用于提取单子叶植物胚芽的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了在不损坏单子叶植物胚芽的情况下，提取单子叶植物种子(例如，玉米籽粒)的单子叶植物胚芽(例如，玉米胚芽)的方法和系统。本文所公开的方法提供了用于植物育种和研究程序的胚芽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月7日提交的名称为“Methods and Systems for Extracting Monocot Embryos”(用于提取单子叶植物胚芽的方法和系统)的美国临时专利申请61/949,819的提交日的优先权和权益，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及用于从单子叶植物种子提取单子叶植物胚芽的系统和方法，更具体地，涉及用于在不损坏单子叶植物胚芽的情况下，从单子叶植物种子提取单子叶植物胚芽的系统和方法。
技术介绍
人们已提出各种用于提取单子叶植物胚芽的大规模系统；然而，这些系统一般被设计成以在提取期间会损坏单子叶植物胚芽，并且提取的是单子叶植物种子的部分而非单子叶植物胚芽的方式进行提取。现今用于提取单子叶植物胚芽的系统和方法通常在种子仍然在其载体上时，穿过种子的远端(冠部)提取胚芽。例如，通常通过在籽粒附着于穗轴的情况下，迫使胚芽穿过籽粒冠部来提取玉米胚芽。玉米籽粒和其他单子叶植物种子的解剖结构一般要求施加相当大的力才能穿过种子的远端(冠部)提取胚芽。这类相当大的力会给胚芽造成不期望的应力。通常，当前的单子叶植物胚芽提取方法还需要筛分提取的物料，以确保胚芽与其他物料分离。筛分步骤需要对胚芽进一步施力，从而进一步给胚芽带来应力。另外，用于提取双子叶植物胚芽的系统并不特别适用于提取单子叶植物胚芽。因此，需要从单子叶植物种子提取经分离且未损坏的单子叶植物胚芽的替代方法。
技术实现思路
本文公开了从一般已脱离其生物载体的分离的单子叶植物种子提取单子叶植物胚芽的方法和系统，如本领域技术人员所知，该生物载体可为豆荚、穗轴或其他与种子相关的植物结构。本文中，之所以可称之为生物载体是为了与可承载物体的装置部分相区分。本领域技术人员可区分该术语的用法。可获取单子叶植物种子，然后放入液池中以实现所需取向。一般来讲，提取方法可包括向单子叶植物种子施力以提取单子叶植物胚芽。任选地，单子叶植物胚芽可释放到液池中。在示例性的方面，单子叶植物种子可以是未成熟的单子叶植物种子。本文所公开的方法和系统可包括将单子叶植物胚芽从具有近端和相对远端的单子叶植物种子自动分离。从便于熟悉和理解的角度来讲，在从生物载体去除单子叶植物种子之前，单子叶植物种子的近端附着于生物载体，并且单子叶植物种子的远端与生物载体相间隔。在从生物载体去除单子叶植物种子后，可得到在其近端具有开口的经分离的单子叶植物种子。可去除单子叶植物种子近端的至少一部分，从而在不损坏单子叶植物胚芽的情况下，在单子叶植物种子的近端形成开口。可通过单子叶植物种子近端的开口提取单子叶植物胚芽，并且提取后单子叶植物胚芽一般不会受损。在提取单子叶植物胚芽后，未受损的单子叶植物胚芽可保持以完全存活力和活力而生长的能力。在示例性的方面，单子叶植物种子可以是未成熟的单子叶植物种子。本文所公开的方法和系统可包括从单子叶植物种子的单子叶植物胚芽再生出植物。在示例性的方面，单子叶植物种子可以是未成熟的单子叶植物种子。可在不损坏单子叶植物胚芽的情况下，从单子叶植物种子自动提取单子叶植物胚芽。单子叶植物胚芽可具有分生区和盾片区。可在不损坏所提取的单子叶植物胚芽的情况下，去除单子叶植物胚芽盾片区的样本部分。可按照1比1关系对该样本部分和有活力的胚芽进行跟踪和识别。可对单子叶植物胚芽盾片区的样本部分进行遗传分析，并且可从单子叶植物胚芽的其余部分(包括分生区)再生出植物。本文所公开的方法和系统可允许独立地分析多个单子叶植物种子中的每一个。可自动提取来自多个单子叶植物种子的每个相应单子叶植物种子的单子叶植物胚芽，并且可在不损坏单子叶植物胚芽的情况下，去除每个相应单子叶植物种子的单子叶植物胚芽盾片区的样本部分。可对每个相应单子叶植物种子的胚芽的样本部分(诸如，单子叶植物胚芽的盾片区)进行分析，例如进行遗传分析，并且可基于对每个相应单子叶植物种子的单子叶植物胚芽盾片区的样本部分的遗传分析，选择或丢弃每个相应单子叶植物种子的单子叶植物胚芽的其余部分。例如，样本可得自胚芽的一部分，并且可包含一个或多个细胞。可以设想，来自胚芽的样本可以像单个细胞核那样小。可对该多个单子叶植物种子的至少一个单子叶植物种子的单子叶植物胚芽的其余部分进行选择，并且可从每个相应所选单子叶植物胚芽的其余部分再生出至少一株植物。在一个方面，本文公开了用于从玉米籽粒去除麸皮的系统。该系统可具有板组件和皮带轮组件。板组件可具有至少一个导向板和穿孔板。穿孔板可具有第一表面和相对的第二表面，并且限定有相对于第一轴线从第一表面延伸到第二表面的多个孔。所述至少一个导向板和穿孔板的第一表面可配合以限定接纳通道，该接纳通道平行于第二轴线延伸，并且具有入口部分和出口部分，其中第二轴线基本上垂直于第一轴线。接纳通道的入口部分可被配置成接纳至少一个玉米籽粒。穿孔板可被配置用于相对于第三轴线选择性地振荡运动，该第三轴线基本上垂直于第一轴线和第二轴线两者。穿孔板的第一表面可具有所需表面粗糙度。皮带轮组件可被配置成达成所述至少一个种子相对于第二轴线从板组件的接纳通道的入口部分至板组件的接纳通道的出口部分的运动。板组件的所述至少一个导向板可被配置成限制所述至少一个玉米籽粒相对于第三轴线的运动。在穿孔板的振荡运动期间，穿孔板可被配置成在玉米籽粒相对于第二轴线在板组件的接纳通道内运动时将麸皮拉离所述至少一个玉米籽粒。在另一个方面，本文公开了用于从玉米籽粒提取胚芽的系统。该系统可具有纵向轴线、液池、带组件、施力组件和胚芽收集管。带组件可定位在液池内，并且被配置成相对于系统的纵向轴线顺次地推进多个玉米籽粒。任选地，施力组件可定位在液池内。施力组件可包括籽粒稳定部分、至少一个轮和挤压部分。籽粒稳定部分可限定接纳通道，该接纳通道被配置成在玉米籽粒相对于系统的纵向轴线而推进时，接纳并支撑处于所需位置的单独玉米籽粒。在所需位置，玉米籽粒近端的至少一部分可相对于基本上垂直于系统纵向轴线的竖直轴线从籽粒稳定部分向上延伸。所述至少一个轮可相对于籽粒稳定部分操作地定位。所述至少一个轮可选择性地旋转，以在玉米籽粒相对于系统的纵向轴线推进通过籽粒稳定部分的接纳通道时向玉米籽粒的近端施加力。所述至少一个轮所施加的力可足以在玉米籽粒的近端形成孔或开口。挤压部分可具有相对的第一挤压棒和第二挤压棒，它们相对于横向轴线间隔开，该横向轴线基本上垂直于系统的竖直轴线和纵向轴线。这两个相对的挤压棒可配合以限定通道，该通道被配置成在玉米籽粒相对于系统的纵向轴线推进时，从籽粒稳定部分接纳玉米籽粒。这两个相对的挤压棒中的至少一个可相对于横向轴线朝另一个挤压棒偏置。这两个相对的挤压棒可被配置成在玉米籽粒相对于纵向轴线运动通过挤压部分的通道时向玉米籽粒施加径向挤压力。胚芽收集管可定位成与液池流体连通，并且被配置成响应于系统挤压部分施加径向挤压力而接纳包含从玉米籽粒提取的胚芽的液体。任选地，用于从玉米籽粒提取胚芽的系统可包括分离组件，该分离组件被配置成接纳多个玉米籽粒，并将单个玉米籽粒与所述多个玉米籽粒中的其余玉米籽粒分离。任选地，用于从玉米籽粒提取胚芽的系统还可包括分度组件，该分度组件被配置成从分离组件接纳单个玉米籽粒，并将所述单个玉米籽粒以所需取向输送到带组件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取玉米胚芽的方法，所述方法包括：a.获取从穗轴去除的经分离玉米籽粒，所述玉米籽粒具有近端和相对的远端，其中，在从所述穗轴去除所述玉米籽粒之前，所述玉米籽粒的所述近端附着于所述穗轴，并且所述玉米籽粒的所述远端与所述穗轴间隔开；b.将所述玉米籽粒以所需取向定位；c.去除所述玉米籽粒的所述近端的至少一部分以在所述玉米籽粒中形成开口；d.施加力以通过所述玉米籽粒的所述开口提取所述玉米胚芽；以及e.收集所述玉米胚芽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 US 61/9498191.一种提取玉米胚芽的方法，所述方法包括：a.获取从穗轴去除的经分离玉米籽粒，所述玉米籽粒具有近端和相对的远端，其中，在从所述穗轴去除所述玉米籽粒之前，所述玉米籽粒的所述近端附着于所述穗轴，并且所述玉米籽粒的所述远端与所述穗轴间隔开；b.将所述玉米籽粒以所需取向定位；c.去除所述玉米籽粒的所述近端的至少一部分以在所述玉米籽粒中形成开口；d.施加力以通过所述玉米籽粒的所述开口提取所述玉米胚芽；以及e.收集所述玉米胚芽。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述玉米籽粒以所述所需取向定位的步骤包括将所述玉米籽粒放入液池中，其中在将所述玉米籽粒定位在所述液池中后，所述玉米籽粒实现所述所需取向。3.根据权利要求2所述的方法，其中在将所述玉米籽粒放入所述液池中之前，所述玉米籽粒在所述近端具有所述开口。4.根据权利要求2所述的方法，其中在将所述玉米籽粒放入所述液池中的步骤之后，在所述玉米籽粒的所述近端形成所述开口。5.根据权利要求2所述的方法，其中，在提取所述玉米胚芽后，所述玉米胚芽会保持以完全存活力和活力而生长的能力。6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括对所述玉米胚芽进行基因分型。7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括基于所述基因分型来选择或丢弃所述玉米胚芽。8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括使所选玉米胚芽的其余部分萌发。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述液池填充有水、无菌溶液、缓冲液或液体凝胶中的至少一种。10.根据权利要求1所述的方法，其中在授粉后的预定时间获取所述玉米籽粒。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述经分离的玉米籽粒为未成熟玉米籽粒。12.根据权利要求11所述的方法，其中获取经分离的玉米籽粒的步骤包括：a.将未成熟玉米的穗定位于在至少一个夹具组件的相对接合元件之间所限定的接纳空间内，所述穗从茎秆去除并且具有近端、远端、具有髓的穗轴以及附着于所述穗轴的至少一个未成熟玉米籽粒，其中，在从所述茎秆去除所述穗之前，所述穗的所述近端附着于所述茎秆；b.选择性地调节所述相对的接合元件相对于平移轴线的位置，以牢固地接合处于基本上垂直于所述平移轴线的取向的所述穗；以及c.将主轴的螺纹部分插入所述穗的所述穗轴的所述髓的至少一部分，所述主轴基本上垂直于所述平移轴线延伸，所述主轴具有邻接所述穗的近端的基座部分。13.根据权利要求11所述的方法，其中获取经分离的未成熟玉米籽粒的步骤包括从至少一个未成熟玉米籽粒去除麸皮，从所述至少一个未成熟玉米籽粒去除所述麸皮包括：a.将至少一个未成熟玉米籽粒定位在接纳通道的入口部分内，所述接纳通道由具有至少一个导向板和穿孔板的板组件限定，所述穿孔板具有第一表面和相对的第二表面，并且限定相对于第一轴线从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个孔，所述至少一个导向板和所述穿孔板的所述第一表面配合以限定所述接纳通道，所述接纳通道平行于第二轴线延伸，所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线，所述穿孔板的所述第一表面具有所需表面粗糙度；b.实现所述穿孔板相对于第三轴线的选择性振荡运动，所述第三轴线基本上垂直于所述第一轴线和所述第二轴线两者；以及c.选择性地激活皮带轮组件，以接合所述至少一个未成熟玉米籽粒，并使得所述至少一个未成熟玉米籽粒相对于所述第二轴线从所述板组件的所述接纳通道的所述入口部分运动到所述板组件的所述接纳通道的所述出口部分，其中所述板组件的所述至少一个导向板会限制所述至少一个未成熟玉米籽粒相对于所述第三轴线的运动，并且其中，在所述穿孔板的振荡运动期间，所述穿孔板会在所述玉米籽粒相对于所述第二轴线在所述板组件的所述接纳通道内运动时将麸皮拉离所述至少一个未成熟玉米籽粒。14.根据权利要求11所述的方法，其中获取经分离的玉米籽粒的步骤包括：a.将多个未成熟玉米籽粒定位在具有纵向轴线的料斗内，所述料斗限定出口；b.实现所述料斗的振动；以及c.将所述多个未成熟玉米籽粒从所述料斗的所述出口顺次地接纳在槽的通道内，所述槽的所述通道基本上平行于所述槽的纵向轴线延伸。15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：a.使用传感器产生指示所述槽内存在或不存在未成熟玉米籽粒的输出；以及b.将所述输出传送到第一致动器，所述第一致动器被配置成实现所述料斗的振动，其中，响应于接收到指示所述槽内存在未成熟玉米籽粒的输出，所述第一致动器停止所述料斗的振动。16.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括实现所述槽的振动。17.根据权利要求11所述的方法，其中将所述玉米籽粒放入液池中的步骤包括：a.将所述未成熟玉米籽粒定位在围绕轮圆周限定的接收器内，所述轮被配置用于围绕旋转轴线旋转，其中当所述接收器处于相对于所述旋转轴线的第一旋转位置时，所述未成熟玉米籽粒定位在所述接收器内；以及b.使所述轮围绕所述旋转轴线旋转，以将所述接收器定位在第二旋转位置处，其中，在所述第二旋转位置，所述玉米籽粒离开所述接收器进入所述液池中，并且其中，在所述接收器从所述第一旋转位置旋转到所述第二旋转位置期间，所述接收器进入所述液池。18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：a.将所述玉米籽粒接纳在接收器内，所述接收器由定位在所述液池内的进料链限定；以及b.实现所述进料链相对于纵向轴线的轴向运动，以相对于所述纵向轴线输送所述玉米籽粒，所述纵向轴线基本上垂直于所述轮的所述旋转轴线。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述带组件包括相对于横向轴线间隔开的第一侧面输送带和第二侧面输送带，所述横向轴线基本上垂直于所述纵向轴线和竖直轴线，其中所述第一输送带和所述第二输送带限定基本上平行于所述纵向轴线延伸的输送通道，其中所述输送通道被定位成与所述进料链连通，并且其中所述方法还包括：a.将未成熟玉米籽粒从所述进料链的接收器递送到所述输送通道；以及b.使用所述侧面输送带驱动所述未成熟玉米籽粒相对于所述纵向轴线运动。20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括使用定位在所述输送通道下方的提升器带接合所述输送通道内的所述未成熟玉米籽粒，并且驱动所述玉米籽粒相对于竖直轴线向上运动，直到所述玉米籽粒接触顶部带的下表面，所述顶部带相对于所述竖直轴线定位在所述输送通道上方，其中所述顶部带的下表面具有相对于所述竖直轴线的恒定高度。21.根据权利要求11所述的方法，其中去除所述未成熟玉米籽粒的所述近端的至少一部分以在所述玉米籽粒中形成开口的步骤包括：a.将单独玉米籽粒定位在由籽粒稳定部分限定的接纳通道内，其中在所述玉米籽粒相对于纵向轴线推进时，所述籽粒稳定部分将所述玉米籽粒支撑在所需位置，其中在所述所需位置，所述玉米籽粒的所述近端的至少一部分相对于竖直轴线从所述籽粒稳定部分向上延伸，所述竖直轴线基本上垂直于所述纵向轴线；以及b.使至少一个轮旋转，以在所述玉米籽粒相对于所述纵向轴线推进通过所述籽粒稳定部分的所述接纳通道时向所述玉米籽粒的所述近端施加力。22.根据权利要求21所述的方法，其中由所述至少一个轮施加的所述力为撕扯力、夹紧力、撕裂力、挤压力、压碎力或切割力中的至少一个。23.根据权利要求21所述的方法，其中使至少一个轮旋转以向所述玉米的所述近端施加力的步骤包括使相对的第一轮和第二轮反向旋转，以向所述玉米籽粒的所述近端施加夹紧力，从而去除所述未成熟玉米籽粒的所述近端的至少一部分。24.根据权利要求21所述的方法，其中施加力以通过所述玉米籽粒的所述开口提取所述玉米胚芽的步骤包括：a.在所述玉米籽粒相对于所述纵向轴线推进时，将所述未成熟玉米籽粒从所述籽粒稳定部分递送到由相对的挤压棒限定的通道，所述相对的第一挤压棒和第二挤压棒相对于横向轴线间隔开，所述横向轴线基本上垂直于所述竖直轴线和所述纵向轴线，其中所述相对的挤压棒中的至少一个朝另一个挤压棒向内偏置；以及b.在所述未成熟玉米籽粒相对于所述纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH布伦克，MW迪维，CA詹斯森，JL蒙甘，PR穆林斯，LC莫瑟，JP苏特，JD威尔，
申请(专利权)人：先锋国际良种公司，纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US