[发明专利]用于从单独种子产生、收集并索引种子部分的装置、方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用以高效的方式从单独种子产生、收集并索引种子部分的装置、方法和系统。

背景技术

在植物育种或植物发展实验中从已知亲本的种子生长植物是常规做法。种子被种植在实验苗圃、生长室、温室、或其它生长条件中，种子在其中与已知亲本的其它植物进行异花授粉或进行自花授粉。结果得到的种子是两个父本植物或自花授粉植物的后代，并且被收获、处理并种植以继续植物育种循环。可以对植物、植物组织、种子或种子组织执行特定的实验室或基于现场的测试，以便帮助育种或发展选择过程。

种植并随后测试基于已知异花或自花授粉的各代植物以看看这些族系或种类是否正在朝着在市场中期望的特性进展。期望的遗传特性的示例包括但不限于增加的产率、增加的纯质性、改良或重新赋予的对特定除草剂和/或害虫及病原体的抵抗力和/或容忍力、增加的含油量、改变的淀粉含量、营养组成、耐旱性以及基于特定形态的遗传特性增强。

如可以认识到的和本领域中已知的，这些实验在规模上是巨大的。它们包括从科学家到现场工作人员设计、种植、维护和执行实验的巨大劳动力，这可能涉及数以千计或数以万计的单独的植物。它们还要求相当可观的土地资源。苗圃或温室可能占用数千英亩的土地。这不仅在植物萌芽、生长、并产生种子时占用大量的土地达数月之久，在此期间可以对其进行采样以用于实验室或现场测试，而且然后必须单独地对巨大数量的种子进行标记、收获和处理。

进一步的复杂性在于许多实验毫无结果。在文献中已经报告一些种子公司在实验中丢弃了任何早代植物中的80%-90%。因此，为生长、收获和收获后处理所耗费的大多数土地、人力和物力资源最终对于大多数种子而言属于浪费。

时机压力也是一个因素。植物育种方面的显著进步已对种子公司施加了更多压力来更快速地发展植物的族系或种类以获得更多且更好的遗传特性和特征。植物育种者和相关工人因此处于日益增加的压力下，以更高效且有效地处理这些代并更多和更早地选择应被继续至下一代育种中的植物。

因此，已经出现了朝着通过基于实验室的种子测试进行感兴趣的遗传特性的提早识别的动向。对种子进行无损测试以导出遗传信息。如果识别到感兴趣的遗传特性，则使用来自特定植物的所选种子以用于进一步的实验和发展，或者用于产生商用的量。测试种子防止了使种子生长至随后被测试的不成熟植物的需要。这节省时间、空间和工作量。种子中的期望遗传特性的有效的早期识别能够导致大大地减少实验测试所需的土地的量、必须测试的种子的量、和得出推进实验所需信息所需的时间量。例如，作为几千英亩的种植和所有那些植物的后续操纵和处理的替代，一小部分的耕地和植物可能是足够的。然而，由于时机仍是重要的，所以仍存在相当可观的任务，因为即使此类减少仍涉及例如每天处理数千个种子。

尝试非致死的种子采样的常规方法如下。用镊子将感兴趣的单个种子保持在表面上展开的一张纸上。使用小钻头来钻入种子上的小位置中。在那张纸上收集由钻头从种子去除的碎屑。提起那张纸并将碎屑转移到试管或其它容器中。因此收集碎屑并准备好用于实验室分析。将种子存储在另一容器中。出于跟踪的目的索引容纳种子和样本的两个容器或使其相关。这种方法意图对种子而言是非致死的。然而，该过程是缓慢的。它的成功和有效性在很大程度上取决于工人的注意力和准确性。必须手动地拾取每一个种子并用镊子保持。钻孔也是手动的。必须小心地执行钻孔和碎屑的操纵，以及确保全部量的样本被转移至容器中并将获取样本的种子转移至另一容器中。然后必须对这两个容器（例如单独的试管）进行操纵和标记或者以其他方式跟踪和识别。另外，在每个种子的采样之间必须清洁镊子和钻头。可能存在由于样本之间的遗留物和手动处理而引起的污染风险。并且，常常期望的是从种子的一定生理组织获得种子材料。例如，用玉米种子，可能期望的是从胚乳获取样本。在这种情况下，以允许胚乳被定向为使其暴露以进行钻孔的方式来手动地抓握小玉米种子不是不重要的，但却是相当耗费时间且有些困难的。必须避免从诸如种子胚芽的其它种子结构进行采样，因为从种子的此类区域采样负面地影响发芽率。有时，难以用这种方法来获得有用量的样本。总而言之，从种子进行采样在很大程度上依赖于工人的技术，并且与吞吐量和准确性有关，包括该程序是否为种子提供良好的萌芽机会。这些问题在工人每天负责处理很多种子时将更为严重。

如这些示例所证明的，诸如在遗传分析中使用的本常规种子分析方法要求去除并处理种子的至少一部分。在去除种子的一部分时，可能需要达到各种目的。这些可以包括以下目的中的一个或多个：

（a）如果需要，保持采样后种子的成活力；