CN101573602A - 用于对来自单粒种子的种子组织的定向、取样及收集的方法、过程与自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适于种子的高吞吐量、有用的取样的器具、方法以及系统，其中成活力可选择性地加以保留。通过去除并收集出自所述种子的组织来单独取样来自植物推进实验中一代的种子。所述组织随后被处理以在做出是否在植物推进实验或者其它的植物研究和开发中利用该种子的决定之前获得所述种子的一个或者多个生物化学、遗传学、或者表型特征。在所述方法的一些实施方案中，控制取样以去除用于分析目的的有用数量的组织而未明显地影响所述被取样种子的成活力潜力。在一些实施方案中，对所述取样加以控制以防止污染所述样本。在一些实施方案中，所述种子被自动地定位和定向以便于高效并准确的取样。

Description

用于对来自单粒种子的种子组织的定向、取样及收集的方法、过程与自动化装置

【技术领域】

本发明涉及以高效的方式从单粒种子获得组织样本。

【背景技术】

在作物育种或者植物推进实验中，从已知来源的种子栽培植物是通常惯例。将种子栽种于实验标地、生长室、温室或者其它的生长条件，其中它们或者与已知来源的其它植物异花授粉，或者自花授粉。由此产生的种子是两个亲本植物或者自花授粉植物的后代，并将其收割、处理并种植以继续作物育种循环。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的实验室或者基于实地的试验。

将基于已知的异花或自花授粉的一代植物栽种，并且随后进行检验以查看这些族系或者品种是否正在接近市场所期望的特性。所期望的特性的例子包括，但不限于，产量的增加、纯和性的提高、新近赋予的对于特定灭草剂和/或害虫和病原体抵抗力和/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。

正如所认识的并且正如本领域中所公知的，这些实验在规模上可以是巨大的。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、维护和管理实验，这能涉及数千或者数万的单株。它们还需要基本的土地资源。标地或者温室能占去数千英亩的土地。这不仅在植物发芽、生长和产生种子时要完全占用大量土地数月，在此期间可以对它们进行取样以用于实验室或者田地测试，而且随后必须对庞大数量的种子分别添加标签、收割和处理。

另一个困难是许多实验毫无结果。在文献中已报导，一些种子公司在实验的早期丢弃处于任意代的植物达到80-90％。因此，许多用于生长、收割和收割后处理的土地、劳动力和材料资源最终为很大比例的种子所浪费。

时间安排上的压力也是一个因素。在作物育种中实现重大进展已经给种子公司施加更大压力以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征与特性。因此植物培育者和相关的工作人员处于不断增加的压力下以更有效地和更有力地处理这些植物，并且更多和更早地选择应被延续进入培植的下一代植物。

因此，通过基于实验室的种子检验更早识别出感兴趣特征的趋向已经出现。种子通过无损检验以得到遗传学的、生物化学的或者表型的信息。如果感兴趣的特征被识别，从特定植物选出的种子被用于进一步的实验和推进，或者用于生产商用数量。检验种子避免了种子成长成未成熟植物的需求，而随后检验所述未成熟植物。这节省了时间、空间和投入。如果有效，及早识别种子中的期望特征能致使极大地减少实验性检验所需要的土地量、必须加以检验的种子量以及为得到推进实验所要信息而需要的时间量。例如，代替数千英亩的种植和随后对所有那些植物的处理和加工，一小部分英亩和植物可能就足够了。但是，由于时间的安排还是重要的，这依旧是一个重大任务，因为这样的减少甚至包含，例如，每天处理数千种子。

一种尝试非破坏性的种子取样的常规方法如下。用钳子将感兴趣的单粒种子固定于在表面上展开的一张纸上。将小钻头用于钻入种子上的小位置。用这张纸收集通过钻头从种子中除去的碎屑。纸被举起并且碎屑被转到试管或者其它的容器。于是它被收集起来并且准备供实验室分析。此方法意图是不破坏种子。但是，这个过程缓慢。它的成功和效率严重依赖于工作人员的专注和精确性。每个单粒种子必须被人工拾取并通过钳子进行固定。钻孔也是人工的。钻孔和碎屑处理必须仔细进行。单独的容器，例如单独的试管随后必须加以处理并标识或用其它方式跟踪并识别。此外，必须在每粒种子取样之间将钳子和钻头进行清理。通过从样本到样本的携带和人工处理，可能存在重大污染风险。并且，很多时候希望从种子的某生理组织获得种子材料。例如，对于玉米种子，可能希望从胚乳取样。这个实例，手抓小玉米种子以将所述胚乳定向从而将其暴露于钻头下的方式不是没有意义的，反而相当费时并且有点困难。必须避免从其它的种子结构取样，例如种子胚芽，因为从这样的种子部位取样会给发芽率造成消极影响。有时用这种方法难以获得有用的样本量。总而言之，从种子取样严重依赖于工作人员的技能，并且与吞吐量和精确性相关，包括程序是否给种子一个发芽的好机会。当工作人员每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，M.Lee，和M.P.Scott的SerialExtraction of Endosperm Drillings(SEED)——A Method for DetectingTransgenes and Proteins in Single Viable Mazie Kernels，刊登于2001年6月的植物分子生物学报导19的第151至158页，其公开了从玉米种子非破坏性地获得组织样本用于实验室分析的另一个例子，其内容纳入此处以作参考。它描述了使用手持旋转的研磨器从核和微粒的收集物中磨掉微粒(称作“钻孔”)来检验某基因的存在。但是，此方法还要求人工抓取和相对于研磨器定向每一个单独的种子。它也是耗费时间和有点麻烦的。它还依赖于工作人员的技能。此方法增加了吞吐量、精确性、是否获得样本的有用量和污染问题。为了阻止污染，在每次取样之间必须将研磨器彻底地清理。

正如通过这些例子所表明的，现有的常规种子分析方法，例如用于遗传学、生物化学、或者表型分析，要求至少将种子的部分去除并处理。在去除一些种子组织中，可能需要满足各种目标。这些可能包括以下目标的一个或者多个：

(a)如有需要，保持种子取样后的成活力。

(b)在不影响成活力下获取至少最小必要的样本量。

(c)从种子上的特定位置获取样本，常要求将种子定向于用于取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)减少或者实际上消除取样之间的污染。

(f)允许对不同样本及与组中其它样本相关性的跟踪。

(a)成活力

关于保持种子的成活力，它在一些情况中可能是关键的，这些情况是种子取样方法及器具以降低种子成活力的方式不损害种子。经常希望，这样的分析对种子是非破坏性的，或者至少产生被取样种子将发芽(例如发芽可能性没有显著降低)从而它能生长成成熟植物的基本可能性。对于一些分析，不需要保持种子成活力，在该情形下常能取用更大的样本。种子成活力的需要将依赖种子取样后的期望用途。

(b)样本量

希望获得有用量的样本。为了有用，在一些应用中为了执行给定的检验并获得有意义的结果其必须在某最小的必要量之上。不同的检验或者化验需要不同的样本量。避免取用太多组织用于样本可能一样重要，因为样本太大可能降低种子的发芽可能性，这可能不是所期望的。因此，希望取样器具和方法考虑到取自任何给定种子的样本量的变化。

(c)样本位置

有用的样本量还会牵涉样本位置的精确性。例如，在一些应用中样本必须仅出自于某位置或者某组织。而且，难以处理像许多种子一样的小微粒。还难以将种子准确地定位和定向。在玉米种子上，例如，将胚乳组织取样和将玉米种子定向用于取样该特定组织可能是重要的。因此，希望调整取样器具和方法以允许用于特定位置的取样，这可能包括特定的种子定向方法。

(d)吞吐量

取样器具及方法必须考虑吞吐量水平，所述吞吐量水平支持以时间效率的方式获得要求数量的样本。例如，一些情况涉及潜在要求每年取样数千、数十万或者甚至数百万的种子。举个例子，假定每年一百万种子并且每周工作5天，那么每年的每个工作日平均差不多四千样本。较低的吞吐量取样方法难以满足这样的要求。因此，期望的是较高的吞吐量、自动的或者甚至半自动的方法。

(e)避免污染

为了保持样本纯净以用于随后的分析检验程序，期望一种不容易交叉污染的取样方法及器具。这不仅会涉及样本位置的精确性，这样来自给定位置的样本不被来自不同位置的组织污染，而且涉及每个单独样本的取样方法和处理以确保在取样之间没有污染。

(f)跟踪样本

尤其当记录每粒种子、每个样本、以及它们的相互关系，或者它们与浴器中其它样本的关系是重要的时候，对种子和从种子去除的样本的高效处理显示出各种问题和挑战。因此，期望一种取样器具及方法可以轻松跟踪种子和样本。

常规种子取样工艺不足以处理这些要求，导致在资金或者劳动力资源上的压力，并由此表明现有技术需要改进。现有方法的吞吐量相对低，具有交叉污染的重大风险，并且因为依赖于明显的人工处理、定向和从种子提取样本而趋向于不稳定。这会影响取自种子的样本类型和种子发芽的可能性。需要消除现有方法要求的用于在样本之间清理的资源。需要降低或最小化由携带或其它原因造成的样本之间的交叉污染，或者来自任何样本来源的任何污染。还需要更多的可靠性和精确性。因此，需要方法及其相应的器具提供给为实现下述一个或多个目标的种子取样：

(a)保持种子取样后的成活力；

(b)在不影响成活力下获取至少最小必要的样本量；

(c)从种子上的特定位置获取样本；

(d)为效率目的保持特定的吞吐量水平；

(e)减少或者实际上消除样本之间的污染；以及

(f)允许对不同样本及与组中其它样本相关性的跟踪。

当种子取样时期望的一些目标可能会冲突并且甚至对抗。例如，其中一个目标是获取有用的样本量而保持种子成活力却要求取一些种子组织，但不是太多组织。高吞吐量方法可能要求相对快的操作，但又要求具有相对高的精确性和低污染风险，这样以致必须将它们做得比技术上能做到的更慢。因此这些多重的目标已经存在于本领域中，并且通过现有可得到的方法和器具它们尚未令人满意地得到处理或者均衡。在本领域中需要解决上述类型的问题，从而在任何特定的实施方案中实现最大数目的目标。人们认识到在特定的取样方法或者器具的全部实施方案中不总是能实现所有的目标。

【发明内容】

因此，本发明的一个实施方案在于提供一种器具、方法、或者系统，其在现有技术中的问题和不足方面加以改进。

本发明的另一个实施方案包括一种器具、方法、或者系统，其：

a.促进从复数的单粒种子收集样本的更高的吞吐量；

b.提供样本的快速获得；

c.促进取样使被取样种子具有相对高的发芽率；

d.促进相对一致的、被准确测量的样本具有有用的数量；

e.提供样本高效的生物化学、遗传学、或者表型评估；

f.在植物推进实验期间促进更高效的选择；

g.避免在样本之间的样本污染和交叉污染；

h.最小化清理要求；

i.促进无害于生物化学、遗传学、或者表型测试的取样；

j.促进无害于生长自被取样种子的植物、或者围绕所述植物的泥土或环境的取样；

k.促进取样的精确性、一致性和可靠性；

l.促进取样用于样本的生物化学、遗传学、或者表型分析的自动化；

M.能包括自动的种子方向以促进每粒种子的特定部分的准确且一致的取样；

n.在各种种子类型和各种取样任务应用中是灵活的；

o.是高效的和健全的；

P.是高度可重复的；

q.能减少场地空间的数量和在植物推进实验中用于分析及用于运送所需要的样本数目；

r.减少用于植物苗圃管理所需要的材料；和/或

s.减少整个的劳动力资源需要量；

t.减少植物跟踪和标记努力；

u.提高取样过程的工效。

本发明的一个实施方案是一种方法，由此来自植物推进实验一代的种子通过从种子去除和收集有用数量的组织而没有显著减少被取样种子的发芽潜力或者成活力而被单独取样。组织随后被处理以在确定是否进一步在植物推进实验中利用该种子之前获得种子的一个或者多个生物化学、遗传学、或者表型特性。这使得在特定的代中种子一成熟就做出决定，完全不同的是收获种子、将其种植于实验标地中，并且随后通过科学分析(例如用于特征存在的遗传测试，这些特征影响种子的组成部分例如油、蛋白质、淀粉)或者其它的此类程序来检测没有成熟的植物。这允许更早的哪一个后代将被选择继续在实验中的决定。它进一步允许减少实验标地所要求土地量的好处。它在单一的苗圃中通过标识被需要用于推进的种子的10％-20％基本上减少甄选数千植物所要求的土地量。结果，因为结论不是基于植物组织的，没有要求场地取样。种子取样技术允许快速和高效地做出种子携带期望的基因特性或者其它特性的结论。

本发明的另一个实施方案是一种方法、器具、及系统用于有效地和自动地从种子获得有用数量的样本，同时对种子保持高发芽潜力。

本发明的另一个实施方案防止在样本提取和处理中的污染。

本发明的另一个实施方案是利用机械装置或方法来将种子自动地定位和定向，以便种子组织的自动化取样能一致地、快速地并且有效地发生。一个例子是利用激光束来从种子切削或者分离样本。

本发明的再一个实施方案针对一种适于种子取样的特定的吞吐量水平。所述水平可基于一组关于取样方法和器具的要素和/或条件加以选择。

本发明另外的实施方案包括各种替换方法和机械装置以获得种子组织样本。

本发明的又一个实施方案包括为选择和重获目标而在种子和种子组织样本之间保持一对一的相互关系的方法。或者，相互的关系能被保持于一个样本和其它样本之间。

通过参考随附的说明书和权利要求，本发明的这些实施方案以及其它实施方案将变得明显。

【附图说明】

附加于本说明书的是若干附图和图解说明，它们将被在此提及并通过引用将其并入本说明书。

A.单粒种子的磁性定向与激光切削

图1A是根据本发明一个方面的一个示例性实施方案的透视图，该示例性实施方案相对于激光束磁性定向一连串单粒种子以便非破坏性地从每粒种子切削和收集样本。

图1B说明的是一种把玉米穗上的种子涂以铁基涂层致使每粒种子的冠部一旦从穗上脱落将被磁体吸引的示例性方法。

图1C是一个替换图1A的实施方案的示例性实施方案。

图1D是一个种子分离器例子的透视图，所述种子分离器可用于图1A或者图1C的系统。

图1E是一个壳体例子的透视图，所述壳体用于支撑图1C中系统的组件。

图1F是一个用于图1C的系统的样本和切削种子收集子系统的例子的透视图。

B.磁性定向与从复数的种子中同时切去一部分并收集切去的样本

图2A是根据本发明另一个方面的一个示例性实施方案的图示，该示例性实施方案将众多种子磁性定位并定向以允许同时切断并收集每粒种子的部分。

图2B是根据类似于图2A实施方案原理的一个替换实施方案。

图2C说明的是一种使用图2B的实施方案的方法。

图2D和2E是单独对可选的锥形井或接收器的放大说明，所述锥形井或接收器自动定位和定向种子。

C.在种子上钻孔与收集碎屑

图3A是带有空气吸入和空气冲洗功能的钻孔工具的图示，所述空气吸入和空气冲洗功能用于在单粒种子上钻孔并收集所产生的碎屑。

图3B-3D说明的是与图3A的钻孔工具一起使用的收集盘和真空箱。

图3E和3F说明的是类似于图3A-3D实施方案的一个替换实施方案，但是该替换实施方案包括具有多个种子井的种子放置盘。每个井容纳并定位单粒种子并且在图3A中展示的钻孔工具能连续插入以钻孔和将碎屑收入收集盘。

D.打磨种子和收集砂纸冲压

图4A-C是用图表表明的根据本发明一个方面的另一个示例性实施方案，它包括打磨和从单粒种子收集碎屑以便再使用的方法，即在一张砂纸上的不同位置从每粒种子去除组织并且随后在那些位置冲压出砂纸的断片进入索引盘或者板。

图4D是同时获得复数种子被打磨的样本的器具的透视图。

图4E是可用于自动冲压被打磨样本并将其收集的液压冲孔机的透视图。

图4F是图4E的局部放大透视图，它包括用图表表明的用于样本的收集物或者索引盘。

【具体实施方案】

A.概述

为了更好地理解本发明，现在将详细描述本发明各方面是如何得到实施的例子。应当理解，这些例子只是本发明可采用的若干形式并且不限制本发明。

附图将被频繁地参考到。整个图示中参考数字和/或字母将用于标识某部件和位置。除非另外被标识，相同的参考数字将被用于标识相同的部件或者位置。

这些具体例子的背景将与玉米的核有关。但是，应当理解此例子仅用于表明本发明的一个应用。本发明可用于其它的种子以及其它的目标。尺寸的范围能随着目标的类型变化。如同本领域的一个普通技术人员所理解的，本发明的实施方案将使用具有适于取样的常规尺寸的种子。一些种子相当的好并且小，有点像尘粒或者盐粒，而其它的则特别的大并且硬，例如来自Lodoicea maldivica棕榈树的种子，其重量有20至24磅。本领域的一个普通技术人员认识到想要与本发明的实施方案一起使用的种子必须具有便于用实施例的器具取样的大小和重量。这样的种子包括，但不限于，许多农用的重要种子，例如来自玉米、大豆、芸苔类、加拿大油菜、谷类植物例如小麦、燕麦或者其它谷粒的种子，以及各种类型的蔬菜和观赏植物种子。从这个例子显而易见的相似应用以及对于本领域的普通技术人员显而易见的变化都将包括在内。

将对取自种子的样本做出参考。取样方法可能在不同的术语中被提及，例如，如取样、切削、修剪、切片、切削、剪切或者去除样本。已取出的样本还可使用不同的术语提及，例如，如种子样本、种子组织样本、种子碎片、种子切片、种子薄片、种子剪片，以及种子部分。

B.第一概念——磁性定向与对连续的单粒种子的连续激光切削

1.实施方案1

a)器具(图1A和1C)

图1A说明的是系统10，其分离已经从玉米穗脱壳的种子，将每粒种子关于预定方向定向，将每粒种子连续地传送至激光束下以从种子上切削出样本剪片并将切削的种子及其相应的样本剪片送进编入索引的器皿。

如图1B所示，系统10的实施方案通过对玉米核的预处理来实施。将铁基涂层2涂(例如用刷子涂或者喷涂)于玉米的穗1的外部。随后将穗脱壳以释放单粒种子3。因为种子是在穗1上被涂的，铁基涂层2基本上仅覆盖单粒种子3的外部或者冠状部分。

将脱壳的上了涂层的种子放入种子分离器(在图1D中单独示出了一个例子)。种子分离器在本领域中是公知的，并且可从各种来源在商业上获得。在此例子中，如图1A所示，缓冲轮14以预定速度旋转，该预定速度与传送带30和传送带40的速度相关。马达17通过轴16连接于缓冲轮14。缓冲轮14具有单独且等距的井18。每个井在其底部具有大到足以让种子落下穿过的开口20。当从种子分离器传来单粒种子时井18的大小致使每次捕获一个种子3。马达、轮、传送带30以及传送带40将以迎合于缓冲轮14的方式运转如下。

固定的、非旋转的盘(未示出，但类似于图1C的盘21)，将存在于缓冲轮14的下方并且具有与斜槽22相匹配的单一开口。因此每个井或者缓冲轮14(它旋转于固定的、非旋转的盘之上)的接收器18中的种子将固定于那个位置中直至它的井或者接收器18的各开口20进入对应的斜槽22。与斜槽22相匹配的那个井18中的种子将落下穿过井或者接收器18底部上的孔20与固定的、非旋转的盘上的孔。斜槽22将引导种子进入传送带40的连接件42上的V形的凹部。每个传送带30的连接件32包括它背面上的磁体34。传送带30和40均将顺时针且并行转动以致单一的连接件32将保持接近相应的单一的连接件42。正如所意识到的，将建立时间安排以使得每粒种子3落下穿过斜槽22刚好在其相应的磁体34处于连接件32上之前，从而种子3在精确的时间到达磁体34。

如此，每个落入连接件42上V形凹部的具有铁基涂层的种子3将被定向以致种子3上了涂层的冠部将被吸引和到达邻近连接件32的位置，因为磁体34在连接件32的另一侧。相反地这将使每个玉米核3的顶端帽部远离连接件32。

如图1A所示，每个被定向的种子3将继续通过激光器50。激光器50的位置和结构致使其激光束52将从每粒种子3切下一断片或者剪片54(在此它将从种子冠部切去一薄片)。在连接件42在图1A中向右移动时，其上的V形凹部将此刻分离的切削种子60保留于合适的位置。当传送带30和40分离时，剪片54(它包括铁基涂层)将保持被吸引并依附于连接件32。

刮刀56能从与每个剪片54对应的连接件32来刮掉或者强取每个剪片54，并且剪片54将落入样本收集漏斗58。代替刮刀，一把或者多把刷子可用于从传送带30上抹去剪片54。或者，能使用电磁体，并将其关闭以使得剪片54落入漏斗58中。在另一个实施方案中，磁体34能够在样本收集漏斗58正上方的位置立即从连接件32分离出，样本收集漏斗58将暂时释放磁场并使剪片54落下(参见数字34S，它试图用图表明磁体34在该点倾斜移离并向下以释放样本54)。可选地，真空或者受压空气可用于从传送带30上移去剪片54。为了把来自轮的剪片收集装入漏斗或者其它这样的容器，能使用空气的聚焦爆发。

如虚线所示，样本收集漏斗58也许具有导引第一剪片54进入样本井或者盘59中的指定井的管。每个剪片54将被导引至井盘59中不同的井。样本盘59能被移动以便当下一个剪片54落下时下一个井处于该管的下方，诸如此类，直至全部剪片处于各自的井或者盘被装满。

相应地，每个被切削或者取样的种子60将在传送带40上向右移动直至，通过重力它将从其连接件42掉下来落入种子收集漏斗62中。通过适宜的组成部分或者程序，每个切削种子60将被导引至井盘63的单个的井。本领域的一个普通技术人员应当理解，“井盘”意味着具有多个单个的井的多隔间装置，例如，但不限于，微滴定盘、大滴定盘、蜂团盘、索引板、包含多个井的专门设计的盘等等，并且在任何“井盘”中井的数目能按照要求进行变化。在工业上可得到的标准盘包括，但不限于，6、12、24、48、96、384、864、1536和3456个井盘。一些被取样的种子可能包括残余的、非有意的磁性涂层。它通常不足以使磁体34来保持住被取样的种子。刷子或者揩擦物能用于在机械上确保每个被取样的种子落到收集漏斗。

正如所认识到的，相应的剪片54和被切削的种子60将被放置于井盘59和63内相似的井中，以便产生于剪片54的实验室结果在后来能与其相应的种子相匹配(例如，见于图1E和图1F)。尚未发现样本上存在的磁力活性涂层明显地影响检验，所述检验可能在植物育种的样本上加以执行，其包括，例如遗传检验。

正如所认识到的，通过合适的传动装置每个传送带30和40能同步进行。图1A的确表明通过支柱68能将每个磁体34保持接近于相应的连接件32，支柱68从传送带66的连接件67延伸，将传送带66定位于传送带30的下方并且基本上与传送带30的大小相同。通过弹簧能将每个支柱68连接于它的连接件67。一些类型的物体或者机械部分能够使每个支柱68在位置34S转向并倾斜远离传送带30以将相应的磁体移开，如前所述，从而致使剪片54下落。一旦支柱68经过位置34S，它将弹回至其磁体34保持对着或者紧密接近于它的连接件32的位置。通过合适的传动装置或者其它方式还能使传送带66与传送带30和40同步。

b)操作

(1)预处理(图1B)

如图1B所示，覆盖每粒种子冠部的铁基涂层和磁体34用于将每个被分离的种子关于激光束自动地定位和定向。这样的铁基涂层的一个例子可以在商业上获得，即

磁性的喷涂层(产品#3151，美国俄亥俄州克里夫兰的Krylon产品集团的Sherwin-Williams公司提供的13盎司喷雾剂罐)。通过常规方法能将其喷射于玉米穗1的外部。

通过实证研究，建立与磁能强度相关的涂层量以产生种子一致的位置和方向。涂层在穗1上干燥后，通过常规工具将该穗脱壳。一个例子是借助自动脱壳机(例如，来自加拿大安大略湖圭尔夫的Agriculex公司的SCS-2型脱壳机)。

(2)分离

正如所认识到的，多少有些常规分离器12(图1D是一个例子)能被定位于缓冲轮14的上方以用于输入脱壳的种子3。马达17(它的轴16将使缓冲轮14转动)可连接于一些类型的数字编程控制器或者其它的类似装置以控制其速度并使其与传送带30和40的运动一致。或者，通过常规的调整能将马达和传送装置配置并调整以实现同步操作。

分离器12分离来自种子料箱的种子。当可能调整并使用玉米或者大豆种植器时，存在各种可以在商业上获得的种子分离器用于这样的工具。如图1D所示，分离器12包括以成批或者整批形式接收众多种子的输入13。它以受控的方式从输出15输出单粒种子。

马达M转动缓冲轮14(在图1D中未示出，但在图1A和C中示出例子)，它分离在单个井18或者其它井中的单粒种子。缓冲轮14以给定的与传送带30一致的时间间隔递送种子。缓冲轮14使单粒种子3一次一粒地掉出种子输出22并且校准缓冲轮使其同步让种子3落于轮72上的各个磁体34上或者非常靠近磁体34(见图1C)。缓冲轮14实质上是在分离器12和传送带40之间的转换轮。

(3)定向

由于铁基涂层中铁的高磁活性，磁体34将吸引各种子3的冠部部分。磁体34的一个例子是稀土磁体。这些趋向产生对于它们的尺寸相对强磁场。经验检验能为特定的铁基涂层与特定的传送带30的连接件32的尺寸和厚度提供正确的磁体34磁性强度。

图1A-C显示了一个磁体34例子的尺寸(特别见图1B中的单独图示，其显示磁体34和玉米的单粒种子3)。优选的是磁体34的尺寸尽可能地小但是提供足够的磁场强度以吸引并且保持铁基涂层位于种子3的冠部上，所述种子处于如图1A-C所示的位置和方向上，当其移动时被包括在图1A和图1C的系统中。对于这样的磁体的详述可能包括，但不限于，各种形状的钕稀土磁体，其长度或者直径范围从1/16″至2″，厚度从1/16″至1″，自持力从0.5磅至175磅，以及近面电场从11.5-14.5千高斯(例如来自位于1108 SummitAve.，Suite 8，Plano的CMS磁性材料的稀土磁体，TX 75074)。

如前所述，在图1A的实施方案中，磁体34被固定地安装于柱68或者其它的结构，这些其它的结构保持对着或者紧密接近传送带30的相应连接件32并且相对于相应的传送带30的连接件32同步移动磁体34，除了位置34S。组成部件的选择如此以致磁体将保持具有磁性涂层的种子或者有磁性涂层的剪片朝向连接件的对侧直到位置34S，在位置34S结构将移开在位置34S上的磁体34足够远致使磁力减到足够弱从而剪片54在重力作用下从它的连接件32落下。或者，可能通过黏合剂、干涉配合或者其它方法将磁体34连接于传送带30的各个连接件32的内部并且磁体34能量足够大以致吸引铁基涂层穿过连接件32，并且使用刮刀56去除剪片54，或者一些其它的方法。

磁性的传送带30使冠部覆盖着铁基涂层的种子定向。传送带40用于支撑。

图1C的另一个实施方案将磁体34安装于轮72边缘中的通孔中(例如通过干涉配合)，如此以致各个磁体34的表面直接暴露于种子。经验检验能确定用于特定实施方案的精确的期望磁体。

(4)样本切削

如图1A所示，激光束52将基本上刚好切下每粒种子3的冠部。因为种子3是被连续地定向，并且因为激光束52能产生非常干净且薄的切口(大约0.003″至0.007″的相对小的切口)，系统10允许切削足够数量的剪片54，所述剪片54用于常规实验室分析步骤以对遗传组分、种子组成部分等等进行检验，同时保持被切削的种子60未受损伤并具有相对高的发芽倾向。因此，系统10已表明了一种非破坏性的手段以从玉米种子获得样本组织而基本上不会有害于种子的发芽率。

一个可加以使用的激光器50例子是密封的二氧化碳(CO₂)激光器。一个例子是水冷的火星201系列CO₂ 200瓦激光器，来自美国华盛顿西雅图市的Synrad公司的型号FSF201SB。光束传递系统从密封的激光器传输原始激光束并且将激光聚焦于将要切削种子的位置。这样的光束传递系统能从Haas激光技术公司购得；具有5英寸聚焦镜的1.25英寸系列光束传递系统。在此实施方案中的切削速率是2至3转/分钟，并且通常用激光束的一个通道致使样本分离。系统可设置成允许两个通道。

正如本领域的普通技术人员所能认识到的，在此用于植物推进实验的示例性实施方案中，理想的是取自种子3的样本量对发芽潜力的不利影响尽可能小。就从种子分离出样本的方法类型而论这也是理想的。同样理想的是被移去的样本量对于来自任何预期的分析程序的有意义结果是足够的(有用的数量)。

样本的位置可加以调整。在此例子中，铁基涂层应用到冠部和与激光束相关的传送器的几何构造导致冠部被去除作为样本，所述样本包含胚乳。激光可调整成从每粒种子获取预计量的种子冠部。因为种子在尺寸(和顶端帽部至冠部的长度)上能变化，实际的取样量可能从种子到种子变化，但通过经验检验和激光的校准能对光束位置进行调整。这使得样本收集具有大量的适应性和精确性。激光束可调整成改为去除顶端帽部，所述顶端帽部对于某分析而言是一个重要结构。但是去除顶端帽部将有可能阻碍随后的种子发芽。同样地，铁基涂层可选择性地应用于种子的其它位置以便每粒种子以其它方式定向，并且由此如果需要，样本可出自种子的其它区域。但是，在此例子中，目标是以胚乳作样本。优选的是样本量是这样的，如果使用样本用于遗传分析则果皮与胚乳的比率尽可能的小。

剪片的尺寸或者切削样本54能随设计变化。在现在的例子中，取自玉米种子的剪片54的平均尺寸是在10和15mg之间。对于一些目标，大约20mg的平均尺寸是优选的。但是，如上所述，依靠激光切削，种子可分成几乎任何比例的两个部分。对于有些应用大约60mg的种子样本是理想的，然而其它的应用可能要求小于60mg，例如大约55mg、50mg、45mg、40mg、35mg、30mg、25mg、20mg、15mg或者10mg可能是理想的。一些应用可能要求小于大约10mg，例如大约9mg、8mg、7mg、6mg、5mg、4mg、3mg、2mg、1mg、0.5mg或者小于0.5mg可能是理想的。本领域的一个普通技术人员将认识到取自特定种子的样本尺寸将基于被取样种子的类型、被取样种子的大小、以及在获取的样本上执行的预期分析而变化。

以下是一些适于若干不同类型的种子的种子样本尺寸的例子：

对于玉米

每个玉米核的平均毫克重量是260mg(范围是150至350mg)

每个玉米核的平均期望样本尺寸是15mg

对于大豆

每个大豆种子的平均毫克重量是170mg(范围是100至240mg)

每个大豆种子的平均期望样本尺寸是10mg

对于两种谷物，这涉及整个种子重量的17％。但是，样本可以是期望的任何尺寸。例如，适于一些目标的种子样本尺寸可能比整个种子重量的17％小得多。对于一些应用它可以是大约1％。对于其它的应用它能超过17％。一个预想的例子将大约是种子重量的20％。并且，它显然能是其它的百分比，或者高于20％(例如大约20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％，或者大约100％，或者介于中间的百分比的任何百分比或者部分)或者低于1％(下至关于取样方法可能的1％的部分；或者其间任何的百分比，包括大约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％，并且上至大约20％)。但是，应当理解的是取决于种子的种类，更大的样本尺寸可能影响发芽。

正如所认识到的，取样步骤能被进一步地自动化。例如，传感器(例如近距离传感器)被可操作地设置以在沿着种子通过系统的预期路径的一个或者多个位置上探测种子的存在。如果种子处于位置上(或者不是)，该传感器(或多个传感器)能通知控制器或者处理器。此通知能用于核实种子是否已经处于或者不在位置上，其能用于作出关于某一操作是否已经或者尚未在种子上执行的假设。其它的传感器、监视器或者控制器可用于同步、驱动、控制或者用其它方式帮助方法及其自动操作。在图1C的例子中，步进马达上的译码器能够通知系统轮72(以及轮72上的每个磁体)相对于参考位置或者参考值的确切位置。

(5)样本的收集

各种方法可用于导引每个剪片54进入索引板59中不同的编入索引的井。能够实现相同功能的机器在商业上还有很多。或者，传送管可人工地导向连续的井。

在图1F中显示的是一个索引盘59的例子，即，这样的大滴定盘是公知的(这里具有96个单个的井)。

图1E和图1F显示出了样本54和被切削种子60收集的一个例子的更多细节。

如所述，可增加真空系统以使用抽吸来帮助收集样本并将它们移至期望的位置。

(6)被切削种子的收集

类似地，被切削种子60(具有分离的剪片54)可被导入井盘63中的单个的井，并且当相应的剪片位于井盘59中时每个被切削的种子60位于井盘63中相同或者相关的井位置。

在图1F中显示的是井盘63的一个例子，即，这样的种子收集盘是公知的(这里具有96个单个的井)。

图1F说明常规的商业上可获得的XYZ定位器90和95能支持4个种子样本大滴定盘59A-D以及4个相应的种子收集盘63A-D，并且同步移动它们以便第一种子样本54将落入盘59A的x，y井1，1，相应的被切削的种子60将落入收集盘63A的x，y井1，1。下一样本54将落入盘59A的井1，2；并且相应的被切削的种子60(样本54从其上被去除)将落入盘63A的井1，2。将以类似方式继续该过程直至所有的样本被收集或者盘59A和盘63A的所有96个井被装满；此时XYZ定位器90和95能够移动进入安置盘59B和盘63B并且开始装填井1，1，随后是1，2，再随后是1，3等等，以此类似的方式。

(7)时间安排

正如所认识到的，缓冲轮14的时间安排和传送带30和40(和传送带66，如果被用)的运动能通过各种方法加以协调，包括选择和调整相应的马达或者，或者在一个更复杂的系统中使用数字可编程逻辑控制器或者其它的相似设备和方法。

(8)后处理

一旦已将剪片54和被切削的种子60在索引盘59和63中正确编入索引，盘59和63可被带至用于进一步处理的位置。在一个例子中，索引盘59中的每一个剪片54将分别进行分析以获得感兴趣的生物化学、遗传学、或者表型信息。在一个例子中，此过程可用作植物推进实验的部分，在植物推进实验中感兴趣的遗传学或者表型特征将被识别以确定相应的被切削种子60是否具有商业价值或者期望的遗传学或者表型特征。如果这样，被切削的种子能被识别以继续用于植物推进实验中。对应于选择的剪片54的被切削种子60可通过其在索引盘63中相应的索引位置被轻松并快速地被识别，并且能被运送至能将其种植的实验生长场所。如前所述，系统10设计成被切削种子60具有将在生长场所发芽的极高概率。

生物化学分析的一个类型可包括要求从剪片或者样本54提取蛋白质的蛋白质浓度测定。蛋白质提取的一个例子是

植物蛋白质提取试剂组(Pierce生物技术公司)。其它例子牵涉普通的磨料例如研钵及研杵、捣碎器(Cartagen)，或者聚丙烯杵(Kontes)和合适的提取缓冲剂。其它类型的生物化学分析可包括油或者淀粉的分析。生物化学分析的更进一步的类型是可能的且在本领域中广为人知。

对于剪片或者样本54的遗传分析的一个类型是DNA提取。DNA提取的一个例子是标准提取N腺苷一磷酸(Amp)(Sigma-Aldrich)规程(其它例子包括，例如，标准的CTAB规程和HotShot方法)。遗传分析的其它类型，例如，但不限于，RNA分析，也是可能的且在本领域中广为人知。一些分析将包括基于表型的数据，其中特定种子形态被分析。基于表型的分析可以通过分析各种光的波长实现。或者通过观察人工完成它。在此方案中，磁性定向种子的应用允许研究者具体关于感兴趣的形态始终如一地保持单粒种子。在此方案中种子可能被取样或者留下未被取样，从而可以发生光谱的或者人工的观测。具体观测可以包括，但是将不限于，种子颜色、不透明度、淀粉含量、油含量以及种子的形状。如同在本领域中公知的，各种其它的观测是可能的。

条形码可用于各个索引盘59和63且为各个索引盘59和63可创造条形码以便通过扫描条形码能将有关各个所含之物的信息进行记录和存储并且轻松地检索。商业上可获得的设备可用于这些功能并加以编程以满足应用需要。

正如所认识到的，实施方案1均衡各种问题和要素以实现至少在本发明的背景技术中所讨论的详细列明的目标(a)-(f)。

(a)成活力

样本的受控激光切削已表明不会明显地影响被取样种子的发芽潜力。通过适当地选择功率、波束宽度、强度、类型、透过种子波束的速度，以及激光束的其它可控要素，即使相对小的种子也可被非破坏性地取样。在玉米的例子中，上述的激光参数允许剪片从冠部被切削或者被切断而不破坏被取样种子。激光切削不会通过压碎或者撕扯而冒险损害种子。

(b)样本量

受控的激光切削能提供有用数量的样本。相对于累积钻孔的体积，激光可加以调整以去除足够尺寸的单个大块种子从而用常规测试化验获得有意义的实验结果。通过相对简单的排列变化来调整激光从而调整样本的尺寸。

(c)样本位置

不仅样本尺寸，而且样本位置也能被控制。关于玉米种子如前所述，可以期望从某种子位置取样(例如从胚芽上或者靠近胚芽，因为它能影响种子的成活力)。激光束或者种子的方向可相应地调整。自动定向能帮助此目标。另外，相对狭窄的激光束协助允许在取样位置上有很多灵活性，即使对相对小的种子。

(d)吞吐量

如图1A-F所示，激光切削和磁性定向装置有助于基本的自动操作。种子能以实际上持续的方式连续地穿过激光束。定向是自动的，如同取样和被取样种子的收集。自动化水平可由设计者选择。然而即使是样本和被取样种子在器皿中的放置或者被隔离的位置也可自动化。于是，不同于对每粒种子基本人工的、单独处理的常规方法，这些技术无论在个别上还是累积上能够极大地增加相对于所需的劳动量和时间的吞吐量。

(e)避免污染

受控激光对来自种子的样本的切削和分离减少样本的污染风险。激光不牵涉任何与种子接触的硬件(像用钻头或者刀发生的那样)。能量波束是短暂的并且不存在把一个样本的碎屑或者部分携带到到另一个样本的风险。并且，如前所述，激光束的特性和可控制性允许基本的样本位置的精确性，从而来自特定位置的样本不会被来自相同种子的不同位置的组织污染。此外，如上所示，激光有助于取样的方法和处理每个单独的样本，确保在样本之间没有污染。

激光束是基本上免接触的刀。种子被切断就像它是通过机械切割切断的一样，但是被激光击中的所有材料是被电离的并且没有实际的刀刃来冒险在下一个样本上产生任何的污染。免接触方面还消除了对种子机械损害的风险。

(f)跟踪样本

如同关于此实施方案所述，样本和被取样种子处理的基本自动化能促进在样本和取样于其中的种子之间、和/或在样本之间或者在种子之间的自动化或者半自动化的相互关系。这对于高效、快速、以及精确评估、选择、以及任何样本或者种子的再利用是有价值的。样本和被取样种子的自动化或者自动的取向和隔离与收集帮助实现此目标。

另外注意，将有磁力活性的物质或者组成部分应用于种子以自动地定向既帮助实现以上全部目标，又帮助实现步骤的自动化或者至少半自动化以提高来自复数的种子的样本收集的吞吐量。激光切削和自动的磁性定向帮助改善半自动化或者全自动化系统，从预处理到后处理(和样本的检验)；所有这些促进样本收集的高吞吐量和样本的使用。整批提供种子，自动地非破坏性地获得有用的样本，并且在基本连续的基础上自动地分发样本和种子(同时保持相互的关系)，这些促进了高吞吐量。

此实施方案用上述手段处理详细列明的目标。

2.实施方案2(图1C)

正如所认识到的，可用各种不同的方式及各种不同的组成部件和方法实现磁性定位、定向和激光切削的基本想法。图1C显示出了图1A实施方案的替换实施方案。类似的缓冲轮14被展示，其具有通过带有轴16的马达17转动的单独的接收器18。此外，固定的盘21具有在斜槽22上方的单一的开口，该固定的盘21将种子保持在旋转缓冲轮14的各个井18中，除了在与斜槽22排成直线的盘21中开口的正上方的井。在此方式中，单粒种子3每次一个并且间隔地落下。

在图1C中，垂直设置的轮72在所示的间隔的位置上具有磁体34。当轮72被斜槽22转动时，被分离的种子沉淀于与各个磁体34的位置一致的地方。种子3具有被涂以铁基涂层的冠部。每粒种子3将由此被自动地定位和定向以便其冠部与相应磁体34邻接。于是，顶端帽部向外延伸。

沿着轮72的接收器位置74(与磁体34的位置一致)将旋转经过激光器50的激光束52。被切削或者被取样的种子60将通过重力连续地落入种子收集漏斗62。来自被取样种子的种子剪片54将跟着转并被刮刀56连续地敲离轮72的外部并且落入样本收集漏斗58。

在与图1A系统的方式类似的方式中，分离种子，将它们置于相对激光束一致的位置和方向，并且允许相对精确地切断每粒种子的部分、收集用于程序的剪片54例如生物化学、遗传学、或者表型的分析，并且收集被切削的种子用于可能的种植。

类似于实施方案1，实施方案2同样地均衡问题和要素以实现本发明背景技术详细列明的所有目标(a)-(f)中的的一些标准或者等级。用激光切削取得的高度可控的、特定位置的样本已表明不会明显地影响被取样种子的发芽潜力并且提供有用数量的样本。能使用自动定向，包括磁性定向。样本的污染风险受到控制。既可实现高吞吐量样本收集和样本利用的高度自动化，又可有效跟踪样本。

3.可选择和替换的实施方案

正如所认识到的，磁性定向和/或激光切削能采用各种形式和实施方案。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的变化将包括在此描述中。组成部分的时间安排能通过经验检验加以协调。来自各个种子的样本量可通过激光束的调整加以调整。

能被磁体磁吸的物质能以不同的方式涂敷于种子。一个可能的例子是基本上用包括高磁性的活性材料的混合物粉体涂抹种子的一部分，该高磁性的活性材料将被磁体吸引。另一个这样的例子是使用喷雾胶涂抹种子，或者如果其上发现种子的植物结构是适当的，这样的结构(例如玉米棒子芯)可能被浸入使种子的外表面涂上胶粘剂的胶“浴”。然后其上具有湿胶的种子可能接触将到微粒，例如含铁的、磁铁矿或者赤铁矿微粒，它们能被磁体吸引。此外，为使物质更好地粘附于种子，静电物质可用于给种子表面充电。一个本领域的普通技术人员将认识到各种这样的方法可用来获得使种子部分地或者全部地涂上静电物质的期望结果。

可能没有必要从样本54或者被切削种子60上去除铁基涂层。但是，可以这样做。它可能通过物理方法去除(例如通过刮除)或者化学方法去除。许多涂层去除方法是公知的。被选择的方法将基于样本54或者被切削种子60的期望用途。

此外，可以用电磁体来替代永久磁体。应当打开磁场以保持、定位并定向种子用于通过激光束进行切削，但是随后关闭磁场以使得被磁吸的部分依靠重力落下。这样的电磁体和相关联的组成部件是可以在商业上获得的，其来源如美国俄亥俄州辛辛那提市Springfield Pike10200号的AEC磁性材料。

可以使用类似于图1A-IF的种子收集和样本收集，或者其它方法是可行的。

C.第二概念——磁性定向与从复数的种子中同时切去样本(图2A-C)

1.实施方案1

a)器具(图2A和2C)

磁性定向还用在图2A的系统100中。磁体组件102包括底座和若干(在这个例子中是四十八个)从底座向下延伸的柱104。磁体106置于各个支柱104的远端上或者靠近该远端。

磁体组件102的柱104插入切削组件110中互补的通孔112。切削组件箱或者壳体可滑动地将切削刀刃114保持于槽116中。切削刀刃具有在位置和间隔上对应于四十八个通孔112的四十八个开口115，但是每个开口115的边缘被加工、被削尖、或者用其它方式形成相对锋利的边。

磁体组件102和切削组件110的组合同时下降进入装满大量单个种子3的种子箱108(见图2C)，每粒种子的冠部被涂以铁基涂层，如前所述。每个磁体106将理想地将种子3拾起并自动地定位与定向，以便其冠部邻接于磁体106并且其顶端部帽向外和远侧延伸。

底座123包括位于其上部的泡沫垫122以为切削固定种子。当将切削组件110设置于底座123的上方并用于固定种子以供切削时，可能有与通孔112一致的小环形物或者其它类似的定位器。

b)操作

(1)预处理(图1B)

带穗玉米1预先涂上铁基涂层。涂层干燥后，穗1脱壳并被放入料箱中(见图1B)。

(2)分离

磁体组件102和切削组件110的组合同时下降进入种子3的料箱(每个种子的冠部被涂以铁基涂层)以分离种子3，一个种子通过在每个支柱104中的磁体106对铁基涂层的吸力到达每个支柱104。

(3)定向

由于种子3冠部上的铁基涂层，每粒种子3以冠部朝向磁体的方式自动地被定向。每粒种子3的顶端帽部向远侧延伸。

图2D和E说明的是一个可选和供替换的发生在取样之前的将种子定位、固定和定向的方法。替代种子能自由通过的漏斗或者保留种子的圆筒形腔体，渐缩的圆锥形井或者接收器126B可成形于底座123中(见图2B)的二十四个位置的每一个。形成井的腔体可设计成类似倒置的切去顶端的圆锥体(见图2D中圆锥形井126B)。井126B将成形于实体板或者具有该形状的侧壁中。如图2E所示，井126B的尺寸设计致使顶端帽部端将首先适于玉米核的常规尺寸，但是具有冠部的对端将在井126B的植物上方延伸。这利用了玉米核的自然形状以不仅将核冠向上定位和定向，而且还使一部分暴露且在井126B之外。随后将刀刃114加以设置以使其移动穿过植物(通过箭头标识于图2E中)来切去冠部样本，这些冠部样本来自每粒暴露在它的井126B上方的种子的部分。正如所认识到的，每粒种子能以顶端帽部朝下的方式落入它的井126B中。但是，对于玉米及其形状、井126B的几何构造将趋向于促进顶端朝下的方向，即使没有那样准确地预定位置。一旦在井126B中，井126B的几何构造就会影响种子3的位置和方向。在此例子中它帮助保持并维持胚乳能被样本的方向。

(4)样本切削

磁体组件102和切削组件110放置于底座123的上方以便通孔112与底座123的泡沫垫122上的环形物125保持一致。刀刃114位于其开口115与通孔112保持一致的位置。磁体组件102和切削组件110将定向的种子3定位，这样顶端帽部邻接于泡沫垫122，并且稍微受压对着泡沫垫122，但是刀刃114的开口115的刃口平面正好在种子3的冠部下方排成直线。

夹具(例如见图2B和2C)将底座123、切削组件110、以及磁体组件102的组合固定。种子3将由此被磁体106定向，并且组合的结构将种子3保持在那个位置。

刀刃114将随后在槽116中朝合适的方向滑动以移动开口115的刃口进入并穿过每粒种子3从而切下每粒种子3的一部分冠部。一个用刀刃114切削的操作例子显示于图2C。正如所示，该组合能被转动到它的侧面上。杠杆式冲床可以可操作性地连接于刀刃114的手柄118并且对其加以操控来推动或者拉动刀刃114以切削种子3。

(5)被切削种子的收集

在用刀刃114切削之后，磁体组件102和切削组件110被倒转，夹具被松开，并且底座123被移去(例如见图2A)。由于刀刃114在切削过程中移向一侧，被切削种子60位于刀刃114的井中并从种子剪片或者样本34中分离出来。然后磁体组件102和切削组件110可再次被倒置于48-井盘的上方以收集被切削种子60并且把被切削种子60编入索引。

(6)样本的收集

磁体组件102从切削组件110的撤回释放施加于种子剪片或者样本34上的磁力。在此实施方案中，其上具有磁力活性的涂层的种子从不直接地捆系于磁体组件102的磁体。在切削组件110中每个井的底部有一个薄的1/16″塑料层，其上搁有磁体。该层足够薄以致磁性仍然穿过塑料并且吸引被铁基涂层覆盖的种子。当磁体组件102被提升时种子碎片被释放，因为塑料阻止它们继续伴随磁体组件。另外刀刃114返回至其原先位置的移动将使种子剪片或者样本34暴露。样本34放入具有四十八个井的索引盘的其中一个相应的井之中。

(7)后处理

类似于之前已被讨论过的，种子剪片或者样本34可用本领域已知工序进行处理以得到关于种子3的生物化学、遗传学、或者表型的信息。生物化学、遗传学、或者表型的信息能为植物科学家使用以选择将哪一个种子进一步用于植物推进实验或者其它的基于植物的研究和开发中。与被选择的种子剪片34一致的切削种子60(借助它在被切削种子索引盘中的位置与被选择的剪片或者样本在样本索引盘中的的位置相配)随后可被输送或者运送至适宜生长的场所并且将其加以种植和培育以进一步在实验中使用。

第二概念的实施方案1也均衡与本发明背景技术详细列明的目标(a)-(f)相关的各种问题和要素。

(a)成活力

用适度锋利的刀刃口(多个刀刃口)穿过种子以切断样本的切削或者斩切能被控制以便不会明显地影响被取样种子的发芽潜力。通过刀刃口、材料、力、速度、运动范围、以及刀刃的其它可控要素的适当选择，即使相对小的种子也能被非破坏性地取样。在玉米的例子中，刀刃和切削参数使得来自冠部的剪片的切削或切断不会对被取样种子造成破坏切削。

(b)样本量

使用磁性材料的自动定向既促进吞吐量，也获得有用的样本。使用刀刃的受控切削能提供有用数量的样本。相对于累积钻孔的体积，能调整刀刃以去除足够尺寸的单个大块种子从而用常规测试化验获得有意义的实验结果。通过相对简单的排列变化调整刀刃从而调整样本的尺寸。

(c)样本位置

不仅样本尺寸，而且样本位置也能被控制。如前所述，关于玉米种子，从某种子位置取样(例如从胚饱上或者靠近胚饱，因为它会影响种子的成活力)可能是不期望的。种子的方向可相应地调整。自动定向能帮助实现此目标。

(d)吞吐量

此第二概念至少可部分地自动化或者被配置，以在从样本提取到进一步利用一个一个地处理单粒种子期间提高效率和吞吐量。通过斩切刀刃同时切削众多种子促进了高吞吐量。如图2A-2C所示，能将器具设计成同时从大量种子(例如，24或48或更多)中切断或切削样本。尽管在这些例子中需要一些人工处理(例如将磁体组件102和切削组件110放入一批冠部涂以有磁力活性的涂层的种子中，并且随后将磁体组件102和切削组件110放入底座123中)，但是一旦复数的种子通过复数的磁体各自被抓取并自动定向，那组种子的样本收集就相对迅速了，因为所有的样本基本上是同时获取。随着时间的推移，以及许多组的种子，这能提高吞吐量。磁性定向装置有助于实现基本的自动操作。定向是自动的。如上所述，样本和被取样种子的收集是相当高效和快速的。例如，即使将样本直接放入至少井的数目与磁体一致的井盘中，也能提供明显好于常规的种子取样方法的吞吐量水平。

(e)避免污染

干净地从被取样种子切下样本并且保持对样本污染风险的隔离控制。例如，通过刀刃切削一般不产生能够导致污染问题的碎屑、微粒、或者灰尘。产生的是来自种子的单独大块的样本剪片。即使刀刃不同于激光束，它将在物理上邻近种子，但是通常仍不会产生灰尘和碎屑。在每次切削之后刀刃的清理是理想的，但是可能不是必须的。

(f)跟踪样本

样本和被取样种子处理的基本自动化能促进在样本和取样于其中的种子之间、和/或在样本之间或者在种子之间的自动化或者半自动化的相互关系。自动化或者自动地定向和隔离以及收集样本和被取样种子帮助实现此目标。

另外注意，为自动定向将有磁力活性的物质或者组成部分涂敷于种子上既帮助实现以上所有目标，又帮助实现步骤的自动化或者至少半自动化以提高来自复数的种子的样本收集的吞吐量。

此实施方案再显示一个相比于激光切削具有更低复杂性、更低成本，以及更轻便的系统。它还实现高吞吐量的水平，尽管其牵涉成组种子的成批处理以及一些人工处理。

2.实施方案2(图2B)

图2B表明与图2A实施方案类似的实施方案，同时该实施方案具有以下的显著差异。

磁体组件具有二十四个磁性的柱而不是四十八个。

在用刀刃114切削时不是用泡沫垫来帮助固定种子3，而是用弹簧承载的柱128。柱128安装于板130，板130可穿过槽132插入底座124并从底座124中移开。二十四个弹簧承载的柱128通过弹簧向外偏置，但是用足够的力顶着远侧的杯状或者漏斗状端部能将它们压下。

被切削种子60的收集类似于在先前实施方案中所描述的。

注意图2B显示的是一个可选的24-井漏斗140，其具有二十四个井142在上面，其中的每一个终结于在其底部的子弹型管144。当图2B的组合在被切削种子60的切削和收集之后被松开并被分离时，漏斗140能被定位于常规九十六个井样本板的一个四分之一圆周的上方。种子剪片34如先前的实施方案中所述从磁体组件中释放，被导入漏斗140，并被收集入九十六个井样本板的一个四分之一圆周的分离井。

第二概念的第二实施方案以与此第二概念的第一实施方案相类似的方法均衡有关种子取样的问题和要素。它以类似的方法处理详细列明的目标(a)-(f)。

3.可选择和替换的实施方案

对于本领域的普通技术人员显而易见的变化将包括于此描述中。能根据需要和意愿选择组成部分的尺寸和构造。

注意图2C表明一个可选的样本收集方法。一组子弹型管能被保持在与漏斗140的二十四个位置相对应的位置。种子剪片34首先被收集于子弹型管中而不是将它们直接收集入标准的九十六个井样本板中。二十四个子弹型管能被倒置和被移入九十六个井样本板的一个四分之一圆周(见图2C的图“e.”和“f.”)。切削过程能被重复超过3次以装满九十六个井样本板的其它三个四分之一圆周。一旦装满，能够为九十六个样本进行生物化学、遗传学、或者表型测试。相应于九十六个样本的每一个被切削种子60能用另一个九十六个井板，或者用四个二十四个井板(如图2C的图“d.”所示)进行收集和编入索引。

如上所示，样本板被配置以九十六个井，这是植物科学家实践的许多分析方法的常规数目。其它尺寸的样本板也是有可能的，例如12、24、48和384个井的模型。

D.第三概念——连续地在单粒种子上钻孔并通过真空收集碎屑(图3A-F)

1.实施方案1

a)器具(图3A-3D)

图3A显示的是已从玉米穗脱壳的被分离种子3。不同于第一和第二概念的实施方案(已在上面讨论)，种子3未被涂以铁基涂层。它被定向在相对于手持式钻孔机202(例如来自美国威斯康辛州Racine的Dremel的许多转动工具的任何一个，如型号#395类型5)的钻头203(例如直径0.035英寸)的表面上，手持式钻孔机202运转于，例如，近似2万转/分钟。一个本领域的普通技术人员应当理解，广泛范围的转/分钟包含在内。例如，此实施方案将包括转/分钟的范围从50转/分钟直到几十万转/分钟。

钻孔机202被改进以包括围绕钻头203的透明(例如塑料)圆锥体206。圆锥体206沿着钻头203的长度，起到钻孔机202实际深度的量具作用。圆锥体206内部的几何构造将起到相对于核3末端限制钻头203(例如微碳化物)的钻孔深度的作用。钻孔机202在其夹头中还接受一系列直径的钻头203。

钻孔机202还被改进以通过真空管208使真空或者抽吸源与圆锥体206的内部流体相通。当将真空源应用于真空管208并且操作钻孔机202钻入种子3时，通过钻孔从种子3分离的碎屑经过真空管208被抽吸至真空管208的远端。

图3B-D显示的是一个真空箱212，真空泵213以流体相通的方式可运转地连接于该真空箱212。真空泵213(例如常规的、商业上可获得的具有1^1/4英寸内径，2^1/4英寸外径软管的5^1/2马力，16加仑真空吸尘器)的运转从真空箱212中排出空气。其底部向各个井开放的多井样本板214安装于真空箱212顶部上的开口的上方。可渗透空气的过滤器216置于真空箱212的底部和真空箱212之间。如图3D所示，真空管208的远端209与对应于被钻孔的种子3的样本板214的适当的井流体相通，并且碎屑通过真空箱212中部分真空所产生的吸力被真空抽出、输送和沉积于该井中。

当来自种子3的碎屑沉积于该井中达到期望数量时，钻孔被终止，种子3被编入沉积碎屑的索引，真空管208的远端放入样本板214的随后的井中，并且下一个种子3被钻孔且其碎屑沉积于样本板214中。

如图3B和C所示，样本板214被配置以九十六个井，这是植物科学家实践许多分析方法的常规数目。其它尺寸的样本板也是预期的，例如24、48和384个井的模型。

图3A和B显示的是一个改进钻孔机202的可选的特征。压缩空气源(未示出但是可以是，例如，家庭店铺或者汽车库尺寸的空气压缩机)可通过压缩空气管210流体相通地连接于圆锥体206(这里从对侧到真空管208)。在选定的时间(例如在每粒种子3上钻孔之后)，真空管208的远端209可从样本板214中移去，并将压缩空气源打开以清扫真空管208、圆锥体206和钻头203。

b)操作

(1)预处理(图1B)

种子3的预处理仅是将其从它的穗中脱壳并被分离，以便能将其手工放置于合适钻孔的位置。

(2)分离

正如所认识到的，工作人员将通常保持对被分离的种子3来源的跟踪，以便能保持每粒种子、它的来源和来自其钻孔的碎屑之间的联系。

(3)定向

工作人员将手工操作种子3和钻孔机202以为种子3选择钻孔位置。

(4)取样钻孔

钻头203的大小和深度将预先加以选择以与从种子3收集的碎屑量保持一致。

如前所述，优选的是碎屑量、钻孔深度、以及种子3的其它处理产生足够的碎屑以便对碎屑进行准确的生物化学、遗传学、或者表型测试同时对钻孔之后的种子3的发芽潜力产生最小的影响。

业已发现，使用海绵状的、粘土状的、或者粘性的表面是有益的，在该表面上将种子钻孔以在钻孔期间将该种子保持于适宜位置的，并且还增强出自钻孔的碎屑的真空度升高。

(5)样本的收集

在现在的例子中，碎屑的平均尺寸是在0.5和20mg之间。

(6)被切削种子的收集

被钻孔的种子60被导引至适当的井板的各个井中，其井位置与对应的碎屑在样本板214中的井位置相同或相关。

(7)时间安排

钻孔时间量可根据需要或期望进行调整，但是只要可获得足够量的碎屑优选将钻孔时间减至最少。

(8)后处理

可如前所述进行碎屑的生物化学、遗传学、或者表型测试。被钻孔的种子与包含期望的生物化学、遗传学、或者表型特征的碎屑相关联，这些特征它们能被相应地使用。

此第三概念的实施方案1同样均衡与本发明背景技术详细列明的目标(a)-(f)相关的各种问题和要素。

(a)成活力

样本的受控钻孔已显示没有明显地影响被取样种子的发芽潜力并且提供有用数量的样本。通过钻头尺寸、构造和材料、以及钻孔力度、速度、运动的范围、以及钻孔机的其它可控要素的适当选择，即使相对小的种子也能被非破坏性地取样。在玉米的例子中，上述钻孔机和钻孔的参数允许将出自胚乳的钻孔从被取样种子非破坏性地去除。

(b)样本量

通过控制钻头的尺寸和速度、以及钻孔深度能在数量上控制样本量，从而控制种子碎屑或者从种子分离的样本的量。能将取样控制以减少去除太多样本的风险。

(c)样本位置

不仅样本的尺寸，而且样本的位置能被控制。如前所述关于玉米种子，从某种子位置的取样可能不是期望的(例如从胚芽上或者靠近胚芽处，因为它会影响种子的成活力)。钻孔可加以人工或者另外的方式控制。钻头相对于种子的方向可相应地加以调整。钻孔机的人工控制与一些操作人员培训和技能使这更容易。定向能够帮助实习此目标。例如，如关于图2D和E所述，多井盘或者板可为每粒种子配以接收器，所述接收器帮助种子定向。复数的种子可放置于这样的接收器中的适当位置。随后钻孔机可从种子移动到种子以为每粒种子单独取样。一致的定向(例如对于玉米种子而言是冠部向上)将暴露适当的位置以便取样。

(d)吞吐量

在一个实施方案中，尽管钻孔是手工完成的，一些步骤的自动化或者至少半自动化提高样本收集的吞吐量。其它步骤能够促进吞吐量。例如，为连续钻孔和样本收集而做的将复数的种子放入井或接收器中的准备是提高吞吐量的另一个方法。为钻孔做准备，至少将一组种子陈设并将其部分地定向和支撑。而且，通过真空自动地将钻孔向下拖拉至过滤器上分离位置的样本处理能比从每粒种子收集碎屑更快速，并且随后人工将每个样本数量转移至容器或者井。

(e)避免污染

样本的真空收集减少样本的污染风险。为清理钻孔机和管而使用的压缩空气减少污染风险并提高吞吐量。即使钻孔能产生或者扰乱一些灰尘或者碎屑，并且钻头将在物理上邻接种子，且连续地邻接种子、但是围绕种子的真空收集减少污染的风险。在每次取样之后钻头的清理是期望的，但可能不是必须的或者可能在确实产生或者扰乱灰尘或者碎屑的样本收集方法方面减少污染风险。通过使用压缩空气的钻头的自动或者半自动的清理是一个减少交叉污染风险的清理方法。样本之间的清理能使用受压空气和/或真空，或者在撞击下一个样本之前钻入惰性材料。

使用真空，井或者被钻孔的种子上方的任何东西被堆积于单一的点。在这些实施方案中的其中一些，样本碎屑堆积于板中过滤器纸或者薄片上的单一的点或者区域。借助于可能逸出真空源的细微的颗粒，增加过滤器进一步减少污染的风险。同样地，真空允许样本的收集而不改变样本。

(f)跟踪样本

样本和被取样种子处理的基本自动化能促进在样本和取样于其中的种子之间、和/或在样本之间或者在种子之间的自动化或者半自动化的相互关系。样本和被取样种子的自动化或者自动的定向和分离以及收集帮助实习此目标。

关于钻孔实施方案，详细列明的目标也被均衡。尽管所述的实施方案的确牵涉一些手工的行为时，由此，吞吐量可能不一定像一些其它实施方案那样高，但是器具和方法不是非常复杂或者昂贵，其能被高效的传授，并且相对经济。

2.实施方案2(图3E-F)

关于图3A-D的概念的变化在图3E-F中加以说明。具有九十六个种子井的种子盘220通过框架安装于样本盘214的上方。九十六个管213与相当于种子盘220中互补开口的单独开口221和样本盘214的各个井一起连接于集合管。图3E为清楚说明只显示了一个管213；图3F显示出了所有的九十六个管。

九十六个种子3被放置在种子盘220的九十六个井中，一个种子一个井。如前所述，真空源213被打开，它在真空箱212中抽出真空。随后钻孔机202的钻头203被工作人员手工插入种子盘220的第一井并且其中的种子3被钻适宜的量。钻孔产生的碎屑于是自动地从井的集合管底部221退出，穿过相应的管213，并进入在样本盘214中的相应的井。处于样本盘井下方的过滤器216允许吸力穿过管213将碎屑带至样本盘井，但是在该样本板井中停止并收集碎屑。

此实施方案通常将每粒种子3设定位置以立即收集样本，至少在被定位的种子盘井中。朝向种子盘220的井的开口大至足以允许进入钻头203以及或许部分夹头。它们可具有切去顶端的圆锥体形状，该圆锥体形状将趋向自动地将玉米种子的顶端帽部向下定向，因为玉米种子的顶端帽部端通常具有比冠部更小的横截面积。

可选地，商业上可获得的种子计数盘(来自美国俄勒冈州杰弗逊的Hoffman制造公司的适于每个应用的定制品)可用于将九十六个种子3定位在适当的间隔位置，并且随后在一个步骤中，使所有的九十六个种子同时地落入在图3E的种子盘220的单个井中。随后，在种子盘220中可以开始连续地在一个种子接一个种子上钻孔，同时出自每个被钻孔种子的碎屑自动地通过真空被导引至相应的样本盘214井。

如同所认识到的，此实施方案不要求抽出真空作为钻孔机的一部分。

类似于第一实施方案，此涉及钻孔的第二实施方案能满足至少一些详细列明的目标(a)-(f)。

3.可选择和替换的实施方案

对于本领域的普通技术人员显而易见的变化将包括于此描述中。

例如，许多方法和结构的任何一个用于调整钻孔深度或者控制钻孔深度。在此实施方案中，圆锥体206可以是弹簧承载的，这样通过一个或者多个弹簧将其保持在向外的位置中。当操作钻孔机202以将圆锥体206带入围绕位于一表面上的种子3的位置并且随后将其向下移动时，圆锥体206将贴着该表面并允许钻孔机202及其钻头203向下移动进入种子3直至圆锥体206碰撞钻孔机202上的终点止动装置。这将限制钻头203能够钻入种子3的距离。

可能使用替换的工具来提取种子的样本。一个例子将是小的往复锯或者雕刻工具来从种子3上提取薄片样本。

种子3可被预先定位在粘土基体或者另一个载体中的间隔位置中，并且随后载体中的每粒种子被在适当的位置上钻孔，同时每次钻孔产生的碎屑被收集并被编入索引。

上述的多井器具被配置以九十六个井，这是植物科学家实践了许多分析方法的常规数目。其它的井构造也是预期的，例如12、24、48和384个井的模型。

E.第四概念——在砂纸上的相关位置用砂纸从单粒种子上打磨碎屑，打孔以及收集来自砂纸的位置

1.实施方案1

a)器具(图4A-C)

业已发现，至少在一些情况下，通过用商业上可获得的砂纸(例如P150砂粒230N薄片砂纸，例如，来自美国明尼苏达州白熊湖的3M公司)轻微地打磨种子3的表面，能从种子3去除充足数量的样本碎屑。此外，砂纸趋向将碎屑保留于其表面上。喷雾固定剂可选择性地用于进一步将碎屑固定在砂纸上。

图4A-C的示例性实施方案使用一片砂纸600，其尺寸大小能打磨并保留碎屑以获得种子3的期望数目。在图4A中，砂纸600被展示具有16个这样的位置(例如行1，列1；行1，列2...行4，列4)，但是如图4D-F所示，优选的是更多的样本被同时提取(例如96个)。图4A-C显示了16个位置以阐明此实施方案的原理，但是在此例子中将应用96个位置。但是，应当理解，砂纸600的尺寸能拥有任何数目的位置，包括只有一个。

砂纸600通过常规工具(例如黏合剂，搭扣材料，或者夹具)固定于常规的商业上可获得的被倒置的轨道磨沙机的垫子602之上。它能通过框架或者座架(未示出)保持于被倒置的位置，以便其稳定并坚硬。

冲压板612(图4B)具有96个向下延伸的与砂纸600的96个样本位置相关的冲孔610。冲孔610末端的直径和形状可按一定尺寸制成以冲压砂纸600的断片，砂纸600在砂纸600的每个样本位置包含基本量的(或者所有的)出自种子的碎屑。适于末端的两个形状可以是长方形或者椭圆形(大约0.5英寸乘以0.25英寸)。具有与砂纸样本位置相对应的井数目的样本盘614可用于接住砂纸600的每个冲压出的断片601。

b)操作

(1)预处理(图1B)

种子3的预处理仅是它从其穗中脱壳。

(2)分离

正如所认识到的，工作人员将用手指或者用工具(例如手术钳、钳子、或者图4A的多叉的珠宝镊子606)手工地拾起单粒种子3并且将其轻微地向下压在砂纸600的适当位置上(见图4A)，同时轨道磨沙机马达604一直在运转直至它留下充足量的碎屑。然后工作人员将种子编入索引，拾起下一个种子3，移至下一个砂纸位置，并且重复。这将被重复直至所有的种子3已被取样或者砂纸600的位置用尽。

(3)定向

工作人员将手工地操作种子3以从种子3期望的部位磨下碎屑。

(4)样本分离

砂纸600的砂粒和磨沙机(例如1/4″轨道运动，标准的刨槽机速度控制器)的轨道操作将从种子3分离出碎片或者碎屑并将趋向将相同物保持于其砂粒中。这将基本上在砂纸上产生通过打磨而从种子3分离的碎屑的小区域。在图4A和B中，砂纸600被保持水平以阻止碎屑移动离开适当位置。为了将种子微粒更牢固地附着在砂纸上，砂纸可选择性地喷以密封剂，例如商业美术密封剂(例如，

可行的固定剂)。

如前所述，优选的是样本碎屑量足以用于准确的生物化学、遗传学、或者表型测试并且对取样之后的种子3的发芽潜力造成的影响最小。

(5)样本的收集

图4B说明一旦通过来自期望数量的种子3的碎屑沉积在砂纸600的适当的相应的位置上而完成样本分离，砂纸600被定位于样本盘614的上方，该样本盘614具有与砂纸600上的碎屑位置一致的数目及间距的井。冲压板612将被向下压在砂纸600上，冲孔610在砂纸600上和井下面的适宜直线排列的相应位置中。如图4C所示，冲孔610被配置以冲压或者切去包含出自种子3的碎屑的砂纸600的小断片601。冲压出的断片601将通过重力落入适当的相应的样本盘井。

(6)被切削种子的收集

被打磨的种子3可被导引至适当的种子板的各个井中，其井位置与对应的样本在样本板中的井位置相同或相关。

(7)后处理

可如前所述进行碎屑的生物化学、遗传学、或者表型测试。与样本相关的被打磨的种子，如果因为其包含期望的生物化学、遗传学、或者表型特征而被选择，能随后被相应地使用。

碎屑能被相对轻松地从砂纸的冲压断片分离以用于分析。

此第四概念的实施方案同样均衡与本发明背景技术详细列明的目标(a)-(f)相关的各种问题和要素。

(a)成活力

受控的打磨已表明不会明显地影响被取样种子的发芽潜力并且提供有用数量的样本。通过选择适宜的砂纸砂粒和特性以及打磨力度、运动的范围，和打磨的其它可控的要素，即使相对小的种子也能被非破坏性地取样。在玉米的例子中，上述的打磨参数允许来自胚乳的打磨下的碎屑非破坏性地从被取样种子去除。打磨显示通过压或者撕对种子最小的损害风险。

(b)样本量

通过控制打磨的区域和深度能在数量上控制样本量，从而控制种子碎屑或者样本被去除的量。从种子去除的组织的位置同样能被基本控制。取样能被控制以减少去除太多样本的风险。

(c)样本位置

不仅样本的尺寸，而且样本的位置也能被控制。如前所述关于玉米种子，从某种子位置的取样可能不是期望的(例如从胚芽上或者靠近胚芽处，因为它会影响种子的成活力)。打磨可手动或者另外的方式控制。砂纸相对于种子的定向能被相应地调整。定向能帮助实现此目标。例如，如关于图4D所述，盖或者板(或者一些其它的种子固定装置)可配以适于每粒种子的接收器，所述接收器促进种子的定向。复数的种子可放置于这样的接收器中的适当位置。由于种子对于砂纸相对一致的方向(例如对于玉米种子是冠部)，随后能将盖相对于砂纸移动以同时从基本相同的位置取样于每粒种子。

(d)吞吐量

此打磨处理方法的一些形式是自动化的以提高从复数的种子的收集样本的吞吐量。在一个实施方案中，尽管打磨是手工完成的，一些步骤的自动化或者至少半自动化提高样本收集的吞吐量(其中一个例子在第二实施方案中有加以描述和说明)。但是进一步地，对于所描述的实施方案，通过同时冲压容纳复数种子的砂纸的断片并将它们移至编入索引的位置的样本处理能比从每粒种子收集碎屑更快速，并且随后手工将每个样本数量转移至容器或者井。

(e)避免污染

业已发现，从种子打磨下的碎屑(样本)趋于收容在砂纸上的适当位置。这既帮助减少样本的污染风险，而且还至少临时地提供适于样本的现成的存储装置。利用砂纸特性来收集并保持样本减少了污染风险并提高了吞吐量。即便打磨能产生或者扰乱一些灰尘或者碎屑，并且砂纸将在物理上邻接种子，但是容纳样本的冲压砂纸断片的收集是减少交叉污染风险的一种方法。每次取样之后冲压机的清理是理想的，但可能不是必须的或者可能在确实产生或者扰乱灰尘或者碎屑的样本收集方法方面减少污染风险。

(f)跟踪样本

样本和被取样种子处理的基本自动化能促进在样本和取样于其中的种子之间、和/或在样本之间或者在种子之间的自动化或者半自动化的相互关系。样本和被取样种子的自动化或者自动的定向和分离以及收集帮助实现此目标。

打磨概念可能牵涉一些手工的步骤。但是，它们均衡了详细列明的目标从而达到关于所有那些目标的可接受的水平。尽管它们可能没有达到或者接近其它概念所达到的所有那些详细列明的目标的水平，但是这些打磨实施方案不比一些其它的实施方案复杂和昂贵，并且可能要求更少的操作人员培训、校准和维护。同样地，如在打磨实施方案中所示，打磨概念能采用不同的形式，其中的一些在详细列明的目标上彼此之间变化。设计者能根据期望或者需要将详细列明的目标与其它的问题和要素加入选择系统作为要素。

2.可选择和替换的实施方案

对于本领域的普通技术人员显而易见的变化将包括于此描述中。

可选地，任何数目的不同类型的砂纸、打磨表面、粗糙的或者摩擦的表面能被合并入上述砂纸600的适当位置。例子包括但不限于大量的砂纸砂粒(例如40、80、150、240、400、600、1200、3000)和纸黏合剂、磨石、钢丝绒、或者锉刀。摩擦的材料不是有助于像砂纸那样地被冲孔，它们仍然能被用于产生种子样本碎屑。类似于在本文件第三概念中描述的种子钻孔，样本碎屑能随后被收集。

此外，存在若干选择用于产生已被收集于类似砂纸的材料上的种子样本碎屑的切去或者冲压。例子包括但不限于任何类型的手工或者动力操作的切削、剪切、冲压、或者激光蚀刻类型的工具。

图4D-F说明的是一个适于九十六样本系统的示例性实施方案。轨道磨沙机604可安装在箍状物622中(见图4D)，箍状物622被支撑在隔音箱620中。用于磨沙机604的电绳能伸出出口623。出口623能被密封和被隔音。如虚线所示，轨道磨沙机604的头部将向上延伸以围绕开口朝向箱620的平面，并且砂纸连接于它以便砂纸基本上填满朝向箱620的开口且位于该平面中。装上铰链的盖624包括96个长方形或者矩形的开口，这些开口形成用于插入96个玉米种子的引导模板626，每开口一个种子。注意开口的形状可加以选择以将96个种子的每个定位于类似的转动方向。当盖624铰链向上时种子能干涉配合从盖624的底部进入开口，并且随后在磨沙机604运转以从96个种子的每个磨擦碎屑进入砂纸上分离的不变相隔的位置时盖被向下转动且被向下压，或者当盖624被关闭于箱620上时种子可从盖624的顶端放入开口，以便每粒种子被期望的部分延伸穿过盖624。平板或者垫子能被压在盖620的顶部上面(伴随着96个种子处于适当的位置)并且再次操作磨沙机以从处于砂纸上分离位置中的每粒种子得到样本。正如所认识到的，通过将每粒种子定位在相对于砂纸的相同方向，能同时从96个种子的相同部分获得样本。

然后箱620的盖能够被回转并且砂纸被从磨沙机和箱620移去且被放置在砂纸盘640中(见图4F)。砂纸盘640位于液压冲孔机的底座中(见图4E)。液压油缸(未示出)可操作地设置于压机框架630上的安装板632和冲压板612上的箍状物636之间。当用于液压油缸的泵634开动时，冲压板612向下移到轨道638上，以致冲孔或者按扣610向下移动并穿过砂纸盘640中相应的冲压孔642。按扣620按一定尺寸制成以模拟冲压区域，来自打磨种子的样本沉积于其中。砂纸的冲压区域，样本位于其上，能够通过重力直接落入96个井索引盘或者板59或者63的相应的单个井中(见图4F)。

在此方式中，96个样本能被同时取自96个种子并被编入索引以进一步使用。能开动动力缸以使冲压板612返回至已升高的位置来准备用于下一个冲压操作。

正如所进一步认识到的，一些种子不需要相同的方向来取样。一个例子是大豆种子。在这样的案例中，相对于砂纸仔细地定向不是必须的。

F.示例性实施方案的概括

正如通过参考示例性实施方案所认识到的，每个实施方案显示器具和方法可加以设计以促进非破坏性地、快速和准确地从有用数量的玉米种子收集组织样本。一些概念不仅公开了从种子分离样本的方法，而且还在取样之前自动地将种子定位并定向。但是每个实施方案提供一个方面，该方面被认为是以至少一个形式描述一个来自现有技术的改进。

G.可选择和替换的实施方案

正如由那些本领域中的普通技术人员所认识到的，在此公开的发明的实施方案仅是示例性并且不包含它们所能采用的形式。对本领域的普通技术人员显而易见的变化将包括在本发明及其实施方案的范围内。

以下将阐明一些例子。

1.器皿

示例性实施方案中组成部件的尺寸、构造和材料可根据需要和期望变化。

2.方法

精确的方法步骤可根据需要和期望变化。

3.分离

分离不限于给定的具体例子。其它器具和方法当然也是可能的。

4.定向

铁基涂层和磁体作为自动定向种子的一种方法得到公开。这是特别适合于玉米种子的，因为当种子在穗上时可应用涂层，并且这自动导致涂层仅在种子的冠部上。于是，种子的冠部端被磁体吸引到邻接磁体，这些磁体依次使顶端帽部向外。

正如本领域的普通技术人员所认识到，一旦种子从穗分离，如果期望不同的方向，能将铁基涂层以不同的方式或者位置涂敷于种子。但是，当在穗上应用时应用是快速的并且合适用于复数的种子。

然而，请注意一些实施方案在切削之前允许调整种子3的方向，尽管它不是自动的。通过“自动的”意味着以基本上独立于外界影响或者控制的方式行动或者操作，或者操作不受人为干扰。

还请注意至少一些种子的定向可通过种子如何被插入，例如，图3E的种子板220，而手动地实现。这样结构的几何构造能够在一些情况下帮助定向种子。这可能对于具有不对称但是一致形状的种子特别真实。玉米是这样的一个例子。

5.种子准备

a)预处理

铁基涂层是一个实施方案的预处理步骤，该实施方案利用磁体来自动实现种子定位和定向。如在本文中其它处所讨论的，能以各种手段实现把静电材料应用到种子。可能的是将其它的物质应用于种子以全部地或者部分地实现至少类似的功能。例如，压敏材料或者其它的非永久黏合剂可应用到种子的至少一部分以便它将在某一方向粘附于取样位置。另一个例子是使用静电的或者带电粒子作为设备以将高磁性的可渗透性的(例如铁或者钢)材料(例如微粒、薄片或者断片)粘贴于种子之上。粉末涂敷是一种方法。

b)后处理

(1)密封

在取样之后种子处理或者类似物质可选择性地应用于种子取样区域之上。

例如物质(如石蜡)可放置或者涂敷于切削、钻孔区域或者被切削种子60的打磨区域之上。还存在商业上可获得的谷粒密封器(例如来自美国威斯康辛州富兰克林的ABR产品公司的Log-Gevity^TM产品)，其可用于防止干扰进入被切削种子60。

为了保护营养物防止种子腐蚀，另一个例子将是使用种子处理，例如Lockout^TM(Becker Underwood公司)。

(2)作用剂

取样之后，一种或多种物质可选择性地涂敷于种子。例子包括但不限于杀虫剂、肥料或生长增强剂、或者抗真菌作用剂。

一个具体例子是斑脱土，其具有抗真菌特性的自然物质。这样的物质能用于增加发芽潜力和减少对被切削种子60的致病攻击。商业上可获得的化学种子处理杀真菌剂包括一种来自美国田纳西州孟菲斯的Drexel化学公司的广谱杀真菌剂Captan^TM；以及来自美国北卡罗来纳州格林斯博罗的Syngenta的Apron^TM(甲霜灵)和Maxim^TM(咯菌腈)杀真菌剂。

6.分析技能

正如本领域的普通技术人员所认识到的，本方法包括本领域中几乎任何的已知方法，通过它将样本处理以得到生物化学、遗传学、或者表型信息。许多方法是充分记载并广为人知的。

7.应用

a)种子的类型

示例性实施方案和本发明不限于玉米种子，其实际上可应用于任何种子。大豆仅是一个例子。加拿大油菜是另一个例子。

b)应用

本发明的实施方案能应用于广泛范围的实验室化验和规程中，并且能被应用于植物研究的各种方面。本发明能被应用的一些(但不是全部)手段包括DNA和RNA提取并测试过程、基因型分型、用于基因被改造的种子对非基因被改造种子的选种、标志鉴定、用于偶然出现的测试、波谱学、食品研究、油化学和蛋白质生物化学。这仅是方法的抽样示例，其中本发明的实施方案找到应用并且其不在任何方面受限。

Claims (27)

1、一种取样种子的方法，其包括：

a.自动地将所述种子定位于预定方向上；

b.从所述种子移去可测量的样本。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述从所述种子移去所述可测量的样本不会导致所述种子的发芽潜力显著减少。

3、根据权利要求1所述的方法，其中所述自动地将所述种子定位于预定方向上的步骤包括：

i.将有磁力活性的物质涂敷于与所述预定方向有关的所述种子上的位置；

ii.以一种与所述预定方向有关的方式磁吸所述有磁力活性的物质。

4、根据权利要求1所述的方法，其中所述种子是玉米种子。

5、根据权利要求3所述的方法，其中所述种子是玉米种子并且所述种子上的位置是所述种子的冠部。

6、根据权利要求1所述的方法，其进一步包括自动地将众多种子定位于所述预定方向用于复数的种子的高吞吐量处理。

7、根据权利要求1所述的方法，其中所述自动地将所述种子定位于预定方向上的步骤包括：

i.将所述种子机械地限制于所述预定方向。

8、一种用于取样一个或者多个种子的器具，其包括：

a.将种子定位的装置；

b.当所述种子被定位时将所述种子定向于预定方向的装置；

c.当所述种子处于适当位置和预定方向时从所述种子的残余部分分离所述种子的样本的装置。

9、根据权利要求8所述的器具，其中所述将所述种子定位的装置包括磁体，并且所述将所述种子定向的装置包括所述种子上的有磁力活性的物质或者组成部分。

10、根据权利要求8所述的器具，其中所述将所述种子定位的装置以及所述将所述种子定向的装置包括接收器，所述接收器具有将所述种子机械地限制于所述位置和预定方向的几何构造。

11、根据权利要求8所述的器具，其中所述用于分离的装置包括：

a.激光束；

b.切削刃；

c.钻孔机；或者

d.摩擦表面。

12、根据权利要求8所述的器具，其进一步包括收集每个样本的容器和收集每个被取样种子的容器。

13、一种取样种子的方法，其包括：

a.从所述种子的残余部分分离样本，所述分离包括以下的一个或者多个：

i.没有明显地影响所述种子的发芽潜力；

ii.提供有用数量的样本；

iii.从所述种子的期望位置提供样本；

iv.最小化所述样本的污染风险；以及

v.在相对高的吞吐量速率下产生所述样本；

b.将所述样本转移至预定位置以进一步使用，所述转移包括以下的一个或者多个：

i.最小化所述样本的污染风险；

ii.在相对高的吞吐量速率下移动所述样本；以及

iii.跟踪所述样本。

14、根据权利要求13所述的方法，其中转移所述样本包括以下的一个或者多个：

a.抽吸；

b.压缩空气；

c.自动化的启动器；

d.机械的器皿；

e.重力；

f.在基片上。

15、根据权利要求13所述的方法，其中所述样本的预定位置与其它的样本相关联。

16、一种从单粒种子取样种子组织的方法，其包括：

a.从所述种子的所述残余部分分离所述种子的相对小的部分；

b.所述分离步骤适于：

i.对所述种子的所述残余部分是非破坏性的；以及

ii.提供所述种子的相对可测量的样本。

17、根据权利要求16所述的方法，其中所述分离步骤包括以下的一个：

a.切削；

b.钻孔；或者

c.打磨。

18、根据权利要求16所述的方法，其进一步包括收集所述样本以阻止样本的污染。

19、根据权利要求18所述的方法，其中所述阻止样本的污染的步骤包括由以下方式收集各个样本：

a.重力；

b.真空；或者

c.粘附于载体。

20、根据权利要求16所述的方法，其进一步包括在所述样本的分离之前由以下方式将所述种子定位并定向：

a.通过接收器或者容器的结构保留所述种子；

b.用工具保持所述种子；

c.通过表面的特性保留所述种子；或者

d.通过磁吸保持所述种子，其中有磁力活性的材料或者物质已被事先应用于与所述种子的期望方向相关联的所述种子上的位置。

21、根据权利要求16所述的方法，其进一步包括将所述样本和所述种子之一或者二者同时编入索引系统。

22、根据权利要求16所述的方法，其进一步包括在所述包括生物化学、遗传学、或者表型测试的应用中使用所述样本。

23、根据权利要求22所述的方法，其中所述生物化学、遗传学、或者表型测试包括以下的一个或者多个：

a.DNA提取；

b.RNA提取；

c.基因型分型；

d.用于基因被改造的相对非基因被改造的T1种子的选种；

e.标志鉴定；

f.用于偶发出现的测试；

g.波谱学；

h.食品研究；

i.油化学；以及

j.蛋白质生物化学。

24、根据权利要求23所述的方法，其进一步包括利用所述生物化学、遗传学或者表型测试以确定关于在植物推进实验中所述剩余的种子的使用。

25、根据权利要求24所述的方法，其中所述种子包括玉米种子、加拿大油菜种子、或者大豆种子。

26、一种取样种子的方法，其包括：

a.产生受控的激光束；

b.将所述种子定位于与所述激光束相关的预定方向；

c.将激光束穿过所述种子或者所述种子穿过所述激光束以从所述种子非破坏性地切削样本。

27、根据权利要求26所述的方法，其进一步包括对于若干种子重复步骤b和c。

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