專利名稱：為種子分析而去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)的基于修剪的種子采樣的制作方法
為種子分析而去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)的基于修剪的種子
采樣本 申請是原案申請?zhí)枮?00780049369. X，申請日為2007年11月13日，發(fā)明名稱為“為種子分析而去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)的基于修剪的種子采樣”的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以有效方法從單個(gè)種子中獲取組織樣品。背景技術(shù)：
在植物育種或者植物進(jìn)化實(shí)驗(yàn)中的通常做法是由已知來源的種子來種植植物。種子被種植在實(shí)驗(yàn)田、生長室、溫室或者其它的生長環(huán)境中，其中它們要么是與其它已知來源的植物交叉授粉，要么是自身授粉。所產(chǎn)生的種子是來自兩個(gè)親本植物或者自身授粉植物的后代，并且種子被收獲、處理以及種植以便繼續(xù)植物育種循環(huán)。為了輔助培植或者推進(jìn)選擇過程，可以在植物、植物組織、種子或者種子組織上實(shí)施特定實(shí)驗(yàn)室或者基于場地的測試ο基于已知的交叉或者自身授粉的植物代被種植，并且隨后被測試以便弄清這些族系或者品種是否正在向著市場上期望的特征移動。期望特性的實(shí)施例包括，但不限于，產(chǎn)量的增加、純和性的提高、新近賦予的對于特定除草劑和/或害蟲以及病原體抵抗力和/或忍耐力或其改良、含油量的增加、淀粉含量的改變、營養(yǎng)食品成分、耐旱性以及具體的基于形態(tài)上特性的增強(qiáng)。如所能夠理解的和現(xiàn)有技術(shù)中已知的，這些實(shí)驗(yàn)的規(guī)?？梢允蔷薮蟮摹Ｋ鼈冃枰獜目茖W(xué)家到田地工作人員的龐大勞動力來進(jìn)行設(shè)計(jì)、種植、維持以及做實(shí)驗(yàn)，這些試驗(yàn)?zāi)軌虬汕先f的單個(gè)植物。它們還需要大量的土地資源。田地或者溫室會占用成千上萬英畝的土地。當(dāng)植物發(fā)芽、生長以及生產(chǎn)種子時(shí)，這占用大量土地達(dá)數(shù)月，在此期間種子可能不僅被采樣用于實(shí)驗(yàn)室或者田間測試，并且隨后必須對大量種子單個(gè)地進(jìn)行標(biāo)記、收獲以及處理。另一個(gè)困難是許多實(shí)驗(yàn)毫無結(jié)果。有文獻(xiàn)報(bào)道，一些種子公司在實(shí)驗(yàn)的早期丟棄任何一代的80-90%的植物。因此，大部分花費(fèi)在用于種子的生長、收獲以及收獲后處理的大量的土地、人力和物力最終被浪費(fèi)了。時(shí)間壓力也是一個(gè)因素。為了更快速地推進(jìn)植物的族系或者種類以實(shí)現(xiàn)更多和更好的特性和特征，植物育種的重大進(jìn)展將施加更多壓力給種子公司。因而，植物育種家和有關(guān)工作人員處在增加的壓力之下以更有效率和更有力地處理這些植物，并且來做出植物更多和更初期的選擇，所述植物應(yīng)當(dāng)繼續(xù)進(jìn)入下一代的育種因此，出現(xiàn)了通過基于實(shí)驗(yàn)室的種子測試以實(shí)現(xiàn)在早期識別所關(guān)心特性的運(yùn)動。 對種子進(jìn)行非破壞性的測試，以便導(dǎo)出基因、生化或者顯性的信息。如果所關(guān)心的特性被識別，則挑選出來的來自特定植物的種子被用于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和進(jìn)化或者用于生產(chǎn)商用數(shù)量。對種子進(jìn)行測試避免了種子生長為不成熟植物的需要，植物隨后被測試。這節(jié)省了時(shí)間、空間以及工作量。如果在早期有效地識別了種子所期望的特性能夠?qū)е聵O大地減少用于實(shí)驗(yàn)測試的土地量，減少了必須測試的種子量并減少了導(dǎo)出所需信息以便進(jìn)化試驗(yàn)的所需要時(shí)間量。例如，不需要成千上萬畝植物以及后續(xù)加工和處理所有那些植物，只要一小部分土地和植物就充足了。然而，因?yàn)闀r(shí)間安排仍然是重要的，因?yàn)樯踔吝@種減少包含每天處理例如數(shù)以千計(jì)種子，這仍然是基本任務(wù)。以下給出了一種試圖非致命性的種子采樣的傳統(tǒng)方法。使用鑷子將感興趣的單個(gè)種子固定于在表面上展開的一張紙上。小鉆頭被用于鉆入種子上的小位置。通過鉆頭從種子去除的碎片被收集在該紙上。拿起該紙，并將碎片被運(yùn)送到試管或者其它的容器。從而其被收集并且被準(zhǔn)備好用于實(shí)驗(yàn)室分析。該方法意圖是不破壞種子。然而處理較慢。它的成功和有效性嚴(yán)重依賴工作人員的注意力和精確性。每一粒種子必須通過鑷子進(jìn)行手工拾取和固定。鉆孔同樣是手工的。碎片的鉆孔和加工必須小心。單一容器(例如單個(gè)試管) 隨后必須進(jìn)行加工和標(biāo)記，或者用其它方式跟蹤和識別。另外，鑷子和鉆孔在各種子樣品之間必須是清潔的。通過樣品到樣品的攜帶和手工處理可能存在重大污染風(fēng)險(xiǎn)。并且，很多時(shí)候希望從種子的某一生理的組織獲得種子材料。例如，可能期望從玉米種子的胚乳獲取樣品。在這種情況下，這不僅瑣碎而且耗時(shí)，并且存在某些困難，以便以這種方式手工地抓住小的玉米種子，從而允許胚乳被定向以使其暴露用于鉆孔。來自其他的例如種子胚芽的種子結(jié)構(gòu)的采樣必須被避免，因?yàn)閬碜赃@種種子區(qū)域的采樣對發(fā)芽率 有負(fù)面影響。有時(shí)使用這種方法難以獲得樣品的有用量?？傊?，來自種子的采樣嚴(yán)重依賴工作人員的技能，并且與吞吐量和精確度相關(guān)，包含程序是否給予種子一次發(fā)芽的良機(jī)。當(dāng)工作人員一天負(fù)責(zé)處理許多種子時(shí)，這些問題會被放大。V. Sangtong, E. C. Mottel, M. J. Long, Μ. Lee 和 Μ. P. Scott 于 2001 年 6 月在 Plant Molecular Biology Reporter 19 151-158 (植物分子生物報(bào)告19 :151_158)發(fā)表的 Serial Extraction of Endosperm Drillings(SEED)-Method for Detecting Transgenes and Proteins in Single Viable Maize Kernels (《種子胚乳鉆孔的系列提取》-一種用于在單個(gè)可行的玉米核中探測轉(zhuǎn)基因和蛋白質(zhì)的方法)中公開了從玉米種子非致命性地獲得用于實(shí)驗(yàn)室分析的組織樣品的另一個(gè)實(shí)施例，其在此并入本文作為參考。該實(shí)施例描述使用手持式旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)來從核磨去顆粒(所謂的“鉆孔”)和顆粒的收集，以用于測試某一基因的存在。顆粒被引導(dǎo)入多個(gè)井托盤或者板的單個(gè)井中，用于識別和準(zhǔn)備隨后的試驗(yàn)和分析。然而，該方法同樣需要相對于磨床對每一粒種子進(jìn)行手工抓取和定向。這也是耗時(shí)的并且有些麻煩。其同樣依賴工作人員的技術(shù)。該方法增加了生產(chǎn)量和精確性、是否能夠獲得有用樣品量和污染的結(jié)果。為了避免污染，磨床必須在每個(gè)樣品之間進(jìn)行徹底地清潔。如通過這些實(shí)施例所證明的，現(xiàn)有的傳統(tǒng)種子分析方法，例如在基因、生化或者顯性的分析中使用，需要對種子的至少一部分進(jìn)行去除和處理。在去除一些種子組織中，可能需要滿足各種目標(biāo)。這些目標(biāo)可以包括以下一個(gè)或多個(gè)目的(a)保持采樣后的種子的存活力。(b)在不影響存活力的情況下，獲得至少最小必要的樣品量。(c)從種子上的特定位置獲得樣品，通常需要將種子定向在用于采樣的特定位置的能力。
(d)為效率目的保持特定的吞吐量水平。(e)減少或者事實(shí)上去除樣品之間污染。(f) 允許追蹤不同的樣品和與組中其它樣品的相關(guān)性。(a)存活力關(guān)于保持種子存活力，在一些情況下可能關(guān)鍵的，這些情況是種子采樣方法和裝置沒有以種子生命力被減少這種方式損害種子。通常期望的是這種分析對種子是非致死的，或者至少導(dǎo)致采樣種子將發(fā)芽的基本可能性(例如，沒有顯著地減少發(fā)芽潛力)，從而種子能夠成長為成熟植物。對于某些分析，不需要保持種子存活力，在這種情況下，通常能夠采用較大的樣品。對種子存活力的需要將依賴種子取樣后的期望用途。(b)樣本量期望獲得有用量的樣本。在某些應(yīng)用中，有用的是樣本量必須高于某一最低必須量，以便執(zhí)行給定的測試和獲得有意義的結(jié)果。不同的測試或者分析需要不同的樣品量?？赡芡戎匾氖潜苊猥@取太多的用于樣品的組織，因?yàn)樘蟮臉悠房梢詼p少種子的發(fā)芽潛力，這可能是不期望的。因此，期望的是采樣裝置和方法允許對從任何給定種子獲得的樣品量進(jìn)行變化。(c)樣本位置有用量的樣本還能夠包括樣本定位精度。例如，在一些應(yīng)用中，樣本必須僅來自某一位置或者某一個(gè)組織。此外，難以加工像許多種子的小顆粒。還難以精確地定位和定向種子。例如，對于玉米種子，可能重要的是提取胚芽組織以及使玉米種子定向以便提取特定的組織。因此，期望的是采樣裝置和方法適于允許特定位置的采樣，其可以包括特定的種子定向方法。(d)吞吐量采樣裝置和方法必須考慮吞吐量水平，所述吞吐量水平支持以時(shí)間有效方式獲取所需樣本數(shù)。例如，一些情形包括每年對種子成百、上千或者甚至上百萬的潛在需求。假設(shè)每年采樣上百萬種子的實(shí)施例和一周5天工作日，對于一年的每個(gè)工作日這將每天平均接近四千樣本。使用較低生產(chǎn)量樣品方法難以滿足這種需要。因此，可能期望較高吞吐量的、 自動的或者甚至半自動的方法。(e)避免污染為了保持用于后來分析測試程序的樣本的純凈，期望的是采樣方法和裝置不會傾向于交叉污染。這不僅能夠包括樣本定位精度，從而來自特定位置的樣本不被來自不同位置的組織污染，并且還包括采樣方法和各單個(gè)樣本的加工，確保樣本之間沒有污染。(f)跟蹤樣本種子的有效處理和從種子去除的樣本存在各種問題和挑戰(zhàn)，尤其重要的是保持跟蹤各個(gè)種子、各個(gè)樣本和它們的相互關(guān)系或者與一批中其它樣本的關(guān)系。因此，期望的是采樣裝置和方法允許容易地跟蹤種子和樣本。傳統(tǒng)的種子采樣技術(shù)沒有充分地解決這些需要，導(dǎo)致物力和人力的壓力，并從而示出了用于改善現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的需要。由于依賴重要的手工加工、定向和從種子去除樣本， 現(xiàn)在的方法吞吐量相對較低，具有交叉污染的基本風(fēng)險(xiǎn)，并且趨向不一致。這能夠影響取自種子的樣本的類型和種子將發(fā)芽的可能性。存在消除資源的需要，所述資源為現(xiàn)在的方法需要樣本間清潔的資源。存在減少或者最小化樣本間由于攜帶或者其它原因的交叉污染的需要，或者存在來自任何樣本的任何源的任何污染的需要。還存在用于更可靠和更精確的需要。因此，存在用于方法和它們對應(yīng)的裝置的需要，所述相應(yīng)的裝提供用于種子采樣，從而實(shí)現(xiàn)下面目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)(a)保持采樣后的種子存活力；(b)在不影響存活力的情況下，獲得至少最小必要的樣品量；(c)從該種子的特定位置獲得樣品；(d)為效率目的保持特定的吞吐量水平；(e)減少或者事實(shí)上消除樣品之間的污染；以及(f)允許跟蹤不同的樣品以及與組中其它樣品的相互關(guān)系。當(dāng)采樣種子可能沖突并且甚至矛盾時(shí)，期望一些這些目的。例如，在保持種子生命力的同時(shí)獲得有用的樣品量需要獲取一些種子組織，但是獲取的組織不能太多。高吞吐量方法可能需要相對快速但具有相對較高的精確度和較低的污染風(fēng)險(xiǎn)的運(yùn)行，從而它們必須比技術(shù)上可能的更慢些。因此，這些多重目標(biāo)存在于現(xiàn)有技術(shù)中，并且沒有通過現(xiàn)有的合適的方法和裝置得到滿意的解決和平衡。如所理解的，處理的半自動化或者全自動化通常能夠滿足上面列出的目標(biāo) (a)-(f)的至少一些。然而，自動化同樣包括基本的成本、復(fù)雜性和機(jī)構(gòu)。其不是攜帶式的并占有大量空間。通過訓(xùn)練、支持和維修同樣消耗基本資源。因此還會關(guān)注附加因素的這些類型。當(dāng)考慮改善種子采樣方法時(shí)，這不是瑣碎的事情以便平衡多個(gè)相對于目的的因素和結(jié)果。例如，在相對大量的種子將在有限的時(shí)間內(nèi)被采樣的情形下，自動化溶解被多次找出或者調(diào)查。然而，自動化不僅引入成本和復(fù)雜性，而且引入實(shí)際結(jié)果。因此，存在發(fā)展新的非自動化種子采樣方法的理由，所述非自動化種子采樣方法盡可能滿足上面列出的種子采樣的許多目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是提供一種改善現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足的裝置、方法或系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施方案包含裝置、方法或者系統(tǒng)，其a.提升從多個(gè)單個(gè)種子收集樣本的可接受的吞吐量；b.促進(jìn)采樣使得被采樣的種子具有相對高的發(fā)芽率；c.提升相對一致的、被精確測量的有用量的樣本；d.為樣本的有效的生化的、基因的或者顯性的測定做準(zhǔn)備；e.在植物進(jìn)化實(shí)驗(yàn)期間促進(jìn)更有效的選擇；f.避免樣本污染和樣本間的交叉污染； g.促進(jìn)采樣使其不會不利于生化的、基因的或者顯性的測試；h.提升采樣的精確度、一致性和可靠性；i.靈活應(yīng)用于各種種子類型和各種采樣任務(wù)；j.是有效的和穩(wěn)定的；
k.能夠減少場地空間量和需要分析和用于在植物進(jìn)化實(shí)驗(yàn)中裝運(yùn)的樣品數(shù)量； 1.減少植物養(yǎng)殖場管理所需要的物資；m.全面減少人力資源需要；η.是非復(fù)雜的；ο.是經(jīng)濟(jì)的；p.是攜帶式的；q.關(guān)于訓(xùn)練和應(yīng)用是非累贅的或者非困難的；r.減少植物跟蹤和標(biāo)記工作量；s.改善采樣過程的人機(jī)工程學(xué)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是一種方法，借此方法，在沒有顯著減少采樣后的種子的發(fā)芽潛力或者存活力的情況下，通過使用一個(gè)或者多個(gè)刀片的剪取或者類似作用從種子上去除并收集有用量的組織量，從而對來自植物進(jìn)化實(shí)驗(yàn)中的一代的種子進(jìn)行單個(gè)采樣。隨后所述組織被處理以獲得所述種子的一個(gè)或多個(gè)生化的、基因的或者顯性的特征，之后做出是否在進(jìn)一步的植物進(jìn)化試驗(yàn)或者其它的基于植物的研究中使用所述種子的決定。這使得種子一在特定的一代中成熟就可做出決定，與此截然相反的是收獲所述種子，將其種植在試驗(yàn)田，并且隨后通過科學(xué)分析(例如用于特性存在的基因測試，所述特性影響種子部件例如油類、蛋白質(zhì)、淀粉或者其它的這種程序)測試不成熟的植物。這使得能更早地決定哪個(gè)后代將被挑選以在實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)。進(jìn)一步地，這減少了用于試驗(yàn)田所需的土地量。在單個(gè)種植場里，通過識別進(jìn)化所需的10% -20%的種子，其基本上減少了篩選成千上萬的植物所需的土地量。結(jié)果，因?yàn)闆Q定不是基于植物組織，因此不需要田間采樣。這種種子采樣技術(shù)允許迅速且有效地決定哪個(gè)種子包含期望的基因特性或者其它特征。本發(fā)明另一實(shí)施方案是一種方法、裝置和系統(tǒng)，其用于從種子有效地獲得有用量的樣本和位置，同時(shí)維持較高的種子發(fā)芽可能性。本發(fā)明的另一實(shí)施方案防止或者最小化樣本提取和加工中的污染。參考所附的詳細(xì)說明和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它的實(shí)施方案將變得顯而易見。

在此將參考幾個(gè)附加于該描述的附圖和示例，并且將其并入該描述作為參考。圖1說明的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的單個(gè)種子剪取設(shè)備和方法。圖2A和B說明的是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的單個(gè)種子定位和剪取工具，以及樣品索引系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式A.概述為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述本發(fā)明的各方面是如何得到實(shí)施的。 應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施例僅是本發(fā)明采取的幾個(gè)形式，并不限制本發(fā)明。將頻繁地參考附圖。參考數(shù)字和/或字母將用于指示整個(gè)附圖的某一部分和位置。除非另有指出，否則相同的參考數(shù)字將用于指示相同的部分或者位置。
這些特定實(shí)施例的上下文將關(guān)于玉米核。然而應(yīng)當(dāng)理解該，該實(shí)施例僅打算說明本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用。本發(fā)明可用于其它種子和其它對象。尺寸范圍可隨對象特性而變化。 如一個(gè)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，本發(fā)明的實(shí)施方案將與具有便于取樣的尺寸的種子一起使用。一些種子非常細(xì)微和小，有些像塵?；蛘啕}粒，而其它則特別大和硬，例如來自Lodoicea maldivica棕櫚的種子，其重量為20到24磅。一個(gè)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識到打算與本發(fā)明的實(shí)施方案一起使用的種子的尺寸和重量必須便于用本實(shí)施方案的裝置采樣。這樣的種子包含，但不限于，許多在農(nóng)業(yè)方面重要的種子，例如來自玉米、大豆、蕓苔屬品種、加拿大油菜、谷類(例如小麥、燕麥或者其它的谷物)的種子、以及各種植物和觀賞植物的種子。類似應(yīng)用從這個(gè)實(shí)施例類將變得顯而易見，并且那些對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的變化將包含在內(nèi)。 將參考取自種子的樣本。采樣方法可以涉及不同術(shù)語，例如，采樣、切削、剪取、切片、切割、剪切或者去除樣本。已經(jīng)取得的樣本也能夠涉及使用不同的術(shù)語，例如，種子樣品、種子組織樣品、種子碎片、種子切片、種子薄片、種子剪片和種子部分。B. 一般方法在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明利用種子的機(jī)械剪取來創(chuàng)造用于實(shí)驗(yàn)室測試的種子組織樣品。種子被手工地抓住、定位，并且種子期望的部份被剪取并被放置入試管或者其它用于測試的容器中。種子的剩余部分同樣被收集和標(biāo)記，用于未來可能的選擇和種植目的。 取樣后的種子存活力對于使用者而言是一種選擇，并且會受到從種子獲取樣本的位置的影響。本發(fā)明可用于獲取種子樣本，所述種子樣本隨后被用于各種分析，例如DNA、RNA、 蛋白質(zhì)、光譜以及基于種子成分的檢驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)室結(jié)果決定哪個(gè)種子將被用于育種或者其它試驗(yàn)性目的。該方法至少以下面的方式解決了背景技術(shù)列舉的目標(biāo)(a)-(f)。(a)存活力剪取動作允許在沒有壓碎、撕破或者以其它方式破壞樣品的存活力的情況下將剪取、碎片、薄片或者其它單片從種子中分離出來。通過使用合理的鋒利切割刀刃，以及利用剪取工具的機(jī)械益處，種子的無損的通常相對較小的部分被去除，留下使種子發(fā)芽的所需結(jié)構(gòu)和組織。(b)樣本量剪取工具和方法的選擇能夠與種子的尺寸和類型相當(dāng)，從而能夠獲得用于測試的所需最小樣本量，但是沒有去除(例如，可能實(shí)質(zhì)降低發(fā)芽可能性風(fēng)險(xiǎn)的量)太多，同樣，工具選擇和相對于種子工具的操作允許取得的樣本量是柔性的和可調(diào)整的。盡管這可能包含工具和/或種子的手工操作，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其提供實(shí)際的、容易教的、可接受精確的和快速獲得樣本方法，用于若干關(guān)于種子樣本的應(yīng)用。(c)樣本位置與樣本量類似，選擇適當(dāng)大小和配置的剪取工具允許控制種子上獲取樣品的位置。再有，雖然這能夠包含一些手工作用(例如，抓住、定位和/或定向種子；和操作手持剪取工具)，但是代表用于某一種子采樣應(yīng)用的單個(gè)種子采樣的實(shí)際方法。(d)吞吐量
來自單個(gè)種子的剪取樣本，每次一個(gè)，這似乎違背了吞吐量的目標(biāo)。然而，如上面所討論的，生產(chǎn)量在用于植物育種的種子采樣中不是唯一應(yīng)考慮的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)甚至種子的手工操作剪取工具和手工加工能夠提供適用于植物育種應(yīng)用的生產(chǎn)量水平；特別是同時(shí)根據(jù)列舉目標(biāo)(a)-(f)和實(shí)際情況，包含但不限于成本、復(fù)雜性、可攜帶性、訓(xùn)練、支持、維修等等。鑒于自動化解決方法需要占用相當(dāng)大的空間并且非常昂貴的大型系統(tǒng)，實(shí)施方案的樣品系統(tǒng)依靠將被采樣的種子量和適用于這種采樣的時(shí)間是簡單的、廉價(jià)的、高適應(yīng)的。另夕卜，當(dāng)需要 大量樣本時(shí)，具有極限訓(xùn)練的員工能夠迅速地被增加用于零星時(shí)間。這防止了對額外的大的將長時(shí)間地閑置著的昂貴系統(tǒng)的需要。(e)避免污染如所提到的，剪取樣本最小化或者消除了污染風(fēng)險(xiǎn)，包含樣本之間的交叉污染。例如，樣本傾向于是單片的。因此，來自在先樣品的剩余片存在較低風(fēng)險(xiǎn)。再者，剪取通常不產(chǎn)生任何塵埃、碎片或者其它非常小的在樣本之間難以認(rèn)出或者去除的顆粒。這相比較于例如鉆孔、碾磨、磨碎、銼磨或者鉆探工具，所述工具傾向于創(chuàng)造這種塵?；蛘咝☆w粒。盡管在剪取工具和種子之間存在直接接觸，但是樣本之間的污染風(fēng)險(xiǎn)較低。能夠使用進(jìn)一步減少這種風(fēng)險(xiǎn)的步驟。例如，剪取工具在樣本之間能夠被清潔。然而，這種清潔不是必須需要的。一些種子相當(dāng)硬，且在剪取時(shí)，沒有產(chǎn)生碎片或者塵埃，并且沒有殘余物留在剪取刀片上。此外，許多實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)將能夠識別由早先的樣本導(dǎo)致的小量污染物。(g)跟蹤樣本如前所示，機(jī)械剪取可包含手工步驟(例如，種子可以被手工抓住、定位以及通過手工制動工具剪取種子的期望部分)。然而，樣本(和被采樣種子)的處理可包含步驟，所述步驟給予較高吞吐量和有效地和正確地跟蹤和關(guān)聯(lián)樣本和/或被采樣的種子的能力。例如，剪取的樣本能夠被放入試管或者其它的用于存儲器和/或測試的容器中。 種子的剩余部分也能夠被收集和追蹤，用于未來可能的選擇和種植目的。植物育種中已知的各種跟蹤方法可用于跟蹤。少許非限制性的實(shí)施例包含條形碼、RFID標(biāo)簽、印刷或者手寫標(biāo)簽等。例如索引種子托盤或者類似裝置的貯藏容器可用于有效率的組織和跟蹤。從下面陳述的具體的示例性的實(shí)施方案進(jìn)一步看出詳細(xì)列明的目標(biāo)和其它考慮如何被作為通過剪取的種子采樣的因素的示例。C.具體實(shí)施例1.實(shí)施例1-使用手持和操作剪取工具單個(gè)地剪取樣本(圖1)a)裝置圖1示出了相對于玉米種子的手持和操作剪取工具。剪取工具是相當(dāng)簡單的、相對便宜的、高度便攜式的用于單個(gè)種子樣品的工具。在該實(shí)施例中，剪取工具是傳統(tǒng)的狗或貓剪刀330。這種剪刀是從各種渠道的市場上可買到的成品。各具有鋒利刀刃的相對的鉗口用于從玉米種子中剪去樣本，例如，來自種子冠部的樣本，以便獲得例如用于基因測試的胚芽有用量。這種寵物指甲剪取工具的實(shí)施例是相當(dāng)人機(jī)工程的、容易利用并且便宜的物品 #743C(具有安全止當(dāng)棒的熱處理鋼，所述安全止當(dāng)棒充當(dāng)用于種子大小的可選深度止當(dāng)件)，其來自美國德克薩斯州75974普萊諾的首都大街1411號的Millers Forge公司。這類指甲剪適用于各種式樣和尺寸(例如大狗，貓等)。圖1指出的通常式樣具有相對的鉗口， 所述鉗口具有凹陷彎曲的鋒利面緣，所述面緣環(huán)繞種子并施加來自不同的側(cè)面(包含種子的相對側(cè)面)的切割壓力。這傾向于避免施加來自唯一側(cè)面的壓力，或者來自一個(gè)側(cè)面的占主導(dǎo)地位的壓力量。這能夠在切割期間防止對種子的損害。例如，用將種子保持在表面上的小刀切割種子傾向于施加來自一個(gè)方向的壓力。這具有損害、破裂、壓碎或者另外影響種子存活力的可能性。同樣，面向內(nèi)凹陷的刀片給出事實(shí)上的用于種子相對于刀片的定位器，至少沿著一個(gè)軸。然而能夠使用單刀片切割工具。

用于玉米種子的剪取工具330必須足夠堅(jiān)固以處理反作用力從而試圖使得刀片移動通過玉米種子，所述玉米種子傾向于是相對硬的種子。具體專業(yè)等級的狗指甲剪應(yīng)當(dāng)是足夠的。許多這些指甲剪利用鋼(甚至外科工具用鋼)并具有堅(jiān)固的鉗口、手柄和樞軸。存在若干式樣的動物指甲剪。大多數(shù)指甲剪被配置來輔助不能夠確認(rèn)切割平面相對于寵物指甲的基本精確度的使用者，因?yàn)橹匾氖遣荒芮械锰拷鼊游锏娜狻ＴS多寵物指甲剪上的限深特征被設(shè)計(jì)通過限制被切指甲的深度來防止對動物造成傷害，所述限深特征在使剪具適于種子采樣方面特別有用。限深器允許使用者調(diào)節(jié)從種子獲取樣本的尺寸， 并允許在從同樣尺寸的種子獲取種子樣本中保持相容的重復(fù)精度。大多數(shù)指甲剪被配置以避免對動物的部分剪取、撕破或疼痛。在類似意義上，種子采樣需要具有量和位置的基本精確度，以及提供相對容易的清潔的切割。從而，當(dāng)切割時(shí)這些類型的剪刀同樣抵制種子的撕破、壓碎或轉(zhuǎn)向，以便提升清潔的精確的相容的切割。圖1示出了剪刀式樣的狗指甲剪。其像一把剪刀一樣工作。存在兩個(gè)像剪刀的切口刀片，當(dāng)把手被推進(jìn)在一起時(shí)，所述大片環(huán)繞并切斷指甲。這些剪刀型指甲剪不打算用于較大的厚指甲，而是較小的薄指甲，例如較輕的工作，例如非常小的狗或貓以及鳥爪子。剪刀是一種利用機(jī)械利益而需要較小力來切割的工具。它們是一流的具有用作支點(diǎn)的樞軸的雙桿機(jī)構(gòu)。切割是通過在切割位置施加局部剪切力，所述剪切力超過了材料的剪切強(qiáng)度。鉗子式樣的狗指甲剪類似于剪刀式，但是傾向于更堅(jiān)固(例如，更適合用于較大寵物的指甲)。它們傾向于以相同的例如修枝大剪刀的方式工作。當(dāng)把手被擠壓在一起時(shí)， 兩個(gè)切口刀片環(huán)繞并隨后剪取指甲。許多美容師喜歡這些狗指甲剪，因?yàn)樗鼈兪沟闷淙菀拙_判斷剪取指甲的刀片的位置。鉗子式樣基本上是重型的狗指甲剪。一些鉗子型切割機(jī)通過凹痕和楔塊將被切割的物體切開，對照剪刀型工具的剪切作用。鉗子型切割機(jī)可以被指出用于較大的和較堅(jiān)硬的種子。如所能理解的，被采樣的種子的特征能夠影響使用的剪刀式樣。鉗子式樣或者更堅(jiān)固的剪刀式樣被指出用于玉米種子。刀片中的開口尺寸能夠改變。應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)某叽缬糜趯⒈徊蓸拥姆N子類型。例如比玉米小很多的種子將需要較小比例尺寸的剪刀；使用在例如貓、鳥、兔子等的較小動物上可能的尺寸。還存在鍘刀式樣的狗指甲剪，其同樣是普通的并且能廣泛地從市場上買到的，包含從例如Millers Forge公司(參見，例如744C型的寵物指甲調(diào)整器)的來源獲得。狗指甲被插入位于調(diào)整器的頂冠的孔中。把手被擠壓，并且刀片線性地移動通過指甲。其能夠是重型的，以便將較厚指甲插入導(dǎo)向孔中。然而，這種剪刀可以可接受地工作，用于許多種子類型和尺寸。然而，其它類型或者類別的切割工具同樣能夠用于該種子采樣。隨后在該申請文件中將討論替換實(shí)施方案。b)操作(1)預(yù)處理

種子3的唯一的預(yù)處理是它從其穗脫殼并被分離出來。(2)定向工人將手工地操作種子3使其進(jìn)入期望的方向。(3)樣本切割工具330的操作者將被訓(xùn)練以手工地將種子3的頂端帽部端抓在一只手中并將種子3的冠部端插入相對的鉗口之間，鉗口向內(nèi)或者朝著開口位置(如圖1所示)。在工具 330的這個(gè)實(shí)施例中，面對面的刀刃以凹陷形狀被彎曲。它們(圖1)之間的開口區(qū)域事實(shí)上用作鉗口之間的種子3的引導(dǎo)件或者定位器。操作者隨后相對于鉗口的切割平面小心定位種子3，從而種子3的冠部端的期望的有用量與切割平面排成直線。當(dāng)切割相對小的物體種子時(shí)，凹陷形狀的刀片提升清潔的切割和良好的控制。刀片的特性還提供相對良好的種子視圖給操作者，以便提升切割位置精度和去除的樣本量。操作者通過收攏其相對手中的工具手柄手工地啟動種子3的切割。操作者以可控制的方式利用把手的機(jī)械利益來使得鉗口會聚通過種子3，以便切割或者切開樣本。(4)樣本收集樣本可用手收集在板上，或者收集到子彈型試管中，并被轉(zhuǎn)移到樣本板(參見圖 2B中的一種類型的樣本板或者索引托盤59的實(shí)施例)的適當(dāng)?shù)木??？蛇x地，其可以被使用用于操作者從種子3剪取樣品并允許其通過重力正好下降進(jìn)入圖2B中的托盤59的井中。在給出的實(shí)施例中，來自玉米種子冠部的樣本的平均尺寸介于0. 5和20mg之間。 能夠根據(jù)種子類型和應(yīng)用改變有用樣本的數(shù)量。如果采樣之后不需要保持玉米種子存活力，則30或者40mg，或者以上的樣本尺寸將能夠被接受并且容易使用本發(fā)明的實(shí)施方案獲得。(5)被切割種子的收集被采樣種子還能夠被手工或者以其它方式移動到索引托盤59或者類似的存儲器中。通過將樣本或者被采樣種子放入各個(gè)托盤59中相同的索引位置，被采樣種子可與其樣本掛鉤。用于各托盤的標(biāo)簽、條形碼或者其它的識別物能夠與追蹤相關(guān)，并且保持樣本和種子之間的相關(guān)性。如所指出的，識別器能夠是機(jī)器可讀的，以允許這種信息的有效電子或者計(jì)算機(jī)存貯與檢索。該實(shí)施方案以與前述通常方法有關(guān)的上述的方式平衡與種子采樣有關(guān)的各種問題和因素。受控制的樣本剪取已表明沒有顯著地影響被采樣種子的發(fā)芽可能性。受控制的剪取能夠提供有用量的樣本。其能夠?qū)ΨN子剪取或者樣本去除的尺寸和從種子中去除的組織的位置進(jìn)行控制。其能夠被控制以便減少去除太多樣本的風(fēng)險(xiǎn)。通過獲取具有清潔切割的種子剪取能夠最小化或者消除污染風(fēng)險(xiǎn)(6)后處理樣本測試能夠直接地發(fā)生在托盤59上或者另外根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的方法。在獲得測試結(jié)果后，樣本和/或種子能夠被恢復(fù)并被制備以適用于裝運(yùn)和基于樣本測試結(jié)果的使用(例如期望特性或者特征的存在指示)。能夠進(jìn)行種子組織樣品的生化的、基因的或者顯性的測試。因此在確定其是否包含期望的生化的、基因的、或者顯性的特性后，隨后能夠使用與被切割種子的樣本有關(guān)的被切割種子。 2.實(shí)施例2 —用雪茄型多刀片切割機(jī)單個(gè)地剪取樣品(圖2A)a)裝置(圖 2A)圖2A示出了手或者工作臺安裝的單個(gè)種子樣品工具300。漏斗形的殼體或者本體302夾持傳統(tǒng)的市場上可買到的雪茄剪309 (例如，三個(gè)切線移動的具有剪刀型把手的刀刃)的彎曲切割刀片310，其中將被參考為切割平面。一些雪茄剪具有超過三個(gè)的刀片。這種雪茄剪是市場上可買到的。實(shí)施例為可以從密蘇里州64102堪薩斯城的 Xikor獲得的XiMTX多用工具和從佛羅里達(dá)州33119邁阿密海灘的Cubanoz. biz獲得的 8173B型剪刀雪茄剪。附接于本體302周圍的鉸鏈蓋306在它的中心處具有橡膠的或者柔性的墊圈308， 當(dāng)種子3被推進(jìn)入墊圈308的中心時(shí)，所述墊圈308的大小適合容納單個(gè)玉米種子3。蓋 306和墊圈308的幾何形狀是這樣的，當(dāng)蓋306樞軸地向下與本體302鄰接時(shí)，種子3 (這里指冠部)的期望量延伸通過刀片310的切割平面。隨后運(yùn)行切割工具309以把種子3的部分(或者樣本)切下。b)操作(1)預(yù)處理種子3的唯一預(yù)處理是它從其穗脫殼并被分離出來，從而其能夠被手工地被放入墊圈308中。(2)分離如所能理解的是，工人通常將跟蹤單個(gè)種子3的起源，從而能夠保持各種子、種子的起源和樣本之間的對應(yīng)。(3)定向工人將手工地操作種子3使其以期望的方向進(jìn)入墊圈308。(4)樣本切割當(dāng)手柄312被移開時(shí)，刀片移動以便提供其中能夠放置種子3的開口。當(dāng)蓋306 被關(guān)閉時(shí)，種子3被放置和定位在開口中。圖2A示出了具有手柄312的被移動到切割位置的切割工具309，所述切割位置在該切割平面內(nèi)關(guān)閉刀片310之間的間隙。位于切割平面中的開口中的種子3將被切割，以便分離種子3的部分或者樣本。如圖1的實(shí)施方案，該實(shí)施方案具有環(huán)繞種子的刀刃。當(dāng)會聚時(shí)，刀片通常沿著來自多個(gè)方向的單個(gè)切割平面一致地開始切割作用，以便甚至精確地、清潔地切割和防止對種子造成損害。如上所述，優(yōu)選地是樣本被分離后樣本量足夠用于精確的生化的、基因的或者顯性的測試，并且足夠小以便最小化對種子3的發(fā)芽可能性的影響。(5)樣本收集在給出的實(shí)施例中，樣本的平均尺寸位于0.5和20mg之間。當(dāng)切割樣品時(shí)，切割工具300的正方形出口管314能夠被放入樣本板中適當(dāng)?shù)木?或之上)，以便將樣本直接地存放入樣本板。314的正方形端部能夠正好安裝入正方形井中，以方便精確傳送。通過簡單移動工具300到下一個(gè)樣本板井，下一個(gè)種子3的切割能夠被存放入下一樣品板井中，等寸。 (6)被切割種子的收集種子3的剩余部分將被保持在墊圈308中。種子3能夠被引導(dǎo)到位于適當(dāng)?shù)姆N子板中單個(gè)的井中，在相同的或者相關(guān)的井位置對應(yīng)著樣本板中相應(yīng)的樣本。該實(shí)施方案以與前述實(shí)施方案類似的某些方式和以某些不同的方式平衡與種子采樣有關(guān)的各種問題和因素。然而那些因素被平衡以便實(shí)現(xiàn)至少以下目標(biāo)。受控制的樣本切割已經(jīng)表明控制沒有顯著影響被采樣樣種子的發(fā)芽可能性。受控制的切割能夠提供有用量的樣本。它能夠被控制種子剪取或者樣本去除的尺寸，并能夠控制來自種子的組織去除的位置。其能夠被控制用于減少太多的樣品去除的風(fēng)險(xiǎn)。公開了采樣前種子定向的一種形式。其使用接受器來定位用于具有刀片的控制切割的種子。所述布置還減少了樣本的污染風(fēng)險(xiǎn)。一些結(jié)構(gòu)允許快速且準(zhǔn)確地將樣本放入容器中的不同位置以改善采樣的吞吐量以及樣本的收集和存儲。(7)后處理如上所述能夠進(jìn)行樣品的生化的、基因的或者顯性的測試。因此，在確定其是否包含期望的生化的、基因的或者顯性的特性之后，隨后能夠使用與被切割種子的樣本有關(guān)的被切割種子。該實(shí)施方案同樣解決如上述的通常方法實(shí)施例描述的詳細(xì)列明的目標(biāo)(a)-(f) οD.可選擇和替換的實(shí)施方案如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能理解的，此處公開的本發(fā)明的實(shí)施方案僅是示例性的，而不是它們能夠獲取的形式的全部。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的變化將包含在本發(fā)明和其實(shí)施方案的范圍中。一些實(shí)施例將在下面陳述。1.裝置用于示例性的實(shí)施方案的部件的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料能夠根據(jù)需要和期望進(jìn)行改變?？蛇x地，許多手動或者可能的強(qiáng)力剪取工具能夠被并入狗指甲剪330或者雪茄剪 300的具體的式樣的適當(dāng)位置中。實(shí)施例包含，但是不局限于，成品或者切割設(shè)備改進(jìn)版本， 例如環(huán)狀剪刀或者角度剪刀式樣的剪取工具、鐵皮剪、截管器、大剪刀、藥丸剪或者鋼絲鉗。 刀片通常是鋒利的，但是通常不需要是危險(xiǎn)鋒利的。大多數(shù)這種類型的工具提供足夠的機(jī)械利益和用于樣本去除的切割作用。另外，能使用圖1和圖2A-B中的實(shí)施方案的兩個(gè)或者多個(gè)運(yùn)動刀刃。而且，具有靜止后板或者靜止的邊緣的單刃切割刀片也能夠工作。如所能理解的，許多工具可用于從種子切割或者剪切樣本。能夠使用許多合理地鋒利的、機(jī)械利益的工具。當(dāng)種子相對于切割刀片位于適當(dāng)位置時(shí)，提高系統(tǒng)可以利用傳感器(例如，光學(xué)傳感器)來感知，并且隨后觸發(fā)將自動關(guān)閉刀片和切割樣本的啟動器。2.方法
根據(jù)需要和期望能夠改變精確的方法步驟。 3.定向在剪取種子之前一些輔助定向是可能的。例如，一些類型的模板或者接受器能夠機(jī)械地將種子限定在期望方向上，所述方向在連續(xù)的種子之間是可重復(fù)的。同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意， 至少一些種子的定向能夠通過它們是如何被插入其中(例如，接受器、孔、杯子或者其它的結(jié)構(gòu))手工地完成。在一些情況下，這種結(jié)構(gòu)的幾何形狀有助于定向種子。這對于具有非對稱結(jié)構(gòu)但是相容形狀的種子是尤其有效的，玉米是這樣一種實(shí)施例。4.后處理可選地，采樣后種子處理或者類似的物質(zhì)能夠被施加越過獲取樣品的種子區(qū)域。例如，物質(zhì)(例如石蠟)能夠被放置或者涂覆在被切割種子60的切割區(qū)域。還存在市場上能買到的谷物保護(hù)層(例如，來自美國威斯康辛州的富蘭克林的ABR產(chǎn)品公司的 Log-Gevity 產(chǎn)品)，所述保護(hù)層可以被用于防止侵入物進(jìn)入被切割種子60。另一個(gè)實(shí)施例將使用例如Lockout (Becker Underwood公司)的種子處理以保護(hù)營養(yǎng)不受來自種子的侵蝕?？蛇x地，在采樣后，一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)能夠被施加于采樣后的種子。實(shí)施例包含，但是不局限于，殺蟲劑、肥料或者生長增強(qiáng)劑或者抗真菌劑。一個(gè)具體的實(shí)施例是斑脫土，其是具有抗真菌特征的天然物質(zhì)。這種物質(zhì)能被用于增加發(fā)芽可能性并減少對被切割種子60的病原性的攻擊。市場上可買到的化學(xué)的種子處理殺菌劑包含Captan ，其是一種來自美國田納西州盂斐斯Drexel化學(xué)公司的廣譜殺真菌劑；以及來自美國北卡羅來納州格陵斯堡Syngenta的Apron (甲霜靈)和Maxim (咯菌腈)殺真菌劑。5.分析技術(shù)如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能理解的，樣品被處理以便導(dǎo)出生化的、基因的或者顯性信息的方法能夠包含幾乎任何在本領(lǐng)域中已知的方法。許多方法是已充分記錄的和廣為人知的。6.應(yīng)用a)種子類型示例性的實(shí)施方案和本發(fā)明不限于玉米種子，而是事實(shí)上能夠被用于任何種子。 大豆和加拿大油菜種子是兩個(gè)其他的實(shí)施例。其它感興趣的種子包含，但不限于，來自加拿大油菜、高粱、小麥、向日葵、蕓苔屬品種、米、燕麥及其它谷物及其它在農(nóng)業(yè)方面重要的農(nóng)作物的種子。b)用途本發(fā)明的實(shí)施方案能應(yīng)用于各式各樣的實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)和規(guī)程，并且能夠被用于植物研究的各個(gè)方面。本發(fā)明能夠被施加的一些然而并非全部的方式包含DNA和RNA提取和測試程序，基因型、用于遺傳改進(jìn)種子對抗不遺傳改進(jìn)東西種子的選種，標(biāo)志識別、用于外來的存在的測試，光譜學(xué)、食品研究，油化學(xué)以及蛋白質(zhì)的生物化學(xué)。該實(shí)施方式不打算以任何方式進(jìn)行限制，而是本發(fā)明的實(shí)施方案發(fā)現(xiàn)所使用的該方法的一個(gè)例子。
權(quán)利要求
1. 一種非致命性的采樣方法，所述采樣方法用于從若干單個(gè)玉米種子的每一個(gè)中獲取有用量的樣本，以用于物理、化學(xué)或者基因測試，所述采樣方法包括a.對各個(gè)玉米種子進(jìn)行剪取i.相對較小的剪??；ii.從冠部或者靠近冠部且遠(yuǎn)離胚芽處；iii.使用手持的手工操作的切割工具；iv.不產(chǎn)生顯著塵埃、碎片或者污染物；以及b.跟蹤各樣本。
全文摘要
本發(fā)明公開了進(jìn)行有用的種子采樣的裝置、方法和系統(tǒng)，其中存活力得以保持。使用手持和手工操作的且具有一個(gè)或多個(gè)刀刃的工具，來自植物進(jìn)化實(shí)驗(yàn)中的一代的種子通過對所述種子的組織進(jìn)行去除和收集而被單個(gè)地采樣。所述組織隨后被處理以便獲得所述種子的一個(gè)或多個(gè)生化的、基因的、或者顯性的特征，之后做出是否在進(jìn)一步的植物進(jìn)化試驗(yàn)中或者其它植物研究和發(fā)展中使用所述種子的決定。在所述方法的一些實(shí)施方案中，采樣被控制，以便在沒有顯著影響被采樣種子存活力可能性的情況下去除用于分析目的的有用量組織。在一些實(shí)施方案中，采樣被控制以防止樣本污染。在某些實(shí)施方案中，所述種子被保持在預(yù)定定向以方便有效率和精確地采樣。
文檔編號A01C1/00GK102156059SQ20101062344
公開日2011年8月17日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者J·科普, S·M·貝克 申請人:先鋒高級育種國際公司