CN105532456B - 一种水稻花培育种辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稻花培育种辅助装置，其特征在于：采用灭菌水箱、消毒剂箱，可以对装置内腔和稻穗进行灭菌和清洗，创造无菌条件；采用摇板，可以实现稻穗与消毒水和灭菌水的充分混合；采用连杆机构，可以实现摇板进行往复运动；采用出液管，可以将箱内的废液顺利排出；采用切板以及刀片组，可以实现将稻穗快速分割；采用储料箱，可以收集分割后的稻穗切片；采用带有三角形凸起的传送带，便于稻穗的横向传送切割。本发明提供了一种创造无菌条件对稻穗横向切割装置，为进一步离心提取花培用水稻花药提供了大量的无菌稻穗切片，采用本装置切割稻穗后离心提取花药进行水稻花培育种，可大大提高花培效率，显著降低育种成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种水稻花培育种辅助装置，属于农业机械科学技术领域。
背景技术
花药培养育种，是将花药培育成单倍体植株，再将染色体自然或人工加倍得到纯合二倍体的一种育种方法，因此花药培养育种也叫单倍体育种。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，1968年水稻花药培养获得了成功。随后，利用该技术选育水稻品种受到各国育种家的普遍重视。水稻花药培养育种主要特点表现为缩短育种周期，提高选择效率，加速有效性状转移等。水稻花药培养育种已与常规杂交育种、远缘杂交育种、诱变育种以及转基因技术育种相结合，发展形成了一套育种技术体系，在传统农业向高技术农业的转化中发挥着纽带作用。
我国于20世纪70年代开始花药培养育种，选育出了一大批水稻新品种，创造了巨大的社会效益和经济效益。1975年中国科学院北京植物研究所、黑龙江省农业科学院作物育种研究所和松花江地区农业科学研究所水稻实验站组成的单倍体育种协作组首次育成了粳稻品种“单丰1号”。1976年中国科学院遗传所和天津市农科所又育成了“花育1号”和“花育2号”，我国实现了花培育种从理论到应用的突破。常规育种与花药培养技术结合起来育成了大量水稻新品种通过审定，比较有代表性的有20世纪80年代的中国农科院的“中花”系列，其中中花8号、中花9号和中花10号年种植面积曾达到2万hm。90年代的江西农科院选育的“赣籼”系列，黑龙江省农业科学院水稻研究所选育出了龙粳系列品种，2000年后又有不同的中花品种和龙粳品种被成功选育。经过30多年来全国各地育种研究队伍的潜心研究，目前我国已有一大批通过花培育种的品种产生，并且大面积推广应用，我国水稻花药培养育种的应用研究在国际上一直保持领先地位。
水稻花培育种有许多优势，但其培养效率并不是很理想，主要原因在于花培工作量大、工作效率低，从而限制了花培技术在水稻育种中的更广泛的应用。如何提高工作效率、加快选择效率、缩短育种周期、创新种质材料、配合其它生物技术的应用，快速获得纯系，充分利用花培技术在水稻基础理论研究和育种应用研究的雄厚基础，成为我们迫切需要解决的问题。多年的实践经验发现，花培工作效率低的最重要的原因是花培操作方法的局限性。剪颖抖药法是目前水稻花药分离最普遍的操作方法，然而，剪颖和抖药过程既需要专业组培操作，又需要消耗大量的劳动，成为水稻花培操作的限速步骤。如何快捷分离水稻花药，并且保证分离后水稻水稻花药维持活力且无污染适宜离体培养，是解决花培操作低效的关键。
为更快捷的分离水稻花药，我们采用将灭菌后的水稻稻穗按照合适的距离分割，并将分割后的稻穗采用不同的离心的方法进行分离实验，成功的将离体水稻花药分离开来，我们利用提纯的水稻花药进一步花药培养，获得了健壮的花培幼苗，且研究发现采用离心法获取的水稻花药其愈伤诱导率与普通的剪颖抖药法分离的花药并无显著性差异，而由于剪颖抖药法的操作繁琐，离心分离法获取水稻花药进行培养具有显著的改良意义。
水稻离体花药培养流程的成功验证是离心分离花药用于水稻花药培养的前提，而在花药的分割提取过程，还需要人工剪碎颖壳，而由于人工分割花药需要专业的无菌操作且操作比较繁琐，所以规模的离心获取水稻花药进行单倍体育种还需要合适的花药分割提取装置，该装置不仅能够将水稻颖壳按照合适的距离进行破碎以便于离心分离，更要能够对花药进行无菌操作，本发明正是基于此研究进步和现实需求所设计的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是基于从稻穗碎片中离心获取离体花药并进一步成功花药培养的现实需求，提供了一种水稻花培育种辅助装置，采用灭菌水箱、消毒剂箱，可以对稻穗进行消毒灭菌，创造无菌条件；采用设置有A进液口、B进液口的进液管，可以对稻穗进行有顺序的消毒和清洗；采用投料口和插板配合，可以保证箱体的密封性；采用摇板，可以实现稻穗与消毒水和灭菌水的充分混合；采用连杆机构，可以实现摇板进行往复运动；采用出液管，可以将箱内的废液顺利排出；采用切板以及刀片组，可以实现将稻穗快速分割；采用储料箱，可以收集分割后的稻穗碎片，同时确保装置的密封性；采用带有三角形凸起的传送带，便于稻穗的定向传送。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括箱体(1)、灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)、A导管(4)、B导管(5)，灭菌水箱(2)底部安装有A出液管(6)；消毒剂箱(3)底部安装有B出液管(7)；A出液管(6)、B出液管(7)中部均设置有阀门(8)；箱体(1)顶端焊接有进液管(9)；进液管(9)上侧设置有A进液口(10)、B进液口(11)；A进液口(10)通过A导管(4)与A出液管(6)连接；B出液口(11)通过B导管(5)与B出液管(7)连接；A导管(4)两端与A出液管(6)、A进液口(10)螺栓连接；B导管(5)两端与B出液管(7)、B进液口(11)螺栓连接；箱体(1)顶端前侧设置有投料口(31)；投料口配合有栅栏(32)；箱体(1)内中央通过轴承连接有A转轴(12)；A转轴(12)焊接有摇板(13)；摇板(13)一侧底部焊接有凸台(14)；凸台(14)配合有连杆机构；箱体(1)底部安装有出液管(16)，出液管(16)配合有阀门(8)；箱体(1)中部与出液管(16)相对的一侧设置有放料口(17)；放料口(17)配合有闸板(33)；放料口(17)的下端设有传输装置(18)；传输装置(18)与放料口(17)相对的一侧设置有切板(19)；切板(19)配合有刀片组(20)；切板(19)与传输装置(18)相对的一端下侧设有出料口(21)；出料口(21)配合有储料箱(22)，储料箱(22)与出料口(21)螺栓连接。
所述的连杆机构包括转盘(23)、连杆(24)、C转轴(25)，连杆(24)一端与转盘(23)销轴连接；连杆(24)另一端与摇板(13)下侧的凸台(14)销轴连接；转盘(23)与C转轴(25)花键连接。
所述的传输装置(18)包括传送带(26)、滚筒(27)，传送带(26)与滚筒(27)相配合；传送带(26)外侧均匀设置有三角形凸起(28)。
所述的刀片组(20)包括B转轴(29)、刀片(30)，刀片(30)焊接在B转轴(29)上；B转轴(29)与箱体(1)通过轴承连接；所述的刀片组(20)内刀片(30)的间距为2.2-2.8mm。
所述的箱体(1)的材质采用不锈钢材质；灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)的材质采用塑料材质。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的水稻花培育种辅助装置是基于对分割破碎的水稻碎片中提取花药并成功培养出花培幼苗的需求而设计的，因此，本发明具有独特的创造性和现实的迫切需求。
将稻穗放入本发明的水稻花培育种辅助装置内操作灭菌后无菌冲洗，保证了装置内腔和稻穗的无菌需求，然后对稻穗进行按照合适的距离进行横向机械切割，并将分割的稻穗碎片储存于储料箱，最终为离心分离提取水稻花药提供了大量的无菌稻穗碎片，保证了花药的生命力，便于进一步的花药培养。
本发明的水稻花培育种辅助装置解决了离心分离水稻花药进行花培的迫切需求，采用本发明进行自动切割并进一步离心提取水稻花药应用于水稻单倍体育种，可以大大提高花培效率，而且整套装置制造成本低、使用效果好，适宜产业化生产，可大大拓展水稻的单倍体育种应用领域，降低育种成本。
附图说明
图1是一种水稻花培育种辅助装置的示意图。
图2是一种水稻花培育种辅助装置的主视图。
图3是一种水稻花培育种辅助装置的剖视图。
图4是一种水稻花培育种辅助装置的局部示意图。
图5是一种水稻花培育种辅助装置的刀片组示意图。
图中，1、箱体；2、灭菌水箱；3、消毒剂箱；4、A导管；5、B导管；6、A出液管；7、B出液管；8、阀门；9、进液管；10、A进液口；11、B进液口；12、A转轴；13、摇板；14、凸台；16、出液管；17、放料口；18、传输装置；19、切板；20、刀片组；21、出料口；22、储料箱；23、转盘；24、连杆；25、C转轴；26、传送带；27、滚筒；28、三角形凸起；29、B转轴；30、刀片；31、投料口；32、栅栏；33、闸板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
具体实施方式：结合图1-5所示，包括箱体(1)、灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)、A导管(4)、B导管(5)，灭菌水箱(2)底部安装有A出液管(6)；消毒剂箱(3)底部安装有B出液管(7)；A出液管(6)、B出液管(7)中部均设置有阀门(8)；箱体(1)顶端焊接有进液管(9)；进液管(9)上侧设置有A进液口(10)、B进液口(11)；A进液口(10)通过A导管(4)与A出液管(6)连接；B出液口(11)通过B导管(5)与B出液管(7)连接；A导管(4)两端与A出液管(6)、A进液口(10)螺栓连接；B导管(5)两端与B出液管(7)、B进液口(11)螺栓连接；箱体(1)顶端前侧设置有投料口(31)；投料口配合有栅栏(32)；箱体(1)内中央通过轴承连接有A转轴(12)；A转轴(12)焊接有摇板(13)；摇板(13)一侧底部焊接有凸台(14)；凸台(14)配合有连杆机构；箱体(1)底部安装有出液管(16)，出液管(16)配合有阀门(8)；箱体(1)中部与出液管(16)相对的一侧设置有放料口(17)；放料口(17)配合有闸板(33)；放料口(17)的下端设有传输装置(18)；传输装置(18)与放料口(17)相对的一侧设置有切板(19)；切板(19)配合有刀片组(20)；切板(19)与传输装置(18)相对的一端下侧设有出料口(21)；出料口(21)配合有储料箱(22)，储料箱(22)与出料口(21)螺栓连接。连杆机构包括转盘(23)、连杆(24)、C转轴(25)，连杆(24)一端与转盘(23)销轴连接；连杆(24)另一端与摇板(13)下侧的凸台(14)销轴连接；转盘(23)与C转轴(25)花键连接。传输装置(18)包括传送带(26)、滚筒(27)，传送带(26)与滚筒(27)相配合；传送带(26)外侧均匀设置有三角形凸起(28)。刀片组(20)包括B转轴(29)、刀片(30)，刀片(30)焊接在B转轴(29)上；B转轴(29)与箱体(1)通过轴承连接；刀片组(20)内刀片(30)的间距为2.2-2.8mm。箱体(1)的材质采用不锈钢材质；灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)的材质采用塑料材质。
为进一步确保无菌操作，该装置置于无菌工作台内运行，该装置运行前保证无菌工作台的运行，装置使用前，首先将超纯水装入灭菌水箱2内，关闭灭菌水箱2下的阀门8，灭菌水箱2高温湿热灭菌后于A进液口10螺栓部位固定于装置上；然后将消毒剂装入消毒剂箱3，于B进液口10螺栓部位固定于装置上，然后对灭菌水箱2和消毒剂箱3下的阀门8、A导管4、B导管5、进液管9、A进液口10、B进液口11进行火焰灭菌消毒。
使用时第一步，将箱体1内腔和加入的稻穗灭菌。用闸板33将放料口17堵住，打开栅栏(32)，通过投料口31将要稻穗放入箱内，然后闭合栅栏(32)，可以保证箱体1内的水通过栅栏(32)而稻穗不能通过，打开消毒剂箱3的阀门8，使消毒剂经进液管9的B进液口11进入箱内，持续加入，直到消毒剂注满箱体1，然后关闭消毒剂箱3的阀门8，连杆机构带动摇板13做往复运动，使稻穗和消毒剂充分混合灭菌，灭菌一定时间后，打开出液管16上的阀门8，把消毒剂排出箱外。
第二步，冲洗消毒灭菌时残留的消毒剂。关闭出液管16上的阀门8，打开灭菌水箱2的阀门8，使灭菌水经进液管9的A进液口10进入箱内，持续加入，直到灭菌水注满箱体1，然后关闭灭菌水箱2的阀门8，连杆机构带动摇板13做往复运动，使稻穗和灭菌水充分混合冲洗，然后打开出液管16上的阀门8，把废液排出箱外，持续冲洗3-5次，使得箱体1内腔和稻穗内残留的消毒剂冲洗完全。
第三步，稻穗的分割和碎片的收集。将放料口处17的闸板33拉开，灭菌后的稻穗落到传送带26上，滚筒27转动带动传送带26将稻穗运到切板19上，刀片组20转动将切板19上的稻穗切成碎片，最后分割完成的稻穗经过出料口21落到储料箱22内。采用传输装置18，可以将稻穗运到切板19进行分割；采用切板19以及刀片组20，可以实现将稻穗快速分割；采用储料箱22，可以收集分割后的稻穗。此外，采用箱体1的材质为不锈钢材质，可以延长装置的使用寿命；采用灭菌水箱2、消毒剂箱3的材质为塑料材质，可以减轻装置的质量。
本发明的水稻花培育种辅助装置是基于对分割破碎的水稻碎片中提取花药并成功培养出花培幼苗的需求而设计的。本发明的设计成功，解决了离心分离水稻花药进行花培的迫切需要，采用本发明进行自动切割并进一步离心提取水稻花药应用于水稻单倍体育种，可以大大提高花培效率，而且整套装置制造成本低、使用效果好，适宜产业化生产，可大大拓展水稻的单倍体育种应用领域，降低育种成本。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (3)
1.一种水稻花培育种辅助装置，其特征在于：包括箱体(1)、灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)、A导管(4)、B导管(5)，灭菌水箱(2)底部安装有A出液管(6)；消毒剂箱(3)底部安装有B出液管(7)；A出液管(6)、B出液管(7)中部均设置有阀门(8)；箱体(1)顶端焊接有进液管(9)；进液管(9)上侧设置有A进液口(10)、B进液口(11)；A进液口(10)通过A导管(4)与A出液管(6)连接；B出液口(11)通过B导管(5)与B出液管(7)连接；A导管(4)两端与A出液管(6)、A进液口(10)螺栓连接；B导管(5)两端与B出液管(7)、B进液口(11)螺栓连接；箱体(1)顶端前侧设置有投料口(31)；投料口配合有栅栏(32)；箱体(1)内中央通过轴承连接有A转轴(12)；A转轴(12)焊接有摇板(13)；摇板(13)一侧底部焊接有凸台(14)；凸台(14)配合有连杆机构；箱体(1)底部安装有出液管(16)，出液管(16)配合有阀门(8)；箱体(1)中部与出液管
(16)相对的一侧设置有放料口(17)；放料口(17)配合有闸板(33)；放料口(17)的下端设有传输装置(18)；传输装置(18)与放料口(17)相对的一侧设置有切板(19)；切板(19)配合有刀片组(20)；切板(19)与传输装置(18)相对的一端下侧设有出料口(21)；出料口(21)配合有储料箱(22)，储料箱(22)与出料口(21)螺栓连接；
所述的连杆机构包括转盘(23)、连杆(24)、C转轴(25)，连杆(24)一端与转盘(23)销轴连接；连杆(24)另一端与摇板(13)下侧的凸台(14)销轴连接；转盘(23)与C转轴(25)花键连接；
所述的传输装置(18)包括传送带(26)、滚筒(27)，传送带(26)与滚筒(27)相配合；传送带(26)外侧均匀设置有三角形凸起(28)。
2.根据权利要求1所述的水稻花培育种辅助装置，其特征在于：所述的刀片组(20)包括B转轴(29)、刀片(30)，刀片(30)焊接在B转轴(29)上；B转轴(29)与箱体(1)通过轴承连接；所述的刀片组(20)内刀片(30)的间距为2.2-2.8mm。
3.根据权利要求1所述的水稻花培育种辅助装置，其特征在于：所述的箱体(1)的材质采用不锈钢材质；灭菌水箱(2)、消毒剂箱(3)的材质采用塑料材质。
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Xindian Inventor before: Zhang Ruiming Inventor before: Song Lisheng Inventor before: Wang Jizhi |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Effective date of registration: 20170727 Address after: Ma Ling town Wang Zhuang street Xinyi city 221400 Jiangsu city of Xuzhou Province Applicant after: Xinyi best Trading Co., Ltd. Address before: 222000 Jiangsu, Lianyungang, Haizhou District, Haining Road, building 8-3, No. 4 shops Applicant before: JIANGSU QIANGNONG AGRICULTURE TECHNOLOGY SERVICE CO., LTD. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |