述取樣臺(tái)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述種子是玉米種子或大豆種子。
全文摘要
一種自動(dòng)種子取樣器包含有一個(gè)取樣臺(tái)；一個(gè)取樣器，用來(lái)從取樣臺(tái)內(nèi)的種子上去除材料；一個(gè)種子運(yùn)送機(jī)，用來(lái)把種子從取樣臺(tái)運(yùn)送到種子托盤內(nèi)的隔間；一個(gè)運(yùn)送機(jī)，用來(lái)把從種子上去除的材料運(yùn)送到試樣托盤內(nèi)的相應(yīng)隔間。本發(fā)明中方法包括將種子逐個(gè)輸入取樣臺(tái)；從取樣臺(tái)內(nèi)的種子上去除試樣；將試樣傳到試樣托盤內(nèi)的隔間；將種子傳到種子托盤內(nèi)的相應(yīng)隔間?？蓪?duì)試樣進(jìn)行試驗(yàn)，并可根據(jù)對(duì)種子對(duì)應(yīng)的試樣的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)種子分類。
文檔編號(hào)A01C1/02GK102754543SQ201210217218
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月26日
發(fā)明者B·史尼克, D·布楚伊勒, H·福布斯, J·泰繆倫尼斯, K·L·德佩爾曼, M·W·彼得森, S·伊廷頓 申請(qǐng)人:孟山都技術(shù)有限公司