CN105424405B - 高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统及方法，其特征在于：它包括操作平台和联机电脑，操作平台表面设置有排种区、取样区和保存区；排种区表面设置有用于对种子进行排列的种子振动盘和种子输送带，紧邻种子振动盘设置种子盒传输轨道，其上设置有第一板位；取样区表面的凹槽内设置有取样盒传输轨道，其上设置有第二板位；取样盒传输轨道一端设置有用于切取种子胚乳的激光枪移动轨道和激光枪；取样盒传输轨道上方还设置有用于将种子盒由排种区转移到取样区的第一导杆；保存区表面并排设置有第三板位和第四板位；保存区上方设置有用于将种子盒由取样区转移到保存区的第二导杆。本发明可以广泛应用于种子自动化取样及阳性种子挑选领域中。

Description

高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统及方法
技术领域
本发明涉及分子育种技术领域，特别是关于一种高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统及方法。
背景技术
生物技术和育种研究，以及种子产业正面临着严峻的挑战和危机，从传统的常规育种技术向依靠生物技术，信息技术，和自动化的转变是现代农业发展的必然选择。实现高通量分子育种的基本前提是首先实现高通量提取不同的高纯度DNA/RNA/蛋白/代谢物这是目前制约生物技术和分子育种效率的限速步骤之一。
常规分析方法都是先在田间种植大量群体，取植株叶片提取DNA/RNA。而采用单粒种子切取胚乳提取DNA可以先在室内进行目的基因的大规模筛选，只选择含有目的基因的籽粒种植于田间，继续进行下一步选育，这样可以大大提高玉米育种效率。此外，提取胚乳DNA不仅可以节省植物幼苗的培育时间，还可以打破地域种植季节限制，实现一年多代检测。从保证检测结果准确性考虑，由于切取胚乳后的剩余部分仍然可以在田间种植，真正实现室内鉴定结果与田间结果一一对应，克服了取样误差、田间出苗率、环境因素对室内鉴定结果与田间鉴定结果相关性的影响，能够保证室内检测结果的准确率。从生产成本考虑，提取胚乳DNA可以大面积节约土地，大量节约人力、物力和财力。所以，提取胚乳DNA进行检测符合现代植物育种的需求，该发明具有十分广阔的应用前景，不仅可以广泛应用于植物分子生物学领域，还可以应用于常规育种及品种保护，例如：1)分子标记辅助育种中用于目的基因的跟踪及定向选择，可以减少田间选择的不稳定性及经验依赖度。2)在转基因育种中具有更大的应用前景和空间，如转基因材料的检测、T1代进行纯合株系的鉴定、转基因玉米的回交转育筛选。3)转基因安全检测。2001年我国发布实施了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因及其产品实行安全评价制度。4)加快种子纯度的分子检测速度，在品种保护、纯度和真实性检测方面具有重要价值，对保证种子质量安全具有重要意义。5)常规育种中的自交系提纯，比如有些自交系在7代以后仍然在个别性状上出现分离，在田间根据植物学性状用肉眼选择提纯难度很大，而在实验室用分子标记方法很容易挑选出纯合的个体种植于田间。6)用于基因表达、代谢途径的研究
在种子检测时，有效种子样品准确的采样部位、高通量采集及防止大量样品采集中的交叉污染对结果的准确性有决定性作用。目前，国内常规种子取样是手工使用小钻头钻取胚乳，存在工作效率低、难以获得有用的样本量、存在重大污染风险、取样准确性低影响发芽率、严重依赖工作人员的技能等多种问题。例如，山东农业大学张春庆等人发明的玉米种子切割器(申请号：CN201220278079，公开号：CN202622864U)采用铡刀可以一次对一列种子进行切割，但为了避免污染，存在切割完一列种子就需要对刀具进行清洗或更换的问题。先锋高级育种国际公司发明的用于处理、定位和/或自动定向物体的装置、方法和系统(公开号为CN101573623A)在定位种子时需要先对种子进行包被铁基涂层才能实现对种子的磁性定向。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种准确、快速、高效的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：它包括一操作平台和一用于控制所述操作平台的联机电脑；所述操作平台表面设置有排种区、取样区和保存区三个操作区；所述排种区表面设置有种子振动盘、种子输送带和种子盒传输轨道；所述种子振动盘底部设置有一种子排出口，所述种子振动盘表面设置有一与所述种子输送带搭接的种子振动盘输出带；所述种子盒传输轨道紧邻所述种子振动盘设置，所述种子盒传输轨道靠近所述操作平台侧壁的一端表面固定设置有第一板位，所述第一板位上放置一种子盒；所述种子盒传输轨道另一端两侧设置有两可伸缩立柱，两所述可伸缩立柱之间通过横杆连接，所述横杆上设置有一翻转板，所述翻转板两侧中部还分别设置有一卡扣；所述种子振动盘输出带和第一板位下方还分别设置有一用于检测种子方向的图像识别传感器；所述取样区表面设置有一凹槽，所述凹槽内设置有取样盒传输轨道；所述取样盒传输轨道表面设置有用于取样的第二板位；所述取样盒传输轨道靠近操作平台侧壁的一端设置有激光枪移动轨道，所述激光枪移动轨道上设置有激光枪；所述取样盒传输轨道另一端设置有取样盒进出口；所述取样盒传输轨道上方设置有第一导杆，所述第一导杆滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第一轨道内，且所述第一导杆上还固定设置有一取样盒机械臂；所述保存区表面并排设置有用于保存种子样品的第三板位和用于保存阳性种子样品的第四板位；所述保存区上方还设置有第二导杆，所述第二导杆滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第二轨道内，且所述第二导杆上还设置有一单管抓取机械臂。
进一步，所述联机电脑内设置有排样模块、进样模块、图像识别模块、翻转模块台面轨道移动模块、取样模块、激光切割模块、样品保存模块和阳性样品挑选模块；所述排样模块用于对样品排列进行编辑记录；所述进样模块控制种子振动盘和种子输送带对种子进行排列；所述图像识别模块用于根据图像识别传感器对种子的方向进行识别；所述翻转模块用于控制所述翻转板使得种子盒内种子胚乳外露的高度一致，并将种子盒翻转180度，使种子胚乳向下；所述台面轨道移动模块用于控制所述操作平台上的种子盒传输轨道、取样盒传输轨道和激光枪移动轨道进行移动；所述取样模块用于控制所述第一导杆上的取样盒抓取臂将种子盒由种子盒传输轨道转移到取样盒传输轨道；所述激光切割模块用于对激光枪的激光切割力度和激光切割次数进行设置；所述样品保存模块用于控制所述第二导杆上的单管抓取机械臂将种子盒由取样盒传输轨道移动到所述第三板位进行样品保存；所述阳性样品挑选模块用于根据阳性种子鉴定结果将阳性种子挑选到阳性种子盒中进行保存。
进一步，所述种子盒采用96孔种子盒，其包括一盒底，所述盒底上设置有一96孔板架，所述96孔板架表面间隔设置有八排十二列共96个方孔，每一所述方孔内分别插设有一种子管；所述种子管包括两夹板，两所述夹板中部铰接将所述种子管分为上、下两部分，所述种子管上部的两夹板末端搭接在所述方孔边沿，所述种子管下部的两夹板侧面通过弹性材料连接，且下部的两夹板上还分别设置有一用于固定种子位置的卡扣；所述种子管上方还放置有一盒盖。
进一步，所述种子输送带采用可伸缩结构，其末端设置有一种子放置孔。
进一步，所述操作平台外部还设置有一用于保证操作人员安全的装置保护罩。
一种采用上述高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统的挑选方法，包括以下步骤：1)首先，联机电脑中的排样模块将种子的样品编号与种子盒上每一盒孔编号进行一一对应；2)进样模块、台面轨道移动模块以及翻转模块将种子按步骤1)编辑的顺序装满种子盒，并将种子盒移动到设定位置等待取样；3)取样模块控制第一导杆将排种区上装满种子的种子盒移动到取样区；4)关闭装置保护罩，在激光切割模块中设定好相关参数，由台面轨道移动模块控制激光枪对取样区上种子盒内的种子进行胚乳切割；5)种子盒中的种子全部切割完毕后，台面轨道移动模块控制取样盒传输轨道将取样盒从取样盒进出口移出，由操作人员取出装有胚乳样品的取样盒根据需要进行实验；6)样品保存模块控制第二导杆将切割完胚乳的种子盒转移到保存区进行保存；7)操作人员根据步骤5)中对取样盒中所有胚乳样品的实验结果，在阳性样品挑选模块中编辑种子盒中的阳性种子与阳性种子盒中盒孔的一一对应关系，并由阳性样品挑选模块控制第二导杆进行阳性种子保存。
优选地，所述步骤2)中，进样模块、台面轨道移动模块以及翻转模块将种子按步骤1)编辑的顺序装满种子盒，并将种子盒移动到设定位置等待取样，包括以下步骤：①打开装置保护罩，在种子盒传输轨道的第一板位上放置一种子盒，将种子倒入种子振动盘中；②进样模块控制种子振动盘和种子输送带周期性动作，使得种子振动盘上的种子通过振动进入种子振动盘输出带；图像识别模块根据种子振动盘输出带进口下方的图像识别传感器，检测进入种子振动盘输出带进口的种子是否为种子尖部在前、胚乳在后，若不是则不能进入种子振动盘输出带，保证进入种子振动盘输出带的种子都是胚乳在后；③当种子振动盘输出带将第一粒种子送入种子输送带的种子放置孔后，进样模块控制种子输送带延伸至种子盒的第一排第一列的方孔上方，并将种子尖部朝下放入该方孔内；这样，进样模块控制种子输送带依次将12粒种子放入种子盒第一排的各方孔内；④台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道移动一排的距离，使得种子盒的第二排与种子输送带平行；⑤重复步骤②到步骤④，直到种子盒内全部装满种子；该过程中，若进样模块检测到实际放入种子振动盘中的种子数目与排样模块中编写的数目不一致时，则发出提示消息并控制种子振动盘将错误种子由种子排出口排出；若进样模块检测到种子振动盘内没有种子，则控制种子振动盘和种子输送带停止动作，直到再次加入种子后继续动作；⑥图像识别模块根据第一板位下方的图像识别传感器对放入种子盒的所有种子进行最后检测，确保所有种子全部按照胚乳朝上的方向放入种子盒；⑦当种子盒内全部装满种子后，台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道移动一排的距离，使得种子盒正好处于翻转板正下方；翻转模块控制两可伸缩立柱向下收缩，使得翻转板向下移动将种子盒中种子向下压，使得种子盒内种子外露的胚乳高度一致，同时两边的卡扣将种子盒与翻转板扣紧，翻转模块控制可伸缩立柱上升后翻转，使得种子盒翻转180度后打开卡扣。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于排种区设置有种子振动盘和种子输送带，种子振动盘上的种子可以通过振动依次单粒的放入种子输送带中，可以高通量、快速、准确排列种子，并进行种子编号记录。2、本发明由于设置有种子输送带、翻转板、96孔种子盒，可以将种子定向(胚乳在下)，并采用低能激光准确切割种子胚乳，不会影响剩余种子的发芽能力。3、本发明由于设置有激光枪，采用低能激光可以高效、高通量切割种子胚乳，能够最大程度的避免样品间污染。4、本发明将种子胚乳切割成薄皮，可以减去下步操作中的样品震荡粉碎的步骤。5、本发明由于在操作过程中的每板样品都有一个唯一编号，不仅能保证每粒种子的样品名称能与各个板孔编号一一对应，还能保证种子每一步操作后的板孔编号与上一步板孔编号的一一对应，这样即使处理成千上万个样品，也能保证数据的准确性，避免样品编号错误的发生。6、本发明包括可以将种子单独挑出的96孔种子盒，同时设置有保存区，可以根据胚乳的鉴定结果，自动化挑选阳性种子集中保存，避免手工挑选发生错误，缩短挑选时间，减少样品储存空间。7、本发明由于联机电脑中设置有样品排列编辑记录模块、激光切割控制模块和阳性样品挑选模块，操作人员可以根据实际需要灵活设计各种实验参数，最大程度上满足各类型实验室需求。综上所述，本发明可以高通量、自动化对种子胚乳进行准确切割，不影响剩余种子的发芽能力，保证不会造成样品间的污染，本发明结构简单、操作简便，可以广泛应用于种子自动化取样及阳性种子挑选领域中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明种子输送带结构示意图；
图3(a)是本发明种子盒上部示意图；
图3(b)是本发明种子盒下部示意图；
图4(a)是本发明种子管上部示意图；
图4(b)是本发明种子管下部示意图；
图5是本发明种子盒编号示意图；
图6是本发明种子盒中样品编号与盒孔编号对应记录；
图7(a)是本发明种子盒中阳性种子示意图；
图7(b)是本发明阳性种子盒中种子排列图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统包括一操作平台和一用于控制操作平台的联机电脑。其中，操作平台表面设置有排种区1、取样区2和保存区3三个操作区，且操作平台外部还设置有一用于保证操作人员安全的装置保护罩(图中未显示)。
排种区1表面设置有种子振动盘11、种子输送带12和种子盒传输轨道13。种子振动盘11底部设置有一用于将错误种子排出的种子排出口111，种子振动盘11表面设置有一与种子输送带12搭接的种子振动盘输出带112。种子盒传输轨道13紧邻种子振动盘11设置，种子盒传输轨道13靠近操作平台侧壁的一端表面固定设置有第一板位131，第一板位131上放置一种子盒132。种子盒传输轨道13另一端两侧分别设置有一可伸缩立柱133，两可伸缩立柱133之间通过横杆134连接，横杆134上设置有一翻转板135，翻转板135两侧中部还分别设置有一卡扣136。其中，种子振动盘输出带112和第一板位131下方还分别设置有一用于检测种子方向的图像识别传感器。
取样区2表面设置有一凹槽，凹槽内设置取样盒传输轨道21。取样盒传输轨道21表面设置有用于取样的第二板位211。取样盒传输轨道21靠近操作平台侧壁的一端设置有激光枪移动轨道212，激光枪移动轨道212上设置有激光枪213。取样盒传输轨道21另一端设置有取样盒进出口214。取样盒传输轨道21上方设置有第一导杆215，第一导杆215滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第一轨道216内，且第一导杆215上还固定设置有一取样盒机械臂217。
保存区3表面并排设置有用于保存种子样品的第三板位31和用于保存阳性种子样品的第四板位32。保存区3上方还设置有第二导杆33，第二导杆33滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第二轨道34内，且第二导杆33上设置有一单管抓取机械臂35。
上述实施例中，联机电脑内设置有排样模块、进样模块、图像识别模块、翻转模块台面轨道移动模块、取样模块、激光切割模块、样品保存模块和阳性样品挑选模块。排样模块用于对样品排列进行编辑记录，即将种子和样品编号与种子盒上的盒孔编号进行对应排列。进样模块控制种子振动盘和种子输送带对种子进行排列。图像识别模块用于根据图像识别传感器对种子的方向进行识别。翻转模块控制用于控制翻转板使得种子盒内种子胚乳外露的高度一致，并将种子盒翻转180度，使种子胚乳向下。台面轨道移动模块用于控制操作平台上的种子盒传输轨道、取样盒传输轨道和激光枪移动轨道进行移动。取样模块用于控制第一导杆上的取样盒抓取臂将种子盒由种子盒传输轨道转移到取样盒传输轨道。激光切割模块用于对激光枪的激光切割力度和激光切割次数进行设置。样品保存模块用于控制第二导杆上的单管抓取机械臂将种子盒由取样盒传输轨道移动到第三板位进行样品保存。阳性样品挑选模块用于根据阳性种子鉴定结果将阳性种子挑选到阳性种子盒中进行保存。
上述各实施例中，如图2所示，种子输送带12采用可伸缩结构，其末端设置有一种子放置孔121，种子输送带12可以通过伸缩将种子放置孔121延伸到种子盒上方每排的所有孔位。
上述各实施例中，如图3(a)、图3(b)所示，种子盒132采用96孔种子盒，其包括一盒底1321，盒底1321上设置有一96孔板架1322，96孔板架1322表面间隔设置有八排十二列共96个方孔1323，每一方孔1323内分别插设有一种子管1324。种子管1324上方还放置有一盒盖(图中未示出)。
如图4(a)、图4(b)所示，种子管1324包括两夹板，两夹板中部铰接将种子管1324分为上、下两部分，种子管1324上部的两夹板末端搭接在方孔1323边沿，种子管1324下部的两夹板侧面通过弹性材料连接，且下部的两夹板上还分别设置有一用于固定种子位置的卡扣。
基于上述高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，本发明还提出一种高通量种子自动化取样及阳性种子挑选方法，包括以下步骤：
1)首先，联机电脑中的排样模块将种子的样品编号与种子盒上每一盒孔编号进行一一对应。
如图5、图6所示，由于本发明采用的是96孔种子盒，如果一袋种子(其样品编号为A001)只有30粒，则每一粒种子的样品编号记为A001-1、A001-2、……、A001-30，相对应的种子盒(ZZ-001)中的每一盒孔编号则记为ZZ-001-A1、ZZ-001-A2、……ZZ-001-C6。当在种子盒上继续加入其它种子时，例如第二袋种子(样品编号记为A002)只有10粒，则每一粒种子的样品编号记为A002-1、A002-2、……A002-10，其相对应的种子盒(ZZ-001)中的每一盒孔编号则分别是ZZ-001-C7、ZZ-001-C8、……ZZ-001-D4。当继续加入其他种子时，采用同样方法依次进行编辑、对应。如果一袋种子(样品编号记为B001)包含96粒，则每一粒种子的样品编号记为B001-1、B001-2、……、B001-96，相对应的放置该种子的种子盒(编号记为ZZ-002)上的每一种子孔的编号则记为ZZ-002-A1、ZZ-002-A2、……ZZ-002-H12。
2)进样模块、台面轨道移动模块以及翻转模块将种子按步骤1)编辑的顺序装满种子盒，并将种子盒移动到设定位置等待取样，具体包括以下步骤：
①打开装置保护罩，在种子盒传输轨道13的第一板位131上放置一种子盒(放置方向如图3(b)所示)，将种子倒入种子振动盘11中。
②进样模块控制种子振动盘11和种子输送带12周期性动作，使得种子振动盘11上的种子通过振动进入种子振动盘输出带112。图像识别模块根据种子振动盘输出带112进口下方的图像识别传感器，检测进入种子振动盘输出带112进口的种子是否为种子尖部在前、胚乳在后，若不是则不能进入种子振动盘输出带112，保证进入种子振动盘输出带112的种子都是胚乳在后。
③当种子振动盘输出带112将第一粒种子送入种子输送带12的种子放置孔121后，进样模块控制种子输送带延伸使得种子放置孔121正处于种子盒的第一排A1孔上方(如图5右下角所示A1位置)，种子放置孔121右侧向下倾斜，使得种子尖部朝下放入种子盒的第一排A1孔中。然后种子振动盘输出带112将第二粒种子送入种子输送带12的种子放置孔121，进样模块控制种子输送带延伸使得种子放置孔121正处于种子盒的第一排A2孔上方，放入第二粒种子，这样依次将12粒种子放入种子盒的A1、A2、A3、……A12孔中。
④台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道13移动一排的距离，使得种子盒的第二排(B排)与种子输送带12平行。
⑤重复步骤②到步骤④，直到种子盒内全部装满种子。该过程中，若进样模块检测到实际放入种子振动盘11中的种子数目与排样模块中编写的数目不一致时，则发出提示消息并控制种子振动盘11将错误种子由种子排出口111排出。若进样模块检测到种子振动盘11内没有种子，则控制种子振动盘11和种子输送带12停止动作，直到再次加入种子后继续动作。
这样，如果第一袋种子(样品编号A001)30粒，则种子编号为A001-1、A001-2、……A001-12，分别对应于种子盒的ZZ-001-A1、ZZ-001-A2、……ZZ-001-A12孔，直至30粒种子放置完。种子振动盘11中没有种子时，种子输送带12停止转动。当第二袋种子(样品编号A002)10粒放入种子振动盘11后，种子振动盘11会继续向种子输送带12排出种子，种子编号为A002-1、A002-2、……A002-10会分别对应种子盒的ZZ-001-C7、ZZ-001-C8、……ZZ-001-C12、ZZ-001-D1、……ZZ-001-D4孔。后面的种子依次放入、按序排列。
⑥图像识别模块根据第一板位131下方的图像识别传感器对放入种子盒的所有种子进行最后检测，确保所有种子全部按照胚乳朝上的方向放入种子盒。
⑦当种子盒内全部装满种子后，台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道13移动一排的距离，使得种子盒正好处于翻转板133正下方。翻转模块控制两可伸缩立柱133向下收缩，使得翻转板135向下移动将种子盒中种子向下压，使得种子盒内种子外露的胚乳高度一致，同时两边的卡扣136将种子盒与翻转板135扣紧，翻转模块控制可伸缩立柱133上升到合适位置后翻转180度，并打开卡扣136。
3)取样模块控制第一导杆215将排种区1翻转板135上装满种子的种子盒移动到取样区2。
取样模块控制第一导杆215沿第一轨道216移动到种子盒上方，由取样盒机械臂将96孔种子盒转移到取样盒传输轨道21的凹槽上。在取样盒传输轨道21的第二板位211上放置一96孔板架作为取样盒，台面轨道移动模块控制取样盒传输轨道21将取样盒移动至种子盒正下方。
4)关闭装置保护罩，在激光切割模块中设定好相关参数，由台面轨道移动模块控制激光枪对取样区上种子盒内的种子进行胚乳切割。
关闭装置保护罩，在激光切割模块中设定好激光能量后，激光枪213发射激光对种子盒中第一列种子切取胚乳薄片。之后，台面轨道移动模块控制激光枪213沿激光枪移动轨道212移动一列的距离，直到将种子盒中的种子全部切割完毕。
5)种子盒中的种子全部切割完毕后，台面轨道移动模块控制取样盒传输轨道21将取样盒从取样盒进出口214移出，由操作人员取出装有胚乳样品的取样盒根据需要进行实验。
6)样品保存模块控制第二导杆将切割完胚乳的种子盒转移到保存区3进行保存。
在保存区3的第三板位上放置一个种子盒的盒底，由样品保存模块控制第二导杆33沿第二轨道34移动到取样盒传输轨道21上，单管抓取机械臂35将切除胚乳后的96孔种子盒转移到第三板位的96孔种子盒的盒底上进行样品保存。
7)操作人员根据步骤5)中对取样盒中所有胚乳样品的实验结果，在阳性样品挑选模块中编辑种子盒中的阳性种子与阳性种子盒中盒孔的一一对应关系，并进行阳性种子保存。
操作人员根据步骤5)中对取样盒中所有胚乳样品的实验结果，在阳性样品挑选模块中编辑96孔种子盒中的阳性种子与阳性种子盒中盒孔的一一对应关系。之后由阳性样品挑选模块控制第二导杆33上的单管抓取机械臂35将第三板位上96孔种子盒中的阳性种子挑出，按顺序排列到第四板位上的96孔板上，构成阳性种子盒，贴上盒号标签进行保存。
具体操作如下：单管抓取机械臂35可以抓取种子管上部两夹板的边沿，将种子管单独拿出并转移到阳性种子盒相应的孔上方，机械臂收紧，则种子管下部内的种子掉落到阳性种子盒相应的种子管中，机械臂将已空的种子管再放回取样盒原来的方孔中。
如图7(a)、7(b)所示，种子盒ZZ-0001中阳性种子管A2、A3、A5、A8、A10分别对应阳性种子盒YX-0001中的A1、A2、A3、A4、A5。如果ZZ-0001的阳性种子不足以排满YX-0001，将第三板位上的ZZ-0001取走，放上ZZ-0002，继续编辑、按顺序挑选阳性种子，直至YX-0001排满。种子盒及阳性种子盒的放置方向均是A1在右下角。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：它包括一操作平台和一用于控制所述操作平台的联机电脑；所述操作平台表面设置有排种区、取样区和保存区三个操作区；
所述排种区表面设置有种子振动盘、种子输送带和种子盒传输轨道；所述种子振动盘底部设置有一种子排出口，所述种子振动盘表面设置有一与所述种子输送带搭接的种子振动盘输出带；所述种子盒传输轨道紧邻所述种子振动盘设置，所述种子盒传输轨道靠近所述操作平台侧壁的一端表面固定设置有第一板位，所述第一板位上放置一种子盒；所述种子盒传输轨道另一端两侧设置有两可伸缩立柱，两所述可伸缩立柱之间通过横杆连接，所述横杆上设置有一翻转板，所述翻转板两侧中部还分别设置有一卡扣；所述种子振动盘输出带和第一板位下方还分别设置有一用于检测种子方向的图像识别传感器；
所述取样区表面设置有一凹槽，所述凹槽内设置有取样盒传输轨道；所述取样盒传输轨道表面设置有用于取样的第二板位；所述取样盒传输轨道靠近操作平台侧壁的一端设置有激光枪移动轨道，所述激光枪移动轨道上设置有激光枪；所述取样盒传输轨道另一端设置有取样盒进出口；所述取样盒传输轨道上方设置有第一导杆，所述第一导杆滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第一轨道内，且所述第一导杆上还固定设置有一取样盒机械臂；
所述保存区表面并排设置有用于保存种子样品的第三板位和用于保存阳性种子样品的第四板位；所述保存区上方还设置有第二导杆，所述第二导杆滑动设置在操作平台端部侧壁上设置的第二轨道内，且所述第二导杆上还设置有一单管抓取机械臂。
2.如权利要求1所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述联机电脑内设置有排样模块、进样模块、图像识别模块、翻转模块、台面轨道移动模块、取样模块、激光切割模块、样品保存模块和阳性样品挑选模块；
所述排样模块用于对样品排列进行编辑记录；所述进样模块控制种子振动盘和种子输送带对种子进行排列；所述图像识别模块用于根据图像识别传感器对种子的方向进行识别；所述翻转模块用于控制所述翻转板使得种子盒内种子胚乳外露的高度一致，并将种子盒翻转180度，使种子胚乳向下；所述台面轨道移动模块用于控制所述操作平台上的种子盒传输轨道、取样盒传输轨道和激光枪移动轨道进行移动；所述取样模块用于控制所述第一导杆上的取样盒机械臂将种子盒由种子盒传输轨道转移到取样盒传输轨道；所述激光切割模块用于对激光枪的激光切割力度和激光切割次数进行设置；所述样品保存模块用于控制所述第二导杆上的单管抓取机械臂将种子盒由取样盒传输轨道移动到所述第三板位进行样品保存；所述阳性样品挑选模块用于根据阳性种子鉴定结果将阳性种子挑选到阳性种子盒中进行保存。
3.如权利要求1所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述种子盒采用96孔种子盒，其包括一盒底，所述盒底上设置有一96孔板架，所述96孔板架表面间隔设置有八排十二列共96个方孔，每一所述方孔内分别插设有一种子管；所述种子管包括两夹板，两所述夹板中部铰接将所述种子管分为上、下两部分，所述种子管上部的两夹板末端搭接在所述方孔边沿，所述种子管下部的两夹板侧面通过弹性材料连接，且下部的两夹板上还分别设置有一用于固定种子位置的卡扣；所述种子管上方还放置有一盒盖。
4.如权利要求2所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述种子盒采用96孔种子盒，其包括一盒底，所述盒底上设置有一96孔板架，所述96孔板架表面间隔设置有八排十二列共96个方孔，每一所述方孔内分别插设有一种子管；所述种子管包括两夹板，两所述夹板中部铰接将所述种子管分为上、下两部分，所述种子管上部的两夹板末端搭接在所述方孔边沿，所述种子管下部的两夹板侧面通过弹性材料连接，且下部的两夹板上还分别设置有一用于固定种子位置的卡扣；所述种子管上方还放置有一盒盖。
5.如权利要求2所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述种子输送带采用可伸缩结构，其末端设置有一种子放置孔。
6.如权利要求1或2或3或4所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述操作平台外部还设置有一用于保证操作人员安全的装置保护罩。
7.如权利要求5所述的高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统，其特征在于：所述操作平台外部还设置有一用于保证操作人员安全的装置保护罩。
8.一种采用如权利要求7所述高通量种子自动化取样及阳性种子挑选系统的挑选方法，包括以下步骤：
1)首先，联机电脑中的排样模块将种子的样品编号与种子盒上每一盒孔编号进行一一对应；
2)进样模块、台面轨道移动模块以及翻转模块将种子按步骤1)编辑的顺序装满种子盒，并将种子盒移动到设定位置等待取样；
3)取样模块控制第一导杆将排种区上装满种子的种子盒移动到取样区；在取样盒传输轨道的第二板位上放置一取样盒，台面轨道移动模块控制取样盒传输轨道将取样盒移动至种子盒正下方；
4)关闭装置保护罩，在激光切割模块中设定好相关参数，由台面轨道移动模块控制激光枪对取样区上种子盒内的种子进行胚乳切割；
5)种子盒中的种子全部切割完毕后，台面轨道移动模块控制取样盒传输轨道将取样盒从取样盒进出口移出，由操作人员取出装有胚乳样品的取样盒根据需要进行实验；
6)样品保存模块控制第二导杆将切割完胚乳的种子盒转移到保存区进行保存；
7)操作人员根据步骤5)中对取样盒中所有胚乳样品的实验结果，在阳性样品挑选模块中编辑种子盒中的阳性种子与阳性种子盒中盒孔的一一对应关系，并由阳性样品挑选模块控制第二导杆进行阳性种子保存。
9.如权利要求8所述的挑选方法，其特征在于：所述步骤2)中，进样模块、台面轨道移动模块以及翻转模块将种子按步骤1)编辑的顺序装满种子盒，并将种子盒移动到设定位置等待取样，包括以下步骤：
①打开装置保护罩，在种子盒传输轨道的第一板位上放置一种子盒，将种子倒入种子振动盘中；
②进样模块控制种子振动盘和种子输送带周期性动作，使得种子振动盘上的种子通过振动进入种子振动盘输出带；图像识别模块根据种子振动盘输出带进口下方的图像识别传感器，检测进入种子振动盘输出带进口的种子是否为种子尖部在前、胚乳在后，若不是则不能进入种子振动盘输出带，保证进入种子振动盘输出带的种子都是胚乳在后；
③当种子振动盘输出带将第一粒种子送入种子输送带的种子放置孔后，进样模块控制种子输送带延伸至种子盒的第一排第一列的方孔上方，并将种子尖部朝下放入该方孔内；这样，进样模块控制种子输送带依次将12粒种子放入种子盒第一排的各方孔内；
④台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道移动一排的距离，使得种子盒的第二排与种子输送带平行；
⑤重复步骤②到步骤④，直到种子盒内全部装满种子；该过程中，若进样模块检测到实际放入种子振动盘中的种子数目与排样模块中编写的数目不一致时，则发出提示消息并控制种子振动盘将错误种子由种子排出口排出；若进样模块检测到种子振动盘内没有种子，则控制种子振动盘和种子输送带停止动作，直到再次加入种子后继续动作；
⑥图像识别模块根据第一板位下方的图像识别传感器对放入种子盒的所有种子进行最后检测，确保所有种子全部按照胚乳朝上的方向放入种子盒；
⑦当种子盒内全部装满种子后，台面轨道移动模块控制种子盒传输轨道移动一排的距离，使得种子盒正好处于翻转板正下方；翻转模块控制两可伸缩立柱向下收缩，使得翻转板向下移动将种子盒中种子向下压，使得种子盒内种子外露的胚乳高度一致，同时两边的卡扣将种子盒与翻转板扣紧，翻转模块控制可伸缩立柱上升后翻转，使得种子盒翻转180度后打开卡扣。
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