為種子分析而去除特定種子組織或結構的基於修剪的種子採樣的製作方法

2023-05-08 19:37:51

專利名稱：為種子分析而去除特定種子組織或結構的基於修剪的種子採樣的製作方法
為種子分析而去除特定種子組織或結構的基於修剪的種子
採樣本 申請是原案申請號為200780049369. X，申請日為2007年11月13日，發明名稱為「為種子分析而去除特定種子組織或結構的基於修剪的種子採樣」的分案申請。
技術領域：
本發明涉及以有效方法從單個種子中獲取組織樣品。背景技術：
在植物育種或者植物進化實驗中的通常做法是由已知來源的種子來種植植物。種子被種植在實驗田、生長室、溫室或者其它的生長環境中，其中它們要麼是與其它已知來源的植物交叉授粉，要麼是自身授粉。所產生的種子是來自兩個親本植物或者自身授粉植物的後代，並且種子被收穫、處理以及種植以便繼續植物育種循環。為了輔助培植或者推進選擇過程，可以在植物、植物組織、種子或者種子組織上實施特定實驗室或者基於場地的測試ο基於已知的交叉或者自身授粉的植物代被種植，並且隨後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徵移動。期望特性的實施例包括，但不限於，產量的增加、純和性的提高、新近賦予的對於特定除草劑和/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、澱粉含量的改變、營養食品成分、耐旱性以及具體的基於形態上特性的增強。如所能夠理解的和現有技術中已知的，這些實驗的規模可以是巨大的。它們需要從科學家到田地工作人員的龐大勞動力來進行設計、種植、維持以及做實驗，這些試驗能夠包含成千上萬的單個植物。它們還需要大量的土地資源。田地或者溫室會佔用成千上萬英畝的土地。當植物發芽、生長以及生產種子時，這佔用大量土地達數月，在此期間種子可能不僅被採樣用於實驗室或者田間測試，並且隨後必須對大量種子單個地進行標記、收穫以及處理。另一個困難是許多實驗毫無結果。有文獻報導，一些種子公司在實驗的早期丟棄任何一代的80-90%的植物。因此，大部分花費在用於種子的生長、收穫以及收穫後處理的大量的土地、人力和物力最終被浪費了。時間壓力也是一個因素。為了更快速地推進植物的族系或者種類以實現更多和更好的特性和特徵，植物育種的重大進展將施加更多壓力給種子公司。因而，植物育種家和有關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，並且來做出植物更多和更初期的選擇，所述植物應當繼續進入下一代的育種因此，出現了通過基於實驗室的種子測試以實現在早期識別所關心特性的運動。 對種子進行非破壞性的測試，以便導出基因、生化或者顯性的信息。如果所關心的特性被識別，則挑選出來的來自特定植物的種子被用於進一步的實驗和進化或者用於生產商用數量。對種子進行測試避免了種子生長為不成熟植物的需要，植物隨後被測試。這節省了時間、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導致極大地減少用於實驗測試的土地量，減少了必須測試的種子量並減少了導出所需信息以便進化試驗的所需要時間量。例如，不需要成千上萬畝植物以及後續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，因為時間安排仍然是重要的，因為甚至這種減少包含每天處理例如數以千計種子，這仍然是基本任務。以下給出了一種試圖非致命性的種子採樣的傳統方法。使用鑷子將感興趣的單個種子固定於在表面上展開的一張紙上。小鑽頭被用於鑽入種子上的小位置。通過鑽頭從種子去除的碎片被收集在該紙上。拿起該紙，並將碎片被運送到試管或者其它的容器。從而其被收集並且被準備好用於實驗室分析。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行手工拾取和固定。鑽孔同樣是手工的。碎片的鑽孔和加工必須小心。單一容器(例如單個試管) 隨後必須進行加工和標記，或者用其它方式跟蹤和識別。另外，鑷子和鑽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汙染風險。並且，很多時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，並且存在某些困難，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於鑽孔。來自其他的例如種子胚芽的種子結構的採樣必須被避免，因為來自這種種子區域的採樣對發芽率 有負面影響。有時使用這種方法難以獲得樣品的有用量。總之，來自種子的採樣嚴重依賴工作人員的技能，並且與吞吐量和精確度相關，包含程序是否給予種子一次發芽的良機。當工作人員一天負責處理許多種子時，這些問題會被放大。V. Sangtong, E. C. Mottel, M. J. Long, Μ. Lee 和 Μ. P. Scott 於 2001 年 6 月在 Plant Molecular Biology Reporter 19 151-158 (植物分子生物報告19 :151_158)發表的 Serial Extraction of Endosperm Drillings(SEED)-Method for Detecting Transgenes and Proteins in Single Viable Maize Kernels (《種子胚乳鑽孔的系列提取》-一種用於在單個可行的玉米核中探測轉基因和蛋白質的方法)中公開了從玉米種子非致命性地獲得用於實驗室分析的組織樣品的另一個實施例，其在此併入本文作為參考。該實施例描述使用手持式旋轉研磨機來從核磨去顆粒(所謂的「鑽孔」)和顆粒的收集，以用於測試某一基因的存在。顆粒被引導入多個井託盤或者板的單個井中，用於識別和準備隨後的試驗和分析。然而，該方法同樣需要相對於磨床對每一粒種子進行手工抓取和定向。這也是耗時的並且有些麻煩。其同樣依賴工作人員的技術。該方法增加了生產量和精確性、是否能夠獲得有用樣品量和汙染的結果。為了避免汙染，磨床必須在每個樣品之間進行徹底地清潔。如通過這些實施例所證明的，現有的傳統種子分析方法，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。這些目標可以包括以下一個或多個目的(a)保持採樣後的種子的存活力。(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於採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)減少或者事實上去除樣品之間汙染。(f) 允許追蹤不同的樣品和與組中其它樣品的相關性。(a)存活力關於保持種子存活力，在一些情況下可能關鍵的，這些情況是種子採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，或者至少導致採樣種子將發芽的基本可能性(例如，沒有顯著地減少發芽潛力)，從而種子能夠成長為成熟植物。對於某些分析，不需要保持種子存活力，在這種情況下，通常能夠採用較大的樣品。對種子存活力的需要將依賴種子取樣後的期望用途。(b)樣本量期望獲得有用量的樣本。在某些應用中，有用的是樣本量必須高於某一最低必須量，以便執行給定的測試和獲得有意義的結果。不同的測試或者分析需要不同的樣品量。可能同等重要的是避免獲取太多的用於樣品的組織，因為太大的樣品可以減少種子的發芽潛力，這可能是不期望的。因此，期望的是採樣裝置和方法允許對從任何給定種子獲得的樣品量進行變化。(c)樣本位置有用量的樣本還能夠包括樣本定位精度。例如，在一些應用中，樣本必須僅來自某一位置或者某一個組織。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，對於玉米種子，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，期望的是採樣裝置和方法適於允許特定位置的採樣，其可以包括特定的種子定向方法。(d)吞吐量採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間有效方式獲取所需樣本數。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。假設每年採樣上百萬種子的實施例和一周5天工作日，對於一年的每個工作日這將每天平均接近四千樣本。使用較低生產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)避免汙染為了保持用於後來分析測試程序的樣本的純淨，期望的是採樣方法和裝置不會傾向於交叉汙染。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汙染，並且還包括採樣方法和各單個樣本的加工，確保樣本之間沒有汙染。(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，尤其重要的是保持跟蹤各個種子、各個樣本和它們的相互關係或者與一批中其它樣本的關係。因此，期望的是採樣裝置和方法允許容易地跟蹤種子和樣本。傳統的種子採樣技術沒有充分地解決這些需要，導致物力和人力的壓力，並從而示出了用於改善現有技術狀態的需要。由於依賴重要的手工加工、定向和從種子去除樣本， 現在的方法吞吐量相對較低，具有交叉汙染的基本風險，並且趨向不一致。這能夠影響取自種子的樣本的類型和種子將發芽的可能性。存在消除資源的需要，所述資源為現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於攜帶或者其它原因的交叉汙染的需要，或者存在來自任何樣本的任何源的任何汙染的需要。還存在用於更可靠和更精確的需要。因此，存在用於方法和它們對應的裝置的需要，所述相應的裝提供用於種子採樣，從而實現下面目標的一個或多個(a)保持採樣後的種子存活力；(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)減少或者事實上消除樣品之間的汙染；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係。當採樣種子可能衝突並且甚至矛盾時，期望一些這些目的。例如，在保持種子生命力的同時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汙染風險的運行，從而它們必須比技術上可能的更慢些。因此，這些多重目標存在於現有技術中，並且沒有通過現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 (a)-(f)的至少一些。然而，自動化同樣包括基本的成本、複雜性和機構。其不是攜帶式的並佔有大量空間。通過訓練、支持和維修同樣消耗基本資源。因此還會關注附加因素的這些類型。當考慮改善種子採樣方法時，這不是瑣碎的事情以便平衡多個相對於目的的因素和結果。例如，在相對大量的種子將在有限的時間內被採樣的情形下，自動化溶解被多次找出或者調查。然而，自動化不僅引入成本和複雜性，而且引入實際結果。因此，存在發展新的非自動化種子採樣方法的理由，所述非自動化種子採樣方法儘可能滿足上面列出的種子採樣的許多目標。

發明內容因此，本發明的一個實施方案是提供一種改善現有技術存在的問題和不足的裝置、方法或系統。進一步地，本發明實施方案包含裝置、方法或者系統，其a.提升從多個單個種子收集樣本的可接受的吞吐量；b.促進採樣使得被採樣的種子具有相對高的發芽率；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備；e.在植物進化實驗期間促進更有效的選擇；f.避免樣本汙染和樣本間的交叉汙染； g.促進採樣使其不會不利於生化的、基因的或者顯性的測試；h.提升採樣的精確度、一致性和可靠性；i.靈活應用於各種種子類型和各種採樣任務；j.是有效的和穩定的；
k.能夠減少場地空間量和需要分析和用於在植物進化實驗中裝運的樣品數量； 1.減少植物養殖場管理所需要的物資；m.全面減少人力資源需要；η.是非複雜的；ο.是經濟的；p.是攜帶式的；q.關於訓練和應用是非累贅的或者非困難的；r.減少植物跟蹤和標記工作量；s.改善採樣過程的人機工程學。本發明的一個實施方案是一種方法，藉此方法，在沒有顯著減少採樣後的種子的發芽潛力或者存活力的情況下，通過使用一個或者多個刀片的剪取或者類似作用從種子上去除並收集有用量的組織量，從而對來自植物進化實驗中的一代的種子進行單個採樣。隨後所述組織被處理以獲得所述種子的一個或多個生化的、基因的或者顯性的特徵，之後做出是否在進一步的植物進化試驗或者其它的基於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穫所述種子，將其種植在試驗田，並且隨後通過科學分析(例如用於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、澱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後代將被挑選以在實驗中繼續。進一步地，這減少了用於試驗田所需的土地量。在單個種植場裡，通過識別進化所需的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。結果，因為決定不是基於植物組織，因此不需要田間採樣。這種種子採樣技術允許迅速且有效地決定哪個種子包含期望的基因特性或者其它特徵。本發明另一實施方案是一種方法、裝置和系統，其用於從種子有效地獲得有用量的樣本和位置，同時維持較高的種子發芽可能性。本發明的另一實施方案防止或者最小化樣本提取和加工中的汙染。參考所附的詳細說明和權利要求，本發明的這些和其它的實施方案將變得顯而易見。

在此將參考幾個附加於該描述的附圖和示例，並且將其併入該描述作為參考。圖1說明的是根據本發明的一個實施方案的單個種子剪取設備和方法。圖2A和B說明的是根據本發明的另一個實施方案的單個種子定位和剪取工具，以及樣品索引系統。
具體實施方式A.概述為了更好地理解本發明，現在將詳細地描述本發明的各方面是如何得到實施的。 應當理解這些實施例僅是本發明採取的幾個形式，並不限制本發明。將頻繁地參考附圖。參考數字和/或字母將用於指示整個附圖的某一部分和位置。除非另有指出，否則相同的參考數字將用於指示相同的部分或者位置。
這些特定實施例的上下文將關於玉米核。然而應當理解該，該實施例僅打算說明本發明的一個應用。本發明可用於其它種子和其它對象。尺寸範圍可隨對象特性而變化。 如一個本領域的普通技術人員所理解的，本發明的實施方案將與具有便於取樣的尺寸的種子一起使用。一些種子非常細微和小，有些像塵粒或者鹽粒，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。一個本領域的普通技術人員認識到打算與本發明的實施方案一起使用的種子的尺寸和重量必須便於用本實施方案的裝置採樣。這樣的種子包含，但不限於，許多在農業方面重要的種子，例如來自玉米、大豆、芸苔屬品種、加拿大油菜、穀類(例如小麥、燕麥或者其它的穀物)的種子、以及各種植物和觀賞植物的種子。類似應用從這個實施例類將變得顯而易見，並且那些對於本領域的普通技術人員而言是顯而易見的變化將包含在內。 將參考取自種子的樣本。採樣方法可以涉及不同術語，例如，採樣、切削、剪取、切片、切割、剪切或者去除樣本。已經取得的樣本也能夠涉及使用不同的術語，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. 一般方法在一個實施方案中，本發明利用種子的機械剪取來創造用於實驗室測試的種子組織樣品。種子被手工地抓住、定位，並且種子期望的部份被剪取並被放置入試管或者其它用於測試的容器中。種子的剩餘部分同樣被收集和標記，用於未來可能的選擇和種植目的。 取樣後的種子存活力對於使用者而言是一種選擇，並且會受到從種子獲取樣本的位置的影響。本發明可用於獲取種子樣本，所述種子樣本隨後被用於各種分析，例如DNA、RNA、 蛋白質、光譜以及基於種子成分的檢驗，其中實驗室結果決定哪個種子將被用於育種或者其它試驗性目的。該方法至少以下面的方式解決了背景技術列舉的目標(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，留下使種子發芽的所需結構和組織。(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，從而能夠獲得用於測試的所需最小樣本量，但是沒有去除(例如，可能實質降低發芽可能性風險的量)太多，同樣，工具選擇和相對於種子工具的操作允許取得的樣本量是柔性的和可調整的。儘管這可能包含工具和/或種子的手工操作，但是已經發現其提供實際的、容易教的、可接受精確的和快速獲得樣本方法，用於若干關於種子樣本的應用。(c)樣本位置與樣本量類似，選擇適當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)，但是代表用於某一種子採樣應用的單個種子採樣的實際方法。(d)吞吐量
來自單個種子的剪取樣本，每次一個，這似乎違背了吞吐量的目標。然而，如上面所討論的，生產量在用於植物育種的種子採樣中不是唯一應考慮的。已經發現甚至種子的手工操作剪取工具和手工加工能夠提供適用於植物育種應用的生產量水平；特別是同時根據列舉目標(a)-(f)和實際情況，包含但不限於成本、複雜性、可攜帶性、訓練、支持、維修等等。鑑於自動化解決方法需要佔用相當大的空間並且非常昂貴的大型系統，實施方案的樣品系統依靠將被採樣的種子量和適用於這種採樣的時間是簡單的、廉價的、高適應的。另夕卜，當需要 大量樣本時，具有極限訓練的員工能夠迅速地被增加用於零星時間。這防止了對額外的大的將長時間地閒置著的昂貴系統的需要。(e)避免汙染如所提到的，剪取樣本最小化或者消除了汙染風險，包含樣本之間的交叉汙染。例如，樣本傾向於是單片的。因此，來自在先樣品的剩餘片存在較低風險。再者，剪取通常不產生任何塵埃、碎片或者其它非常小的在樣本之間難以認出或者去除的顆粒。這相比較於例如鑽孔、碾磨、磨碎、銼磨或者鑽探工具，所述工具傾向於創造這種塵埃或者小顆粒。儘管在剪取工具和種子之間存在直接接觸，但是樣本之間的汙染風險較低。能夠使用進一步減少這種風險的步驟。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。一些種子相當硬，且在剪取時，沒有產生碎片或者塵埃，並且沒有殘餘物留在剪取刀片上。此外，許多實驗室試驗將能夠識別由早先的樣本導致的小量汙染物。(g)跟蹤樣本如前所示，機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(和被採樣種子)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聯樣本和/或被採樣的種子的能力。例如，剪取的樣本能夠被放入試管或者其它的用於存儲器和/或測試的容器中。 種子的剩餘部分也能夠被收集和追蹤，用於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於跟蹤。少許非限制性的實施例包含條形碼、RFID標籤、印刷或者手寫標籤等。例如索引種子託盤或者類似裝置的貯藏容器可用於有效率的組織和跟蹤。從下面陳述的具體的示例性的實施方案進一步看出詳細列明的目標和其它考慮如何被作為通過剪取的種子採樣的因素的示例。C.具體實施例1.實施例1-使用手持和操作剪取工具單個地剪取樣本(圖1)a)裝置圖1示出了相對於玉米種子的手持和操作剪取工具。剪取工具是相當簡單的、相對便宜的、高度可攜式的用於單個種子樣品的工具。在該實施例中，剪取工具是傳統的狗或貓剪刀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於從玉米種子中剪去樣本，例如，來自種子冠部的樣本，以便獲得例如用於基因測試的胚芽有用量。這種寵物指甲剪取工具的實施例是相當人機工程的、容易利用並且便宜的物品 #743C(具有安全止當棒的熱處理鋼，所述安全止當棒充當用於種子大小的可選深度止當件)，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。這類指甲剪適用於各種式樣和尺寸(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，所述面緣環繞種子並施加來自不同的側面(包含種子的相對側面)的切割壓力。這傾向於避免施加來自唯一側面的壓力，或者來自一個側面的佔主導地位的壓力量。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於施加來自一個方向的壓力。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，面向內凹陷的刀片給出事實上的用於種子相對於刀片的定位器，至少沿著一個軸。然而能夠使用單刀片切割工具。

用於玉米種子的剪取工具330必須足夠堅固以處理反作用力從而試圖使得刀片移動通過玉米種子，所述玉米種子傾向於是相對硬的種子。具體專業等級的狗指甲剪應當是足夠的。許多這些指甲剪利用鋼(甚至外科工具用鋼)並具有堅固的鉗口、手柄和樞軸。存在若干式樣的動物指甲剪。大多數指甲剪被配置來輔助不能夠確認切割平面相對於寵物指甲的基本精確度的使用者，因為重要的是不能切得太靠近動物的肉。許多寵物指甲剪上的限深特徵被設計通過限制被切指甲的深度來防止對動物造成傷害，所述限深特徵在使剪具適於種子採樣方面特別有用。限深器允許使用者調節從種子獲取樣本的尺寸， 並允許在從同樣尺寸的種子獲取種子樣本中保持相容的重複精度。大多數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，種子採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，當切割時這些類型的剪刀同樣抵制種子的撕破、壓碎或轉向，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。存在兩個像剪刀的切口刀片，當把手被推進在一起時，所述大片環繞並切斷指甲。這些剪刀型指甲剪不打算用於較大的厚指甲，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的樞軸的雙杆機構。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度。鉗子式樣的狗指甲剪類似於剪刀式，但是傾向於更堅固(例如，更適合用於較大寵物的指甲)。它們傾向於以相同的例如修枝大剪刀的方式工作。當把手被擠壓在一起時， 兩個切口刀片環繞並隨後剪取指甲。許多美容師喜歡這些狗指甲剪，因為它們使得其容易精確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。鉗子型切割機可以被指出用於較大的和較堅硬的種子。如所能理解的，被採樣的種子的特徵能夠影響使用的剪刀式樣。鉗子式樣或者更堅固的剪刀式樣被指出用於玉米種子。刀片中的開口尺寸能夠改變。應當選擇適當的尺寸用於將被採樣的種子類型。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，其同樣是普通的並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型的寵物指甲調整器)的來源獲得。狗指甲被插入位於調整器的頂冠的孔中。把手被擠壓，並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向孔中。然而，這種剪刀可以可接受地工作，用於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於該種子採樣。隨後在該申請文件中將討論替換實施方案。b)操作(1)預處理

種子3的唯一的預處理是它從其穗脫殼並被分離出來。(2)定向工人將手工地操作種子3使其進入期望的方向。(3)樣本切割工具330的操作者將被訓練以手工地將種子3的頂端帽部端抓在一隻手中並將種子3的冠部端插入相對的鉗口之間，鉗口向內或者朝著開口位置(如圖1所示)。在工具 330的這個實施例中，面對面的刀刃以凹陷形狀被彎曲。它們(圖1)之間的開口區域事實上用作鉗口之間的種子3的引導件或者定位器。操作者隨後相對於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。當切割相對小的物體種子時，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，並被轉移到樣本板(參見圖 2B中的一種類型的樣本板或者索引託盤59的實施例)的適當的井中。可選地，其可以被使用用於操作者從種子3剪取樣品並允許其通過重力正好下降進入圖2B中的託盤59的井中。在給出的實施例中，來自玉米種子冠部的樣本的平均尺寸介於0. 5和20mg之間。 能夠根據種子類型和應用改變有用樣本的數量。如果採樣之後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並且容易使用本發明的實施方案獲得。(5)被切割種子的收集被採樣種子還能夠被手工或者以其它方式移動到索引託盤59或者類似的存儲器中。通過將樣本或者被採樣種子放入各個託盤59中相同的索引位置，被採樣種子可與其樣本掛鈎。用於各託盤的標籤、條形碼或者其它的識別物能夠與追蹤相關，並且保持樣本和種子之間的相關性。如所指出的，識別器能夠是機器可讀的，以允許這種信息的有效電子或者計算機存貯與檢索。該實施方案以與前述通常方法有關的上述的方式平衡與種子採樣有關的各種問題和因素。受控制的樣本剪取已表明沒有顯著地影響被採樣種子的發芽可能性。受控制的剪取能夠提供有用量的樣本。其能夠對種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行控制。其能夠被控制以便減少去除太多樣本的風險。通過獲取具有清潔切割的種子剪取能夠最小化或者消除汙染風險(6)後處理樣本測試能夠直接地發生在託盤59上或者另外根據現有技術已知的方法。在獲得測試結果後，樣本和/或種子能夠被恢復並被製備以適用於裝運和基於樣本測試結果的使用(例如期望特性或者特徵的存在指示)。能夠進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、或者顯性的特性後，隨後能夠使用與被切割種子的樣本有關的被切割種子。 2.實施例2 —用雪茄型多刀片切割機單個地剪取樣品(圖2A)a)裝置(圖 2A)圖2A示出了手或者工作檯安裝的單個種子樣品工具300。漏鬥形的殼體或者本體302夾持傳統的市場上可買到的雪茄剪309 (例如，三個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的刀片。這種雪茄剪是市場上可買到的。實施例為可以從密蘇裡州64102堪薩斯城的 Xikor獲得的XiMTX多用工具和從佛羅裡達州33119邁阿密海灘的Cubanoz. biz獲得的 8173B型剪刀雪茄剪。附接於本體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， 當種子3被推進入墊圈308的中心時，所述墊圈308的大小適合容納單個玉米種子3。蓋 306和墊圈308的幾何形狀是這樣的，當蓋306樞軸地向下與本體302鄰接時，種子3 (這裡指冠部)的期望量延伸通過刀片310的切割平面。隨後運行切割工具309以把種子3的部分(或者樣本)切下。b)操作(1)預處理種子3的唯一預處理是它從其穗脫殼並被分離出來，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。(3)定向工人將手工地操作種子3使其以期望的方向進入墊圈308。(4)樣本切割當手柄312被移開時，刀片移動以便提供其中能夠放置種子3的開口。當蓋306 被關閉時，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關閉刀片310之間的間隙。位於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的實施方案，該實施方案具有環繞種子的刀刃。當會聚時，刀片通常沿著來自多個方向的單個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，優選地是樣本被分離後樣本量足夠用於精確的生化的、基因的或者顯性的測試，並且足夠小以便最小化對種子3的發芽可能性的影響。(5)樣本收集在給出的實施例中，樣本的平均尺寸位於0.5和20mg之間。當切割樣品時，切割工具300的正方形出口管314能夠被放入樣本板中適當的井中(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到下一個樣本板井，下一個種子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的剩餘部分將被保持在墊圈308中。種子3能夠被引導到位於適當的種子板中單個的井中，在相同的或者相關的井位置對應著樣本板中相應的樣本。該實施方案以與前述實施方案類似的某些方式和以某些不同的方式平衡與種子採樣有關的各種問題和因素。然而那些因素被平衡以便實現至少以下目標。受控制的樣本切割已經表明控制沒有顯著影響被採樣樣種子的發芽可能性。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，並能夠控制來自種子的組織去除的位置。其能夠被控制用於減少太多的樣品去除的風險。公開了採樣前種子定向的一種形式。其使用接受器來定位用於具有刀片的控制切割的種子。所述布置還減少了樣本的汙染風險。一些結構允許快速且準確地將樣本放入容器中的不同位置以改善採樣的吞吐量以及樣本的收集和存儲。(7)後處理如上所述能夠進行樣品的生化的、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後，隨後能夠使用與被切割種子的樣本有關的被切割種子。該實施方案同樣解決如上述的通常方法實施例描述的詳細列明的目標(a)-(f) οD.可選擇和替換的實施方案如本領域的普通技術人員所能理解的，此處公開的本發明的實施方案僅是示例性的，而不是它們能夠獲取的形式的全部。對於本領域的普通技術人員顯而易見的變化將包含在本發明和其實施方案的範圍中。一些實施例將在下面陳述。1.裝置用於示例性的實施方案的部件的尺寸、結構和材料能夠根據需要和期望進行改變。可選地，許多手動或者可能的強力剪取工具能夠被併入狗指甲剪330或者雪茄剪 300的具體的式樣的適當位置中。實施例包含，但是不局限於，成品或者切割設備改進版本， 例如環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鋒利的。大多數這種類型的工具提供足夠的機械利益和用於樣本去除的切割作用。另外，能使用圖1和圖2A-B中的實施方案的兩個或者多個運動刀刃。而且，具有靜止後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，許多工具可用於從種子切割或者剪切樣本。能夠使用許多合理地鋒利的、機械利益的工具。當種子相對於切割刀片位於適當位置時，提高系統可以利用傳感器(例如，光學傳感器)來感知，並且隨後觸發將自動關閉刀片和切割樣本的啟動器。2.方法
根據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械地將種子限定在期望方向上，所述方向在連續的種子之間是可重複的。同時應當注意， 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、杯子或者其它的結構)手工地完成。在一些情況下，這種結構的幾何形狀有助於定向種子。這對於具有非對稱結構但是相容形狀的種子是尤其有效的，玉米是這樣一種實施例。4.後處理可選地，採樣後種子處理或者類似的物質能夠被施加越過獲取樣品的種子區域。例如，物質(例如石蠟)能夠被放置或者塗覆在被切割種子60的切割區域。還存在市場上能買到的穀物保護層(例如，來自美國威斯康辛州的富蘭克林的ABR產品公司的 Log-Gevity 產品)，所述保護層可以被用於防止侵入物進入被切割種子60。另一個實施例將使用例如Lockout (Becker Underwood公司)的種子處理以保護營養不受來自種子的侵蝕。可選地，在採樣後，一個或多個物質能夠被施加於採樣後的種子。實施例包含，但是不局限於，殺蟲劑、肥料或者生長增強劑或者抗真菌劑。一個具體的實施例是斑脫土，其是具有抗真菌特徵的天然物質。這種物質能被用於增加發芽可能性並減少對被切割種子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.分析技術如本領域普通技術人員所能理解的，樣品被處理以便導出生化的、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.應用a)種子類型示例性的實施方案和本發明不限於玉米種子，而是事實上能夠被用於任何種子。 大豆和加拿大油菜種子是兩個其他的實施例。其它感興趣的種子包含，但不限於，來自加拿大油菜、高粱、小麥、向日葵、芸苔屬品種、米、燕麥及其它穀物及其它在農業方面重要的農作物的種子。b)用途本發明的實施方案能應用於各式各樣的實驗室化驗和規程，並且能夠被用於植物研究的各個方面。本發明能夠被施加的一些然而並非全部的方式包含DNA和RNA提取和測試程序，基因型、用於遺傳改進種子對抗不遺傳改進東西種子的選種，標誌識別、用於外來的存在的測試，光譜學、食品研究，油化學以及蛋白質的生物化學。該實施方式不打算以任何方式進行限制，而是本發明的實施方案發現所使用的該方法的一個例子。
權利要求
1. 一種非致命性的採樣方法，所述採樣方法用於從若干單個玉米種子的每一個中獲取有用量的樣本，以用於物理、化學或者基因測試，所述採樣方法包括a.對各個玉米種子進行剪取i.相對較小的剪取；ii.從冠部或者靠近冠部且遠離胚芽處；iii.使用手持的手工操作的切割工具；iv.不產生顯著塵埃、碎片或者汙染物；以及b.跟蹤各樣本。
全文摘要
本發明公開了進行有用的種子採樣的裝置、方法和系統，其中存活力得以保持。使用手持和手工操作的且具有一個或多個刀刃的工具，來自植物進化實驗中的一代的種子通過對所述種子的組織進行去除和收集而被單個地採樣。所述組織隨後被處理以便獲得所述種子的一個或多個生化的、基因的、或者顯性的特徵，之後做出是否在進一步的植物進化試驗中或者其它植物研究和發展中使用所述種子的決定。在所述方法的一些實施方案中，採樣被控制，以便在沒有顯著影響被採樣種子存活力可能性的情況下去除用於分析目的的有用量組織。在一些實施方案中，採樣被控制以防止樣本汙染。在某些實施方案中，所述種子被保持在預定定向以方便有效率和精確地採樣。
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 優先權日2006年11月13日
發明者J·科普, S·M·貝克 申請人:先鋒高級育種國際公司