为种子分析而去除特定种子组织或结构的基于修剪的种子采样的制作方法

专利名称：为种子分析而去除特定种子组织或结构的基于修剪的种子采样的制作方法
为种子分析而去除特定种子组织或结构的基于修剪的种子
采样本申请是原案申请号为200780049369. X，申请日为2007年11月13日，发明名称为“为种子分析而去除特定种子组织或结构的基于修剪的种子采样”的分案申请。
技术领域：
本发明涉及以有效方法从单个种子中获取组织样品。背景技术：
在植物育种或者植物进化实验中的通常做法是由已知来源的种子来种植植物。种子被种植在实验田、生长室、温室或者其它的生长环境中，其中它们要么是与其它已知来源的植物交叉授粉，要么是自身授粉。所产生的种子是来自两个亲本植物或者自身授粉植物的后代，并且种子被收获、处理以及种植以便继续植物育种循环。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实验室或者基于场地的测试ο基于已知的交叉或者自身授粉的植物代被种植，并且随后被测试以便弄清这些族系或者品种是否正在向着市场上期望的特征移动。期望特性的实施例包括，但不限于，产量的增加、纯和性的提高、新近赋予的对于特定除草剂和/或害虫以及病原体抵抗力和/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。如所能够理解的和现有技术中已知的，这些实验的规模可以是巨大的。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、维持以及做实验，这些试验能够包含成千上万的单个植物。它们还需要大量的土地资源。田地或者温室会占用成千上万英亩的土地。当植物发芽、生长以及生产种子时，这占用大量土地达数月，在此期间种子可能不仅被采样用于实验室或者田间测试，并且随后必须对大量种子单个地进行标记、收获以及处理。另一个困难是许多实验毫无结果。有文献报道，一些种子公司在实验的早期丢弃任何一代的80-90%的植物。因此，大部分花费在用于种子的生长、收获以及收获后处理的大量的土地、人力和物力最终被浪费了。时间压力也是一个因素。为了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性和特征，植物育种的重大进展将施加更多压力给种子公司。因而，植物育种家和有关工作人员处在增加的压力之下以更有效率和更有力地处理这些植物，并且来做出植物更多和更初期的选择，所述植物应当继续进入下一代的育种因此，出现了通过基于实验室的种子测试以实现在早期识别所关心特性的运动。 对种子进行非破坏性的测试，以便导出基因、生化或者显性的信息。如果所关心的特性被识别，则挑选出来的来自特定植物的种子被用于进一步的实验和进化或者用于生产商用数量。对种子进行测试避免了种子生长为不成熟植物的需要，植物随后被测试。这节省了时间、空间以及工作量。如果在早期有效地识别了种子所期望的特性能够导致极大地减少用于实验测试的土地量，减少了必须测试的种子量并减少了导出所需信息以便进化试验的所需要时间量。例如，不需要成千上万亩植物以及后续加工和处理所有那些植物，只要一小部分土地和植物就充足了。然而，因为时间安排仍然是重要的，因为甚至这种减少包含每天处理例如数以千计种子，这仍然是基本任务。以下给出了一种试图非致命性的种子采样的传统方法。使用镊子将感兴趣的单个种子固定于在表面上展开的一张纸上。小钻头被用于钻入种子上的小位置。通过钻头从种子去除的碎片被收集在该纸上。拿起该纸，并将碎片被运送到试管或者其它的容器。从而其被收集并且被准备好用于实验室分析。该方法意图是不破坏种子。然而处理较慢。它的成功和有效性严重依赖工作人员的注意力和精确性。每一粒种子必须通过镊子进行手工拾取和固定。钻孔同样是手工的。碎片的钻孔和加工必须小心。单一容器(例如单个试管) 随后必须进行加工和标记，或者用其它方式跟踪和识别。另外，镊子和钻孔在各种子样品之间必须是清洁的。通过样品到样品的携带和手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一生理的组织获得种子材料。例如，可能期望从玉米种子的胚乳获取样品。在这种情况下，这不仅琐碎而且耗时，并且存在某些困难，以便以这种方式手工地抓住小的玉米种子，从而允许胚乳被定向以使其暴露用于钻孔。来自其他的例如种子胚芽的种子结构的采样必须被避免，因为来自这种种子区域的采样对发芽率有负面影响。有时使用这种方法难以获得样品的有用量。总之，来自种子的采样严重依赖工作人员的技能，并且与吞吐量和精确度相关，包含程序是否给予种子一次发芽的良机。当工作人员一天负责处理许多种子时，这些问题会被放大。V. Sangtong, E. C. Mottel, M. J. Long, Μ. Lee 禾口 Μ. P. Scott 于 2001 年 6 月在 Plant Molecular Biology Reporter 19 :151-158 (植物分子生物报告19 :151-158)发表的 Serial Extraction of Endosperm Drillings(SEED)-Method for Detecting Transgenes and Proteins in Single Viable Maize Kernels (《种子胚乳钻孔的系列提取》-一种用于在单个可行的玉米核中探测转基因和蛋白质的方法)中公开了从玉米种子非致命性地获得用于实验室分析的组织样品的另一个实施例，其在此并入本文作为参考。该实施例描述使用手持式旋转研磨机来从核磨去颗粒(所谓的“钻孔”)和颗粒的收集，以用于测试某一基因的存在。颗粒被引导入多个井托盘或者板的单个井中，用于识别和准备随后的试验和分析。然而，该方法同样需要相对于磨床对每一粒种子进行手工抓取和定向。这也是耗时的并且有些麻烦。其同样依赖工作人员的技术。该方法增加了生产量和精确性、是否能够获得有用样品量和污染的结果。为了避免污染，磨床必须在每个样品之间进行彻底地清洁。如通过这些实施例所证明的，现有的传统种子分析方法，例如在基因、生化或者显性的分析中使用，需要对种子的至少一部分进行去除和处理。在去除一些种子组织中，可能需要满足各种目标。这些目标可以包括以下一个或多个目的(a)保持采样后的种子的存活力。(b)在不影响存活力的情况下，获得至少最小必要的样品量。(c)从种子上的特定位置获得样品，通常需要将种子定向在用于采样的特定位置的能力。
(d)为效率目的保持特定的吞吐量水平。(e)减少或者事实上去除样品之间污染。(f)允许追踪不同的样品和与组中其它样品的相关性。(a)存活力关于保持种子存活力，在一些情况下可能关键的，这些情况是种子采样方法和装置没有以种子生命力被减少这种方式损害种子。通常期望的是这种分析对种子是非致死的，或者至少导致采样种子将发芽的基本可能性(例如，没有显著地减少发芽潜力)，从而种子能够成长为成熟植物。对于某些分析，不需要保持种子存活力，在这种情况下，通常能够采用较大的样品。对种子存活力的需要将依赖种子取样后的期望用途。(b)样本量期望获得有用量的样本。在某些应用中，有用的是样本量必须高于某一最低必须量，以便执行给定的测试和获得有意义的结果。不同的测试或者分析需要不同的样品量。可能同等重要的是避免获取太多的用于样品的组织，因为太大的样品可以减少种子的发芽潜力，这可能是不期望的。因此，期望的是采样装置和方法允许对从任何给定种子获得的样品量进行变化。(c)样本位置有用量的样本还能够包括样本定位精度。例如，在一些应用中，样本必须仅来自某一位置或者某一个组织。此外，难以加工像许多种子的小颗粒。还难以精确地定位和定向种子。例如，对于玉米种子，可能重要的是提取胚芽组织以及使玉米种子定向以便提取特定的组织。因此，期望的是采样装置和方法适于允许特定位置的采样，其可以包括特定的种子定向方法。(d)吞吐量采样装置和方法必须考虑吞吐量水平，所述吞吐量水平支持以时间有效方式获取所需样本数。例如，一些情形包括每年对种子成百、上千或者甚至上百万的潜在需求。假设每年采样上百万种子的实施例和一周5天工作日，对于一年的每个工作日这将每天平均接近四千样本。使用较低生产量样品方法难以满足这种需要。因此，可能期望较高吞吐量的、 自动的或者甚至半自动的方法。(e)避免污染为了保持用于后来分析测试程序的样本的纯净，期望的是采样方法和装置不会倾向于交叉污染。这不仅能够包括样本定位精度，从而来自特定位置的样本不被来自不同位置的组织污染，并且还包括采样方法和各单个样本的加工，确保样本之间没有污染。(f)跟踪样本种子的有效处理和从种子去除的样本存在各种问题和挑战，尤其重要的是保持跟踪各个种子、各个样本和它们的相互关系或者与一批中其它样本的关系。因此，期望的是采样装置和方法允许容易地跟踪种子和样本。传统的种子采样技术没有充分地解决这些需要，导致物力和人力的压力，并从而示出了用于改善现有技术状态的需要。由于依赖重要的手工加工、定向和从种子去除样本， 现在的方法吞吐量相对较低，具有交叉污染的基本风险，并且趋向不一致。这能够影响取自种子的样本的类型和种子将发芽的可能性。存在消除资源的需要，所述资源为现在的方法需要样本间清洁的资源。存在减少或者最小化样本间由于携带或者其它原因的交叉污染的需要，或者存在来自任何样本的任何源的任何污染的需要。还存在用于更可靠和更精确的需要。因此，存在用于方法和它们对应的装置的需要，所述相应的装提供用于种子采样，从而实现下面目标的一个或多个(a)保持采样后的种子存活力；(b)在不影响存活力的情况下，获得至少最小必要的样品量；(c)从该种子的特定位置获得样品；(d)为效率目的保持特定的吞吐量水平；(e)减少或者事实上消除样品之间的污染；以及(f)允许跟踪不同的样品以及与组中其它样品的相互关系。当采样种子可能冲突并且甚至矛盾时，期望一些这些目的。例如，在保持种子生命力的同时获得有用的样品量需要获取一些种子组织，但是获取的组织不能太多。高吞吐量方法可能需要相对快速但具有相对较高的精确度和较低的污染风险的运行，从而它们必须比技术上可能的更慢些。因此，这些多重目标存在于现有技术中，并且没有通过现有的合适的方法和装置得到满意的解决和平衡。如所理解的，处理的半自动化或者全自动化通常能够满足上面列出的目标 (a)-(f)的至少一些。然而，自动化同样包括基本的成本、复杂性和机构。其不是携带式的并占有大量空间。通过训练、支持和维修同样消耗基本资源。因此还会关注附加因素的这些类型。当考虑改善种子采样方法时，这不是琐碎的事情以便平衡多个相对于目的的因素和结果。例如，在相对大量的种子将在有限的时间内被采样的情形下，自动化溶解被多次找出或者调查。然而，自动化不仅引入成本和复杂性，而且引入实际结果。因此，存在发展新的非自动化种子采样方法的理由，所述非自动化种子采样方法尽可能满足上面列出的种子采样的许多目标。

发明内容因此，本发明的一个实施方案是提供一种改善现有技术存在的问题和不足的装置、方法或系统。进一步地，本发明实施方案包含装置、方法或者系统，其a.提升从多个单个种子收集样本的可接受的吞吐量；b.促进采样使得被采样的种子具有相对高的发芽率；c.提升相对一致的、被精确测量的有用量的样本；d.为样本的有效的生化的、基因的或者显性的测定做准备；e.在植物进化实验期间促进更有效的选择；f.避免样本污染和样本间的交叉污染；g.促进采样使其不会不利于生化的、基因的或者显性的测试；h.提升采样的精确度、一致性和可靠性；i.灵活应用于各种种子类型和各种采样任务；j.是有效的和稳定的；
k.能够减少场地空间量和需要分析和用于在植物进化实验中装运的样品数量；1.减少植物养殖场管理所需要的物资；m.全面减少人力资源需要；η.是非复杂的；ο.是经济的；p.是携带式的；q.关于训练和应用是非累赘的或者非困难的；r.减少植物跟踪和标记工作量；s.改善采样过程的人机工程学。本发明的一个实施方案是一种方法，借此方法，在没有显著减少采样后的种子的发芽潜力或者存活力的情况下，通过使用一个或者多个刀片的剪取或者类似作用从种子上去除并收集有用量的组织量，从而对来自植物进化实验中的一代的种子进行单个采样。随后所述组织被处理以获得所述种子的一个或多个生化的、基因的或者显性的特征，之后做出是否在进一步的植物进化试验或者其它的基于植物的研究中使用所述种子的决定。这使得种子一在特定的一代中成熟就可做出决定，与此截然相反的是收获所述种子，将其种植在试验田，并且随后通过科学分析(例如用于特性存在的基因测试，所述特性影响种子部件例如油类、蛋白质、淀粉或者其它的这种程序)测试不成熟的植物。这使得能更早地决定哪个后代将被挑选以在实验中继续。进一步地，这减少了用于试验田所需的土地量。在单个种植场里，通过识别进化所需的10% -20%的种子，其基本上减少了筛选成千上万的植物所需的土地量。结果，因为决定不是基于植物组织，因此不需要田间采样。这种种子采样技术允许迅速且有效地决定哪个种子包含期望的基因特性或者其它特征。本发明另一实施方案是一种方法、装置和系统，其用于从种子有效地获得有用量的样本和位置，同时维持较高的种子发芽可能性。本发明的另一实施方案防止或者最小化样本提取和加工中的污染。参考所附的详细说明和权利要求，本发明的这些和其它的实施方案将变得显而易见。

在此将参考几个附加于该描述的附图和示例，并且将其并入该描述作为参考。图1说明的是根据本发明的一个实施方案的单个种子剪取设备和方法。图2A和B说明的是根据本发明的另一个实施方案的单个种子定位和剪取工具，以及样品索引系统。
具体实施方式A.概述为了更好地理解本发明，现在将详细地描述本发明的各方面是如何得到实施的。 应当理解这些实施例仅是本发明采取的几个形式，并不限制本发明。将频繁地参考附图。参考数字和/或字母将用于指示整个附图的某一部分和位置。除非另有指出，否则相同的参考数字将用于指示相同的部分或者位置。
这些特定实施例的上下文将关于玉米核。然而应当理解该，该实施例仅打算说明本发明的一个应用。本发明可用于其它种子和其它对象。尺寸范围可随对象特性而变化。 如一个本领域的普通技术人员所理解的，本发明的实施方案将与具有便于取样的尺寸的种子一起使用。一些种子非常细微和小，有些像尘粒或者盐粒，而其它则特别大和硬，例如来自Lodoicea maldivica棕榈的种子，其重量为20到M磅。一个本领域的普通技术人员认识到打算与本发明的实施方案一起使用的种子的尺寸和重量必须便于用本实施方案的装置采样。这样的种子包含，但不限于，许多在农业方面重要的种子，例如来自玉米、大豆、芸苔属品种、加拿大油菜、谷类(例如小麦、燕麦或者其它的谷物)的种子、以及各种植物和观赏植物的种子。类似应用从这个实施例类将变得显而易见，并且那些对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的变化将包含在内。将参考取自种子的样本。采样方法可以涉及不同术语，例如，采样、切削、剪取、切片、切割、剪切或者去除样本。已经取得的样本也能够涉及使用不同的术语，例如，种子样品、种子组织样品、种子碎片、种子切片、种子薄片、种子剪片和种子部分。B. 一般方法在一个实施方案中，本发明利用种子的机械剪取来创造用于实验室测试的种子组织样品。种子被手工地抓住、定位，并且种子期望的部份被剪取并被放置入试管或者其它用于测试的容器中。种子的剩余部分同样被收集和标记，用于未来可能的选择和种植目的。 取样后的种子存活力对于使用者而言是一种选择，并且会受到从种子获取样本的位置的影响。本发明可用于获取种子样本，所述种子样本随后被用于各种分析，例如DNA、RNA、 蛋白质、光谱以及基于种子成分的检验，其中实验室结果决定哪个种子将被用于育种或者其它试验性目的。该方法至少以下面的方式解决了背景技术列举的目标(a)-(f)。(a)存活力剪取动作允许在没有压碎、撕破或者以其它方式破坏样品的存活力的情况下将剪取、碎片、薄片或者其它单片从种子中分离出来。通过使用合理的锋利切割刀刃，以及利用剪取工具的机械益处，种子的无损的通常相对较小的部分被去除，留下使种子发芽的所需结构和组织。(b)样本量剪取工具和方法的选择能够与种子的尺寸和类型相当，从而能够获得用于测试的所需最小样本量，但是没有去除(例如，可能实质降低发芽可能性风险的量)太多，同样，工具选择和相对于种子工具的操作允许取得的样本量是柔性的和可调整的。尽管这可能包含工具和/或种子的手工操作，但是已经发现其提供实际的、容易教的、可接受精确的和快速获得样本方法，用于若干关于种子样本的应用。(c)样本位置与样本量类似，选择适当大小和配置的剪取工具允许控制种子上获取样品的位置。再有，虽然这能够包含一些手工作用(例如，抓住、定位和/或定向种子；和操作手持剪取工具)，但是代表用于某一种子采样应用的单个种子采样的实际方法。(d)吞吐量
来自单个种子的剪取样本，每次一个，这似乎违背了吞吐量的目标。然而，如上面所讨论的，生产量在用于植物育种的种子采样中不是唯一应考虑的。已经发现甚至种子的手工操作剪取工具和手工加工能够提供适用于植物育种应用的生产量水平；特别是同时根据列举目标(a)-(f)和实际情况，包含但不限于成本、复杂性、可携带性、训练、支持、维修等等。鉴于自动化解决方法需要占用相当大的空间并且非常昂贵的大型系统，实施方案的样品系统依靠将被采样的种子量和适用于这种采样的时间是简单的、廉价的、高适应的。另外，当需要大量样本时，具有极限训练的员工能够迅速地被增加用于零星时间。这防止了对额外的大的将长时间地闲置着的昂贵系统的需要。(e)避免污染如所提到的，剪取样本最小化或者消除了污染风险，包含样本之间的交叉污染。例如，样本倾向于是单片的。因此，来自在先样品的剩余片存在较低风险。再者，剪取通常不产生任何尘埃、碎片或者其它非常小的在样本之间难以认出或者去除的颗粒。这相比较于例如钻孔、碾磨、磨碎、锉磨或者钻探工具，所述工具倾向于创造这种尘埃或者小颗粒。尽管在剪取工具和种子之间存在直接接触，但是样本之间的污染风险较低。能够使用进一步减少这种风险的步骤。例如，剪取工具在样本之间能够被清洁。然而，这种清洁不是必须需要的。一些种子相当硬，且在剪取时，没有产生碎片或者尘埃，并且没有残余物留在剪取刀片上。此外，许多实验室试验将能够识别由早先的样本导致的小量污染物。(g)跟踪样本如前所示，机械剪取可包含手工步骤(例如，种子可以被手工抓住、定位以及通过手工制动工具剪取种子的期望部分)。然而，样本(和被采样种子)的处理可包含步骤，所述步骤给予较高吞吐量和有效地和正确地跟踪和关联样本和/或被采样的种子的能力。例如，剪取的样本能够被放入试管或者其它的用于存储器和/或测试的容器中。 种子的剩余部分也能够被收集和追踪，用于未来可能的选择和种植目的。植物育种中已知的各种跟踪方法可用于跟踪。少许非限制性的实施例包含条形码、RFID标签、印刷或者手写标签等。例如索引种子托盘或者类似装置的贮藏容器可用于有效率的组织和跟踪。从下面陈述的具体的示例性的实施方案进一步看出详细列明的目标和其它考虑如何被作为通过剪取的种子采样的因素的示例。C.具体实施例1.实施例1-使用手持和操作剪取工具单个地剪取样本(图1)a)装置图1示出了相对于玉米种子的手持和操作剪取工具。剪取工具是相当简单的、相对便宜的、高度便携式的用于单个种子样品的工具。在该实施例中，剪取工具是传统的狗或猫剪刀330。这种剪刀是从各种渠道的市场上可买到的成品。各具有锋利刀刃的相对的钳口用于从玉米种子中剪去样本，例如，来自种子冠部的样本，以便获得例如用于基因测试的胚芽有用量。这种宠物指甲剪取工具的实施例是相当人机工程的、容易利用并且便宜的物品 #743C(具有安全止当棒的热处理钢，所述安全止当棒充当用于种子大小的可选深度止当件)，其来自美国德克萨斯州75974普莱诺的首都大街1411号的Millers Forge公司。这类
9指甲剪适用于各种式样和尺寸(例如大狗，猫等)。图1指出的通常式样具有相对的钳口， 所述钳口具有凹陷弯曲的锋利面缘，所述面缘环绕种子并施加来自不同的侧面(包含种子的相对侧面)的切割压力。这倾向于避免施加来自唯一侧面的压力，或者来自一个侧面的占主导地位的压力量。这能够在切割期间防止对种子的损害。例如，用将种子保持在表面上的小刀切割种子倾向于施加来自一个方向的压力。这具有损害、破裂、压碎或者另外影响种子存活力的可能性。同样，面向内凹陷的刀片给出事实上的用于种子相对于刀片的定位器，至少沿着一个轴。然而能够使用单刀片切割工具。用于玉米种子的剪取工具330必须足够坚固以处理反作用力从而试图使得刀片移动通过玉米种子，所述玉米种子倾向于是相对硬的种子。具体专业等级的狗指甲剪应当是足够的。许多这些指甲剪利用钢(甚至外科工具用钢)并具有坚固的钳口、手柄和枢轴。存在若干式样的动物指甲剪。大多数指甲剪被配置来辅助不能够确认切割平面相对于宠物指甲的基本精确度的使用者，因为重要的是不能切得太靠近动物的肉。许多宠物指甲剪上的限深特征被设计通过限制被切指甲的深度来防止对动物造成伤害，所述限深特征在使剪具适于种子采样方面特别有用。限深器允许使用者调节从种子获取样本的尺寸， 并允许在从同样尺寸的种子获取种子样本中保持相容的重复精度。大多数指甲剪被配置以避免对动物的部分剪取、撕破或疼痛。在类似意义上，种子采样需要具有量和位置的基本精确度，以及提供相对容易的清洁的切割。从而，当切割时这些类型的剪刀同样抵制种子的撕破、压碎或转向，以便提升清洁的精确的相容的切割。图1示出了剪刀式样的狗指甲剪。其像一把剪刀一样工作。存在两个像剪刀的切口刀片，当把手被推进在一起时，所述大片环绕并切断指甲。这些剪刀型指甲剪不打算用于较大的厚指甲，而是较小的薄指甲，例如较轻的工作，例如非常小的狗或猫以及鸟爪子。剪刀是一种利用机械利益而需要较小力来切割的工具。它们是一流的具有用作支点的枢轴的双杆机构。切割是通过在切割位置施加局部剪切力，所述剪切力超过了材料的剪切强度。钳子式样的狗指甲剪类似于剪刀式，但是倾向于更坚固(例如，更适合用于较大宠物的指甲)。它们倾向于以相同的例如修枝大剪刀的方式工作。当把手被挤压在一起时， 两个切口刀片环绕并随后剪取指甲。许多美容师喜欢这些狗指甲剪，因为它们使得其容易精确判断剪取指甲的刀片的位置。钳子式样基本上是重型的狗指甲剪。一些钳子型切割机通过凹痕和楔块将被切割的物体切开，对照剪刀型工具的剪切作用。钳子型切割机可以被指出用于较大的和较坚硬的种子。如所能理解的，被采样的种子的特征能够影响使用的剪刀式样。钳子式样或者更坚固的剪刀式样被指出用于玉米种子。刀片中的开口尺寸能够改变。应当选择适当的尺寸用于将被采样的种子类型。例如比玉米小很多的种子将需要较小比例尺寸的剪刀；使用在例如猫、鸟、兔子等的较小动物上可能的尺寸。还存在铡刀式样的狗指甲剪，其同样是普通的并且能广泛地从市场上买到的，包含从例如Millers Forge公司(参见，例如744C型的宠物指甲调整器)的来源获得。狗指甲被插入位于调整器的顶冠的孔中。把手被挤压，并且刀片线性地移动通过指甲。其能够是重型的，以便将较厚指甲插入导向孔中。然而，这种剪刀可以可接受地工作，用于许多种子类型和尺寸。然而，其它类型或者类别的切割工具同样能够用于该种子采样。随后在该申请文件中将讨论替换实施方案。b)操作( 1)预处理种子3的唯一的预处理是它从其穗脱壳并被分离出来。(2)定向工人将手工地操作种子3使其进入期望的方向。(3)样本切割工具330的操作者将被训练以手工地将种子3的顶端帽部端抓在一只手中并将种子3的冠部端插入相对的钳口之间，钳口向内或者朝着开口位置(如图1所示)。在工具 330的这个实施例中，面对面的刀刃以凹陷形状被弯曲。它们(图1)之间的开口区域事实上用作钳口之间的种子3的引导件或者定位器。操作者随后相对于钳口的切割平面小心定位种子3，从而种子3的冠部端的期望的有用量与切割平面排成直线。当切割相对小的物体种子时，凹陷形状的刀片提升清洁的切割和良好的控制。刀片的特性还提供相对良好的种子视图给操作者，以便提升切割位置精度和去除的样本量。操作者通过收拢其相对手中的工具手柄手工地启动种子3的切割。操作者以可控制的方式利用把手的机械利益来使得钳口会聚通过种子3，以便切割或者切开样本。(4)样本收集样本可用手收集在板上，或者收集到子弹型试管中，并被转移到样本板(参见图 2B中的一种类型的样本板或者索引托盘59的实施例)的适当的井中。可选地，其可以被使用用于操作者从种子3剪取样品并允许其通过重力正好下降进入图2B中的托盘59的井中。在给出的实施例中，来自玉米种子冠部的样本的平均尺寸介于0. 5和20mg之间。 能够根据种子类型和应用改变有用样本的数量。如果采样之后不需要保持玉米种子存活力，则30或者40mg，或者以上的样本尺寸将能够被接受并且容易使用本发明的实施方案获得。(5)被切割种子的收集被采样种子还能够被手工或者以其它方式移动到索引托盘59或者类似的存储器中。通过将样本或者被采样种子放入各个托盘59中相同的索引位置，被采样种子可与其样本挂钩。用于各托盘的标签、条形码或者其它的识别物能够与追踪相关，并且保持样本和种子之间的相关性。如所指出的，识别器能够是机器可读的，以允许这种信息的有效电子或者计算机存贮与检索。该实施方案以与前述通常方法有关的上述的方式平衡与种子采样有关的各种问题和因素。受控制的样本剪取已表明没有显著地影响被采样种子的发芽可能性。受控制的剪取能够提供有用量的样本。其能够对种子剪取或者样本去除的尺寸和从种子中去除的组织的位置进行控制。其能够被控制以便减少去除太多样本的风险。通过获取具有清洁切割的种子剪取能够最小化或者消除污染风险(6)后处理样本测试能够直接地发生在托盘59上或者另外根据现有技术已知的方法。在获得测试结果后，样本和/或种子能够被恢复并被制备以适用于装运和基于样本测试结果的使用(例如期望特性或者特征的存在指示)。能够进行种子组织样品的生化的、基因的或者显性的测试。因此在确定其是否包含期望的生化的、基因的、或者显性的特性后，随后能够使用与被切割种子的样本有关的被切割种子。 2.实施例2-用雪茄型多刀片切割机单个地剪取样品(图2A)a)装置(图 2A)图2A示出了手或者工作台安装的单个种子样品工具300。漏斗形的壳体或者本体302夹持传统的市场上可买到的雪茄剪309 (例如，三个切线移动的具有剪刀型把手的刀刃)的弯曲切割刀片310，其中将被参考为切割平面。一些雪茄剪具有超过三个的刀片。这种雪茄剪是市场上可买到的。实施例为可以从密苏里州64102堪萨斯城的 Xikor获得的XiMTX多用工具和从佛罗里达州33119迈阿密海滩的Cubanoz. biz获得的 8173B型剪刀雪茄剪。附接于本体302周围的铰链盖306在它的中心处具有橡胶的或者柔性的垫圈308， 当种子3被推进入垫圈308的中心时，所述垫圈308的大小适合容纳单个玉米种子3。盖 306和垫圈308的几何形状是这样的，当盖306枢轴地向下与本体302邻接时，种子3 (这里指冠部)的期望量延伸通过刀片310的切割平面。随后运行切割工具309以把种子3的部分(或者样本)切下。b)操作(1)预处理种子3的唯一预处理是它从其穗脱壳并被分离出来，从而其能够被手工地被放入垫圈308中。(2)分离如所能理解的是，工人通常将跟踪单个种子3的起源，从而能够保持各种子、种子的起源和样本之间的对应。(3)定向工人将手工地操作种子3使其以期望的方向进入垫圈308。(4)样本切割当手柄312被移开时，刀片移动以便提供其中能够放置种子3的开口。当盖306 被关闭时，种子3被放置和定位在开口中。图2A示出了具有手柄312的被移动到切割位置的切割工具309，所述切割位置在该切割平面内关闭刀片310之间的间隙。位于切割平面中的开口中的种子3将被切割，以便分离种子3的部分或者样本。如图1的实施方案，该实施方案具有环绕种子的刀刃。当会聚时，刀片通常沿着来自多个方向的单个切割平面一致地开始切割作用，以便甚至精确地、清洁地切割和防止对种子造成损害。如上所述，优选地是样本被分离后样本量足够用于精确的生化的、基因的或者显性的测试，并且足够小以便最小化对种子3的发芽可能性的影响。(5)样本收集在给出的实施例中，样本的平均尺寸位于0.5和20mg之间。当切割样品时，切割工具300的正方形出口管314能够被放入样本板中适当的井中(或之上)，以便将样本直接地存放入样本板。314的正方形端部能够正好安装入正方形井中，以方便精确传送。通过简单移动工具300到下一个样本板井，下一个种子3的切割能够被存放入下一样品板井中，等寸。 (6)被切割种子的收集种子3的剩余部分将被保持在垫圈308中。种子3能够被引导到位于适当的种子板中单个的井中，在相同的或者相关的井位置对应着样本板中相应的样本。该实施方案以与前述实施方案类似的某些方式和以某些不同的方式平衡与种子采样有关的各种问题和因素。然而那些因素被平衡以便实现至少以下目标。受控制的样本切割已经表明控制没有显著影响被采样样种子的发芽可能性。受控制的切割能够提供有用量的样本。它能够被控制种子剪取或者样本去除的尺寸，并能够控制来自种子的组织去除的位置。其能够被控制用于减少太多的样品去除的风险。公开了采样前种子定向的一种形式。其使用接受器来定位用于具有刀片的控制切割的种子。所述布置还减少了样本的污染风险。一些结构允许快速且准确地将样本放入容器中的不同位置以改善采样的吞吐量以及样本的收集和存储。(7)后处理如上所述能够进行样品的生化的、基因的或者显性的测试。因此，在确定其是否包含期望的生化的、基因的或者显性的特性之后，随后能够使用与被切割种子的样本有关的被切割种子。该实施方案同样解决如上述的通常方法实施例描述的详细列明的目标(a) “ (f)。D.可选择和替换的实施方案如本领域的普通技术人员所能理解的，此处公开的本发明的实施方案仅是示例性的，而不是它们能够获取的形式的全部。对于本领域的普通技术人员显而易见的变化将包含在本发明和其实施方案的范围中。一些实施例将在下面陈述。1.装置用于示例性的实施方案的部件的尺寸、结构和材料能够根据需要和期望进行改变。可选地，许多手动或者可能的强力剪取工具能够被并入狗指甲剪330或者雪茄剪 300的具体的式样的适当位置中。实施例包含，但是不局限于，成品或者切割设备改进版本， 例如环状剪刀或者角度剪刀式样的剪取工具、铁皮剪、截管器、大剪刀、药丸剪或者钢丝钳。 刀片通常是锋利的，但是通常不需要是危险锋利的。大多数这种类型的工具提供足够的机械利益和用于样本去除的切割作用。另外，能使用图1和图2A-B中的实施方案的两个或者多个运动刀刃。而且，具有静止后板或者静止的边缘的单刃切割刀片也能够工作。如所能理解的，许多工具可用于从种子切割或者剪切样本。能够使用许多合理地锋利的、机械利益的工具。当种子相对于切割刀片位于适当位置时，提高系统可以利用传感器(例如，光学传感器)来感知，并且随后触发将自动关闭刀片和切割样本的启动器。2.方法根据需要和期望能够改变精确的方法步骤。
3.定向在剪取种子之前一些辅助定向是可能的。例如，一些类型的模板或者接受器能够机械地将种子限定在期望方向上，所述方向在连续的种子之间是可重复的。同时应当注意， 至少一些种子的定向能够通过它们是如何被插入其中(例如，接受器、孔、杯子或者其它的结构)手工地完成。在一些情况下，这种结构的几何形状有助于定向种子。这对于具有非对称结构但是相容形状的种子是尤其有效的，玉米是这样一种实施例。4.后处理可选地，采样后种子处理或者类似的物质能够被施加越过获取样品的种子区域。例如，物质(例如石蜡)能够被放置或者涂覆在被切割种子60的切割区域。还存在市场上能买到的谷物保护层(例如，来自美国威斯康辛州的富兰克林的ABR产品公司的 Log-Gevity 产品)，所述保护层可以被用于防止侵入物进入被切割种子60。另一个实施例将使用例如Lockout (Becker Underwood公司)的种子处理以保护营养不受来自种子的侵蚀。可选地，在采样后，一个或多个物质能够被施加于采样后的种子。实施例包含，但是不局限于，杀虫剂、肥料或者生长增强剂或者抗真菌剂。一个具体的实施例是斑脱土，其是具有抗真菌特征的天然物质。这种物质能被用于增加发芽可能性并减少对被切割种子60的病原性的攻击。市场上可买到的化学的种子处理杀菌剂包含Captan ，其是一种来自美国田纳西州孟斐斯Drexel化学公司的广谱杀真菌剂；以及来自美国北卡罗来纳州格陵斯堡Syngenta的Apron (甲霜灵)和Maxim (咯菌腈)杀真菌剂。5.分析技术如本领域普通技术人员所能理解的，样品被处理以便导出生化的、基因的或者显性信息的方法能够包含几乎任何在本领域中已知的方法。许多方法是已充分记录的和广为人知的。6.应用a)种子类型示例性的实施方案和本发明不限于玉米种子，而是事实上能够被用于任何种子。 大豆和加拿大油菜种子是两个其他的实施例。其它感兴趣的种子包含，但不限于，来自加拿大油菜、高粱、小麦、向日葵、芸苔属品种、米、燕麦及其它谷物及其它在农业方面重要的农作物的种子。b)用途本发明的实施方案能应用于各式各样的实验室化验和规程，并且能够被用于植物研究的各个方面。本发明能够被施加的一些然而并非全部的方式包含DNA和RNA提取和测试程序，基因型、用于遗传改进种子对抗不遗传改进东西种子的选种，标志识别、用于外来的存在的测试，光谱学、食品研究，油化学以及蛋白质的生物化学。该实施方式不打算以任何方式进行限制，而是本发明的实施方案发现所使用的该方法的一个例 子。
权利要求
1. 一种采样多个单个种子的方法，其包括a.收集已知身份或起源的一组单个种子；b.通过以下方式对来自所述组的单个种子进行连续地采样1.通过手工地启动切割动作从所述种子上的预定位置剪取有用量的样本； .不产生碎片、尘埃或者颗粒；c.跟踪位于唯一索引位置的各个样本。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述采样方法对于所述被采样种子的发芽可能性不造成显著的影响。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述剪取包括通常沿着单个切割平面将一个或多个刀片压入所述种子中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本占所述种子的总体积或者总重量的相对较小的百分比。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在各样本上进行生化的、基因的或者显性的测试。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法进一步包括收集和跟踪与对应样本相互关联的被采样种子以便选择或者种植。
全文摘要
本发明公开了进行有用的种子采样的装置、方法和系统，其中存活力得以保持。使用手持和手工操作的且具有一个或多个刀刃的工具，来自植物进化实验中的一代的种子通过对所述种子的组织进行去除和收集而被单个地采样。所述组织随后被处理以便获得所述种子的一个或多个生化的、基因的、或者显性的特征，之后做出是否在进一步的植物进化试验中或者其它植物研究和发展中使用所述种子的决定。在所述方法的一些实施方案中，采样被控制，以便在没有显著影响被采样种子存活力可能性的情况下去除用于分析目的的有用量组织。在一些实施方案中，采样被控制以防止样本污染。在某些实施方案中，所述种子被保持在预定定向以方便有效率和精确地采样。
文档编号G01N1/04GK102156058SQ20101062343
公开日2011年8月17日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者J·科普, S·M·贝克 申请人:先锋高级育种国际公司