CN109661170B - 栽培和取样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于植物的栽培和取样方法，所述植物在多件式的取样装置中被培育，其中，所述取样装置设置有具有上部标记和多个栽培容器(4.1)的上部(4)并且设置有具有下部标记和相同数量的样品容器(2.1)的下部(2)并且所述上部(4)在取样装置的组装位置中这样与所述下部(2)连接，使得样品容器(2.1)对应于栽培容器(4.1)设置在恰好所述栽培容器的下方，所述方法包括以下的步骤：在栽培阶段中，在取样装置的上部(4)中植物在利用基质和/或营养物填充的栽培容器(4.1)被培育；在植物的根穿过设置在每个栽培容器(4.1)上的底部开口生长到在下方设置的样品容器(2.1)中之后，将设置在下部中的根部用刀具(6)与植物的剩余部分分离；在分析阶段中，将取样装置的下部(2)与设置在其中的根部一起供应给分析装置并且对于不同的根部实施表型描述和/或分子生物学研究；在选择阶段中，将取样装置的上部(4)与设置在其中的植物剩余部分一起供应给选择装置并且定位。

Description

栽培和取样方法
技术领域
本发明涉及一种用于植物的栽培和取样方法。在此，植物在栽培容器中被培育。然后从植物中提取样品用于表型描述和/或分子生物学研究。在分析样品之后选择按照预先给定的规格特别合适的植物并且用于进一步培育。
背景技术
这种栽培和取样方法在实际中多年以来已知并且使用。通常，所述取样手动借助钳子和/或冲孔工具进行，利用钳子和/或冲孔工具将组织从所培育的植物中冲出。冲出的植物部分(例如叶绿素)然后被引入到样品容器中并且被供应给进一步的研究。在此，所述方式因此劳动强度非常高并且费时，因为大量的植物必须在多阶段的发展过程中被培育、分析以及挑选，直到最后提供一个具有所希望特性的植物。尤其是由于非常高的手动工作份额，所述方法原则上容易出错。
例如可能出现，样品混淆或者说搞错样品与植物的对应关系。此外，存在非常显著的风险：可能将不同植物的样品以不希望的方式掺杂并且将分析结果错误地配置给植物。
同样，在所谓的冰-盖方法(Ice-Cap-Methode)的范围中已知使用一种用于这种类型的栽培和取样方法的多件式的取样装置。在此，在取样装置的上部中培育由种子长成的植物。在栽培的范围中，根的部分生长直到取样装置的下部区域中。为了在实验室技术上研究植物的准备工作中将生长到下部的根部与植物的剩余部分分离，将带有设置在其中的根部的样品装置的下部充水，并且紧接着冻存样品装置。在冻存之后可以将下部与上部分开。冻存在下部中的根部被撕下并且在融化之后进行研究。在此不利的是，植物由于冻存经受提高的应力并且尤其是不能确保带有根残余物的植物的保留在样品装置上部中的一次冻存的上部保持活力。就此而言可能不能用于植物的进一步生长。此外，用于冻存样品装置的花费在装置方面相对较高并且实施该方法费时。
发明内容
本发明的任务是，给出一种改进的用于植物的栽培和取样方法。
为了解决所述任务，在按照本发明的栽培和取样方法中，所述植物在多件式的取样装置中被培育，其中，所述取样装置设有具有上部标记和若干个栽培容器的上部并且设有具有下部标记和相同数量的样品容器的下部，并且所述上部在取样装置的组装位置中与所述下部连接成，使得样品容器与栽培容器相对应地设置在所述栽培容器的下方，所述方法包括以下的步骤：
在栽培阶段中，在取样装置的上部中在利用基质和/或营养物填充的栽培容器中培育植物；
在植物的根穿过设置在每个栽培容器上的底部开口生长到在下方设置的样品容器中之后，在取样装置的组装位置中利用设置成取样装置一部分的并且在组装位置中保持在下部和/或上部上的刀具将设置在下部中的根部与植物分离，其方式为：所述刀具沿取样装置的固定在下部上的切割板引导；
在分析阶段之前的准备阶段中，所述下部与设置在其中的根部与切割板一起与取样装置的上部分离并且然后被供应给冲孔装置，并且然后借助所述冲孔装置的冲孔冲头围着切割板的第一切割孔从切割板冲出环形的区段并且将所述环形的区段转移到相应配设的样品容器的内部中；
在分析阶段中，将取样装置的下部与设置在其中的根部一起供应给分析装置，并且对于多个不同的根部实施表型描述和/或分子生物学研究；
在选择阶段中，将取样装置的上部与位于在其中的有活力的植物一起供应给选择装置并且定位。
根据按照本发明的栽培和取样方法，植物在多件式的取样装置中被培育，该取样装置一方面设有带有上部标记和若干个栽培容器的上部并且另一方面设有带有下部标记和多个样品容器的下部。所述上部在取样装置的组装位置中这样与所述下部连接，使得样品容器对应于栽培容器地设置在所述栽培容器的下方。在栽培阶段中(在该栽培阶段中取样装置位于组装位置中)，植物在栽培容器中被培育。在此，栽培容器用基质和/或营养物填充。在植物的根穿过设置在每个栽培容器上的底部开口生长到在下方设置的样品容器中之后，将设置在下部中的根部用刀具与植物分离。然后，在分析阶段中将取样装置的下部与设置在其中的根部一起供应给分析装置。检测取样装置的下部标记并且对于不同的根部实施表型描述和/或分子生物学研究。然后，在选择阶段中将取样装置的上部与位于其中的植物一起供应给选择装置。所述上部被定位并且上部标记被检测。
有利地，通过按照本发明的栽培和取样方法显著地简化对植物的表型描述和/或分子生物学研究。尤其是从而避免借助钳子和/或冲孔工具在植物叶片上手动单个取样并且代替地进行对根部的分子生物学研究。在此，对于大量的植物来说，根部可以共同被切下。它们直接设置在下部的样品容器中并且能够在没有其它手动干预的情况下被供应给分析。
此外，按照本发明的方法是非常经济的。例如省去将带有植物的取样装置充水或冻存。就此而言，在上部中的植物保持活力并且能够以非常简单的方式被用于进一步的培育。此外可以非常快地实施取样。
附加地，通过减少手动的工作步骤并且尤其是通过省去手动取样和手动将样品引入到样品容器中防止容易出错。
出于清楚、可理解性以及简化的原因，在下面描述的范围内对于作为整体的植物、即带有在下部中生长的根的植物，以及对于在切断根之后在取样装置的上部中保持活力的植物剩余部分统一使用术语“植物”。
根据本发明，将植物的生长到下部中的根部借助构造成取样装置一部分的并且在组装位置中保持在下部和/或上部上的刀具与植物分离，其中规定：将根部与植物分离，其方式为刀具沿取样装置的固定在下部上的切割板引导。有利地可以使分离根部得以简化并且使栽培和取样方法进一步加速，其方式为刀具作为取样装置的一部分实现。此外，通过集成刀具和/或设置切割板获得始终相同的准确的分离位置，结果是用于随后分析的初始条件始终相同并且可以在很大的程度上重复。为此目的尤其可以规定：分别实施成取样装置一部分的刀具和/或切割板被定位在取样装置的上部与下部之间。
根据本发明的一种特别有利的进一步改进方案，在取样装置的组装位置中样品容器的面向具有底部开口的栽培容器的样品容器开口由切割板覆盖。在此，切割板设置有多个切割孔作为用于植物的根的贯通开口，所述贯通开口设置成对应于底部开口和样品容器开口的位置。有利地，样品容器开口通过切割板的覆盖有效地防止不希望地污染样品。
就此而言，通过切割板防止植物的根在不同于设置在所配设的栽培容器下方的样品容器中生长。切割板在按照本发明的栽培和取样方法的范围内就此而言具有双重意义。一方面，切割板用于引导刀具并且就这点而言确保始终相同的取样或者说在限定的位置上切断根。另一方面，切割板用于改进分析，其方式为切割板抑制污染。
根据本发明的一种进一步改进方案，设置在取样装置的上部与下部之间的刀具根据刀具孔板的型式构造有多个切割孔，这些切割孔构造成贯通开口并且在栽培阶段中对应于切割板的贯通开口这样设置，使得根能够生长到样品容器中。刀具以预先确定的行程沿着切割板被引导以切断根。所述行程这样选择，使得一方面根被可靠地切断并且另一方面每个构造在刀具孔板上的贯通开口仅与切割板的一个贯通开口配合作用。就此而言，所述行程选择成大于设置在切割板和刀具上的切割孔的直径并且选择成小于两个在行程方向上相邻的样品容器的距离。以这种方式非常有效地抑制样品的不希望的掺杂(污染)。
根据本发明的一种进一步改进方案，在将根切割之后为了预备分析，取样装置的下部与设置在其中的根部一起连同切割板与取样装置的上部分开。
然后，根据本发明的一种进一步改进方案，所述下部与设置在其中的根部一起排水。所述排水例如可以如下实施，其方式为下部与切割板一起被插入到离心装置中并且水在离心力的作用下通过设置在切割板上的贯通开口被抛出或者说流出。在此，根部由于其材质的坚固性以及贯通开口的小的尺寸而保留在下部的样品容器中。有利地，通过移除水有利于进一步研究根部。所述排水可以在使用离心装置时快速且简单地实现。例如，在另一个方法步骤中可以规定，设置在下部中的根部借助离心力被带入到样品容器的底部上。为此目的，下部可以与切割板以及设置在下部中的根部一起在离心装置中旋转和/或离心装置的旋转方向可以改变。
根据本发明的一种进一步改进方案，下部与设置在其中的根部以及切割板在切断根和/或排水之后被供应给冲孔装置。然后，借助冲孔装置的冲孔冲头，围着切割孔从冲孔板冲出环形的、优选圆环形的区段并且将该区段转移到相应配设的样品容器的内部中。有利地，通过冲出所述环形区段可以进一步减低污染样品的风险。尤其是，植物的已分离的、在切断之后仍部分处于切割板的贯通开口中的根部与所述区段一起被转移到样品容器中。因此，在冲孔之后切割板可以从下部被移除，而不存在如下风险：在移除切割板时附着在其上的根部从样品容器中被拉出或者说导致污染样品。在下部被供应给分析装置用于实施表型描述和/或分子生物学研究样品之前，取样装置的切割板尤其是从下部被移除。
根据本发明的一种进一步改进方案，在将所述区段由切割板冲出之前在冲孔冲头上在面向切割板的自由端部上设置的定位头部与切割板的切割孔接合。有利地，通过设置定位头部并且将该定位头部接合到切割板的切割孔中实现切割板和下部相对于取样容器的冲孔装置的位置配置关系以及由此防止样品的掺杂(混合)或污染。
根据本发明的一种进一步改进方案，取样装置的定位在选择装置中的上部的栽培容器借助选择装置的信号发送器做标记。所标记的栽培容器的部分植物或全部植物然后可以被取出用于进一步的培育或处理。有利地，通过标记栽培容器可以防止错误的取出。按照本发明的栽培和取样方法就此而言可以非常可靠地被实施。
根据本发明的一种替代的实施形式，所选择的植物或部分植物的取出可以自动地或部分自动地借助选择装置的抓具进行，该抓具首先相对于挑选出来的栽培容器被定位并且然后实施用于所述栽培容器的取出。有利地，通过自动化可以使所述选择加速。此外防止错误的取出。
根据本发明的一种进一步改进方案，在选择阶段中取样装置的相同上部的多个栽培容器按顺序地借助选择装置的信号发送器做标记。有利地，通过按顺序地标记同一上部的栽培容器有效地防止混淆样品。技术人员因而可以在任意时刻集中注意力在唯一的栽培容器或唯一的设置在栽培容器中的植物上。
根据本发明的一种进一步改进方案，取样装置在栽培阶段中借助发光二极管被照射。在此已被证明的是：通过在栽培阶段中照射植物可以加速植物的生长，而同时阻碍嫩芽的纵向生长。在此，光强度和光谱的成分起着作用。例如使用在400nm至700nm的波长范围内的可见光。在此，照射装置尤其是这样构造，使得光例如全光谱地、即在整个波长范围上被射出和/或蓝色区域(大约400nm至500nm)、绿色-黄色区域(大约500nm至600nm)以及红色区域(大约600nm至700nm)能够被分开操控和/或变暗淡。尤其是可以规定，对于不同的作物种类使用单独适配的照射参数，和/或定义大小和形状的相应单个局部区域在考虑壁反射和/或叠加效果的情况下均一地并且以定义的照射强度或光谱成分被照射。
所述照射装置可以设置有用于冷却发光二极管的器件。例如，可以设置有主动冷却、尤其是水或液体冷却，以便能够将余热快速且受控制地导出。替代地可以设置有用于发光二极管的被动对流冷却。例如可以借助余热加热栽培环境或受控制地对栽培环境进行调温。尤其是，货架底板可以限定地被调温，在栽培期间多个取样装置放置在所述货架底板上。
根据本发明的一种进一步改进方案，栽培容器利用颗粒、例如砾石作为基质和/或营养物填充。栽培容器在栽培阶段中从上方被灌溉。为此目的例如使用喷嘴，该喷嘴受计算机控制地在植物上方移动用于灌溉。例如，所述喷嘴在灌溉之后脱离接合并且定位，使得植物的照射可以在没有阴影的情况下进行。有利地，通过使用砾石并且从上方灌溉栽培容器可以减少在栽培阶段中的照料花费。此外，不同于在冰-盖方法中的情况可以省去将取样装置放置到水槽中，水槽在任何情况下部分地充水并且借助水槽中的泵实现恒定的水位。因此，显著简化所述栽培和取样方法不仅在操作方面而且在待维持的装置方面。
根据本发明的一种进一步改进方案，由信号辅助地这样进行播种，使得借助播种装置读取设置在植物种子外包装上的种子标记并且借助播种装置的信号发送器，取样装置的所选择的栽培容器被标记以用于实施播种。有利地，栽培和取样方法进一步简化，因为已经在播种时在一方面植物或该植物的种子与另一方面取样装置的栽培容器之间建立对应关系。避免混淆、例如错误地记录栽培容器或种子和/或错误地配置。
根据本发明的一种替代的实施形式，所述播种可以机器辅助地进行，其方式为种子借助播种装置的抓具被接纳并且在定位抓具之后设置在取样装置的所选择的栽培容器中。有利地，由此可以进一步使按照本发明的栽培和取样方法加速。此外，通过自动化防止错误和混淆。
根据本发明的一种进一步改进方案，所述分析装置和/或操纵取样装置的刀具的分离装置和/或选择装置和/或播种装置和/或冲孔装置在控制技术上和/或在数据技术上这样耦联，使得上部标记和/或下部标记和/或种子标记被检测并且与对根部的分子生物学研究的分析结果和/或表型描述相关联。所述结果、标记以及配置例如可以被存储在数据库中。为此目的，例如上部标记和/或下部标记和/或种子标记按照条形码或类似物的型式构造并且设置有用于光学读取标记的器件。就取样装置的多个不同的栽培和样品容器而言，识别例如可以在矩阵状布置结构的情况下被确保，其方式为检测相应容器的列和行。有利地，因而实现根部与样品容器和所配设的栽培容器的一一对应关系，从而特别有效地防止混淆样品或植物或者说能够可靠地进行其识别。
根据本发明的一种进一步改进方案，播种装置和选择装置使用一个共同的信号发送器和/或抓具。例如，选择装置或播种装置的信号发送器在光学标记上部的栽培容器或下部的样品容器。因而例如可以设置有发光二极管或发光二极管阵列作为信号发送器，其中发光二极管的数量和/或布置结构适配于取样装置的上部的栽培容器的数量和/或布置结构。
根据本发明的一种进一步改进方案，下部的样品容器以96孔深孔板规格构造成。有利地，通过使用标准化的96孔深孔板规格，用于栽培植物的面积花费减少了90％，结果是例如在相同的温室面积中培育明显更多的植物或可以在明显较小的并且更有利于耕种的温室中培育相同数量的植物。
附图说明
由下面的说明推断出本发明的其它优点、特征和细节。那里所提到的特征可以本身分别单独地亦或以任意的组合对于本发明是重要的。附图仅示例性地用于解释本发明并且没有限制的特性。
其中：
图1示出用于实施按照本发明的栽培和取样方法的取样装置的第一种实施例的第一种透视分解示图；
图2示出所述取样装置的第一种实施例的第二种透视分解示图；
图3示出所述取样装置的第一种实施例的第三种透视分解示图；
图4示出所述取样装置的第一种实施例的第一种透视组装示图；
图5示出所述取样装置的第一种实施例的第二种透视组装示图；
图6示出所述取样装置的第一种实施例的俯视图；
图7示出所述取样装置的第二种实施例的对应于图4的透视组装示图；
图8示出所述取样装置的第三种实施例的第一种透视分解示图的部分视图；
图9示出所述取样装置的第三种实施例的第二种透视分解示图的部分视图；
图10以详细视图示出所述取样装置的第三种实施例在切割板的区域中的剖切的局部视图；
图11示出所述取样装置的第三种实施例的第一种透视的接合示图的部分视图，
图12示出所述取样装置的第四种实施例的第一种透视分解示图的部分视图，
图13示出所述取样装置的第五种实施例的透视分解示图的部分视图，
图14示出所述取样装置的第五种实施例的俯视图的部分视图，
图15示出在实施按照本发明的栽培和取样方法时使用的分离装置在底部位置中的透视图，
图16示出根据图15的具有放置在其中的取样装置的分离装置在底部位置中相同的透视图，
图17示出在操纵位置中具有取样装置的分离装置，
图18示出在实施按照本发明的栽培和取样方法时使用的冲孔装置在底部位置中，
图19示出根据图18在操纵位置中的冲孔装置，
图20示出冲孔过程的第一步骤的原理示意图的剖面，
图21示出冲孔过程的第二步骤的相同原理示意图的剖面，
图22示出冲孔过程的第三步骤的相同原理示意图的剖面，
图23示出冲孔过程的第四步骤的相同原理示意图的剖面，
图24示出冲孔过程的第五步骤的相同原理示意图的剖面，
图25示出用于实施按照本发明的栽培和取样方法的选择装置和/或播种装置的信号发送器的第一种透视图，并且
图26示出根据图25的信号发送器的第二种透视图。
具体实施方式
图1至图14示出用于实施按照本发明的栽培和取样方法的取样装置的彼此不同的实施例。其它用于实施按照本发明的栽培和取样方法的组件和功能装置以及对此的详细示图在图15至26中示出。
相同的或相同作用的构件统一用相同的附图标记来标记。仅阐述取样装置的第一种实施例之后的各实施例与第一种实施例的区别特征。在其余方面，所述各实施例完全一致。
图1示出所述取样装置的第一种实施例的透视分解示图。所述取样装置具有优选在任何情况下以部分由塑料制成的下部2，该下部具有多个样品容器2.1，所述样品容器特别明显地在根据图5的取样装置的透视下侧视图中可看出。样品容器2.1在当前情况中以96孔深孔板规格实现并且根据12×8矩阵的型式布置。
此外，取样装置具有由塑料制成的具有多个栽培容器4.1的上部4、优选由塑料或金属制成的刀具6以及优选由塑料制成的切割板8。在每个栽培容器4.1中分别构造有一个底部开口4.1.1，该底部开口在图6中可看出。样品容器2.1在此是下部2的集成的组成部分并且栽培容器4.1是上部4的集成的组成部分。因此，所述下部2和上部4在本发明的第一种实施例中分别本身一体式构造。
如由附图的概观可看出，在图4至6中示出的组装位置中每个栽培容器4.1配设有恰好一个样品容器2.1并且每个底部开口4.1.1配设有恰好一个样品容器开口。样品容器开口没有明确地示出，因为样品容器开口被切割板8覆盖。
在此，将恰好一个栽培容器4.1与恰好一个取样装置2.1一一对应因此是有利的，因为取样装置尤其是设置用于对植物进行表型描述和/或分子生物学研究。对于这种分析的结果来说重要的是，没有出现不希望地掺杂(交叉污染)各单个的组织样品(基因型)。这通过前述的取样装置的构型被确保。
所述栽培容器4.1首先利用未示出的用于植物生长的基质和/或营养物(例如砾石)填充。在各单个栽培容器4.1中，在按照本发明的取样装置的使用中分别培育一个植物。未示出的植物的根在植物生长进一步的过程中穿过所述基质以及栽培容器4.1的底部开口4.1.1以及样品容器开口生长到下部2的对应于各单个栽培容器4.1的样品容器2.1中。
刀具6和切割板8在图4至图6中示出的按照本发明的取样装置的组装位置中这样设置在上部4和下部2之间，使得穿过栽培容器4.1的底部开口4.1.1伸出的并且穿过样品容器开口伸入到相应样品容器2.1中的根能够借助于刀具6和切割板8被切断。
刀具6和切割板8在此构造成刀具孔板6和孔切割板8。在此，构造在所述两个孔板6、8中的切割孔6.1、8.1的数量与栽培容器4.1的底部开口4.1.1的数量以及样品容器2.1的样品容器开口的数量相同。栽培容器4.1和样品容器2.1优选由塑料制成。
在图4至6中示出的组装位置中，构造在刀具6和切割板8上的切割孔6.1、8.1和与此对应的底部开口4.1.1以及样品容器开口全等。对应地，培育到栽培容器4.1中的植物的根能够不受阻碍地从相应栽培容器4.1穿过底部开口4.1.1、切割孔6.1、8.1以及样品容器开口生长到相应的样品容器2.1中。
刀具6沿切割板8沿箭头方向(行程方向10)被引导以切断未示出的根，使得根在刀具6与切割板8之间、即在切割孔6.1、8.1的边缘上被剪下。为了能够实现刀具6平行地沿行程方向10运动，刀具6在其两个纵向侧上具有纵向空隙部6.2，这接下来进一步阐释。此外，设置构造成长孔状的接纳部6.3用于操纵刀具6。
切割板8在当前情况中构造成用于下部2的可取下的盖8，其中，切割板8借助第一夹具12可脱开地固定在下部2上。如尤其是由图1和图5可看出，所述第一夹具12包围下部2并且切割板8呈夹子状地并且利用构造在第一夹具12的自由端部上的卡锁凸起12.1卡锁到切割板8的与之对应构造的卡锁接纳部8.2中并且卡锁到构造在下部2上的卡锁凸缘2.2的后面。
为了使第一夹具12不妨碍刀具6沿切割板8的运动，切割板8在下部2与切割板8的组装位置中突出超过第一夹具12。
此外，由下部2和借助第一夹具12固定在下部上的切割板8构成的结构组合件与刀具6以及上部4通过第二夹具14可脱开地连接。为此，上面提到的构件精确配合地相叠并且利用第二夹具14夹紧。类似于在下部2与切割板8之间的夹紧连接，下部2与上部4具有卡锁接纳部2.3和4.3，所述卡锁接纳部与构造在第二夹具14的自由端部上的卡锁凸起14.1在图4至图6中示出的使用位置中形成可脱开的卡锁连接。
为了在设置在下部2上的切割板8与上部4之间更好地引导刀具6，上部4的面向刀具6的底部4.2作为刀具引导部4.2构成为局部平的或平面的。
根据第一种实施例的按照本发明的取样装置这样构造，使得刀具6相对于切割板8能够沿行程方向10运动，尽管有由在上部4、刀具6、切割板8以及下部2之间的第一和第二夹具12、14构成的夹紧连接。
另外，因此这是可能的，因为在刀具6的两个纵向侧上构造有纵向空隙部6.2。对应地，刀具6平行于箭头10并且在所需要的运动区域中的运动不会通过第二夹具14阻碍。在此，沿行程方向10确定的刀具行程由纵向空隙部6.2的长度限制。在此，一方面刀具6的切割孔6.1与另外一方面切割板8的切割孔8.1、底部开口4.1.1和样品容器开口的对应关系优选这样选择，使得在刀具6的第一行程终端位置中切割孔6.1、8.1这样彼此相叠，使得植物能够在植物生长期间不受阻碍地从栽培容器4.1生长到样品容器2.1中，并且植物的根在第二行程终端位置中被切断。在此，根的无污染地进行，只要刀具行程选择得小于相邻的切割孔6.1、8.1和/或样品容器2.1的沿刀具6的行程方向10确定的距离。
在图7中示出在组装位置中按照本发明的取样装置的第二实施例。区别于第一种实施例，第二种实施例具有两件式的上部4。所述上部4在此包括底板4.4以及具有带有/承载栽培容器4.1的附件4.5，其中，所述附件4.5和底板4.4在图7中示出的使用位置中可脱开地相互连接。
上部4的所述两件式设计用于便于多次使用取样装置或将具有栽培容器4.1的附件4.5作为外购件使用。
在目前的实施例中，所述附件4.5的每个栽培容器4.1的底部开口在外侧上用管状的凸缘4.6包围，其中，所述凸缘4.6在图7中示出的取样装置的组合位置中基本上延伸直到底板4.4的背离所述附件4.5的端部。
为了将附件4.5固定在底板4.4上，附件4.5利用管状凸缘4.6插入到构造在底板4.4上的通孔4.4.1中。凸缘4.6和与之对应的通孔4.4.1同时确保将附件4.5相对于底板4.4定位。
附件4.5与底板4.4优选由塑料制成。
以这种方式构成的由底板4.4以及具有栽培容器4.1的附件4.5组成的结构单元在图7中示出的使用位置中(如在第一种实施例的范围中已经阐述的)借助第二夹具14与其余的构件、即具有样品容器2.1的下部2、刀具6以及切割板8可脱开地连接。类似于第一种实施例，下部2和切割板8在此也提前借助第一夹具12相互连接。
在图8至11中阐述取样装置的第三种实施例。
图8示出第三种实施例的透视分解示图的部分视图。示出由具有样品容器2.1的下部2.1、第一夹具12以及切割板8组成的结构组合件。具有样品容器2.1的下部2.1和第一夹具12以及取样装置的未示出的构件(例如上部4和下部6)可以类似于第一种或第二种的实施例构造。
取样装置在当前情况中附加地配设有另外的构件、即冲孔装置20的冲孔冲头22，该冲孔装置在此未示出并且接下来还将详细说明细节。从冲孔冲头22的底板22.1凸起销22.2，所述销分别具有一个定位头部22.2.1。所述销22.2的数量与样品容器2.1的数量以及因此与在此未示出的栽培容器的数量相一致。所述冲孔冲头22优选由金属材料或由塑料制成。
冲孔冲头22用于在提起切割板8时可靠地避免根样品的交叉污染。为此，在切割根并且移除未示出的一件式的或两件式的上部4之后，借助冲孔冲头22在单个切割孔8.1的周围从冲孔板8冲出圆环形区段8.5并且转移到相应配设的样品容器2.1的内部中。在那里，所述区段可以在随后的实验室技术研究期间保留。
如在图9中示出的，为此冲孔冲头22与切割板8接合。为了确保并且便于冲孔冲头22利用其销22.2可靠地对准切割板8和切割孔8.1，在冲孔冲头22靠近切割板8时首先构造在销22.2上的定位头部22.2.1与切割板8的切割孔8.1接合。在冲孔冲头22沿切割板8的方向的进一步运动中，冲孔冲头22的销22.2贴靠切割板8的切割孔8.1的边缘。
在图10中示出根据第三种实施例的取样装置在切割板8的区域中的细节。示出边缘8.3，该边缘包围切割板8的切割孔8.1。切割板8的厚度在边缘8.3上削弱，使得为此未示出的冲孔冲头22在朝向切割板8方向的进一步运动中打碎切割板8的这样形成的额定断裂点。冲孔冲头22在图10的图平面中沿切割板8的运动时手动地或马达驱动地从上方下降到切割板8上。
冲孔冲头22的各个销22.2具有相应的尺寸，以便在所述的冲孔冲头22朝向切割板8的运动时将切割板8的边缘8.3与构造在其中的切割孔8.1可靠地转移到分别对应的样品容器2.1的内部中并且保持在样品容器2.1中，以便在将切割板8从下部2以及从样品容器2.1中移除时有效地避免将根样品不希望地从样品容器2.1中拉出。下部2和样品容器2.1在图10中同样未示出。图11示出在终端位置(操纵位置)中的冲孔冲头22，在该终端位置中冲孔冲头22以其底板22.1贴靠在切割板8上或者说与所述切割板相邻地设置。为了清晰，在图11中示出底板2.1不完全下降到切割板8上。
此外，在图12中示出第四种实施例。示出具有样品容器2.1的下部2和切割板8的透视底视图。具有样品容器2.1的下部2以及取样装置的未示出的构件(例如上部4和下部6)可以类似于第一种或第二种或第三种实施例构造。
区别于已经阐述的各实施例，第四种实施例的取样装置具有修改的切割板8。如由图12可见那样，在切割板8的下侧中构造有边缘8.3以及构造成槽的排水开口8.4。在此，每个所述排水开口8.4在未示出的下部2与切割板8的组装位置中配设有恰好一个样品容器2.1，以便因此有效地防止所不希望的交叉污染。
如已经借助第一种实施例阐述的，植物被培育到在图12中未示出的栽培容器4.1中。为此，所述栽培容器4.1利用用于植物生长的营养物来填充。为了存储用于生长所需量的水，在栽培容器4.1中可以引入颗粒或类似物。栽培容器4.1优选从上方被灌溉，以便这样用水浸透颗粒，水然后从颗粒被排出给植物。在灌溉时可能出现，过量的水被供应给单个栽培容器4.1。所述水不能被颗粒吸收；水通过所涉及的栽培容器的底部开口流出到配设给所述栽培容器的样品容器2.1中。
对于栽培来说，在样品容器2.1中有水是希望的或者说无害的。然而不希望栽培容器4.1被水涌进。因此，在第四种实施例中对于每个样品容器2.1设置有构造成槽的排水开口8.4。在此，所述槽8.4这样设置在切割板8的下侧上，使得不能被各个样品容器2.1吸收的水不会以不希望的方式上升到与之对应的栽培容器4.1中，而是通过未示出的样品容器开口进入到相应的槽8.4中并且能够通过切割板8的下侧流出，而没有以不希望的方式流入到另一个样品容器2.1中。以这种方式有效地避免积水并且确保所需的气体交换。
借助图13和图14阐述取样装置的第五种实施例。图13示出第五种实施例的透视分解示图的部分视图。示出具有栽培容器4.1的上部4，所述栽培容器呈矩阵状地以12×8的布置结构设置。根据第五种实施例，栽培容器4.1不同于之前在横截面中矩形地实现。由于矩形横截面，栽培容器4.1给出非常好的空间利用率，或者说在上部4的大小未发生改变时，栽培容器4.1的体积可以增大。
设置在用于每个栽培容器4.1的上部4上的底部开口4.1.1在圆周方向上分别由多个芯轴4.1.2包围，这些芯轴参照组装位置指离取样装置的下部2。所述芯轴4.1.2这样间隔开距离并且设置成，使得防止通过营养物堵塞或封闭底部开口4.1.1并且同时可以确保根在栽培阶段中能够穿过底部开口4.1.1生长到下部中。
当然，即使在根据第五种实施例的栽培容器4.1的矩形构型情况下，上部4也可以构造成两件式的。因此，类似于实现根据图7的按照本发明的取样装置，上部4具有底板4.4以及具有在横截面中矩形的栽培容器4.1的附件4.5。
对于实施按照本发明的方法来说，也可以使用不同于所示出的取样装置。
为了能够将取样装置的各个构件(例如下部2、上部4、刀具6以及切割板8)以少量的控制花费可靠地朝向彼此定向，所述构件即使在不是两件式的上部4的情况下也可以具有至少部分相互对应的定位机构。
此外，所述定位机构可以构造成编码，通过该编码利用简单的器件有效地防止错误装配取样装置的构件。
在所述实施例中，下部2的样品容器2.1和上部4的栽培容器4.1分别是下部2或上部4或者说附件4.5的集成的组成部分。然而这不是强制性要求的。例如也可以规定：样品容器2.1和/或栽培容器4.1至少部分地构造成单独的构件。
取样装置可以涉及用于一次性使用或多次使用。第一种实施形式更确切地说适合构造成一次性取样装置，而第二种实施形式更好地用于多次使用。
区别于各实施例原则上也可设想，一个栽培容器4.1与其底部开口4.1.1不必强制正好对应于一个样品容器2.1和其样品容器开口。也可能的是，一个栽培容器4.1与其底部开口配设有多个样品容器2.1和其样品容器开口。因此，相同的植物材料可以被供应给不同的研究。
刀具6不是必须强制地构造成孔板。也可设想，例如仅切割板8构造成孔板并且刀具6由本领域技术人员根据目前单独的情况根据类型、材料、形状、尺寸和布置结构以不同的方式适合地选择。
例如，除其它合适的材料以外，由硬化的工具钢、由加合金的工具钢、由硬金属、由塑料亦或由切削陶瓷制成的刀具6是可能的。相同的内容适用于切割板8的材料。
另外，在所述两种实施例中，第二夹具14在取样装置的组装位置中与构造在下部2上的卡锁接纳部2.3配合作用。然而由于下部2和切割板8与第一夹具12可脱开地相互连接，也可设想，第二夹具14与构造在切割板8上的卡锁接纳部8.2配合作用。
现在，按照本发明的栽培和取样方法例如规定植物在栽培容器4.1中被培育。为此使得基质或营养物被引入到取样装置的上部4的栽培容器4.1中，或者说上部4或整个取样装置与已经位于其中的基质或营养物被预先批量生产地提供并且种子被引入到栽培容器4.1中。
然后在栽培阶段之后，在该栽培阶段中植物生长并且植物的根通过栽培容器4.1的底部开口4.1.1、刀具6的切割孔6.1、切割板8的切割孔8.1以及样品容器开口生长到相应的样品容器2.1中，设置在下部2中的根部用刀具6与植物分开。
在接下来的分析阶段中，取样装置的下部2与位于其中的根部被供应给分析装置。取样装置的上部与充满活力的、也就是说完好的并且完全功能正常的(剩余)植物可以被进一步栽培直到有分析结果和/或直到选择。在分析装置中，在根部上实施表型描述和/或分子生物学研究。在实施分析之后确定，哪个植物关于规定的规格特征具有特别有利的、所希望的特性。例如这可以是耐冷性、抗虫或类似特性。
在相应的植物被识别之后，取样装置的上部4被供应给选择装置。取样装置的上部4或者说上部4的附件4.5在选择装置的信号发送器30的容纳部31中定位在限定的位置上。然后，取样装置的栽培容器4.1借助信号发送器30在光学上标记。为此，信号发送器30设置有发光二极管阵列32，该发光二极管阵列具有多个发光二极管，这些发光二极管对应于栽培容器4.1设置。在所标记的栽培容器4.1中因而存在具有特别有利特性的植物。然后，至少一部分设置在栽培容器4.1中的植物被取出用于进一步的加工。
在按照本发明的栽培和取样方法的范围中可以设置有分离装置40以用于自动地或手动通过机器操纵刀具6，所述分离装置在图15中以透视的单独视图示出。所述分离装置40设置有操纵杆41以及通过偏心件42与操纵杆41连接的、可直线调节的行程区段43。所述行程区段43在图15中示出的分离装置40的底部位置中相对于分离装置40的贴靠面44设置在限定的预先确定的位置中。
图16和17示出分离装置40以及放置在其中的取样装置。尤其是使得取样装置相对于贴靠面44定位并且取样装置的刀具6与分离装置40的行程区段43连接。为此目的，在行程区段43上设置有接纳销45，该接纳销嵌入到设置在刀具6上的接纳部6.3中。如果分离装置40现在通过操纵所述操纵杆41从底部位置被带入到操纵位置中，取样装置的刀具沿行程方向10被纵向移动并且植物的根被切断。
在将根切断之后，在分析植物的预备中取样装置的下部2可以与固定在其上的切割板8一起被供应给在图18和19中示出的冲孔装置20。所述冲孔装置20包括具有可直线移动的冲孔冲头22，其具有底板22.1和销22.2以及设置在销22.2上的定位头部22.2.1。此外，冲孔装置20包围接纳部24，取样装置的下部2与切割板8一起可以被置入并且纵向移动到所述接纳部中。冲孔装置20的冲孔冲头22例如马达驱动地、尤其是电动地或如示出的气动地或液压地直线地被操纵并且在将取样装置带到冲孔冲头22下方之后从根据图18的上面的底部位置被导入到操纵位置中。
在图20至24中连续地示出在冲孔时的各个步骤。根据图20，冲孔冲头22设置在上面的底部位置中并且通过第一夹具12与切割板8连接的下部定位在冲孔冲头22的下方。而后，冲孔冲头22下降，直到在任何情况下销22.2的第一定位头部22.2.1嵌入切割板8的切割孔8.1中。如果行程继续，则通过第一销22.2，第一环形区段8.5由切割板8冲出并且被转移到所配设的样品容器2.1中，参看图22。在此，销22.2的其它定位头部22.2.1与切割板8的其它切割孔8.1接合。
在冲孔运动继续时，如在图23中示出，剩余的环形区段8.5由切割板8冲出并且被转移到样品容器2.1中。一旦冲孔冲头22占据根据图24其下面的初始位置，则冲孔过程结束。根部与所述区段8.5一起可靠保存地设置到样品容器2.1中并且切割板8可以在将第一夹具12从取样装置的下部2中移除之后被移除。
在激光辅助播种植物种子和/或在分析之后激光辅助选择植物的范围中，使用信号发送器30，该信号发送器在图25中以透视的第一示图示出。信号发送器30包括接纳部31用于取样装置的上部4或者说上部4的附件4.5。附加地，信号发送器30包括多个发光二极管，这些发光二极管以图26中示出的发光二极管阵列32与接纳部31对置地布置。通过发光二极管，上部4的各个栽培容器4.1可以在播种和/或选择时在光学上标记。光学上标记栽培容器4.1为实验室人员提供引导并且防止错误的播种或取出。
例如，按照本发明的栽培和取样方法这样进行，使得首先借助具有信号发送器30的播种装置将用于植物的种子引入到不同的栽培容器4.1中。在此在数据库中存储，哪个种子存储在哪个栽培容器4.1中。此外，取样装置的上部4的上部标记以及与此对应地下部2的下部标记被存储。
在栽培阶段中然后植物生长。所述栽培在作物室、例如温室中进行。优选可以规定：植物在栽培期间利用发光二极管照射装置的特殊的光照射。在此已被证明的是：通过相应的照射有利于植物生长并且可以阻碍植物嫩芽的生长。
在植物足够生长之后，根借助分离装置40被切断并且下部2与切割板8一起被供应给冲孔装置20以便将区段8.5由切割板8冲出。此外，在将切割板8从下部2中移除之后在分析装置中分析设置在下部2中的根部。例如，在根部上实施RNA和/或DNA分析。冲出的区段8.5在所述分析期间能够保留在下部2的样品容器2.1中。
在实施分析之后植物被识别，这些植物非常好地对应于在确定的特征方面优选的规格。为了能够利用相应的植物实施进一步生长，现在必须选择特别有利的植物。因此，取样装置的上部4或者说上部4的附件4.5被供应给选择装置并且定位。进一步检测上部标记并且信号发送器30在光学上标记借助栽培容器，被识别为特别有利的植物设置在所述栽培容器中。植物然后可以完全或部分地被取出。尤其是，植物本身可以被换盆栽植或者说移栽。在此，在按照本发明的栽培和取样方法的范围中典型地仅切断主根。横向的根可以承担主根的功能，从而植物能够直接被用于进一步培育。
根据按照本发明的方法的一种替代的实施形式，替代栽培容器4.1的光学上的标记，在播种或选择时或除了标记外可以自动地或部分自动地播种或取出植物嫩芽。播种装置和/或选择装置可以为此目的设置有抓具，该抓具优选自动地定位并且然后将种子引入到所选择的栽培容器4.1中或至少将部分植物嫩芽从栽培容器4.1中取出。例如，抓具可以在两个坐标中在取样装置的上部4的上方移动并且被定位。
按照本发明的栽培和取样方法可以连续地或部分自动地设定。例如，不同的功能装置可以在控制技术上或在数据技术上相关联。尤其是可以在整个方法中确保连续的控制和识别，其方式为种子标记、取样装置的上部标记以及取样装置的下部标记在不同的方法步骤中被检测和/或被存储和/或被控制并且尤其是存储哪个种子被引入到取样装置的哪个栽培容器4.1中，哪个根在取样装置的哪个样品容器2.1中生长，植物具有什么规格或什么特性以及哪个嫩芽根据其特别有利的特性被选择和进一步使用。例如，播种装置、分离装置40、冲孔装置20和/或选择装置可以具有用于种子标记、上部标记和/或下部标记的检测机构。因此，连续地检测和控制植物、植物部分或者说取样装置在整个按照本发明的栽培和取样方法中被连续地确保。
附图标记列表
2 下部
2.1 样品容器
2.2 下部的卡锁凸缘
2.3 下部的卡锁接纳部
4 上部
4.1 栽培容器
4.1.1 栽培容器的底部开口
4.1.2 芯轴
4.2 上部的底部，该底部构造成用于刀具的刀具引导部
4.3 上部的卡锁接纳部
4.4 上部的底板
4.4.1 底板的通孔
4.5 上部的附件
4.6 凸缘，该凸缘包围栽培容器的底部开口
6 刀具，该刀具构造成刀具孔板
6.1 刀具的切割孔
6.2 刀具的纵向空隙部
6.3 接纳部
8 切割板，该切割板构造成孔-切割板
8.1 切割板的切割孔
8.2 切割板的卡锁接纳部
8.3 切割板的边缘，该边缘包围切割孔
8.4 切割板的排水开口
8.5 切割板的冲出的区段
10 刀具的行程方向
12 第一夹具
12.1 第一夹具的卡锁凸起
14 第二夹具
14.1 第二夹具的卡锁凸起
20 冲孔装置
22 冲孔冲头
22.1 冲孔冲头的底板
22.2 冲孔冲头的销
22.2.1 销的定位头部
24 接纳部
30 信号发送器
31 接纳部
32 发光二极管阵列
40 分离装置
41 操纵杆
42 偏心件
43 行程区段
44 贴靠面
45 接纳销

Claims (19)

1.一种用于植物的栽培和取样方法，所述植物在多件式的取样装置中被培育，其中，所述取样装置设有具有上部标记和若干个栽培容器(4.1)的上部(4)并且设有具有下部标记和相同数量的样品容器(2.1)的下部(2)，并且所述上部(4)在取样装置的组装位置中与所述下部(2)连接成，使得样品容器(2.1)与栽培容器(4.1)相对应地设置在所述栽培容器的下方，所述方法包括以下的步骤：
在栽培阶段中，在取样装置的上部(4)中在利用基质和/或营养物填充的栽培容器(4.1)中培育植物；
在植物的根穿过设置在每个栽培容器(4.1)上的底部开口(4.1.1)生长到在下方设置的样品容器(2.1)中之后，在取样装置的组装位置中利用设置成取样装置一部分的并且在组装位置中保持在下部(2)和/或上部(4)上的刀具(6)将设置在下部(2)中的根部与植物分离，其方式为：所述刀具(6)沿取样装置的固定在下部(2)上的切割板(8)引导；
在分析阶段之前的准备阶段中，所述下部(2)与设置在其中的根部与切割板(8)一起与取样装置的上部(4)分离并且然后被供应给冲孔装置(20)，并且然后借助所述冲孔装置(20)的冲孔冲头(22)围着切割板(8)的第一切割孔从切割板(8)冲出环形的区段(8.5)并且将所述环形的区段转移到相应配设的样品容器(2.1)的内部中；
在分析阶段中，将取样装置的下部(2)与设置在其中的根部一起供应给分析装置，并且对于多个不同的根部实施表型描述和/或分子生物学研究；
在选择阶段中，将取样装置的上部(4)与位于在其中的有活力的植物一起供应给选择装置并且定位。
2.根据权利要求1所述的栽培和取样方法，其特征在于，在组装位置中面向具有底部开口(4.1.1)的栽培容器(4.1)的样品容器(2.1)的样品容器开口由切割板(8)覆盖，并且在切割板(8)上对应于底部开口(4.1.1)和样品容器开口的位置设置有所述第一切割孔(8.1)作为用于植物根的贯通开口。
3.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，设置在取样装置的上部(4)和下部(2)之间的刀具(6)根据孔板的型式构造有多个第二切割孔(6.1)，这些第二切割孔在栽培阶段中对应于切割板(8)的第一切割孔(8.1)设置，使得根能够生长到样品容器(2.1)中，并且刀具(6)通过机器以预先确定的行程在行程方向(10)上沿着切割板(8)被引导以切断根，其中，所述行程选择成大于设置在切割板(8)和刀具(6)上的第一和第二切割孔的直径并且选择成小于两个在行程方向(10)上相邻的样品容器(2.1)的距离。
4.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述环形的区段是圆环形的。
5.根据权利要求1所述的栽培和取样方法，其特征在于，在将环形的区段(8.5)从切割板(8)冲出之前，在冲孔冲头(22)上在面向切割板(8)的自由端部上设置的定位头部(22.2.1)与切割板(8)的第一切割孔(8.1)接合，并且因此提供切割板(8)和取样装置的下部(2)相对于冲孔装置(20)的准确的位置对应关系。
6.根据权利要求1或5所述的栽培和取样方法，其特征在于，用于不同样品容器(2.1)的环形的区段(8.5)时间错开地在两个或更多个阶段中从切割板(8)冲出。
7.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，在冲出环形的区段(8.5)之后和/或在将下部(2)供应给分析装置之前从下部(2)中移除所述切割板(8)。
8.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，在选择阶段中借助选择装置的信号发送器(30)标记栽培容器(4.1)并且然后至少取出处于其中的植物嫩芽的一部分。
9.根据权利要求8所述的栽培和取样方法，其特征在于，在选择阶段中取样装置的同一上部(4)的多个栽培容器(4.1)按顺序地借助选择装置的信号发送器(30)做标记。
10.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述取样装置与设置在其中的植物一起在栽培阶段中借助发光二极管照射。
11.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述栽培容器(4.1)填充有砾石作为基质和/或营养物并且然后在栽培阶段中从上方被灌溉。
12.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，由信号辅助地这样进行播种，使得借助播种装置读取设置在种子外包装上的种子标记并且借助播种装置的信号发送器标记取样装置的所选择的栽培容器(4.1)以实施播种。
13.根据权利要求8所述的栽培和取样方法，其特征在于，由信号辅助地这样进行播种，使得借助播种装置读取设置在种子外包装上的种子标记并且借助播种装置的信号发送器标记取样装置的所选择的栽培容器(4.1)以实施播种。
14.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述分析装置和/或构造用于操纵刀具(6)的分离装置(40)和/或选择装置和/或冲孔装置(20)在控制技术上和/或在数据技术上这样耦联，使得上部标记和/或下部标记被检测并且与对根部的分子生物学研究的分析结果相关联。
15.根据权利要求14所述的栽培和取样方法，其特征在于，上部标记和/或下部标记与相对于其中一个样品容器(2.1)以及所配设的栽培容器(4.1)的一一对应关系相关联。
16.根据权利要求13所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述分析装置和/或构造用于操纵刀具(6)的分离装置(40)和/或选择装置和/或播种装置和/或冲孔装置(20)和/或选择装置的信号发送器和/或播种装置的信号发送器在控制技术上和/或在数据技术上这样耦联，使得上部标记和/或下部标记和/或种子标记被检测并且与对根部的分子生物学研究的分析结果相关联。
17.根据权利要求16所述的栽培和取样方法，其特征在于，上部标记和/或下部标记和/或种子标记与相对于其中一个样品容器(2.1)以及所配设的栽培容器(4.1)的一一对应关系相关联。
18.根据权利要求13所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述播种装置和选择装置使用共同的信号发送器，和/或选择装置和/或播种装置的信号发送器在光学上标记栽培容器(4.1)和/或样品容器(2.1)。
19.根据权利要求1或2所述的栽培和取样方法，其特征在于，所述样品容器(2.1)构造成以96孔深孔板规格的下部(2)。
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