[发明专利]用于处理植物体细胞胚的分离器设备、沉积设备和系统

说明书

发明背景

对问题领域的总体介绍

植物中的体细胞胚发生(somatic embryogenesis)是由初始外植体形成体细胞胚的过程，其中所述外植体为植物组织中的细胞。所形成的体细胞胚是与提供初始外植体的植物基因相同的拷贝。因此，体细胞胚发生的过程提供了一种获得大量基因型相同的植物的手段，以增殖具有商业利益的所选基因型、保存濒危物种或为研究目的而生成基因相同的植物体。

与该问题相关的程序的生理学背景

如下所述并如图1所示，为了从针叶树的体细胞胚制备植物，实施多步程序以满足不同发育期的生理学需要。体细胞胚发生的启动始于在含有植物生长调节剂的固化培养基上将初始外植体诱导为体细胞胚，通常为未成熟的合子胚。通常在相同成分的培养基上持续形成体细胞胚，并形成增殖的胚发生培养物。在增殖期，出现通常视为对体细胞胚发生过程有利的几个关键特征：(i)通过未成熟胚发生组织的无限增殖来大量繁殖基因型相同的繁殖体；(ii)增殖胚胎的低温储存可实现克隆几乎永久的储存，即，建立克隆库，(iii)未成熟体细胞胚的转基因改造允许基因改良的繁殖体的大规模繁殖。在该程序的下一个步骤中，将增殖的体细胞胚经受培养基，其引发胚发育以进入成熟期。培养基中仅有部分增殖胚胎发生从增殖到成熟的转化。低转化率会更频繁地发生在来自顽拗型针叶树种的基因型中，但在所有针叶树种以及其它植物物种中是常见的。随着转化率的下降，收集胚胎所需的体力劳动增加，因此成本和污染风险及其它误差增加。从增殖到成熟的低转化率是商业大规模应用体细胞胚发生程序的主要瓶颈。为了萌发，在许多不同的步骤中使成熟的体细胞胚经历不同的培养方法以诱导根和芽的形成；脱水，蔗糖处理，红光诱导，和蓝光刺激。此后，将认为适当发育的萌发胚胎转移至堆肥材料中并逐渐转移至离体环境中，在此期间蔗糖含量降低。在萌发成植物的过程中的不同处理需要手工重复处理各个芽和植物，为整个程序增加了相当大的成本。

从体细胞胚制备植物

使用体细胞胚制备植物的现有技术的程序在多个步骤需要手工处理，使得程序耗时、昂贵并且不准确。

对于针叶树种，当需要手工处理时，所使用的标准程序涉及多个步骤。一般程序概述于图1中(见例如von Arnold S，Clapham D.Spruce embryogenesis.2008.Methods Mol Biol.2008；427：31-47；Belmonte M F，Donald G，Reid D M，Yeung E C和Stasolla C.2005.Alterations of the glutathione redox state improve apical meristem structure and somatic embryo quality in white spruce(Picea glauca).J Exp Bot，Vol.56，No.419，pp.2355-2364)。

如图1所示，有四个依赖人工处理以从成熟体细胞胚中获得小型植物的步骤。第一次人工相互作用是当[1]将成熟胚从未成熟胚120中分离，并在无菌条件下水平置于塑料容器中；第二次[2]发生在休眠3-7天后130，然后将成熟胚胎转移至胶凝的培养基中以引发萌发过程。在合适的培养基成分和光照条件下，萌发的体细胞胚开始生根140。第三次人工转移[3]是当芽形成有小根时，将其转移至直立位置并将根部分地浸在液体萌芽培养基150中。第四次[4]和末次转移是当萌发的胚胎具有主根和小侧根时，将其转移至罐中的固体基质中以进一步形成植物160。

表1.关于图1的标号列表