CN103461117A - 全自动物理诱变育种机 - Google Patents

Abstract

一种全自动物理诱变育种机，包括外壳（1）、吊架（2）、步进电机（3）、辐射台（4）、横梁（5）、滚轮（6）、移动吊架（7）、电磁吸盘（8）、激振器（9）、电机（10）、导轨（11）、程控台（12）、旋转仓（13）、振动仓（14）、托种台（15）、固定柱（16）、变速器输出轴（17）、变速器（18）、旋转电机（19）；其中辐射台（4）由α射线发射器（4-1）、β射线发射器（4-2）、γ射线发射器（4-3）、Χ射线发射器（4-4）、紫外辐射器（4-5）、微波粒子辐射器（4-6）。本发明的全自动物理诱变育种机，可实现静态和动态情况下物理诱变育种过程的多种程序自由组合和各种育种工序的全自动变换，因此具有很高的应用价值。

Description

全自动物理诱变育种机

技术领域

 本发明涉及一种机电设备，具体涉及全自动物理诱变育种机。

背景技术

诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株或个体，进而培育成新的品种或种质的育种方法，它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术；物理诱变育种主要是通过辐射诱变方式，即用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、紫外辐射以及微波粒子辐射等物理因素诱发变异。当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多化学性质十分活跃的自由原子或自由基团。它们继续相互反应，并与其周围物质特别是大分子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。由此又影响到细胞内的一些生化过程，如 DNA合成的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。由于染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数目的变异即染色体突变，而DNA分子结构中碱基的变化则造成基因突变。那些带有染色体突变或基因突变的细胞，经过细胞世代将变异了的遗传物质传至性细胞或无性繁殖器官，即可产生生物体的遗传变异。

但是物理诱变育种过程繁杂，周期长、程序与工艺缺乏规律性，各种辐射波对长期接触的技术人员有一定的伤害，并且传统物理诱变育种多采用静态辐射诱变育种方式，即将种子放置在静态工作台上进行各种照射，缺乏种子在高速运动状态下的多方式辐射诱变育种的研究，尤其是尚未见到过相关的实验设备，因此与国外发达国家相比，我国物理诱变育种研究水平相对较低。

发明内容

基于以上目的，本发明提出一种全自动物理诱变育种机，包括外壳1、吊架2、步进电机3、辐射台4、横梁5、滚轮6、移动吊架7、电磁吸盘8、激振器9、电机10、导轨11、程控台12、旋转仓13、振动仓14、托种台15、固定柱16、变速器输出轴17、变速器18、旋转电机19；其中辐射台4由α射线发射器4-1、β射线发射器4-2、γ射线发射器4-3、Χ射线发射器4-4、紫外辐射器4-5、微波粒子辐射器4-6。

本发明的全自动物理诱变育种机，其外壳1由带防辐射涂层的金属材料制造，除程控台12外，所有部件安装在外壳1内部；吊架2上端固定在外壳1的顶部，下端悬接辐射台4的中心旋转轴，步进电机3安装在辐射台4的中心位置，可以驱动辐射台4绕中心轴步进旋转；辐射台4的正下方是一根横梁5，横梁5的两端分别与外壳1两侧内壁安装的导轨11联接，在电机10的驱动下，横梁5可以沿导轨上下运动；移动吊架7上端安装在横梁5上，通过滚轮6和横梁5联接，移动吊架7的中间位置固定联接激振器9，在激振器9的作用下，移动吊架7可以通过滚轮6沿横梁5往复高频低幅振动，移动吊架7的下端固定联接电磁吸盘8，电磁吸盘8为外圆环、内十字梁架结构；外壳1的最下端中心位置安装旋转电机19，变速器18在旋转电机19上方与电机输出轴联接，旋转仓13在变速器18的上方，旋转仓13的下侧旋转轴与变速器输出轴17联接，旋转仓13为圆形盘状结构，左右对称结构；旋转仓13内部安装振动仓14，振动仓14上端面平面部分开设多个圆孔，端面的边沿为斜面锥形，斜面角度与旋转仓13上侧斜面角度接近，在振动仓14上面有三个吸爪，振动仓14的下侧安装四个支撑爪；振动仓14的下方安装托种台15，托种台15上有多个圆柱凸起，圆柱凸起的位置、数量和尺寸与振动仓14上圆孔的位置、数量和尺寸一致，因此圆柱凸起正好可以伸进圆孔内，托种台15可以与振动仓14垂直方向上发生一定的位移，位移的大小可以控制圆柱凸起伸进圆孔后形成的圆洞的容积；在旋转仓13的下侧底盘上，环状安装四个固定柱16，其具体位置与振动仓14下侧的四个支撑爪正好接触，因此当旋转仓13转动时，可带动托种台15和振动仓14同步转动；程控台12安装在外壳1外侧，具有编程、控制功能，通过数据线对内部各部件的工作进行控制。

本发明的全自动物理诱变育种机，可实现静态和动态情况下物理诱变育种过程的多种程序自由组合和各种育种工序的全自动变换，因此具有很高的应用价值。

附图说明

图1是本发明的育种机整体结构剖面示意图；

图2是本发明的育种机的辐射台结构图；

图3是本发明的育种机的辐射台吊装示意图；

图4是本发明的育种机的振动仓的剖面示意图；

图5是本发明的育种机的振动仓的仰视外观图；

图6是本发明的育种机的振动仓的俯视外观图；

图7是本发明的育种机的电磁吸盘仰视外观图；

图8是本发明的育种机的托种台俯视外观图；

图9是本发明的育种机的旋转仓剖面图。

具体实施例

本发明的一种全自动物理诱变育种机，主要包括外壳1、吊架2、步进电机3、辐射台4、横梁5、滚轮6、移动吊架7、电磁吸盘8、激振器9、电机10、导轨11、程控台12、旋转仓13、振动仓14、托种台15、固定柱16、变速器输出轴17、变速器18、旋转电机19；其中辐射台4由α射线发射器4-1、β射线发射器4-2、γ射线发射器4-3、Χ射线发射器4-4、紫外辐射器4-5、微波粒子辐射器4-6组成。

本全自动育种机外观为长方体形状，外壳1由带防辐射涂层的金属材料制造，除程控台12外，所有部件安装在外壳1内部；吊架2上端固定在外壳1的顶部，下端悬接辐射台4的中心旋转轴，步进电机3安装在辐射台4的中心位置，可以驱动辐射台4绕中心轴步进旋转；辐射台4的正下方是一根横梁5，横梁5的两端分别与外壳1两侧内壁安装的导轨11联接，在电机10的驱动下，横梁5可以沿导轨上下运动；移动吊架7上端安装在横梁5上，通过滚轮6和横梁5联接，移动吊架7的中间位置固定联接激振器9，在激振器9的作用下，移动吊架7可以通过滚轮6沿横梁5往复高频低幅振动，移动吊架7的下端固定联接电磁吸盘8，电磁吸盘8为外圆环、内十字梁架结构；外壳1的最下端中心位置安装旋转电机19，变速器18在旋转电机19上方与电机输出轴联接，旋转仓13在变速器18的上方，旋转仓13的下侧旋转轴与变速器输出轴17联接，旋转仓13为圆形盘状结构，左右对称结构；旋转仓13内部安装振动仓14，振动仓14上端面平面部分开设多个圆孔，端面的边沿为斜面锥形，斜面角度与旋转仓13上侧斜面角度接近，在振动仓14上面有三个吸爪，振动仓14的下侧安装四个支撑爪；振动仓14的下方安装托种台15，托种台15上有多个圆柱凸起，圆柱凸起的位置、数量和尺寸与振动仓14上圆孔的位置、数量和尺寸一致，因此圆柱凸起正好可以伸进圆孔内，托种台15可以与振动仓14垂直方向上发生一定的位移，位移的大小可以控制圆柱凸起伸进圆孔后形成的圆洞的容积；在旋转仓13的下侧底盘上，环状安装四个固定柱16，其具体位置与振动仓14下侧的四个支撑爪正好接触，因此当旋转仓13转动时，可带动托种台15和振动仓14同步转动；程控台12安装在外壳1外侧，具有编程、控制功能，通过数据线对内部各部件的工作进行控制。

本发明能够实现的物理诱变育种方式主要包括植物种子在静止状态、高速离心旋转运动或高频低幅振荡状态下的各种射线或微波粒子辐射、紫外照射以及磁场照射等，详细工作过程如下：（1）种子在静止状态下的诱变育种。将待培育的种子放在振动仓14的上面，由于托种台15被下面旋转仓13的中心立柱支撑，托种台15上的圆柱凸起完全伸入振动仓14的圆孔内，圆柱凸起的上端面与振动仓14的圆孔上表面水平，因此种子不会漏入圆孔内，此时，根据育种的要求，辐射台4的六个辐射面上安装的α射线发射器4-1、β射线发射器4-2、γ射线发射器4-3、Χ射线发射器4-4、紫外辐射器4-5、微波粒子辐射器4-6在步进电机3的驱动下，可绕辐射台4的中心轴步进旋转，按照既定的程序对种子进行辐射或照射，电磁吸盘8也可对被培育的种子进行电磁照射。（2）种子在高速离心旋转运动状态下的诱变育种。旋转电机19转动后，经过变速器18变速后，变速器输出轴17带动旋转仓13高速旋转，同时旋转仓13内侧底盘上安装的四个固定柱16和振动仓14下面的四个支撑爪紧密接触，因此带动振动仓14同步旋转，由于振动仓14的圆孔与托种台15的圆柱凸起是插入式接触，因此托种台15也同步旋转，当转速达到一定速度，振动仓14上面的种子受离心作用的影响，向边缘移动，当转速足够大时，种子通过振动仓14的边缘斜面，被甩到旋转仓13上，种子在旋转仓13内高速旋转，由于旋转仓13的直径比较大，种子进行高线速度的旋转运动，同时种子可根据预设的程序接受各种辐射照射从而进行诱变育种；当旋转仓13逐渐停止后，由于旋转仓13上独特的锥斜面体结构设计，种子受重力作用，会自动滑落回振动仓14内；振动仓14上面的三个吸爪为尖角形设计，如图6所示，这样种子从振动仓14移动到旋转仓13或从旋转仓13移动到振动仓14的过程中，吸爪位置的种子不会被阻挡，可实现全部自动移动，不会出现部分种子被吸爪阻隔的情况。（3）种子在高频低幅振荡状态下的诱变育种。在电机10的驱动下，电磁吸盘8随移动吊架7沿导轨11进行垂直运动，电磁吸盘8的外圆环直径和振动仓14上面的三个吸爪所形成的圆形直径一致，因此当它们接触后，电磁吸盘8设计有电磁铁功能，因此在电磁力的作用下外圆环和三个吸爪牢固吸紧，电机10驱动移动吊架7向上移动，因此电磁吸盘8将振动仓14从旋转仓13内吸出，托种台15在振动仓14下侧的四个支撑爪的拖动下，也被拖离旋转仓13；当振动仓14被吸出后，托种台15在振动仓14内部，受重力作用，能够和振动仓14产生垂直方向的相对位移，位移最大距离为托种台15的下底面被振动仓14的四个支撑爪的上端面托住为止，此时托种台15上的圆柱凸起和振动仓14上的圆孔发生一定的垂直方向相对位移（计算位移距离时，使圆柱凸起不能完全脱离出圆孔），此时振动仓14上出现相应的圆洞，激振器9首先对移动吊架7产生轻微的水平激振力，移动吊架7沿横梁5水平振动，振动仓14同步振动，其上的种子在缓慢振动的作用下会逐步落入圆洞中，然后加大激振力和激振频率，此时种子在振动仓14的圆洞内会形成高频低幅振荡运动，被培育的种子在这种运动状态下可按预设的程序接受各种辐射照射；当振荡停止后，电磁吸盘8下降，将振动仓14放回旋转仓13内，托种盘15受旋转仓13内部中心支撑柱的顶撑，与振动仓14产生相对位移，圆洞内的种子被托种盘15的圆柱凸起顶出，回到振动仓14表面。（4）控制台12是执行程序的输入、传输和控制装置，可以将诱变育种的各个工序和方式在人工预设的情况下进行任意搭配控制，实现人工干预下的长周期，反复性的全自动物理诱变育种。

Claims (1)

1.一种全自动物理诱变育种机，包括外壳（1）、吊架（2）、步进电机（3）、辐射台（4）、横梁（5）、滚轮（6）、移动吊架（7）、电磁吸盘（8）、激振器（9）、电机（10）、导轨（11）、程控台（12）、旋转仓（13）、振动仓（14）、托种台（15）、固定柱（16）、变速器输出轴（17）、变速器（18）、旋转电机（19）；其中辐射台（4）由α射线发射器（4-1）、β射线发射器（4-2）、γ射线发射器（4-3）、Χ射线发射器（4-4）、紫外辐射器（4-5）、微波粒子辐射器（4-6），其特征在于，所述外壳（1）由带防辐射涂层的金属材料制造，除程控台（12）外，所有部件安装在外壳（1）内部；吊架（2）上端固定在外壳（1）的顶部，下端悬接辐射台（4）的中心旋转轴，步进电机（3）安装在辐射台（4）的中心位置，可以驱动辐射台（4）绕中心轴步进旋转；辐射台（4）的正下方是一根横梁（5），横梁（5）的两端分别与外壳（1）两侧内壁安装的导轨（11）联接，在电机（10）的驱动下，横梁（5）可以沿导轨上下运动；移动吊架（7）上端安装在横梁（5）上，通过滚轮（6）和横梁（5）联接，移动吊架（7）的中间位置固定联接激振器（9），在激振器（9）的作用下，移动吊架（7）可以通过滚轮（6）沿横梁（5）往复高频低幅振动，移动吊架（7）的下端固定联接电磁吸盘（8），电磁吸盘（8）为外圆环、内十字梁架结构；外壳（1）的最下端中心位置安装旋转电机（19），变速器（18）在旋转电机（19）上方与电机输出轴联接，旋转仓（13）在变速器（18）的上方，旋转仓（13）的下侧旋转轴与变速器输出轴（17）联接，旋转仓（13）为圆形盘状结构，左右对称结构；旋转仓（13）内部安装振动仓（14），振动仓（14）上端面平面部分开设多个圆孔，端面的边沿为斜面锥形，斜面角度与旋转仓（13）上侧斜面角度接近，在振动仓（14）上面有三个吸爪，振动仓（14）的下侧安装四个支撑爪；振动仓（14）的下方安装托种台（15），托种台（15）上有多个圆柱凸起，圆柱凸起的位置、数量和尺寸与振动仓（14）上圆孔的位置、数量和尺寸一致，因此圆柱凸起正好可以伸进圆孔内，托种台（15）可以与振动仓（14）垂直方向上发生一定的位移，位移的大小可以控制圆柱凸起伸进圆孔后形成的圆洞的容积；在旋转仓（13）的下侧底盘上，环状安装四个固定柱（16），其具体位置与振动仓（14）下侧的四个支撑爪正好接触，因此当旋转仓（13）转动时，可带动托种台（15）和振动仓（14）同步转动；程控台（12）安装在外壳（1）外侧，具有编程、控制功能，通过数据线对内部各部件的工作进行控制。

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