專利名稱：用于種子分析的去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分析種子并基于分析決定種子及其其隨后的用法的設(shè)備，具體地講，涉及用于高效并且有效地去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)以便能夠?qū)崿F(xiàn)對種子或者它的去除的組織或結(jié)構(gòu)的測試和分析的設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的問題
種子公司的主要目標(biāo)在于培育出生長成為對于種植者而言在商業(yè)上希望獲得的植物的種子。種子公司把大量資源用于商業(yè)上希望獲得的種子的研發(fā)。常規(guī)研發(fā)技術(shù)趨于是費(fèi)時費(fèi)力的并且需要大量土地和空間。研究中所涉及的所有種子或很多種子種在研究用地上。在從種子產(chǎn)生植物之后，從每個植物采集組織樣本。組織樣本被運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室以推斷種子和種子的植物的研發(fā)所需的信息。這些方法在工業(yè)上是熟知的。土地、勞動和機(jī)器的資源成本很高。能夠使用數(shù)千(如果沒有數(shù)萬的話)英畝的試驗(yàn)地。用于耕地、種植、維護(hù)、獲得植物組織樣本、運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室和在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析的工人和機(jī)器的適合的數(shù)量很大。時間也是一種因素和成本。必須等待做出關(guān)于植物及其種子是應(yīng)該用于生產(chǎn)商貿(mào)規(guī)模或種子、 還是應(yīng)該用于進(jìn)一步研究的決定，直至可以獲得來自產(chǎn)生的植物的組織樣本。典型過程如下。把已知親本(parentage)、表型/顯型或基因型的種子種在溫室中或室外的試驗(yàn)地中。統(tǒng)計學(xué)上有效數(shù)量的植物必須在田地里或溫室中生長。這涉及大量物理空間和勞動。在植物已出現(xiàn)之后，從植物獲取組織樣本。進(jìn)行測試以識別樣本的基因組成或其它特性。這個過程當(dāng)然花費(fèi)大量時間。植物必須生長到能夠以非破壞的方式獲取組織樣本的程度。必須非常仔細(xì)地處理樣本并把其送到實(shí)驗(yàn)室。在能夠識別關(guān)注的基因之前必須進(jìn)行基因檢測。具有以下的過程能夠比較有益通過該過程，能夠接觸并測試(遺傳方面或其它方面)相關(guān)遺傳物質(zhì)或組織、部位或結(jié)構(gòu)而不必從種子開始種植植物。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解到可以大量節(jié)約勞動、時間和空間。從多數(shù)生長的植物獲得具有相關(guān)細(xì)胞物質(zhì)的組織樣本并不難。常規(guī)地，利用工具(例如，手工操作的葉穿孔器)從生長的植物去除相對較小的部分或組織的樣本。如果正確操作，則在小的葉穿孔通常不會在很大程度上影響植物的健康或生活力/生存力 (viability)的意義上，樣本的去除是非破壞性的。例如，葉穿孔用于去除相關(guān)的細(xì)胞以用于植物的分析。雖然這種葉樣本不會有害于植物、并且相對比較容易運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室并存儲， 但從種子公司試驗(yàn)地中的通常數(shù)量的植物獲得植物組織樣本仍需投入大量勞動和時間。需要來到處于生長位置的每個植物并采集/獲取葉樣本。生長出測試地植物的種子也具有相關(guān)的細(xì)胞物質(zhì)。然而，接觸種子的細(xì)胞物質(zhì)并對種子的細(xì)胞物質(zhì)執(zhí)行測試或化驗(yàn)分析、卻不在很大程度上影響種子的生活力或發(fā)芽勢則完全是另一回事。多數(shù)種子及其部位的相對較小的尺寸是一個原因。另一原因是一些種子中的相關(guān)組織或結(jié)構(gòu)僅為整個種子的一種子集，并且常常在外殼里面。這使得難以僅接觸或采集相關(guān)物質(zhì)。另外，一些種子具有使得難以進(jìn)行非破壞性取樣的構(gòu)成/構(gòu)造。玉米種子的堅(jiān)固外層或組織(果皮)是一個例子。難以在不使用破壞或損傷種子的方法的情況下去除樣本。另外，所有這些問題阻礙了對多個種子的高吞吐量接觸和取樣。在從小物體精確去除特定組織或結(jié)構(gòu)以觸及其它特定組織或結(jié)構(gòu)、并且高效地實(shí)現(xiàn)這種操作的方面， 提出了很大挑戰(zhàn)。因此，產(chǎn)業(yè)中需要實(shí)質(zhì)地減少用于評估植物及其種子的潛在商業(yè)生產(chǎn)、或者在植物和種子研發(fā)方面的進(jìn)一步用途的資源?，F(xiàn)有技術(shù)中還需要設(shè)備用于去除和/或接觸種子的特定組織或結(jié)構(gòu)(包括按照非破壞性和相對較高吞吐量方式實(shí)現(xiàn)該目的)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是一種減少用于選擇商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的種子的資源的設(shè)備。收集作為可能選擇的候選的種子，并對每個種子給予標(biāo)識符。從單個候選種子去除特定組織或結(jié)構(gòu)，以露出該候選種子的特定組織、部位或結(jié)構(gòu)，或者獲得對該候選種子的特定組織、部位或結(jié)構(gòu)的接觸，或者分離并收集特定組織、部位或結(jié)構(gòu)。對候選種子的露出的組織或去除的組織執(zhí)行測試或分析。評估所述測試或分析的結(jié)果，并且能夠決定是否選擇該候選種子類型用于例如商業(yè)生產(chǎn)。能夠記錄該結(jié)果，并把結(jié)果與種子的標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明避免了在試驗(yàn)地或溫室中種植植物和從生長的植物獲取組織樣本的時間、空間和勞動。能夠直接從種子以相對較高吞吐量快速地做出決定。根據(jù)本發(fā)明一方面的設(shè)備能夠包括一種種子支架和一種協(xié)同工作以允許去除特定種子組織或結(jié)構(gòu)的工具。種子支架把種子與其它種子隔離，并把該種子提供給該工具以進(jìn)行組織去除。隨后能夠測試種子中露出的組織、或從種子去除的組織。在本發(fā)明的另一方面，一種設(shè)備包括受控激光器，從種子燒蝕、切削、分離或去除組織、部位或結(jié)構(gòu)以按照相對快速并且準(zhǔn)確的方式獲得或露出所希望的種子的部分、而不實(shí)質(zhì)影響種子生活力或發(fā)芽勢。能夠測試或分析種子的相關(guān)露出部位或組織，和/或能夠測試或分析種子的去除的部位或組織。在另一方面，一種設(shè)備包括自動化步驟或自動化部件，其中能夠把多個候選種子移動到組織去除站，去除特定組織、部位或結(jié)構(gòu)，并且測試和評估剩余種子、或它的去除的組織、或者這二者。測試或評估能夠包括但不限于在細(xì)胞、分子或納米級水平上的遺傳、物理或化學(xué)分析。


A.附圖
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方面的流程圖2是圖示出相對于用于實(shí)施圖1的第一特定例子1的設(shè)備和功能的方框圖； 圖3是根據(jù)例子1的本發(fā)明的一個方面的圖解性局部透視圖； 圖4A-C是圖3的板18的俯視圖4D是來自板18的一個凹槽(well)的放大局部剖視圖，進(jìn)一步顯示玉米種子在凹槽中的定位；圖5A和5B是典型玉米種子的放大俯視剖視圖和側(cè)視剖視圖； 圖6A圖示出在激光燒蝕之前把多個玉米種子存放在板18的相應(yīng)各個凹槽中的一種方
法；
圖6B以圖表的方式圖示出把單個種子存放在板18的每個凹槽中的另一種方法； 圖7是一種允許實(shí)現(xiàn)設(shè)計板18的每個凹槽的燒蝕區(qū)域的設(shè)計的軟件模板的平面圖； 圖8A是圖示出從種子去除組織、從而在種子的一個表面上留下直角棱柱形狀的腔的激光燒蝕的放大側(cè)視立視圖8B是圖8A的激光燒蝕的種子的放大俯視圖9A-C圖示出通過種子的激光燒蝕(特別地，去除果皮的一部分以露出或去除種子胚乳的一部分)獲得的直角棱柱腔80的各種視圖10A-C顯示種子的另一種燒蝕圖案，即具有直角棱柱腔的組合的一種腔； 圖IlA-C顯示能夠在單個谷粒中激光燒蝕出的圖案的另一例子，這里，即一種呈矩形的第一通道、和與第一通道分隔開并圍繞著第一通道的一種呈矩形的第二通道；
圖12A-C顯示種子中的激光燒蝕圖案的另一例子的各種視圖，這里，即穿過果皮的直角棱柱以露出或燒蝕種胚的一部分；
圖13A-C類似于圖10A-C但圖示出了對激光的控制以產(chǎn)生更加圓形的圖案； 圖14A-C類似于圖IlA-C但圖示出了對激光的控制以產(chǎn)生圓形的圖案； 圖15是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的例子2的示圖，其中從種子的激光燒蝕得來的碎片通過真空被收集到容器中，其中測試或分析所述碎片或去除的組織而非種子中露出的組織；
圖16是根據(jù)例子2的設(shè)備的局部剖視側(cè)視圖17是用于去除由對一組種子進(jìn)行的激光燒蝕產(chǎn)生的碎片的可選的真空系統(tǒng)的比例縮小的圖解性示圖，其中所述一組種子中的每個種子位于托盤或板的凹槽中；
圖18是使用激光進(jìn)行切割的可選的種子切割器、以及基于磁性的種子保持和定向系統(tǒng)的圖解性圖示。
具體實(shí)施例方式A.概述
為了更好地理解本發(fā)明，將詳細(xì)描述本發(fā)明的幾個示例性實(shí)施例。將會頻繁地參考附圖。參考數(shù)字和字母將用于指示附圖中的某些部件和位置。除非另外指出，否則在所有附圖中，相同的參考數(shù)字或字母將用于指示相同或相似的部件和位置。B.示例性實(shí)施例的背景
主要在玉米和玉米種子的情況下描述示例性實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，這只是能夠用于本發(fā)明的各方面的種子的一個例子。另外，主要示例性實(shí)施例的背景是去除玉米粒的相對較少量的組織或結(jié)構(gòu)以(a)露出并測試種子的特定內(nèi)部組織或結(jié)構(gòu)或(b)測試去除的組織或結(jié)構(gòu)。有意地控制所述去除操作以最小化或避免對種子生活力或發(fā)芽勢的不利影響。然而，如果應(yīng)用需要，本發(fā)明能夠用于去除實(shí)質(zhì)上較多的組織，甚至達(dá)到威脅或破壞種子生活力的程度。實(shí)施例能夠以類似的方式應(yīng)用于其它種子。例子包括但不限于燕麥、大豆、小麥、黑麥、稻米、加拿大油菜、蕓苔屬、高粱、向日葵、大麥、小米、苜蓿、棉花、花生、亞麻、紅花、棕櫚、橄欖、蓖麻、椰子、小米、擬南芥、煙草或高粱種子。C.示例性一般方法
圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的一般示例性方法200。方法200允許選擇種子以用于進(jìn)一步研究或商業(yè)生產(chǎn)、而不必從種子開始生長植物并測試植物的活組織。該方法能夠避免這樣的情況為了從種子開始生長植物而使用土地、勞動、時間、裝備和材料以隨后采集非破壞性的樣本從而分析以做出選擇決定。該方法能夠不破壞種子，允許相對較高的多樣本的吞吐量，并且基本上是自動化的。方法200包括下述步驟。分析并比較不同基因型和/或不同玉米品種的多個玉米粒以識別并選擇某些玉米粒是用于進(jìn)一步研發(fā)還是種植以按照商業(yè)或研究級規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)。該方法也適用于其它種子特定測試或分析，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。1.候選種子的識別(步驟201/202)
一個或多個因素用于決定哪些種子將會是用于評估的候選種子(圖1，步驟201)。在這個例子中，預(yù)先選擇一組多個個別的候選種子，每個種子具有不同性狀或基因型和/或玉米品種。每個候選種子與其它候選種子分離，但與能夠識別處該候選種子所基于的信息相關(guān)聯(lián)(步驟202)。在整個方法中能夠?yàn)槊總€種子保持該身份。每個種子的識別能夠通過特定信息和/或通過與關(guān)于種子的信息或種子的身份相關(guān)的某種碼來實(shí)現(xiàn)。所述某種碼能夠被記錄或存儲(例如，在計算機(jī)中記錄或存儲在數(shù)據(jù)庫中)?？梢圆捎闷渌椒?。候選種子的預(yù)先選擇能夠基于許多因素或準(zhǔn)則中的任何因素或準(zhǔn)則。研究的科學(xué)家選擇這些因素或準(zhǔn)則。因素和準(zhǔn)則的類型的例子在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。一些是基因型、表型、親本、性狀或特性。在諸如以下參考文件中能夠找到這些因素或準(zhǔn)則的進(jìn)一步討論(a) Chahal, G. S & Gosal, S. S. , 2002. "Principles and Procedures of Plant Breeding，，，Alpha Science International, United Kingdom; (b)Falconer, D. S. 1989. “ Introduction to Quantitative Genetics，，· 3rd Ed. Longman. Burnt Mill ；禾口 (c)Frisch, Μ. & Melchinger, Α. Ε. , 2005. "Selection Theory for Market-assisted Backcrossing. ，， Genetics: Published Articles Ahead of Print, published on March 31，2005 as 10. 1534/genetics. 104. 035451 ；它們的全部內(nèi)容包含于此以資參考。2.單個種子的分離(步驟204)
通過許多方法中的任何方法分離單個候選種子以提供該種子用于去除特定組織(圖 1，步驟204)從而接觸或露出該種子的某些特定組織、部位或結(jié)構(gòu)以用于測試或者收集去除的組織以用于測試。為了本說明書的描述的目的，種子的組織、部位或結(jié)構(gòu)有時會統(tǒng)稱為組織。分離的一個例子是把候選種子放到腔或凹槽中。另一例子是由某個裝置抓住、固定或限制種子或者抓住種子并把種子固定或限制到某個裝置(例如，利用真空；通過箝位/夾緊作用)。另一例子是把一種物質(zhì)應(yīng)用于被吸引或固定到表面或構(gòu)件上(例如，粘合劑；磁性)的種子?？梢圆捎闷渌椒?。基本功能是固定種子以用于準(zhǔn)確而且高效的組織去除、 并且使種子與其它種子分離，同時保持種子的身份。3.特定組織的去除(步驟205)
從種子的指定位置去除種子的組織。能夠使用許多方法。在某些方法中，可以有益地首先以某方式使種子確定方位。這能夠幫助去除指定的組織。
組織去除的例子是使用激光(見圖3)。如稍后更詳細(xì)所述，能夠精確地控制激光的強(qiáng)度。激光還能夠從種子的一側(cè)聚焦于一種能夠有效用于僅去除組織的相對較小區(qū)域的束寬上、并且聚焦于一種相對較小的受控深度。激光束能夠按照各種方法工作以執(zhí)行組織去除。一個例子是可編程光柵掃描。對光束進(jìn)行控制以相對于待去除的區(qū)域按照所編程的速度和方向進(jìn)行移動。激光束能夠聚焦在種子上并且在種子上精確移動以燒蝕它撞擊的種子的部分并去除組織。燒蝕由一個資料來源定義為去除或破壞，尤其是通過切削、研磨或蒸發(fā)(汽化) 來進(jìn)行去除或破壞(Merriam-Webster OnLine Dictionary 2007)。另一資料來源把它描述為通過汽化、切割小片或其它腐蝕性處理從物體表面去除材料(WIKIPEDIA. "Ablation" 詞條[online],[檢索于 2008-08-18].從互聯(lián)網(wǎng) <URL: (http://en.wikipedia.org/wiki/ Ablation)檢索)。如本文中所使用，燒蝕表示這些動作或者表示從種子去除或分離這種種子組織的類似動作。在一些例子中，這基本上導(dǎo)致候選種子去除了某一組織以露出或允許接觸內(nèi)部組織。燒蝕可導(dǎo)致一片或僅幾片去除的組織(更多的是在切削或切割小片的意義上如此)。另一方面，燒蝕可導(dǎo)致去除的組織基本上為碎片(更多的是在由燒蝕、腐蝕性處理等產(chǎn)生的片段或非常小的顆粒甚至灰塵狀顆粒的意義上如此)。另一方面，燒蝕可導(dǎo)致去除的材料蒸發(fā)、升華或形成等離子體。激光能夠以這些方式工作以從種子去除特定組織。如前面所述，能夠收集去除的組織以用于測試或分析。另一方面，能夠執(zhí)行剩余種子的測試或分析，因?yàn)榻M織去除能夠被設(shè)計為露出或允許接觸剩余種子中的組織。在玉米的情況下，能夠控制激光束來去除果皮的區(qū)域以便以非破壞性方式接觸下面的關(guān)注的種子組織、部位或結(jié)構(gòu)。如圖5A和5B中的玉米粒的橫截面所示，兩種可能性是胚胎74或胚乳76。胚胎74通常位于種子的尖冠端67處、或者在種子的尖冠端67附近， 并且離種子的一個平坦側(cè)較近而離另一平坦側(cè)較遠(yuǎn)。胚乳從胚胎側(cè)大體上沿整個相反側(cè)延伸，但在與尖冠相反的種子端處變寬、并占據(jù)大多數(shù)內(nèi)部空間。因此，可以從玉米種子的一個扁平側(cè)接觸胚胎或胚乳，而不必去除很多中間的種子組織。特別地，通過必要地去除少量外種皮或果皮能夠露出胚胎或胚乳。通過初始化和校準(zhǔn)，能夠控制激光僅去除足夠的果皮以獲得充分的內(nèi)部接觸從而能夠?qū)δ骋凰Ｍ膬?nèi)部組織或結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)。還能夠控制激光僅去除足夠的果皮以獲得對內(nèi)部的充分接觸而不實(shí)質(zhì)影響種子的生活力或發(fā)芽勢。通過經(jīng)驗(yàn)測試，能夠調(diào)整光束的功率和速度以滿足這些目標(biāo)。如圖8-14中所示， 去除的區(qū)域通常是玉米粒的一側(cè)的整個區(qū)域的一小部分。典型的燒蝕深度為穿過果皮并隨后剛好足以露出而不破壞目標(biāo)內(nèi)部組織或結(jié)構(gòu)。通過合適的設(shè)置、校準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)測試，經(jīng)控制由激光產(chǎn)生的熱量、僅去除某一種子組織、并且僅去除接觸下面的關(guān)注的組織或結(jié)構(gòu)所需的種子組織，則激光的操作能夠不破壞種子。這種操作在這樣的意義上而言是非破壞性的， 即它通常不會實(shí)質(zhì)上降低剩余種子的生活力或者剩余種子的發(fā)芽勢。已發(fā)現(xiàn)，激光包括了在對燒蝕的移動、面積和深度進(jìn)行的控制方面的高精度及其效率的益處。然而，可以采用非破壞性種子組織去除的其它方法。一個例子是噴水器或腐料噴射器(例如，可從 Berkeley Chemical Research, Inc. , Berkeley, CA 94706—026; Flow International Corporation, Kent, WA USA ；和其它公司商購獲得)。另一例子是具有合適尺寸的鉆頭和刀尖(例如，在各個商業(yè)點(diǎn)或者在線從Robert Bosch Tool Corporation 可購得的鐫刻、切削、磨削、雕刻、砂磨或刳鉆鉆頭尖端)的磨削工具(例如，Dremel brand MultiPro 旋轉(zhuǎn)工具)。在2007年11月13日提交的序列號為11/939，402的美國申請中闡述了從種子去除組織的其它工具或方法的另外的描述和說明，該申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并且其全部內(nèi)容包含于此以資參考。圖18的系統(tǒng)(序列號為11/939,402的申請中也更詳細(xì)地描述了該系統(tǒng))提供了通過切下種子的一片而從種子去除組織的特定例子。在圖18的例子中，切削工具是激光。4.種子特異分析(步驟206)
許多分析能夠應(yīng)用于已去除組織之后的種子、或者應(yīng)用于從種子去除的組織。一個例子是遺傳分析。通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法，例如胚胎的露出允許執(zhí)行化驗(yàn)檢驗(yàn)以檢測核酸，從所述核酸能夠獲得關(guān)于種子的遺傳信息。一個這種方法的例子如下。燒蝕的種子能夠浸沒在為任何數(shù)量的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)分析制備的PCR混合液中。檢測器能夠產(chǎn)生代表PCR的某一方面的信號，從所述信號能夠獲得基因型分型。這種信號及其使用的細(xì)節(jié)是公知的?？缮藤彨@得各種PCR檢測器。一個例子是用于PCR的光學(xué)檢測器(例如，Chromo4TM Real-Time PCR Detector from Bio-Rad Laboratories, Inc. , Life Science Research Group, 2000 Alfred Nobel Drive, Hercules, CA 94547 USA)。核苷酸序列能夠用于從其它有機(jī)體(具體地講為其它植物，更具體地講為其它單子葉植物)分離相應(yīng)序列。以這種方式，各種方法(諸如，PCR、雜交等)能夠用于基于這種序列的序列同源性來識別這種序列或者這種序列的片段。在PCR方法中，寡核苷酸引物能夠設(shè)計為用于PCR反應(yīng)以擴(kuò)增源于提取自任何關(guān)注的植物的互補(bǔ)DNA(cDNA)或基因組DNA中的相應(yīng)DNA序列。用于設(shè)計PCR引物和PCR克隆的方法是現(xiàn)有技術(shù)中廣泛已知的并且公開于例如以下文件=Innis et al.，eds. (1990) PCR Protocols A Guide to Methods and Applications (Academic Press, New York)； Innis and Gelfand, eds. (1995) PCR Strategies (Academic Press, New York)；禾口 Innis and Gelfand, eds. (1999) PCR Methods Manual (Academic Press, New York),其全部內(nèi)容包含于此以資參考。已知的PCR方法包括但不限于使用配對引物、巢式引物、單特異引物、簡并引物、基因特異引物、載體特異(vector-specific)引物、半相合(partially mismatched)引物的方法等。在雜交技術(shù)中，核苷酸序列的全部或一部分用作一種探針，所述探針選擇性地雜交到存在于來自所選擇的有機(jī)體中的克隆基因組DNA片段或互補(bǔ)DNA片段的群體(即，基因組或互補(bǔ)DNA信息庫)之中的其它相應(yīng)核苷酸序列。雜交探針可以是基因組DNA片段、 互補(bǔ)DNA片段、RNA片段或其它寡核苷酸，并且可以利用一種可檢測基(諸如，32P)或任何其它可檢測標(biāo)志對雜交探針做標(biāo)記。用于制備用于雜交的探針和構(gòu)造基因組信息庫的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是廣泛已知的。為了在各種條件下實(shí)現(xiàn)特異雜交，這種探針包括了獨(dú)特的、并且通常在長度方面為至少大約10個核苷酸、或在長度方面為至少大約20個核苷酸的序列。這種探針可用于擴(kuò)增通過PCR從所選擇的植物獲得的相應(yīng)序列。這種技術(shù)可用于從所希望的有機(jī)體分離另外的編碼序列、或者作為診斷檢驗(yàn)以用于確定在有機(jī)體中存在著編碼序列。雜交技術(shù)包括
9了對涂覆DNA信息庫(斑塊或集群)的雜交篩選。這種序列的雜交可以在嚴(yán)格條件下執(zhí)行。術(shù)語“嚴(yán)格條件”或“嚴(yán)格雜交條件”是指這樣的條件在該條件下，與雜交到其它序列相比，探針將會在更大的可檢測的程度上雜交到它的目標(biāo)序列(例如，背景的至少2倍)。嚴(yán)格條件是依賴于序列的并且在不同環(huán)境中是不同的。通過控制雜交和/或清洗條件的嚴(yán)格度，能夠識別與探針100%互補(bǔ)的目標(biāo)序列 (同源探測)。另一分析能夠是細(xì)胞級分析。關(guān)于玉米的例子描述于Gabriella Consonni et al.，“Genetic Analysis as a Tool to Investigate the Molecular Mechanisms Underlying Seed Development in Maize”，Annals of Botany 2005 96 (3):353-362，其
全部內(nèi)容包含于此以資參考。另一例子是納米級分析。參見例如Georg H. H. et al.，“Analysis of Detergent-Resistant Membranes in Arabidopsis. Evidence for Plasma Membrane Lipid”，Plant Physiol. 2005 January; 137 (1) : 104-116，其全部內(nèi)容包含于此以資參考?；瘜W(xué)分析是另一例子。例如，能夠執(zhí)行各種測試以識別組織的化學(xué)性狀。當(dāng)然可以采用其它處理或分析。組織去除步驟為這些分析提供了樣本。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉能夠?qū)ΨN子進(jìn)行的不同的分析和測試。5.從候選種子進(jìn)行的選擇(步驟211)
一旦分析已完成，來自分析的結(jié)果或信息能夠用于例如區(qū)分一個種子與其它種子、或者識別該種子的性狀。這能夠用于優(yōu)先于另一種子選擇一個種子，或者因?yàn)榉N子的性狀而選擇該種子。一個例子是通過基因型分型被指示為比其它基因型更加抗旱的種子。通過利用激光對種子進(jìn)行有效的非破壞性燒蝕(或種子組織的其它去除)以及通過合適的基因型分型檢驗(yàn)，能夠識別出一種表現(xiàn)出抗旱基因組成的種子。如圖1中所示意性地圖示，能夠從多個不同候選種子中進(jìn)行選擇。識別并收集不同的候選種子1，2，···，!!(步驟202)。通過步驟204、205和206處理第一樣本種子(步驟 203)，并且記錄源自步驟206的測試的結(jié)果或數(shù)據(jù)(步驟207)。類似地處理一個或多個其它樣本種子(例如，樣本2，3，···，η)(步驟204-206)，并且與每個種子的識別信息(202)關(guān)聯(lián)地為每個種子存儲測試結(jié)果(207)。這為兩個或更多樣本之間的比較(步驟210)以及為隨后視為所希望的(例如，用于進(jìn)一步研究或商業(yè)生產(chǎn))兩個或更多種子之間的選擇(步驟211)提供了一個基礎(chǔ)。如圖1中所示，樣本之間的比較可以是基于能夠利用樣本的種子特異測試進(jìn)行分析的各種因素中的任何因素的。很重要地，非破壞性組織去除和分析允許進(jìn)行這種識別，而不必種植種子并等待測試來自種子的生長植物的組織樣本，或者不必為植物使用土地或溫室空間、勞動和補(bǔ)給品并使種子生長成為植物。對于種子組織的受控、精確、非破壞性的去除用于測試，或者用來接觸用于測試的相關(guān)下面組織或結(jié)構(gòu)，則所述對于種子組織的受控、精確、非破壞性的去除允許基于種子的組織、而非基于從種子生長的植物來進(jìn)行分析從而做出選擇?？梢岳斫?，對于種子公司的選擇過程，這代表了潛在的時間、勞動和資源(包括土地資源)的大量節(jié)約。受控、精確、非破壞性的組織去除能夠基本上實(shí)現(xiàn)自動化，由此提高植物選擇過程的吞吐量和效率。
關(guān)于玉米種子，至少外部(果皮)組織的去除是比較困難的。過去不認(rèn)為對種子大規(guī)模地、且高效和/或非破壞性地執(zhí)行這樣的操作是實(shí)用或者可行的。玉米種子的果皮 78(圖5A和5B)是相對比較結(jié)實(shí)的種子組織(稍微有點(diǎn)像指甲)并且難以與下面的種子組織結(jié)構(gòu)分離。任何去除果皮的一部分以露出玉米粒里面的組織或結(jié)構(gòu)的操作都費(fèi)時費(fèi)力并且很困難。這在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。已嘗試了各種方法以去除果皮。一些方法包括化學(xué)浴(浸漬/浸泡)或機(jī)械方法(例如，磨削)。這些方法需要仔細(xì)的工人并且很耗時。 它們也往往會破壞種子。露出玉米種子的內(nèi)部組織的重要原因在于接觸雄性和雌性遺傳物質(zhì)以檢驗(yàn)并且評估遺傳內(nèi)容。這允許研究者能夠了解種子是否包含關(guān)注的基因。如果種子包含關(guān)注的基因，則種子隨后被識別為用于進(jìn)一步研究的候選種子，或者作為候選種子用來生產(chǎn)商業(yè)規(guī)模的種子。方法200的受控制力用于以非破壞性方式去除特定種子組織。這繼而允許測試和分析、種子選擇、以及隨后為進(jìn)一步使用所選擇的種子的種植和發(fā)芽。一種進(jìn)一步使用是從所選擇的種子培育商業(yè)規(guī)模的種子；諸如種子公司的商業(yè)種子產(chǎn)品。但補(bǔ)充地或者替代地，從種子去除組織提供了來自用于測試的種子的樣本。該方法不僅能夠用于去除果皮的一部分，還能夠用于去除特定類型和數(shù)量的內(nèi)部組織(例如， 胚乳或胚胎)。例如，激光的受控操作能夠燒蝕果皮的區(qū)域、以及緊挨著位于果皮下面的胚胎的一部分。能夠收集并測試源自燒蝕的碎片(即，去除的組織)。該碎片基本上是候選種子的樣本。碎片的測試因此是種子的測試。如果適當(dāng)受控制，則能夠以不破壞剩余種子的方式通過激光燒蝕去除組織，從而使得剩余種子保持發(fā)芽勢。然而，這不是必需的。通過從候選種子去除小的樣本，能夠立即測試該樣本以允許快速做出關(guān)于種子及其性狀的決定。因?yàn)槟軌驅(qū)蝹€種子執(zhí)行取樣和測試(這不會破壞植物或植物的其它種子)，所以該方法不僅能夠快速，而且能夠?yàn)槎鄠€候選種子提供相對較高的吞吐量。對于一種用來處理種子以從種子去除某一相對較準(zhǔn)確數(shù)量的組織的方法，存在其它有益的應(yīng)用。存在各種希望去除種子的某一部分的情況。上述方法使用各步驟來以非破壞性方式去除所希望的種子組織。對該種子組織或露出的種子組織的其它使用在本領(lǐng)域是公知的。D.特定例子1(圖2-14)
圖2-14圖示出圖1的方法的一個特定方案。用于去除種子組織的燒蝕的工具或方法是激光。在這個特定例子中，特定種子支架用于相對于激光定位候選種子。圖2以圖表方式圖示了一種實(shí)現(xiàn)圖1的方法200的系統(tǒng)和設(shè)備300的方框圖。準(zhǔn)備了多個種子樣本301A-N并把它們提供給種子處理系統(tǒng)302以用于處理和分析。種子處理系統(tǒng)302把樣本301提供給限定了測試位置320的種子支架305。組織去除工具302可由定位器304控制以對處于測試位置320的種子進(jìn)行操作，具體地講，從種子的指定區(qū)域去除指定量的種子組織。一旦去除了組織，對種子執(zhí)行種子特異測試306。如圖所示，在這個例子中，在測試位置(該測試位置是與組織去除步驟相同的位置)執(zhí)行測試。這能夠節(jié)約時間并提高吞吐的效率。收集測試結(jié)果307，并且能夠把測試結(jié)果307記錄在例如計算機(jī)存儲器308中。附圖標(biāo)記310-315顯示這些樣本的一般流程和源自樣本的測試結(jié)果。這些功能中的很多功能能夠基本上自動化。這允許利用最少的手工步驟處理多樣本種子，從而能夠增加準(zhǔn)確性和效率。圖3圖示出能夠用來實(shí)施圖1和圖2的示例性方法200和示例性系統(tǒng)300的組織去除工具的激光燒蝕系統(tǒng)10。1.組織去除工具
在圖3圖示出的系統(tǒng)10中，激光器16是組織去除工具。一個例子是可從Synrad，Inc. of Mukiteo, Washington (USA)商購獲得的 Firestar f201 系列，型號 #FSF201SB，水冷級二氧化碳(CO2)，200瓦激光器。激光器16具有典型特性和可調(diào)節(jié)能力(例如，功率或強(qiáng)度)。CO2型激光器已證明了效率以及合理的成本和高功率能力。它工作于紅外波長。它廣泛用于切削和焊接，但也頻繁用于手術(shù)操作，因?yàn)榇蠖鄶?shù)生物組織中的水吸收CO2激光器的光的頻率。能夠使用其它類型的氣體激光器，正如能夠使用其它類型的激光器(例如，化學(xué)、金屬蒸汽、固態(tài)(例如，YAG)和半導(dǎo)體激光器)。激光器16通常會包括一種光學(xué)封裝組件(諸如，光束傳輸部件(參見圖8的附圖標(biāo)記130))以聚焦并控制激光束。也會使用常規(guī)輔助裝備，諸如電源、控制電路等。如同從 Synrad可獲得這些光學(xué)裝置和附件一樣，通?？梢詮募す馄鞴?yīng)商或制造商獲得這些光學(xué)裝置和附件。利用上述FSF201SB激光器，使用一種光束傳輸系統(tǒng)，所述光束傳輸系統(tǒng)傳送來自密封的激光器的原始激光束、并把激光束聚焦在切削種子的位置(例如，測試位置)。 光學(xué)系統(tǒng)的例子是具有5”聚焦透鏡的Haas Laser Technologies Inc. 1.25”系列光束傳輸系統(tǒng)。能夠使用典型類型激光切削系統(tǒng)中的任何一種(包括全飛行光路或飛行光學(xué) (flying optics)、混合式和樞軸束)來精確控制激光束相對于其目標(biāo)應(yīng)用的移動。通過經(jīng)驗(yàn)測試和校準(zhǔn)，激光器16能夠設(shè)置用來燒蝕圖案或者把種子的一側(cè)的區(qū)域燒蝕到相對可控的深度。按照制造商的設(shè)置指令，激光器16能夠構(gòu)造為用來產(chǎn)生為玉米粒的表面的所希望的燒蝕而設(shè)計的具有某一寬度、功率、調(diào)制和顏色的激光束132，以去除果皮的區(qū)域并提供對果皮下面的組織的接觸，并且以非破壞性方式實(shí)現(xiàn)這樣的操作。應(yīng)該理解，能夠如此準(zhǔn)確而精密地控制激光器以致于如果需要則可以在玉米粒的表面上蝕刻標(biāo)志、字母或數(shù)字。一種用途將會是直接在種子上標(biāo)記種子樣本的身份。為了足以控制玉米種子的組織去除的位置、尺寸和深度，組織去除工具在理想情況下應(yīng)該具有預(yù)定的空間分辨率。燒蝕能夠在種子上有所變化。在整個板18上，燒蝕能夠因種子而異。燒蝕能夠在這些方面變化去除的組織的量(例如，面積和體積)、去除的組織的位置或者去除哪個組織(例如，果皮、胚乳和/或胚胎)。如果目的是露出用于遺傳測試的細(xì)胞，則激光燒蝕能夠切開種子的特定組織、部位或結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。在一個例子中，燒蝕的種子能夠隨后被放入到溶液(或者把溶液加入到對種子進(jìn)行燒蝕處的凹槽40)中以提取 DNA，然后對其進(jìn)行分析。該溶液和DNA提取方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。應(yīng)該理解，其它形式的能量或力能夠用于從種子去除組織或結(jié)構(gòu)。先前已提到了一些例子。在激光燒蝕的這個例子中，作為燒蝕模式的激光能量的設(shè)置和應(yīng)用類似于醫(yī)學(xué) (通常是外科手術(shù))或生物應(yīng)用中的激光燒蝕。尤其是，種子類似于人體軟組織，因?yàn)樗巧矬w并且包含大量的水。物質(zhì)的性質(zhì)及其吸收能量的能力在很大程度上影響這個過程。因此，燒蝕激光的
12波長應(yīng)該具有最小的吸收深度。盡管這些激光能夠平均達(dá)到低功率，但它們能夠提供如下的峰值強(qiáng)度和能量密度(f Iuence )
強(qiáng)度(W/cm2) =平均功率(W)/焦點(diǎn)面積(cm2) 峰值強(qiáng)度(W/cm2)=峰值功率(W)/焦點(diǎn)面積(cm2) 能量密度(J/cm2) =激光脈沖能量(J)/焦點(diǎn)面積(cm2) 而峰值功率是
峰值功率(W)=脈沖能量(J)/脈沖持續(xù)時間(S)。種子的激光燒蝕類似于激光軟組織手術(shù)。高度聚焦的激光束與軟組織的相互作用基本上汽化了具有高含水量的軟組織。這種激光能夠產(chǎn)生非常小的切口。CO2激光器波長 (例如，10，600 nm)由含水的生物組織高度吸收。它們也常常比固態(tài)ErYAG激光器更便宜， 所述固態(tài)Er:YAG激光器的特征也在于被水所高度吸收的波長。類似于針對幾種類型的眼睛屈光手術(shù)(例如，LASIK和LASEK)的角膜的表面燒蝕， 執(zhí)行了種子的燒蝕。通過利用聚焦激光束照射固體來從固體去除材料。在低激光通量的情況下，材料由所吸收的激光能量加熱并且蒸發(fā)或升華。在高激光通量的情況下，材料通常被轉(zhuǎn)換成等離子體。通常，激光燒蝕是指利用脈沖激光去除材料，但如果激光強(qiáng)度足夠高則可以利用連續(xù)波激光束來燒蝕材料。吸收激光能量的深度、以及相應(yīng)地由單個激光脈沖去除的材料的量，取決于材料的光學(xué)性質(zhì)和激光波長。激光脈沖能夠在非常寬的持續(xù)時間(毫秒到飛秒)和通量的范圍上變化，并且能夠被精確地控制。激光裝置的類型能夠包括但不限于移動材料、混合和全飛行光路系統(tǒng)。移動材料具有一種靜止的切削頭，并在切削頭下方移動材料。它需要較少的光學(xué)裝置，但需要移動正被燒蝕的工件或材料?；旌霞す馄魈峁┮环N工作臺，工作臺沿一個軸線移動并沿較短軸線移動切削頭。全飛行光路的特征在于一種靜止工作臺和一種沿兩個水平維度在工件上方移動的切削頭(具有激光束)。光束移動的另一例子是通過旋轉(zhuǎn)或振動鏡。鏡子按照可以在表面上描繪出所希望的圖案的方式移動。激光接觸該表面的點(diǎn)應(yīng)該是在在激光的光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，并且通常與它的焦點(diǎn)同義。這個點(diǎn)通常很小(例如，取決于波長小于幾分之一毫米)。當(dāng)激光束經(jīng)過表面時， 僅這個焦點(diǎn)里面的區(qū)域受到顯著影響。由激光傳輸?shù)哪芰扛淖兘裹c(diǎn)下面的材料的表面。它可以加熱表面并隨后汽化該材料，或者該材料也許可能破裂(已知為“碎裂”或“瓦解”)并從表面脫落/剝落。這是如何去除材料。通過對控制器編程以使激光束隨著時間經(jīng)過特定圖案，能夠在物體(諸如，種子) 上刻出不同的圖案。仔細(xì)地調(diào)節(jié)光束的軌跡以實(shí)現(xiàn)一致的材料的去除深度。避免交叉路徑。 也考慮光束移動的速度。改變光束的強(qiáng)度和分布允許更大的靈活性。例如，通過改變每個脈沖期間打開的激光的時間的比例(稱為“占空比”)，能夠針對材料適當(dāng)?shù)乜刂苽鬏數(shù)奖砻娴墓β省１绢I(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，下面是控制激光操作的因素
(a)相對于種子移動激光束的電機(jī)的速度；
(b)激光的瓦數(shù)(通常為規(guī)定的量，例如75瓦)，
(c)激光的頻率(控制當(dāng)激光撞擊種子時產(chǎn)生的熱量)。
此外，其它操作能夠影響激光取樣?？梢允褂脡嚎s空氣(例如，30 psi)從激光撞擊的區(qū)域去除碎片。真空是另一種選擇。經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)或真空泵的通風(fēng)能夠用于去除在這個過程產(chǎn)生的煙霧、并且用于去除種子表面上的碎片，以允許激光繼續(xù)必要地雕刻材料。2.種子支架
每個種子能夠固定在適當(dāng)位置以便由組織去除工具進(jìn)行組織去除。一個例子是包括由介于底部和開口頂部之間的側(cè)壁所限定的凹槽或腔的容器。圖3和4A-D圖示出按照行和列(八行A-H和十二列1-12)的索引矩陣排列的多個(九十六個)凹槽40的多凹槽容器或板18。每個凹槽位置能夠由行/列(例如，Α/1，Α/2，……H11，H12)索引。以這種方式， 能夠相對于放置種子的特定凹槽記錄關(guān)于凹槽中的種子的識別信息，以維持所述板18中的每個種子及其身份之間的關(guān)聯(lián)。如圖4A中所示，在這個例子中，凹槽40在板18的頂部 42上均勻地分隔開。九十六個凹槽40對應(yīng)于植物繁殖檢驗(yàn)或很多實(shí)驗(yàn)室測試中使用的常規(guī)數(shù)量的種子或樣本。板18可以是各種材料和結(jié)構(gòu)中的任何材料和結(jié)構(gòu)。它的基本功能是相對于組織去除工具把每個種子固定在靜態(tài)位置、并且使每個種子與其它種子分離，因此在種子之間不存在混合。板18的一個例子具有下面的特性。它是具有圓柱形的機(jī)加工凹槽40的固體金屬。 金屬的例子包括但不限于鋁、鋼或黃銅或它們的合金。可以采用其它金屬。另一方面，能夠使用塑料。塑料的例子是丙烯酸塑料?？梢圆捎闷渌牧稀＠邮窍鹉z或金屬箔。材料應(yīng)該與組織去除工具和它的力相兼容。鋁的例子會是原鋁(6061級)。如果使用激光束組織去除工具，則每個凹槽的側(cè)壁和底部能夠構(gòu)造為用以吸收激光，降低反射，和/或引起激光的漫反射。對于金屬或金屬的合金，那些表面能夠被涂覆粉末、陽極化、噴砂、著色或以其它方式變得粗糙/有紋理，或者構(gòu)造為用以減小反射或者基本上是光漫射。在板18的例子中，它被設(shè)計為每個凹槽包含一個種子。每個凹槽具有幫助使種子在凹槽中居中的特定設(shè)計元件(例如，如以下所討論的錐形底部)。還利用一種使激光反射最小化或者光漫射性的物質(zhì)對凹槽進(jìn)行粉末涂覆。例子是來自Wilmington，DE USA的 DuPont的Alesta 牌粉末涂料。噴砂和陽極化是改變表面(尤其是鋁)以使其鏡反射程度更小并且使漫反射程度更大的其它方法。也可以采用其它方法。對于塑料，材料自身能夠是光吸收性的或者光漫射性的，或者能夠在塑料中機(jī)加工或模制成型一種阻止反射的紋理。減小反射的另一方法是改變限定著凹槽的底部和/或側(cè)壁的幾何形狀。對這些部分的表面進(jìn)行角度加工能夠幫助阻止不希望的激光束的反射離開凹槽的開放頂部。通過針對每個個別種子使用各個凹槽，自動地實(shí)現(xiàn)了每個種子與其它種子的分離 (singulation)和隔離。每個凹槽40是具有錐形埋頭底部58的圓筒形回轉(zhuǎn)筒。種子的定位和定向能夠以很多方式實(shí)現(xiàn)。關(guān)于板18，使每個凹槽40比玉米粒60 的最長尺寸更寬，但具有一種錐形埋頭底面58。這幫助了在凹槽40中使玉米種子60居中。 典型玉米種子的形狀和內(nèi)部容納物由圖5A和5B圖示出。需要注意的是，胚胎74在種子的尖冠端66附近，并且在一個扁平側(cè)表面62附近。胚乳76占據(jù)與尖冠62相反的一側(cè)和一端的很大部分。已發(fā)現(xiàn)凹槽40的錐形埋頭底面或底部58幫助自動在凹槽40中使玉米種子 (或者任何種子或顆粒)居中。此外，通過合適的直徑，凹槽40和錐形埋頭孔趨于使玉米種子定位并且使種子的扁平面大體上平行于橫跨凹槽40的底部的一種平面。這允許玉米種子的最大表面面積側(cè)之一暴露于凹槽40的頂部。能夠針對每個凹槽把激光設(shè)置為任何深度(見圖8中的平面D)。通過初始化和經(jīng)驗(yàn)測試，能夠建立種子樣本的顆粒集合的平均深度。這避免了必須為每個種子調(diào)整切削的深度。已發(fā)現(xiàn)，這種方式對于多數(shù)玉米種子而言可以良好工作。然而，能夠?qū)τ诿總€種子樣本不同地控制切削的深度以及燒蝕的面積，或者如果需要則能夠?qū)τ诓煌愋偷姆N子或不同品種的種子調(diào)整切削的深度以及燒蝕的面積， 因?yàn)槠骄N子尺寸能夠變化。可以理解，激光能夠在種子的相同位置上多次掃描以便以增量方式去除組織直至某一最后深度。另一方面，使用一次掃描來切削到最后深度。經(jīng)驗(yàn)測試能夠建立所希望的過程。圖6A圖示出種子支架的另一例子。起泡包裝型構(gòu)件100具有底板或基片，所述底板或基片具有多個孔，塑料泡形透明塑料容器102從所述多個孔延伸。在2007年9月26 日提交的序列號為60/975，389的美國專利申請中能夠找到進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，該申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并且其全部內(nèi)容包含于此以資參考。容器或泡102類似于板18的凹槽 40。每個泡將會容納種子并且把種子與其它種子分離和隔離。釋放板能夠可移除地粘合或附接到基片100中的孔的頂部以根據(jù)需要密封泡102的容納物。圖6A顯示起泡包裝100， 起泡包裝100構(gòu)造為相對于板18的凹槽40的數(shù)量和間隔具有相同的數(shù)量和間隔的泡102。 起泡包裝100能夠用于按照索引方式(8行X 12列)存儲候選種子、并且釋放板位于泡102 上方。通過從起泡包裝100去除釋放板、顛倒板18并且空的凹槽位于起泡包裝100上方并且凹槽40和泡102對齊、并且隨后顛倒起泡包裝100和板18以把種子從起泡包裝100轉(zhuǎn)移到板18，則能夠容易地把96個樣本轉(zhuǎn)移到板18的96個凹槽。但起泡包裝100的另一用途能夠作為板18的替代物。能夠放置起泡包裝100以使孔朝上、并且在孔上方?jīng)]有任何釋放板。單個種子粒能夠放入到每個泡中。組織去除工具能夠隨后如參照板18所描述那樣被操縱、以移動到第一泡102中的種子并對該種子進(jìn)行操縱，然后移動到下一種子和泡，等寸?？梢圆捎闷渌N子支架。例如，具有帶有儲槽或托架的頭的一種基座或銷釘可用于固定單個種子，使該種子與其它種子隔離，以使得該種子能夠被提供給組織去除工具并由組織去除工具操作。架子中的導(dǎo)管或者擠壓和密封容器是能夠隔離單個種子并把單個種子固定在適當(dāng)位置以進(jìn)行組織去除的裝置的其它例子。圖18圖示出另一種子支架的例子。在系統(tǒng)150中，輪子154與種子填充裝置152 同步地旋轉(zhuǎn)。輪子154具有圍繞其周長均勻分隔開的多個磁體156A-F。每個種子60已在先前涂有或蘸有磁性或鐵基涂料158。同步并且大體上同時地，種子60B從種子填充器152 掉落。前面掉落的種子60c (種子60c通過使得鐵基涂料158被吸引到磁體156C上的磁性吸引的作用而固定到磁體156C)朝著激光器16的激光束132旋轉(zhuǎn)。種子60D處于測試位置并且通過激光束132去除組織。已處理的種子60E朝著刮刀162移動。通過刮刀162把種子60F從它的磁體156F敲掉。因此，系統(tǒng)150類似地使單個種子與別的種子彼此分離和隔離，并使用組織去除工具。另外，即使沒有諸如凹槽或泡的容器，每個種子也非常均勻地定位。事實(shí)上，通過把磁性涂料158 (例如，可從11 Hawthorn Parkway, Vernon Hills, IL60061 USA的Rust-olcum商購獲得的磁性引物涂料或者可從Kling Magnetics, PO Box 348 343 Rt. 295-Chatham, NY 12037 USA商購獲得的磁性墻壁涂料)放置在每個種子60 上的相同位置(這里，在它的冠部上)，系統(tǒng)150大體上均勻地定位每個種子。它能夠更均勻地并且自動地相對于激光束132沿相同的大體方向使每個種子60定向。在2007年11月 13日提交的序列號為11/939,402的美國申請中能夠找到關(guān)于像系統(tǒng)150的系統(tǒng)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，該申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并且其全部內(nèi)容包含于此以資參考。該包含于此以資參考的申請公開了應(yīng)用于種子的外部的一部分上的金屬或鐵磁材料的運(yùn)用。種子能夠隨后被自動吸引到(永磁體或電磁體的)的磁場。根據(jù)種子上的磁性涂料的位置，種子能夠自動地沿預(yù)定方向定位。這將會允許該組合用于相對于組織去除工具定位并固定種子。系統(tǒng)150還能夠使用自動化的種子填充器或運(yùn)動系統(tǒng)按照有序的方式移動種子填充滑槽110B，從而使得在激光處理之后種子60被放入到托盤或泡包裝100B的各凹槽或泡中(參見種子60A-F如何順序地按照行和列的形式終止地進(jìn)行存放)。另一方面，自動化的電動定位器或運(yùn)動控制器能夠以這種有序的方式相對于滑槽IlOB移動托盤100B。能夠編程并且自動化的種子填充器或其它類似的種子或顆粒處理部件能夠從多個供貨商獲得，包括 Mangelegg 58 CH-6430 Schwyz, Switzerland 的 Elmor Angewandt Elektronik的Elmor 產(chǎn)品。這種機(jī)器能夠每次掉落一個種子、或者順序地填充多凹槽容器 (像是多凹槽板18或多泡起泡或泡包裝)。其它類型的小顆粒處理器或傳送帶能夠用于移動、分離、轉(zhuǎn)移或以其它方式處理單個種子。這種機(jī)器的另一來源是Visser International Trade&Engineering B. V. , P. 0. box 5103,3295 ZG' s-Gravendeel, The Netherlands 的填充器和包裝器(包括用于種子的)。雖然圖18中的系統(tǒng)150圖示出使用激光器切下每個種子的薄片或一部分，但通過適當(dāng)設(shè)置和控制，系統(tǒng)150能夠用于僅燒蝕或去除少量的表面組織，如參照系統(tǒng)10所述。這將會需要當(dāng)種子60處于激光束路徑時輪子154至少暫時地停止，并且激光束132在種子60 的整個一側(cè)上進(jìn)行光柵掃描。3.自動化處理
可商購獲得的裝備能夠用于使得所述系統(tǒng)10的許多功能為自動化或半自動化的。例子如下。如圖3中所示，板或其它種子支架18能夠在激光器16的移動的范圍中位于底座 12上。在這個例子中，板18包含九十六個分隔開的凹槽40，每個凹槽40確定尺寸以容納單個玉米粒60。已發(fā)現(xiàn)利用系統(tǒng)10能夠以自動化的方式相對較快速地完成多個種子(這里，96 個)。然而，由于利用激光能量執(zhí)行種子的燒蝕，所以如何把每個種子提供給激光束并非無關(guān)緊要的瑣事。類似地，對于可能用于組織去除的其它力(例如，噴水、磨削)也存在復(fù)雜性。底座12(平臺、工作臺等)支撐著框架14，框架14繼而支撐著自動化的組織去除工具。在圖3中，該工具是可編程地經(jīng)由一種XYZ定位器系統(tǒng)20或其它電動定位裝置或系統(tǒng)而可移動的激光器16。能夠使用可商購獲得的各種電動定位器中的任意定位器。圖3以圖表方式圖示出可移動的軌道22能夠通過計算機(jī)控制的電機(jī)24沿框架14的頂部移動?；?carriage)26能夠通過計算機(jī)控制的電機(jī)28在軌道22上移動。激光器16能夠在滑架30上相對于板18的頂表面上下移動，通過電機(jī)32對此進(jìn)行計算機(jī)控制。滑架30在附連到滑架26的臂上移動。如圖3中所示，這允許實(shí)現(xiàn)激光器16相對于板18發(fā)生移動的多個自由度。相對于種子支架發(fā)生的組織去除工具的三維移動的方法能夠有所不同。種子支架能夠相對于激光器移動，或者二者能夠相對于彼此移動?？刂破?6 (諸如，可商購獲得的控制器)能夠與計算機(jī)38通信。計算機(jī)38包括允許用戶對XYZ定位器20和相應(yīng)的激光器16相對于板18中的每個凹槽40的移動進(jìn)行編程的軟件?？刂破?6將會通過會控制電機(jī)24、28和32的接線盒34中的某種電源來執(zhí)行該程序，以非常準(zhǔn)確地定位激光器16及其光束32，并在種子上移動光束。以這種方法，能夠完成96個凹槽托盤18的每個凹槽40中的單個種子的自動化的激光燒蝕、而無需手工勞動或控制。具有可編程控制的定位器系統(tǒng)的例子可從Synrad獲得并且由諸如以下公司制造New Hyde Park, New York USA 的 Techno Inc. ；Shirley, New York USA 的 Anorad Corp ；禾口 Pittsburgh, PA USA 的 Aerotech, Inc。其它自動化的例子將會包括如前所討論的種子填充器。它能夠用于移動單個種子并把該種子掉落到種子支架的指定凹槽、泡或指定位置。另外，裝備能夠用于在已去除組織之后把種子從凹槽、泡或其它位置移動到指定位置。一個例子將會是對每個種子60使用磁性帶或其它磁性涂料或附著物，如以上參照圖 18所述，以允許每個種子在各位置之間的自動化移動。電磁體或其它磁化物體能夠用于從一批種子60拾取單個種子60，把這些單個種子移動到單個凹槽40上方的位置，然后把這些種子存放到凹槽40中。通過反向過程，在燒蝕之后，系統(tǒng)能夠把種子抓出每個凹槽并且把種子移動到另一地點(diǎn)。另一例子將會是真空系統(tǒng)，諸如利用普通技術(shù)人員的技能能夠開發(fā)的真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)能夠用于從一批種子拉出種子，分離種子，把種子存放到凹槽40 中，然后在適當(dāng)時間去除種子。另外，種子支架(諸如，板18或起泡包裝100、或具有凹槽或腔的其它種子支架) 能夠用于在分離、隔離和固定種子以由組織去除工具進(jìn)行操作之外的另外的功能。凹槽40、 泡102等也能夠用作檢驗(yàn)器皿。一個例子是在組織去除之后，用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR) 的液體混合物能夠直接放入到凹槽40或泡102中。該反應(yīng)能夠發(fā)生，并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行分析以針對諸如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種數(shù)據(jù)中的任何數(shù)據(jù)。這避免了必須移動和跟蹤多個種子的身份。這種原地種子特異分析能夠高效地并且在相對較高的多樣本的吞吐量的情況下發(fā)生。分析的結(jié)果能夠與每個種子的身份相關(guān)聯(lián)地記錄下來(例如，記錄在數(shù)據(jù)庫中或以其它方式記錄)。這些結(jié)果能夠隨后以許多方式使用。自動化的液體處理裝備也能夠用于按照受控、編程的方式移動液體或液體混合物或懸浮液。例子是上述液體PCR分析。液體可用于例如組織去除之后種子的其它測試。這種液體處理裝備可商購獲得并且在實(shí)驗(yàn)室設(shè)置中廣泛使用。例子是來自PerkinElmer Life And Analytical Sciences, Inc. , 940 Winter Street, ffaltham, Massachusetts 02451 USA的自動化液體處理系統(tǒng)。如圖3中所示，計算機(jī)38不僅能夠用于方便自動化處理裝備的編程，還能夠用于記錄和存儲關(guān)于對種子執(zhí)行的組織去除和/或任何種子特異分析的信息。
其它處理部件能夠包括一種用于跟蹤樣本或樣本集的身份的子系統(tǒng)。條形碼或其它機(jī)器可讀標(biāo)簽或標(biāo)記(例如，RF標(biāo)記)能夠安裝在包括種子的任何容器、托架、托盤或板上。這將會允許保持樣本與原始身份信息的關(guān)聯(lián)。4.操作
為了圖3的系統(tǒng)10的高效、高吞吐量操作，單個玉米粒60存放在板18的每個凹槽40 中。圖6A圖示出用于這樣操作的一種可能的方法。具有96個透明塑料泡102的起泡包裝100能夠包含已知來源或身份的種子。剝離粘接蓋(未示出)能夠把種子包含在每個泡 102中，即使當(dāng)起泡包裝100顛倒時也是如此。能夠把起泡包裝100帶到燒蝕板18，去除剝離蓋，并且顛倒和放置板18，從而使得每個凹槽40與泡102對齊。泡包裝100和板18的組合能夠翻轉(zhuǎn)并且泡包裝100的96個種子中的每個種子將會掉落到相應(yīng)凹槽40和板18中。 板18能夠隨后放置到底座12上的參考位置。在燒蝕之后，相反的過程能夠用于把種子放回到泡包裝100的泡102中，以根據(jù)需要傳送到下一步驟。圖6B顯示另一系統(tǒng)。種子導(dǎo)管110能夠與種子分離器112連通。該組合能夠沿能夠與凹槽40對齊的導(dǎo)管110傳送單個種子。導(dǎo)管110能夠移動到下一凹槽40并且傳送下一個種子，等等。托盤或種子填充器可商購獲得。例子已在前面給出。存在把種子放到凹槽40中的其它方法。一種方法是簡單地手工把種子放到每個凹槽40中。這可能是優(yōu)選的，因?yàn)橛脩裟軌虼_保種子在凹槽40中居中，并且玉米粒的平坦寬側(cè)基本上相對于開放頂部朝上并被放入到凹槽40中。如前所述，板18能夠有意地制造為針對每個凹槽40具有錐形底部58以幫助使玉米粒60在凹槽40中居中，因?yàn)檫@種凹槽的幾何形狀促進(jìn)玉米種子以寬的平坦側(cè)朝上的方式平放。一旦單個種子60在每個凹槽40中、并且板18在系統(tǒng)10的底座12上處于它的參考位置，控制器36將會利用激光器16開始燒蝕處理以從種子去除特定組織。如圖7中所示，控制器36能夠包括允許用戶設(shè)計每個凹槽40的燒蝕圖案的PC 38 上的軟件。PC 38上的計算機(jī)顯示器124能夠顯示每個凹槽40的中心。用戶能夠指定或設(shè)計出關(guān)于凹槽40的特定燒蝕圖案。如圖7中所示，圖案在水平平面中能夠是矩形的(見附圖標(biāo)記122)。矩形圖案122的尺寸能夠被選擇，并且甚至能夠顯示在計算機(jī)屏幕124上。 用戶還能夠選擇功率水平、顏色、調(diào)制和其它相關(guān)工作參數(shù)以控制如何在每個種子中燒蝕、 切削、蝕刻或以其它方式形成該矩形形狀以及深度。能夠理解，利用激光器16可以實(shí)現(xiàn)各種圖案。圖8A和8B以及9A_C圖示出可能的形狀的一個例子。在這個例子中，利用光學(xué)裝置130構(gòu)造激光器16以產(chǎn)生具有0. 0005切削寬度(在 1/4英寸焦距處)的激光束132。形狀122的尺寸是0.2平方英寸。如圖8B中所示，對控制器36編程，從而使得激光束132在玉米粒60的表面上來回掃描以燒蝕或去除組織來制造出該形狀。如圖8B中所示，該激光束將會從形狀122的一側(cè)到另一側(cè)切削0. 0005的第一行(swath)92A。它隨后將會沿稍微不同的路徑返回(附圖標(biāo)記96B)。它將會來回掃描， 逐漸蝕刻或燒蝕另外的材料、但保持矩形形狀122直至到達(dá)最后深度。圖8B圖示出直線形路徑92A到92H。實(shí)際上，存在大約30到40次掃描以完成切削出呈圖7的編程形狀的腔 80。在這個例子中，僅燒蝕足夠的組織以露出玉米粒中的下面相關(guān)組織或結(jié)構(gòu)。通過以相對較快速的方式掃描激光束，完成種子組織的燒蝕、而沒有實(shí)質(zhì)不利地影響發(fā)芽生活力的過多加熱或其它條件。自動化系統(tǒng)10能夠允許以這種方式順序燒蝕九十六個不同種子、而沒有任何人力步驟。圖8A以圖表方式圖示出直角棱柱形的腔80但未按照比例繪制。激光按照該形狀從種子60燒蝕材料以去除外果皮并露出內(nèi)部組織。這可以是胚乳。它可以是胚胎。在任何情況下，該過程能夠構(gòu)造為不實(shí)質(zhì)影響玉米種子60的發(fā)芽的生活力。圖9B和9C顯示出由激光器16為該種子產(chǎn)生的腔80的另外的示圖。應(yīng)該理解，激光器16產(chǎn)生腔80的確切方式能夠變化。光束132能夠利用XYZ定位器來回移動，諸如圖1中所示。另一方面，可存在光學(xué)方法來改變光束132的角度，或產(chǎn)生光束的來回掃描切削動作。一旦完成了板18的參考Al位置處的凹槽40中的種子60 (見圖4A)的激光燒蝕， 激光器16將會由控制器36移動到板18的位置A2處的凹槽40上方的參考位置，并且將會執(zhí)行針對該凹槽和種子的用以蝕刻形狀122的激光燒蝕過程。一旦完成，激光器16將會移動到位置A3等等直至行1完成。它將會隨后開始于下一行并且繼續(xù)進(jìn)行直至完成96個位置。應(yīng)該理解，目標(biāo)通常是去除足夠的材料以獲得對種子60的特定內(nèi)部組織的合理接觸。為了這些目的，燒蝕的區(qū)域不必絕對居中于種子60的一側(cè)、或者它不必精確到某一深度。通過經(jīng)驗(yàn)測試和調(diào)整、以及每個凹槽40中種子60的相對一致的定位(也就是說，盡可能一致地定位于凹槽40的中心)，把激光器編程用來切削以凹槽40的中心而居中的形狀 122通常導(dǎo)致了燒蝕足夠材料以獲得對所希望的內(nèi)部組織的合理接觸。形狀122的編程在很多系統(tǒng)中并不復(fù)雜。商業(yè)系統(tǒng)通常允許選擇形狀、并把形狀顯示在隨后傳送給控制器36的打印文件中。PC 38或控制器36處的合適的模板或圖形用戶界面(GUI)允許調(diào)整腔40的形狀、面積和深度。圖10A-C和圖14A-C僅被包括以用于給出燒蝕的形狀和深度能夠如何變化的另外一些例子。如圖10A-C中所示，在種子60的表面的頂部附近的第一較大直角棱柱腔能夠產(chǎn)生為第一深度。較小面積的直角棱柱形能夠隨后蝕刻到較低深度。此外的第三種更小的直角棱柱能夠蝕刻到更低深度。這產(chǎn)生了一種樓梯臺階型腔80B。圖IlA-C顯示能夠在種子中蝕刻兩個矩形通道，較小通道與較大通道分隔開并且在較大通道里面。圖12A-C圖示出在胚胎上方去除矩形區(qū)域。圖13A-C和14A-C顯示出圖案可以不是矩形，例如為圓形。當(dāng)然，可以采用更復(fù)雜的形狀。激光束的高靈活性能夠產(chǎn)生幾乎不受限制的數(shù)量的形狀和深度的腔。這些形狀也能夠設(shè)計為非破壞性地去除組織以露出關(guān)注的下面種子組織。因?yàn)榧す饽軌蚓哂羞@種相對較窄的束寬，所以該系統(tǒng)允許光束相對于正被燒蝕的顆?；蛭锲返姆浅?zhǔn)確和微小的定位。光束的光柵掃描允許對切削的最后深度實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)而精確的控制?？蛇x地，能夠把光束引導(dǎo)到物品或種子的非常特定的部分。例如，對于玉米粒，能夠把激光燒蝕編程為用以去除在一端位于尖冠或在尖冠附近的組織、或者去除就在另一端或者它們之間的某處附近的組織。也可以實(shí)現(xiàn)基于向量的激光束控制。基于向量的移動跟隨圖案的線和曲線。一旦已燒蝕所有96個種子，它們?nèi)缢Ｍ哪菢訙?zhǔn)備好進(jìn)行測試以獲得關(guān)于種子的信息。例如，各種遺傳測試過程或檢驗(yàn)?zāi)軌蛴糜谧R別存在于種子中的遺傳物質(zhì)。通過對種子的直接測試，植物研究者能夠因此快速確定是希望種子繼續(xù)用于植物培育或繁殖試驗(yàn)、還是用于商業(yè)生產(chǎn)。種子組織的特定部分的去除、或剩余種子部分的露出部分的使用能夠被用于特定實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，這可以包括直接DNA、RNA、脂質(zhì)或蛋白質(zhì)隔離。因此，這個實(shí)施例能夠用于植物繁殖過程，其中能夠直接從種子相對較快速地采集到對用于在溫室的土地中發(fā)芽到成熟的具有所希望性狀或特性的種子的識別。遺傳分析測試的例子闡述于美國專利6，472，185 和6，368，806中，其全部內(nèi)容包含于此以資參考。如本領(lǐng)域所公知，通過各種技術(shù)能夠在整個這種過程中已知并保持每個種子的身份及其歷史。例如，在起泡包裝例子中，在圖6A中，條形碼108或其它機(jī)器可讀標(biāo)簽?zāi)軌驊?yīng)用于起泡包裝100，所述條形碼108或其它機(jī)器可讀標(biāo)簽使用行列索引字母/數(shù)字來在逐個凹槽的基礎(chǔ)上識別關(guān)于起泡包裝中的種子的來源和必要信息。通過在起泡包裝中在板18 中把每個種子保持在它的相應(yīng)行列位置、并且把種子放回到起泡包裝100或放入到某一其它96個凹槽托盤中，能夠保持每個種子的身份。這將會允許了解具有關(guān)注的基因的種子， 并且通過記錄陣列的96個位置中的位置來保持它們的身份。E.特定例子 2(圖 15-17)
替代于或者在一些情況下除了去除組織以獲得對候選種子的內(nèi)部的接觸之外，能夠收集并測試或分析去除的組織(或者它的一部分)。這些測試或分析能夠用于做出選擇決定。圖15以圖表形式顯示特定例子。它類似于圖1但具有下面的主要差別。圖15的方法400使用某一組織去除工具或方法402從候選種子401A去除特定組織。種子401A能夠位于某一支架部件或位置405。在收集容器403中收集去除的組織(或者它的一部分)。對收集的去除的組織執(zhí)行種子特異分析(附圖標(biāo)記406)。結(jié)果用于(步驟407))做出決定(例如，選擇或者不選擇該類型的種子401A用于進(jìn)一步使用)?？蛇x地， 測試結(jié)果和/或決定能夠由計算機(jī)408存儲或使用。應(yīng)該理解，例子1或2能夠至少部分地自動化。但是，任一例子也能夠適應(yīng)于快速、 本地樣本收集和分析。例如，一種便攜式激光裝置能夠被帶到實(shí)驗(yàn)生長地。來自生長的玉米植物中的候選種子能夠被去除、放在單個凹槽40中、并且進(jìn)行激光燒蝕。能夠把合適的溶液加入到凹槽40中的燒蝕的種子，把DNA提取到溶液中，去除溶液并且在遺傳方面或者在其它方面進(jìn)行評估。或者，通過激光燒蝕去除的組織能夠被放入到合適的溶液中或者進(jìn)行其它檢驗(yàn)，并且在遺傳方面以其它方式評估。這些評估能夠用于決定出關(guān)于獲取候選種子的植物的生長地點(diǎn)。這避免了把樣本帶回到遙遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室和運(yùn)輸?shù)拈_銷以及跟蹤哪個植物與哪個種子關(guān)聯(lián)。圖16和17圖示出如何能夠?yàn)榱朔治龆占瘡暮蜻x種子去除的組織的一個例子。 由激光器16燒蝕種子70，諸如例子1中所討論的那樣。由激光燒蝕產(chǎn)生的細(xì)?；蛐☆w粒的煙霧(在常常漂浮在空中的意義上，像煙霧)將會與種子60分開。有時它們重新形成并蓋在凹槽40的側(cè)面。這需要在每個燒蝕過程之后清潔所述板18。真空罩或頭140(例如，透明塑料)能夠安裝在光學(xué)裝置或激光器16上。它能夠在凹槽40中的種子60的燒蝕期間在凹槽40上方隨激光器16 —起降低。通過使用穿過真空管144有效連通到真空142的真空罩140，能夠基本上去除這些細(xì)粒(如果沒有沒有全部去除的話)以消除這個問題。另一方面，經(jīng)由真空或以其它方式收集細(xì)小顆粒能夠?qū)е率占銐虻挠糜跍y試的材料、而非測試所述種子。這將會需要激光燒蝕用于測試的關(guān)注的組織。例如，如果僅希望測試果皮，則能夠控制激光器僅燒蝕果皮。去除的果皮顆粒能夠通過真空被收集，然后進(jìn)行測試。另一方面，如果希望測試胚乳，則激光器能夠燒蝕果皮，能夠忽略或去除掉所去除的果皮顆粒，然后激光器能夠燒蝕露出的胚乳，它能夠通過例如真空而被收集到容器中。通過去除胚胎上方的果皮、隨后激光燒蝕露出的胚胎并且對胚胎顆粒進(jìn)行真空收集，則能夠收集胚胎組織。圖16以簡化形式圖示出單個候選種子的激光燒蝕和真空收集。密封件或墊圈141 會把密封罩140密封到包圍著固定住種子70的凹槽40的表面。將會操作激光器16以使激光束132燒蝕種子70。真空源142 (例如，真空泵)會工作以使細(xì)小顆粒從凹槽40移動到容器146中而把種子70留在適當(dāng)位置。能夠移除容器146并且測試所收集的來自種子 70的顆粒。真空系統(tǒng)的例子包括能夠去除和/或收集細(xì)粒的各種可商購獲得的顆粒過濾系統(tǒng)或煙塵處理器。顆粒提取裝備可從諸如Old Saybrook, CT USA的AER和Kennesaw, VA USA的Fumex的公司商購獲得。這種裝備通常用在用于呈單獨(dú)或組合形式的霧、灰塵、煙、煙塵和氣體/蒸汽污染物的工業(yè)空氣過濾/空氣污染控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)能夠包括盒式和袋式灰塵/煙塵收集器、濕灰塵收集器、靜電除塵器、介質(zhì)過濾系統(tǒng)和其它部件。圖17圖示出具有多個凹槽40的托盤能夠與圖16的真空提取激光燒蝕系統(tǒng)一起使用。這將會有助于進(jìn)行對從多個候選種子去除的經(jīng)燒蝕的組織的高效真空收集。真空收集的替換方案將會是把凝膠物質(zhì)加入到每個凹槽40。凝膠將會透射激光束。激光燒蝕所導(dǎo)致的細(xì)粒常常會由凝膠收集并且懸浮在凝膠中。如果使用凝膠，則可能不得不調(diào)整激光器(能夠通過經(jīng)驗(yàn)測試完成)以使用更深的切削功率?？梢蕴崛?、收集并檢驗(yàn)?zāi)z中收集的細(xì)粒。為了產(chǎn)生用于一些測試的足夠量的細(xì)粒，與僅去除足夠組織以露出內(nèi)部組織的情況相比，激光器或者其它組織去除工具可能必須去除更多組織。F.選擇和替換方案
應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠采用許多形式和實(shí)施例。本文詳細(xì)描述的實(shí)施例僅為示例而非限制。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的變型被包括在本發(fā)明內(nèi)。然而，以下提供選擇、 替換方案和變型的一些另外的例子。1.種子的類型
以上描述的系統(tǒng)和方法能夠以類似的方式應(yīng)用于除玉米種子之外的種子?？赡苄枰M(jìn)行調(diào)整，這落在本領(lǐng)域技術(shù)人員的技能的范圍內(nèi)。2.組織去除工具的類型
如前面所討論，候選種子的組織去除能夠通過不同方法或部件(統(tǒng)稱為“工具”)來完成。激光器是這樣一種工具。它能夠用在一種模式中以產(chǎn)生小的顆粒。在另一模式中，它能夠用于切下種子的一片(例如，參見圖18和2007年11月13日提交的序列號為11/939，402 的申請中顯示和描述的類似結(jié)構(gòu)的相關(guān)描述，該申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并且其全部內(nèi)容包含于此以資參考)。前面已提及其它組織去除工具。序列號為11/939,402的申請包括另外的細(xì)節(jié)和例子。3.種子的分析的類型
21能夠?qū)ΨN子執(zhí)行多種檢驗(yàn)。前面已給出一些例子。一個例子是在種子60被燒蝕或者去除組織或露出組織之后，能夠把檢驗(yàn)溶液直接放入凹槽40中。能夠提取該溶液并且執(zhí)行測試以識別關(guān)注的遺傳物質(zhì)。能夠從凹槽排出溶液并且種子移動到托架或包裝以準(zhǔn)備用于進(jìn)一步使用。另一方面，識別為具有關(guān)注的基因的種子能夠被從它們在板18的陣列中的關(guān)聯(lián)位置移除，并且丟棄剩余種子。另一替換方案是在燒蝕之后，把種子60移動到能夠執(zhí)行檢驗(yàn)的另一容器。另外類型的測試能夠包括但不限于在細(xì)胞、分子或納米級水平上的遺傳、 物理或化學(xué)分析。一些非限制性例子是
a.光譜分析；
b.遺傳分析；
c.各種核苷酸提取和指紋識別(例如，DNA、RNA隔離)；
d.蛋白質(zhì)和脂質(zhì)隔離；
e.表型；
f.性狀或特性識別；
g.遺傳標(biāo)記輔助的識別和選擇；
h.高吞吐量篩選。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉能夠?qū)ι锝M織執(zhí)行的、并且針對種子在做出研發(fā)決定以及商業(yè)生產(chǎn)決定方面所希望或所需的分析的類型。遺傳分析測試的一些例子如下。通過本領(lǐng)域中完善建立的方法能夠檢測與種群的成員之間的遺傳多態(tài)性對應(yīng)的標(biāo)記。這些方法包括例如基于PCR的序列特異擴(kuò)增方法、限制片段長度多態(tài)性(RFLP)的檢測、同工酶標(biāo)記、等位基因特異雜交(ASH)的檢測、植物基因組的擴(kuò)增可變序列的檢測、自我維持的序列復(fù)制的檢測、簡單序列重復(fù)(SSR)的檢測、單核苷酸多態(tài)性(SNP)的檢測、或者擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(AFLP)的檢測。存在其它方法。還存在針對物理或化學(xué)性狀的多種分析并且能夠使用這些分析。僅提到了種子或種子組織分析的一些方法。其它方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。能夠分析種子的樣本部分，或者分析獲取樣本的種子的剩余部分。樣本可以是單片或者多片。它甚至可以是多個小的顆粒。一個例子是例如當(dāng)激光燒蝕種子時產(chǎn)生的所謂碎片。如以上所討論，碎片散布在小的顆粒中，并且可能像灰塵或煙的煙霧。能夠收集碎片以進(jìn)行分析。實(shí)時熒光分析是一種用來檢測某些基因的存在的例子。收集激光燒蝕的種子碎片的另一例子是使用膠帶，膠帶的粘接側(cè)位于種子上方并面向種子。激光能夠穿過膠帶或者在膠帶周圍經(jīng)過，燒蝕種子，并導(dǎo)致碎片的煙霧升起。碎片將會粘到膠帶。實(shí)時熒光分析能夠用于分析膠帶上的碎片。另一種選擇是分析已被燒蝕的種子。例如，激光燒蝕能夠去除碎片以留下具有腔的種子(例如，參見圖12A-C)。能夠把合適的溶液加入到腔中以把種子的遺傳物質(zhì)提取到溶液中。例如，為了指示一個基因或多個基因的存在，能夠分析該溶液。a.種子分析的應(yīng)用類型
測試的應(yīng)用的例子包括但不限于諸如以下的情況
a.用于性狀或特性的植物繁殖過程；
b.DNA或非DNA識別；
c.用于隨后在土地或溫室中發(fā)芽到成熟的具有所希望性狀或特性的種子的識別d.基于所希望性狀的存在或不存在的選擇
e.基于遺傳標(biāo)記的存在或不存在的選擇
來自測試種子的信息的使用闡述于美國專利No. 7，227，065中，其內(nèi)容包含于此以資參考。例如如下。除了表型觀測之外，還能夠檢查植物的基因型。植物的基因型能夠用于識別相同品種或相關(guān)品種的植物。例如，基因型能夠用于確定植物的譜系。針對植物基因型的分析、 比較和特征描述存在許多可用的基于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)；在這些技術(shù)之中包括同工酶電泳、限制片段長度多態(tài)性(RFLP)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RAPD)、任意引物聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(AP-PCR)、 DNA擴(kuò)增指紋識別(DAF)、特征序列擴(kuò)增區(qū)域(SCAR)、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(AFLP)、簡單序列重復(fù)(SSR)(也稱為微衛(wèi)星)和單核苷酸多態(tài)性(SNP)。如 Lee, Μ. , "Inbred Lines of Maize and Their Molecular Markers,，，The Maize Handbook, (Springer-Verlag, New York, Inc. 1994, at 423-432) (^1^^1 含于此以資參考)中所討論的同工酶電泳和RFLP已廣泛用于確定遺傳組成。同工酶電泳具有相對較低數(shù)量的可用標(biāo)記和低數(shù)量的等位變異體。RFLP允許更好地辨別，因?yàn)樗鼈冊谟袷袷蛑芯哂休^高程度的等位基因變異，并且能夠找到較大數(shù)量的標(biāo)記。在Smith et al. , "An evaluation of the utility of SSR loci as molecular markers in maize (Zea mays L. ): comparisons with data from RFLPs and pedigree", Theoretical and Applied Genetics(1997) vol. 95 at 163-173禾口Pejic etal. , “Comparative analysis of genetic similarity among maize inbreds detected by RFLPs, RAPDs, SSRs, and AFLPs，，，Theoretical and Applied Genetics (1998) at 1248-1255 (其內(nèi)容包含于此以資參考)中討論的SSR優(yōu)于這兩種方法。與RFLP相比，SSR技術(shù)更加高效而實(shí)用；與RFLP相比，通過使用SSR，能夠例行地使用更多標(biāo)記位點(diǎn)、并且能夠找到每個標(biāo)記位點(diǎn)的更多的等位基因。單核苷酸多態(tài)性也可用于識別出本發(fā)明的獨(dú)特遺傳組成、以及保留住該獨(dú)特遺傳組成的后代品系/子代線。多種分子標(biāo)記技術(shù)可以組合使用以增強(qiáng)總體分辨率。玉蜀黍DNA分子標(biāo)記連鎖圖譜已被快速構(gòu)造并且在遺傳研究中廣泛實(shí)現(xiàn)。一項(xiàng)這禾中石if究 δ述于 Boppenmaier， et al. , “Comparisons among strains of inbreds for RFLPs”，Maize Genetics Cooperative Newsletter, 65:1991，pg. 90，其內(nèi)部包含于此以資參考。包括通過使用諸如同工酶電泳、限制片段長度多態(tài)性(RFLP)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài) DNA(RAPD)、任意引物聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(AP-PCR) ,DNA擴(kuò)增指紋識別(DAF)、特征序列擴(kuò)增區(qū)域(SCAR)、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(AFLP)、單核苷酸多態(tài)性(SNP)和簡單序列重復(fù)(SSR)的技術(shù)識別的標(biāo)記的分子標(biāo)記可用于植物繁殖方法。分子標(biāo)記的一種用途是數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)映射。QTL映射是已知緊密鏈接到對數(shù)量性狀具有可測量影響的等位基因的標(biāo)記的使用。繁殖過程中的選擇基于累積鏈接到正面影響等位基因的標(biāo)記和/或從植物的基因組消除鏈接到負(fù)面影響等位基因的標(biāo)記。在繁殖過程中也能夠使用分子標(biāo)記以選擇數(shù)量性狀。例如，緊密鏈接到等位基因的標(biāo)記或包含關(guān)注的實(shí)際等位基因內(nèi)的序列的標(biāo)記能夠用于在回交育種過程期間選擇包含關(guān)注的等位基因的植物。標(biāo)記還能夠用于選擇回交親本的基因組以及排除供方親體的標(biāo)記。使用這種過程能夠最小化保留在所選擇的植物中的來自供方親體的基因組的量。它還能夠用于減小回交過程中所需的回交到回交親本的次數(shù)。分子標(biāo)記在選擇過程中的使用經(jīng)常稱為遺傳標(biāo)記增強(qiáng)選擇。植物繁殖的目標(biāo)是組合單個品種或雜種中的多種所希望的形狀。對于農(nóng)作物，這些性狀可包括抗病抗蟲性、抗熱抗旱性、減少到作物成熟的時間、更大的產(chǎn)量和更好的農(nóng)藝質(zhì)量。隨著很多作物的機(jī)械收割，植物特性(諸如，發(fā)芽、生根、生長率、成熟期以及株高和穗位高)的統(tǒng)一性很重要。傳統(tǒng)的植物繁殖是開發(fā)新的改進(jìn)的商業(yè)作物的重要工具。通過利用植物的授粉方法的技術(shù)繁殖農(nóng)作物。如果一個花的花粉轉(zhuǎn)移到同一植物的同一花或另一花，則植物進(jìn)行自花授粉。當(dāng)同一科或品系內(nèi)的個體用于授粉時，植物進(jìn)行近緣授粉。如果花粉來自不同科或品系的不同植物上的花，則植物進(jìn)行異花授粉。如本文所使用的術(shù)語“異花授粉”和“異交”不包括自花授粉或近緣授粉。已進(jìn)行自花授粉并且為很多代的類型選擇的植物在幾乎所有基因位點(diǎn)變?yōu)榧兒喜⑶耶a(chǎn)生真實(shí)遺傳后代的統(tǒng)一種群。兩種不同純合系之間的雜交產(chǎn)生針對很多基因位點(diǎn)為雜合的雜種植物的統(tǒng)一種群。兩個植物(每個植物在很多基因位點(diǎn)為雜合)的雜交將會產(chǎn)生在遺傳方面不同并且不會統(tǒng)一的雜合植物的種群。在美國經(jīng)常稱為玉米的玉蜀黍(玉米)能夠通過自花授粉和異花授粉兩種技術(shù)繁殖。玉蜀黍在同一植株上具有分開的雄花和雌花，雄花和雌花分別位于穗上。當(dāng)風(fēng)把花粉從穗吹到從穗的頂部突出的穗絲時，在玉蜀黍中發(fā)生自然授粉。在玉米植物繁殖過程中開發(fā)雜交玉蜀黍品種的開發(fā)包括三個步驟(1)為初始育種雜交從多種種質(zhì)池選擇植株；( 從幾代的育種雜交選擇的植株的自交以產(chǎn)生各自純育并且高度統(tǒng)一的一系列近交系；(3)把選擇的近交系與無關(guān)的近交系雜交以產(chǎn)生雜種后代 (Fl)。在足夠量的近交之后，連續(xù)的雜交后代將會僅用于增加開發(fā)的近交的種子。優(yōu)選地， 近交系應(yīng)該在它的95或更多的位點(diǎn)包括純合等位基因。在玉蜀黍的近交過程期間，品系的活力降低。當(dāng)兩種不同近交系雜交以產(chǎn)生雜種后代(Fl)時，活力恢復(fù)。近交系的純合性和同質(zhì)性的重要結(jié)果是只要保持近交親本的同質(zhì)性，就可以無限繁殖規(guī)定的一對兒近交系之間的雜種。一旦已識別產(chǎn)生優(yōu)良雜種的近交系，使用這些近交親本能夠生產(chǎn)雜種種子的連續(xù)供給，并且隨后能夠從這個雜種種子供給產(chǎn)生雜種玉米植株。近交系可用于生產(chǎn)單交種、雙交種或三交種。當(dāng)兩個近交系雜交以生產(chǎn)Fl后代時產(chǎn)生單交種。從成對雜交的四個近交系(AXB和CXD)產(chǎn)生雙交種，然后兩個Fl雜種再次雜交((AXB) X (CXD))。從三個近交系產(chǎn)生三交種，其中兩個近交系雜交(AXB)然后獲得的Fl雜種與第三近交系雜交(AXB) XC。在每一情況下，來自母本的果皮組織將會是雜種種子的一部分并保護(hù)雜種種子。按照現(xiàn)在的實(shí)施情況，大規(guī)模商業(yè)玉蜀黍雜種生產(chǎn)需要使用某一形式的雄性不育系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制雄性可育性或者使雄性可育性失效。在植株中控制雄性可育性的可靠方法還為改進(jìn)的植株繁殖提供了機(jī)會。對于依賴某種雄性不育系統(tǒng)的玉蜀黍雜種的開發(fā)而言尤其如此。存在幾種能夠操作玉蜀黍植株以使其雄性不育的方法。這些方法包括手工或機(jī)械去雄、細(xì)胞質(zhì)遺傳雄性不育、核遺傳雄性不育、殺配子劑等。經(jīng)常通過包括手工或機(jī)械去雄的雄性不育系統(tǒng)產(chǎn)生雜種玉蜀黍種子。相鄰兩塊地的兩個近交品種的玉蜀黍種在地里，在花粉散落之前從近交系之一(雌性)去除帶花粉的雄穗。如果存在與外來玉蜀黍花粉的充分隔離，則去雄的近交系的雌穗將會僅由另一近交系(雄性)受精，因此所獲得的種子是雜種并且將會形成雜種植物。通過使用細(xì)胞質(zhì)雄性不育(CMS)近交系能夠避免費(fèi)時費(fèi)力的去雄過程。作為相對于細(xì)胞核的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳因子的結(jié)果，CMS近交系的植株是雄性不育的，因此在回交過程期間核連鎖基因不轉(zhuǎn)移。因此，僅通過玉蜀黍植株中的母本繼承這個特性，因?yàn)閮H母本把細(xì)胞質(zhì)提供給受精的種子。CMS植株利用來自并非雄性不育的另一近交系的花粉受精。來自第二近交系的花粉可以貢獻(xiàn)使雜種植物雄性可育的基因或者可以不貢獻(xiàn)這種基因，根據(jù)雜種的預(yù)期用途可以優(yōu)選任一選擇。同一混合種子、從去雄的受精的玉蜀黍產(chǎn)生的部分和使用CMS系統(tǒng)產(chǎn)生的部分能夠混合以確保當(dāng)種植雜種植物時存在足夠的花粉團(tuán)可用于受精。 自從二十世紀(jì)五十年代以來，CMS系統(tǒng)已被成功使用，并且雄性不育性狀例行地回交到近交系。參見 Wych, p. 585-586,1998。存在幾種可用的導(dǎo)致遺傳雄性不育的方法，諸如在基因組內(nèi)的分開的位置的導(dǎo)致雄性不育的多個變異基因(公開于Brar et al.的美國專利No. 4，654，465和4，727，219) 和染色體易位(由Patterson在美國專利No. 3，861，709和3，710，511中描述)。所提到的這些和所有專利包含于此以資參考。除了這些方法之外，Pioneer Hi-Bred的Albertsen et al.的美國專利No. 5，432，068描述了一種核雄性不育的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括識別雄性可育性的決定性基因；使雄性可育性的這個決定性自然基因沉默；從基本的雄性可育性基因去除自然啟動子并代之以誘導(dǎo)型啟動子；把這個基因工程基因插回到植株中；因此產(chǎn)生雄性不育的植株，因?yàn)檎T導(dǎo)型啟動子未“打開”，從而導(dǎo)致雄性可育性基因不被轉(zhuǎn)錄。通過下面的方式恢復(fù)可育性誘導(dǎo)或“打開”啟動子，這又允許導(dǎo)致雄性可育性的基因被轉(zhuǎn)錄。導(dǎo)致遺傳雄性不育的這些和其它方法中的每種方法具有其自己的益處和缺點(diǎn)。一些其它方法使用多種方式(諸如在植株中插入編碼與雄性組織特異啟動子關(guān)聯(lián)的細(xì)胞毒性物質(zhì))或者反義系統(tǒng)，在所述反義系統(tǒng)中識別可育性的關(guān)鍵基因并且把該基因的反義物質(zhì)插入到植株中(參見 Fabinjanski, et al. EPO 89/3010153. 8 公開 No. 3 , 308 和作為 W 90/08828 公布的 PCT 申請 PCT/CA90/00037)。用于控制雄性不育的另一系統(tǒng)利用殺配子劑。殺配子劑不是遺傳系統(tǒng)而是化學(xué)品的局部滴旋。這些化學(xué)品影響雄性可育性的關(guān)鍵細(xì)胞。這些化學(xué)品的應(yīng)用僅在應(yīng)用殺配子劑的生長期影響植株中的生育力(參見Carlson，Glenn R.,美國專利No. 4，936，904)。 殺配子劑的應(yīng)用、應(yīng)用的時機(jī)和基因型特異性經(jīng)常限制該方法的效用并且它并非在所有情況下都合適。雄性不育近交系的使用僅是玉蜀黍雜種的生產(chǎn)中的一個因素。在玉蜀黍植株繁殖過程中玉蜀黍雜種的開發(fā)通常需要純合近交系的開發(fā)、這些近交系的雜交和雜交的評估。玉蜀黍植株繁殖過程通過自交和選擇所希望的基因型把兩個或更多近交系或多種其它種質(zhì)源的遺傳背景組合到繁殖種群，從該繁殖種群開發(fā)新的近交系。雜種也能夠用作植物繁殖材料源或用作源種群，從該源種群開發(fā)或獲得新的玉蜀黍系?，F(xiàn)有技術(shù)中已知并且在玉蜀黍植物繁殖過程中使用的植物繁殖技術(shù)包括但不限于輪回選擇、混合選擇、集團(tuán)選擇、回交、產(chǎn)生雙單倍體、純種繁育、開放授粉繁育、限制片段長度多態(tài)性增強(qiáng)選擇、遺傳標(biāo)記增強(qiáng)選擇和轉(zhuǎn)化。經(jīng)常使用這些技術(shù)的組合。使用如上所述的植物繁殖技術(shù)能夠開發(fā)從雜種獲得的近交系。新的近交系與其它近交系雜交，并且評估來自這些雜交的雜種以確定哪些雜種具有商業(yè)潛力。最早并且最傳統(tǒng)的分析方法是觀測基因型性狀，但也可以使用基因型分析。在基本參考書之一也能夠找到對繁殖方法的描述(例如，Allard，Principles of Plant Breeding, 1960 ；Simmonds, Principles of Crop Improvement, 1979 ；Fehr, “Breeding Methods for Cultivar Development", Production and Uses, 2nd ed., Wilcox editor, 1987)。回交能夠用于改進(jìn)近交系和使用這些近交系產(chǎn)生的雜種?；亟荒軌蛴糜诎烟囟ㄋＭ男誀顝囊粋€系(供方親體)轉(zhuǎn)移到稱為回交親本的近交系(該回交親本具有總體上良好的農(nóng)藝特性但它缺少前述所希望的性狀)。通過首先把回交親本與供方親體(非回交親本)雜交，能夠完成這種把所希望的性狀轉(zhuǎn)移到具有總體良好農(nóng)藝特性的近交系。這次雜交的后代隨后回交到回交親本，然后在獲得的后代中選擇從非回交親本轉(zhuǎn)移的所希望的性狀。通常在具有對所希望的性狀的選擇的四個或更多回交代之后，后代將會基本上包含除控制所希望的性狀的基因之外的回交親本的所有基因。但如果在選擇期間使用分子標(biāo)記或者優(yōu)良種質(zhì)用作供方親體，則回交代的數(shù)量能夠更少。最后的回交代隨后自交以針對正被轉(zhuǎn)移的基因給出純育后代。也能夠結(jié)合純種繁育使用回交以開發(fā)新的近交系。例如，能夠產(chǎn)生Fl，F(xiàn)l回交到它的親系之一以產(chǎn)生BC1。對后代進(jìn)行自交并選擇后代，從而新開發(fā)的近交系具有回交親本的許多屬性并且還具有非回交親本的幾個所希望的屬性。輪回選擇是在植物繁殖過程中用于改進(jìn)植物的種群的方法。該方法需要各植株彼此異花授粉以形成隨后種植的后代。隨后通過任何數(shù)量的方法選擇優(yōu)良后代，包括個體植株、半同胞后代、全同胞后代、自交后代和頂交。選擇的后代彼此異花授粉以形成另一種群的后代。種植這個種群并且再次選擇優(yōu)良植株彼此異花授粉。輪回選擇是循環(huán)過程，因此能夠根據(jù)需要多次重復(fù)。輪回選擇的目的在于改進(jìn)種群的性狀。改進(jìn)的種群能夠隨后用作用于獲得雜種中使用的近交系的繁殖材料源或者用作用于綜合品種的親本。綜合品種是通過幾個選擇的近交系的互交形成的獲得的后代。當(dāng)混合選擇結(jié)合本申請前面討論的分子標(biāo)記增強(qiáng)選擇使用時，混合選擇很有用。雙單倍體的生產(chǎn)也能夠用于繁殖過程中近交系的開發(fā)。通過來自雜合植物的一組染色體(IN)的雙倍產(chǎn)生雙單倍體以產(chǎn)生完全純合的個體。例如，參見Wan et al., "Efficient Production of Doubled Haploid Plants Through Colchicine Treatment of Anther-Derived Maize Callus", Theoretical and Applied Genetics, 77:889-892， 1989和美國專利申請2003/000M79。這可以是有益的，因?yàn)樵撨^程省略了從雜合源獲得純合植物所需的自交的幾代。已針對多種植物開發(fā)單倍體誘導(dǎo)系統(tǒng)以產(chǎn)生單倍體組織、植物和種子。單倍體誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠通過把選擇的品系(作為雌性)與誘導(dǎo)系雜交從任何基因型產(chǎn)生單倍體植物。用于玉蜀黍的這種誘導(dǎo)系包括Mock 6 (Coe, 1959，Am. Nat. 93:381-382; Sharkar and Coe, 1966，Genetics 54:453-464)、RWS (參見 Geiger, H. H. 'Application of the in-vivo-haploid induction in hybrid maize breeding', [online], [檢索于 2008-08-18],從互聯(lián)網(wǎng) <https://www. uni- hohenheim.de/%7Eipspwww/350b/indexe. html#Project3>)、KEMS(Deimling, Roeber, and Geiger, 1997, Vortr. Pflanzenzuchtg 38:203-224)或 KMS 和 ZMS(Chalyk, Bylich & Chebotar， 1994， MNL 68:47; Chalyk &Chebotar, 2000, Plant Breeding 119:363-364)和不定配子體(ig)突變(Kermicle 1969 Science 166:1422-1424)；其內(nèi)容包含于此以資參考。用于獲得單倍體植株的方法也公開于KcAayashi，Μ. et al. , Journ, of Heredity 71(1):9 14,1980, Pollacsek, Μ. , Agronomie (Paris) 12(3):247-251, 1992; Cho-Un-Haing et al, Journ. of Plant Biol, 1996, 39(3) : 185- 188; Verdoodt, L. , et al. , February 1998, 96 (2):294-300； Genetic Manipulation in Plant Breeding, Proceedings International Symposium Organized by EUCARPIA, Sep. 8-13, 1985, Berlin, Germany； Chalyk et al. , 1994, Maize Genet Coop. Newsletter 68:47; Chalyk, S. Τ. , 1999, Maize Genet. 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C and ffych, R:D. , Seed Science and Technology 14，pages 1-8 (1995)，其內(nèi)容明確包含于此以資參考。通過這些技術(shù)，通過分析沿著基因組的各位點(diǎn)的等位基因組成能夠核查自花授粉的品系的純合性。這些方法允許本文公開的本發(fā)明的快速識別。另外，參見“Identification of Atypical Plants in Hybrid Maize Seed by Postcontrol and Electrophoresis，，Sarca, V. et al., Probleme de Genetica Teoritica si Aplicata Vol. 20(1) pages 29-42。另一形式的商業(yè)雜種生產(chǎn)包括使用雄性不育雜種種子和雄性授粉種子的混合物。 當(dāng)種植時，所獲得的雄性不育雜種植株由該授粉種子授粉。這種方法主要用于生產(chǎn)具有增強(qiáng)質(zhì)量谷物性狀(高油)的谷物，因?yàn)槭诜壑仓曛斜憩F(xiàn)的預(yù)期質(zhì)量谷物性狀也將會表現(xiàn)在雄性不育雜種植物上生產(chǎn)的谷物中。在這種方法中，預(yù)期質(zhì)量谷物性狀不必通過很長的過程(諸如，相互回交選擇)被包括在近交親系中。這種方法的一種使用描述于美國專利No. 5，704，160 和 5，706，603 中。在植物繁殖的技術(shù)中存在許多應(yīng)該考慮的重要因素，諸如識別重要形態(tài)和生理特性的能力、為關(guān)注的基因型和表型性狀設(shè)計評估技術(shù)的能力以及在新的或改進(jìn)的組合中找出并利用針對所希望的性狀的基因的能力。玉蜀黍植物繁殖過程所導(dǎo)致的商業(yè)玉蜀黍雜種系開發(fā)的目的在于開發(fā)新的近交系以產(chǎn)生雜種，該雜種組合以產(chǎn)生高谷物產(chǎn)量和優(yōu)良的農(nóng)藝性能。原原種的基本性狀之一是產(chǎn)量。然而，許多其它主要農(nóng)藝性狀在雜種組合中很重要并且影響產(chǎn)量或者在其它方面在雜種組合中提供優(yōu)良性能。這種性狀包括收割谷物水分百分比、相對成熟度、抗莖稈斷裂、抗根倒伏、谷物質(zhì)量和抗病蟲。另外，品系本身必須具有親本性狀的可接受性能，諸如種子產(chǎn)量、谷粒尺寸、花粉生產(chǎn)，所有這些性能影響以足夠的量提供親系的能力和雜交的質(zhì)量。這些性狀已顯示為在遺傳控制下，并且很多性狀(如果不是所有性狀的話)由多個基因影響。育種者使用多種方法幫助確定應(yīng)該從分離種群選擇哪些植物以及最后哪些近交系將會用于開發(fā)商業(yè)化的雜種。除了育種者使用的種質(zhì)和其它技能的知識之外，選擇過程的一部分取決于與統(tǒng)計分析的使用關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計。實(shí)驗(yàn)設(shè)計和統(tǒng)計分析用于幫助確定哪些植物、哪個科的植物以及最后哪些近交系和雜種組合針對關(guān)注的一個或多個性狀顯著更好或不同。實(shí)驗(yàn)設(shè)計方法用于估算誤差從而能夠更準(zhǔn)確地確定兩個近交系或兩個雜種系之間的差異。統(tǒng)計分析包括均值的計算、變異源的統(tǒng)計顯著性的確定和合適的方差分量的計算。習(xí)慣上使用百分之五或百分之一顯著性水平確定對于給定性狀發(fā)生的差異是真實(shí)的還是由于環(huán)境或?qū)嶒?yàn)誤差所導(dǎo)致。植物繁殖領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會知道如何評估兩個植物品種的性狀以確定在由這些品種表現(xiàn)的兩種性狀之間是否存在顯著差異。例如，參見狗虹， Walt, Principles of Cultivar Development, pages 261-286 (1987)，其內(nèi)容包含于此以資參考。平均性狀值可用于確定性狀差異是否顯著，優(yōu)選地，在在相同環(huán)境條件下種植的植物上測量性狀。4.可選的便攜式系統(tǒng)
通過使用上述處理和設(shè)備的各方面，可以把便攜式激光器帶到土地或溫室中種植的植物，在種子或葉子在植物上的同時燒蝕種子或葉子的一小部分，收集植物的特定組織或者獲得對植物的特定組織的接觸，在那里分析組織或者把組織收集到與標(biāo)識符關(guān)聯(lián)的容器中，并且把它帶回到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。5.激光雕刻以切削并且把切削的種子放到起泡包裝中
圖18中公開了另一種選擇。激光器16能夠調(diào)整到切削模式(例如，雕刻模式)，該模式能夠通過合適的裝置切削、分割或分開種子。這將會允許分離種子的整個片并隨后收集整個片(例如，起泡包裝100A的凹槽)。這能夠自動化并且同步，從而能夠順序切削多個種子并且收集它們的切下的片。能夠保持與獲得這些片的種子的關(guān)聯(lián)。一個例子是在類似索引的容器(另一起泡包裝100B)中同時收集每個種子。6.多種子的混合分組分析(BSA)
可以使用類似的方法和設(shè)備對多個種子執(zhí)行混合分組分析(BSA)。組織去除工具能夠設(shè)置為從同一凹槽(例如，板18的凹槽40)中的多個種子去除組織。隨后能夠通過BSA分析多個種子的組織。能夠使用圖18。能夠從多個種子收集切下的片?；蛘叨鄠€切削的種子能夠放在同一凹槽中。激光燒蝕能夠設(shè)置為把這些多個片切成能夠用于BSA的尺寸。另一方面，磨削機(jī)構(gòu)能夠把種子磨削成混合的細(xì)小顆粒。BSA 的一個仿Ij 子描述于 S Quarrie et al. , "Bulksegregant analysis with molecular markers and its use for improving droughtresistance in maize，，， Journal of Experimental Botany, Vol 50, 1299-1306, Copyright 1999 by Oxford University Press，其內(nèi)容包含于此以資參考。7.多種子的同時取樣
可選地，能夠同時對多個種子取樣。一個例子是把多個種子定位在已知位置，然后同時去除或露出種子組織或每個種子的一部分。把多個種子定位在已知位置的方法被顯示并描述于例如2008年12月16日提交的序列號為12/336，084的美國申請，該申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并且其全部內(nèi)容包含于此以資參考。一種燒蝕、去除或露出種子組織的方法是利用激光(如本文所述)。一種同時從多個種子燒蝕、去除或露出種子組織的方法是把單個激光束分成多束，其中每個激光束被控制到種子的合適位置，并且按照一定功率以及利用燒蝕或去除種子組織以產(chǎn)生樣本(例如，用于分析的足夠尺寸的種子的薄片)的其它工作特性控制每個激光束。存在許多方法為了這個目的分割激光束。在美國專利6，562，698 和6，327，090中討論了一些例子，這些專利的內(nèi)容包含于此以資參考。也可以采用其它方法。另一方面，單個頭能夠包含多個激光器或者一個或多個激光束分割器，每個激光器構(gòu)造為產(chǎn)生從種子燒蝕或去除組織的一個光束或多個光束。另外，可以存在多個頭，每個頭具有執(zhí)行這種操作的激光器。該系統(tǒng)能夠控制每個光束的產(chǎn)生和操作以及如何把每個光束引導(dǎo)到它的相應(yīng)種子。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠校準(zhǔn)每個激光器或激光束、激光束如何定向或移動到工作位置以及用于完成多個種子的同時燒蝕或組織、薄片或樣本去除的操作的特性。例如，能夠用于實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例的激光器結(jié)構(gòu)是被包括在激光器中的振鏡頭。
權(quán)利要求
1.一種用于對商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)或研究的種子進(jìn)行的資源高效選擇的設(shè)備，包括a.種子組織或結(jié)構(gòu)去除工具，能夠提供相對于種子的特定組織或結(jié)構(gòu)而言的高度可控的一種種子組織或結(jié)構(gòu)去除力；b.種子支架，具有種子組織或結(jié)構(gòu)去除位置；c.電動定位器和控制器，適于使所述工具和支架之一或二者相對于彼此移動；d.從而使得所述工具的去除力能夠選擇性地受操縱以用于所述去除位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述去除工具包括具有激光束的激光器，并且所述去除力包括燒蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述工具包括噴水器、磨削器、鉆機(jī)、穿孔器、刀片、刮刀或噴砂器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述支架是由底部和側(cè)壁定義的凹槽或腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述底部和側(cè)壁具有表面特性，所述表面特性包括使激光束漫射的相對于激光束的表面角度、表面紋理、表面涂層或表面處理中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述支架包括可轉(zhuǎn)移的構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述可轉(zhuǎn)移的構(gòu)件包括輪子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括由磁體吸引的種子上的構(gòu)件或涂層，所述輪子包括位于所述去除位置處的磁體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括所述輪子上的多個磁體以提供多個種子支架和去除位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括多個種子支架。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述多個種子支架是包括板或托盤的單個構(gòu)件的一部分，所述多個種子支架是所述板或托盤中的腔、泡或凹槽或從所述板或托盤延伸的腔、泡或凹槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述多個種子支架包括所述板或托盤中的凹槽，所述凹槽包括控制著激光束的表面反射的表面特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述表面特性包括相對于激光束的表面角度、 表面紋理、表面涂層或表面處理中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括計算機(jī)，用于存儲數(shù)據(jù)并使數(shù)據(jù)與特定種子關(guān)聯(lián)。
15.一種對種子執(zhí)行激光燒蝕的設(shè)備，包括a.種子支架；b.所述種子支架具有使非漫射的激光反射最小化的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述種子支架包括由底部和側(cè)壁定義的凹槽或腔，還包括用于使種子在所述凹槽或腔中居中的錐形埋頭底部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，還包括位于可索引的行和列的陣列中的多個凹槽或腔。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述凹槽或腔形成在金屬材料中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述金屬是鋁。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中鋁中的所述凹槽或腔被著色、涂覆粉末、噴砂和陽極化。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述凹槽或腔具有比種子的最長尺寸更大的直徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述凹槽或腔用于容納單個種子。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述凹槽或腔由底部和側(cè)壁定義，所述底部和側(cè)壁由塑料、橡膠、紙、紙板、合成材料或其它非常堅(jiān)硬的材料形成。
24.一種用于商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)或研究的種子的資源高效選擇的設(shè)備，包括a.種子組織或結(jié)構(gòu)去除工具，具有用于種子組織或結(jié)構(gòu)去除的輻射；b.種子支架，具有種子組織或結(jié)構(gòu)去除位置和輻射漫射特性；c.電動定位器和控制器，用于選擇性把所述輻射引導(dǎo)到所述去除位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述輻射包括光束，所述光束的一種源包括激光器。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中通過燒蝕實(shí)現(xiàn)種子組織或結(jié)構(gòu)去除。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述種子支架包括可轉(zhuǎn)移的構(gòu)件，該可轉(zhuǎn)移的構(gòu)件具有多個種子支架和去除位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述種子支架和去除位置包括種子定向和保持特性。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述種子定向和保持特性由磁體提供。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，還包括由位于每個種子支架和去除位置的磁體吸引的種子上的構(gòu)件或涂層。
全文摘要
公開了一種減少用于選擇商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)或研究的種子的資源的設(shè)備。收集作為選擇的候選的種子的樣本并對其給予標(biāo)識符。從候選種子去除特定組織或結(jié)構(gòu)。對候選種子或去除的組織或結(jié)構(gòu)執(zhí)行測試或分析。記錄測試或分析的結(jié)果并使之與種子的標(biāo)識符關(guān)聯(lián)。評估該結(jié)果并決定是否選擇候選種子用于商業(yè)生產(chǎn)或用于研究。節(jié)約了與在試驗(yàn)地或溫室中種植植物和從生長的植物獲取組織樣本關(guān)聯(lián)的時間、空間和勞動。
文檔編號G01N35/02GK102197309SQ200980142061
公開日2011年9月21日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
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