[发明专利]用于对来自单粒种子的种子组织的定向、取样及收集的方法与过程

说明书

本申请是申请日为2007年11月13日、申请号为200780049324.2、发明名称为“用于对来自单粒种子的种子组织的定向、取样及收集的方法、过程与自动化装置”的中国专利申请的分案申请。

【技术领域】

本发明涉及以高效的方式从单粒种子获得组织样本。

【背景技术】

在作物育种或者植物推进实验中，从已知来源的种子栽培植物是通常惯例。将种子栽种于实验标地、生长室、温室或者其它的生长条件，其中它们或者与已知来源的其它植物异花授粉，或者自花授粉。由此产生的种子是两个亲本植物或者自花授粉植物的后代，并将其收割、处理并种植以继续作物育种循环。为了辅助培植或者推进选择过程，可以在植物、植物组织、种子或者种子组织上实施特定的实验室或者基于实地的试验。

将基于已知的异花或自花授粉的一代植物栽种，并且随后进行检验以查看这些族系或者品种是否正在接近市场所期望的特性。所期望的特性的例子包括，但不限于，产量的增加、纯和性的提高、新近赋予的对于特定灭草剂和/或害虫和病原体抵抗力和/或忍耐力或其改良、含油量的增加、淀粉含量的改变、营养食品成分、耐旱性，以及具体的基于形态上特性的增强。

正如所认识的并且正如本领域中所公知的，这些实验在规模上可以是巨大的。它们需要从科学家到田地工作人员的庞大劳动力来进行设计、种植、维护和管理实验，这能涉及数千或者数万的单株。它们还需要基本的土地资源。标地或者温室能占去数千英亩的土地。这不仅在植物发芽、生长和产生种子时要完全占用大量土地数月，在此期间可以对它们进行取样以用于实验室或者田地测试，而且随后必须对庞大数量的种子分别添加标签、收割和处理。

另一个困难是许多实验毫无结果。在文献中已报导，一些种子公司在实验的早期丢弃处于任意代的植物达到80-90％。因此，许多用于生长、收割和收割后处理的土地、劳动力和材料资源最终为很大比例的种子所浪费。

时间安排上的压力也是一个因素。在作物育种中实现重大进展已经给种子公司施加更大压力以更快速地推进植物的族系或者种类以实现更多和更好的特征与特性。因此植物培育者和相关的工作人员处于不断增加的压力下以更有效地和更有力地处理这些植物，并且更多和更早地选择应被延续进入培植的下一代植物。

因此，通过基于实验室的种子检验更早识别出感兴趣特征的趋向已经出现。种子通过无损检验以得到遗传学的、生物化学的或者表型的信息。如果感兴趣的特征被识别，从特定植物选出的种子被用于进一步的实验和推进，或者用于生产商用数量。检验种子避免了种子成长成未成熟植物的需求，而随后检验所述未成熟植物。这节省了时间、空间和投入。如果有效，及早识别种子中的期望特征能致使极大地减少实验性检验所需要的土地量、必须加以检验的种子量以及为得到推进实验所要信息而需要的时间量。例如，代替数千英亩的种植和随后对所有那些植物的处理和加工，一小部分英亩和植物可能就足够了。但是，由于时间的安排还是重要的，这依旧是一个重大任务，因为这样的减少甚至包含，例如，每天处理数千种子。

一种尝试非破坏性的种子取样的常规方法如下。用钳子将感兴趣的单粒种子固定于在表面上展开的一张纸上。将小钻头用于钻入种子上的小位置。用这张纸收集通过钻头从种子中除去的碎屑。纸被举起并且碎屑被转到试管或者其它的容器。于是它被收集起来并且准备供实验室分析。此方法意图是不破坏种子。但是，这个过程缓慢。它的成功和效率严重依赖于工作人员的专注和精确性。每个单粒种子必须被人工拾取并通过钳子进行固定。钻孔也是人工的。钻孔和碎屑处理必须仔细进行。单独的容器，例如单独的试管随后必须加以处理并标识或用其它方式跟踪并识别。此外，必须在每粒种子取样之间将钳子和钻头进行清理。通过从样本到样本的携带和人工处理，可能存在重大污染风险。并且，很多时候希望从种子的某生理组织获得种子材料。例如，对于玉米种子，可能希望从胚乳取样。这个实例，手抓小玉米种子以将所述胚乳定向从而将其暴露于钻头下的方式不是没有意义的，反而相当费时并且有点困难。必须避免从其它的种子结构取样，例如种子胚芽，因为从这样的种子部位取样会给发芽率造成消极影响。有时用这种方法难以获得有用的样本量。总而言之，从种子取样严重依赖于工作人员的技能，并且与吞吐量和精确性相关，包括程序是否给种子一个发芽的好机会。当工作人员每天负责处理许多种子时，这些问题会被放大。