EA033609B1 - Способ выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- EA033609B1 EA033609B1 EA201300385A EA201300385A EA033609B1 EA 033609 B1 EA033609 B1 EA 033609B1 EA 201300385 A EA201300385 A EA 201300385A EA 201300385 A EA201300385 A EA 201300385A EA 033609 B1 EA033609 B1 EA 033609B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- seed
- seeds
- inbred
- hybrid
- population
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims abstract description 36
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 25
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 abstract description 27
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 54
- 241000209219 Hordeum Species 0.000 description 33
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 26
- 206010021929 Infertility male Diseases 0.000 description 21
- 208000007466 Male Infertility Diseases 0.000 description 21
- 230000010152 pollination Effects 0.000 description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 19
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 14
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- IAJOBQBIJHVGMQ-SCSAIBSYSA-N (2R)-glufosinate Chemical compound C[P@@](O)(=O)CC[C@@H](N)C(O)=O IAJOBQBIJHVGMQ-SCSAIBSYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 238000013145 classification model Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000009402 cross-breeding Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- IAJOBQBIJHVGMQ-BYPYZUCNSA-N glufosinate-P Chemical compound CP(O)(=O)CC[C@H](N)C(O)=O IAJOBQBIJHVGMQ-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000001320 near-infrared absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 231100000208 phytotoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000000885 phytotoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 230000010153 self-pollination Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- IVWWFWFVSWOTLP-YVZVNANGSA-N (3'as,4r,7'as)-2,2,2',2'-tetramethylspiro[1,3-dioxolane-4,6'-4,7a-dihydro-3ah-[1,3]dioxolo[4,5-c]pyran]-7'-one Chemical compound C([C@@H]1OC(O[C@@H]1C1=O)(C)C)O[C@]21COC(C)(C)O2 IVWWFWFVSWOTLP-YVZVNANGSA-N 0.000 description 1
- IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[hydroxy(methyl)phosphoryl]butanoic acid Chemical compound CP(O)(=O)CCC(N)C(O)=O IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000886179 Aegilops neglecta Species 0.000 description 1
- 102000004674 D-amino-acid oxidase Human genes 0.000 description 1
- 108010003989 D-amino-acid oxidase Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- 108010082495 Dietary Plant Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000005561 Glufosinate Substances 0.000 description 1
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 235000019714 Triticale Nutrition 0.000 description 1
- 235000007249 Triticum timopheevi Nutrition 0.000 description 1
- 241000209153 Triticum timopheevii Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- 230000010165 autogamy Effects 0.000 description 1
- 235000015173 baked goods and baking mixes Nutrition 0.000 description 1
- 229940098396 barley grain Drugs 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 description 1
- 235000021152 breakfast Nutrition 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000010154 cross-pollination Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 150000002256 galaktoses Chemical class 0.000 description 1
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 description 1
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 description 1
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 230000002363 herbicidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000000509 infertility Diseases 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 208000021267 infertility disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940056932 lead sulfide Drugs 0.000 description 1
- 229910052981 lead sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004890 malting Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001823 molecular biology technique Methods 0.000 description 1
- 235000019520 non-alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 231100001184 nonphytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000015927 pasta Nutrition 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000003976 plant breeding Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000010396 two-hybrid screening Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015041 whisky Nutrition 0.000 description 1
- 241000228158 x Triticosecale Species 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D45/00—Harvesting of standing crops
- A01D45/30—Harvesting of standing crops of grass-seeds or like seeds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
- B07C5/3425—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Botany (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
- Cereal-Derived Products (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян, включающему следующие стадии: (a) обеспечение смешанной популяции инбредных и гибридных семян; (b) разделение указанной популяции с помощью устройства на (i) популяцию инбредных семян и (ii) популяцию гибридных семян, где указанные семена являются семенами пшеницы или ячменя, и указанное устройство отделяет указанные инбредные семена от гибридных семян на основе различия между их светоотражательной и/или поглощательной характеристиками, которое выявляют с использованием излучения ближней инфракрасной области спектра, где это различие свидетельствует о различии в генотипе инбредных и гибридных семян, и где указанное устройство включает: (a) средство отбора каждого семени в рамках смешанной популяции; (b) средство для получения спектральных данных ближней инфракрасной области спектра для каждого семени; (c) средство для идентификации каждого семени, инбредного или гибридного, на основе указанных спектральных данных; (d) средство для отделения каждого семени на основе указанных данных и (e) средство сбора отделенных таким образом семян, где указанное различие в генотипе можно определить с помощью NIR спектрометра, имеющего технические характеристики, описанные в табл. 3, и к применению разделяющего семена устройства, включающего средства (a)-(e), указанные выше, для осуществления способа.
Description
Изобретение относится к способу выделения инбредных семян из смешанной популяции гибридных семян F1 и инбредных семян. В особенности данный способ применим к сортировке семян злаков, в особенности семян пшеницы и семян ячменя. Также изобретение относится к применению разделяющего семена устройства для осуществления указанного способа выделения.
Злаковые сельскохозяйственные культуры культивируются в большинстве стран по всему миру и являются богатым источником белка, углеводов, минеральных веществ, витаминов, масел и жиров. Термин злак, как правило, охватывает травянистые растения из семейств однодольных растений, известных как Роасеае или Gramineae. Особый интерес представляют злаковые сельскохозяйственные культуры пшеницы и ячменя.
Пшеница является ключевой глобальной продовольственной сельскохозяйственной культурой; она является ведущим источником растительного белка в пище и продовольственной культурой, в наибольшей степени вовлеченной в международную торговлю. Зерна пшеницы применяются в создании разнообразных продуктов питания, включая хлебобулочные изделия; бисквиты; макаронные изделия; сухой завтрак из продуктов переработки зерна; корм для животных, и могут сбраживаться для применения в пивоварении или применяться в создании биологического топлива. К тому же остальные части растения пшеницы можно применять в качестве строительных материалов, таких как кровельный материал. На удивление, глобальное производство пшеницы увеличивается менее чем на 1% в год, тогда как государственный заказ по некоторым источникам увеличивается на 1,5% в год. С увеличением населения мира остается необходимость в создании еще более эффективных способов максимизации отдачи от все более ценных и дорогих мировых земель сельскохозяйственного назначения.
Ячмень является злаковым зерном, получаемым от Hordeum vulgare. В сообщениях утверждается, что его выращивают более чем в 100 странах во всем мире и его зерно применяют преимущественно в качестве продукта питания. В частности, ячмень широко применяют в корме для животных, однако его также применяют в солодоращении для создания ключевого ароматизирующего ингредиента пива и виски. Ячмень также применяют в других продуктах питания и в производстве других алкогольных и безалкогольных напитков.
Преимущества высокоурожайных гибридных растений признали давно. Гибридные сорта будут часто проявлять чрезвычайно однородный фенотип по сравнению с их инбредными родителями. Гибриды получают пользу от сочетанных признаков родителей, которые приводят к усиленной сопротивляемости заболеваниям и мощности, что, в свою очередь, может обуславливать увеличенный урожай. Гибриды также дают возможность простого разведения для сочетания характерных черт или признаков, сочетание которых иными способами могло быть затруднительным, и обычно дают больший выход с единицы площади при использовании факторов роста, таких как вода и удобрение.
Гибриды F1 производят посредством оплодотворения обладающего мужской стерильностью женского растения пыльцой от мужского растения-донора. Следовательно, одним из критических аспектов производства гибридов является гарантирование того, что в отношении женского растения предотвращают самоопыление, оставляя его в то же время фертильным. Из уровня техники известны разнообразные способы и методики для получения мужской стерильности женской родительской особи. Примеры включают механическое удаление мужской пыльцы, которая продуцирует часть растения, такое как удаление метелок, выполняемое на кукурузе.
Применение цитоплазматической мужской стерильности (CMS) для коммерческого производства гибридов требует стабильной обладающей мужской стерильностью цитоплазмы и источника пыльцы. Цитоплазматическая генетическая система мужской стерильности требует существования трех типов линий для производства гибридов, линии А (обладающей цитоплазматической мужской стерильностью), линии В (закрепителя мужской фертильности) и линии R (обладающей мужской фертильностью, с генами-восстановителями). Скрещивания, производимые при использовании данной системы, включают закрепление и производство трех линий, линии А и линии В одной из инбредных особей, которые скрещивают с увеличением семян женского компонента в состоянии линии А для применения на конечном этапе производства гибридов, и линии R, обладающей мужской фертильностью, содержащей ген(ы) восстановления, применяемой в качестве мужского компонента на конечном этапе производства гибридов.
Гибридные семена также можно производить посредством применения химических веществ, ингибирующих образование жизнеспособной пыльцы. Эти химические вещества, называемые гаметоцидами, применяют для придания преходящей мужской стерильности.
Гибриды можно дополнительно создавать посредством применения методик молекулярной биологии. В целом, женскую родительскую особь можно сконструировать так, чтобы делать невозможным продуцирование пыльцы с целью достижения мужской стерильности. О таких методиках также широко сообщалось, и они являются хорошо известными специалисту в данной области техники. Последнее усовершенствование таких методик включает химическую систему мужской стерильности, основанную на превращении неактивного D-энантиомера (D-глюфосината) гербицида на основе глюфосината в фитотоксичный L-энантиомер (L-глюфосинат), чье превращение локализовано в пыльниках. Превращение не являющегося фитотоксичным D-глюфосината в фитотоксичный L-глюфосинат приводит в результате к локализованному в высокой степени разрушению пыльника, таким образом приводя растение в состоя
- 1 033609 ние мужской стерильности. Это превращение осуществляют посредством активирующего фермента (модифицированной формы оксидазы D-аминокислот), который специфически экспрессируется в пыльниках. Эта система дополнительно описана в WO 2005/005641.
Главным недостатком традиционных систем производства гибридных семян является необходимость высаживать отдельные ряды, полосы или блоки мужских и женских родительских линий. В отношении производства гибридов пшеницы, например, это иногда именуют системой посадки с изоляцией семенных участков. Одной из характерных свойств системы посадки с изоляцией семенных участков является то, что мужские и женские растения разделяют по разным семенным участкам. Мужской семенной участок содержит мужские растения-опылители, и он полностью отделен от женского семенного участка, который содержит женские особи, обладающие мужской стерильностью. Семенные участки отделяют до такой степени, что с целого женского семенного участка можно собирать урожай в полной уверенности, что он не будет содержать каких-либо мужских инбредных семян ввиду того, что мужские особи присутствуют в отдельном семенном участке. Существует аналогичная система для производства гибридов ячменя, где растения выращивают в полосах мужских и женских особей. В данном случае низкоэффективное опыление является особенно острой проблемой для таких видов сельскохозяйственных культур, как пшеница и ячмень, которые высвобождают небольшие количества пыльцы, которая не распространяется далеко по ветру и остается жизнеспособной лишь в течение очень короткого периода времени. При таких сельскохозяйственных культурах до двух третей поля, на котором производятся гибриды, необходимо выделить под мужские растения, являющиеся донорами пыльцы, и в этом случае производство гибридных семян, следовательно, становится экономически невыгодным.
В целях достижения экономически более выгодного производства семян сельскохозяйственных культур пшеницы и ячменя было бы необходимо совместно переместить мужские и женские растения на более близкое расстояние в целях более эффективного переноса пыльцы; наиболее эффективно путем посадки в междурядьях мужских и женских особей в рамках нескольких сантиметров друг от друга в одних и тех же рядах. Однако в такой системе было бы непрактично собирать урожай семян только с (обладающих мужской стерильностью) женских родительских особей.
Кроме того, в то время как гибриды ячменя можно создавать посредством системы посадки в междурядьях, практический объем этих действий ограничен, поскольку семена из собранного урожая включают как гибридные, так и инбредные, и устойчивость к инбредному загрязнению в рамках семян из собранного урожая является относительно низкой. Одна из проблем методики посадки в междурядьях относится к общей эффективности производства гибридов, поскольку число мужских особей, применяемых в рамках методики посадки в междурядьях, может быть лишь небольшим, чтобы придерживаться строгих пределов низкой процентной доли инбредных семян, присутствующих в рамках общего урожая гибридных семян, получаемых посредством данной методики. Низкое число применяемых мужских особей означает, что с учетом низкой эффективности опыления, как указано выше, часть женских растений не будет опыляться и, таким образом, не будет вовсе продуцировать никаких зерен. Это оказывает влияние на общий урожай с поля, и с помощью увеличения числа мужских особей с целью увеличения эффективности опыления это явление не преодолеют, поскольку таковая мера увеличит число инбредных семян в общем урожае, если принять, что процентная доля инбредных форм, полученных в рамках общего урожая, находится вне допустимых пределов. Это представляет собой существенное препятствие, влияющее на эффективность гибридной системы посадки в междурядьях. Кроме того, существует необходимость в обеспечении системы, при помощи которой урожай гибридных семян можно было бы легко проверить, чтобы гарантировать, что процентная доля инбредных семян находится в рамках утвержденных пределов. К тому же существует необходимость в обеспечении системы, которая может гарантировать, что инбредные семена, присутствующие в рамках гибридных семян из собранного урожая, соответствуют таким пределам путем, при необходимости, удаления каких-либо избыточных инбредных семян для соответствия официальным требованиям.
Создание гибридных злаков, таких как пшеница и ячмень, экономически обоснованным способом остается проблемой. Как описано выше, метод раздельной посадки с изоляцией семенных участков/ленточной посадки является дорогостоящим методом, и более дешевая система посадки в междурядьях остается непрактичной с несколько более низким урожаем гибридных семян.
С учетом этих проблем существует необходимость в разработке способов увеличения урожая пшеницы и ячменя и в обеспечении механизма, при помощи которого можно было бы собирать урожай зерна пшеницы и ячменя коммерчески приемлемым образом. Настоящее изобретение адресовано решению разнообразных проблем, существующих в настоящих способах производства гибридной пшеницы и гибридного ячменя, в особенности гибридного ячменя. Более того, с ростом потребности в пищи увеличивающегося населения мира, остается необходимость в более эффективных способах производства высококачественных сельскохозяйственных культур, таких как гибридный ячмень и пшеница, и максимизации применения ограниченных земель сельскохозяйственного назначения, доступных благодаря, inter alia, сокращению отходов в связи с отсутствием опыления женских растений в производстве гибридов.
По настоящему изобретению обеспечивается способ выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян, включающий следующие стадии: (а) обеспечение смешанной
- 2 033609 популяции инбредных и гибридных семян; (b) разделение указанной популяции с помощью устройства на (i) популяцию инбредных семян и (ii) популяцию гибридных семян, где указанные семена являются семенами пшеницы или ячменя, и указанное устройство отделяет указанные инбредные семена от гибридных семян на основе различия между их светоотражательной и/или поглощательной характеристиками, которое выявляют с использованием излучения ближней инфракрасной области спектра, где это различие свидетельствует о различии в генотипе инбредных и гибридных семян, и где указанное устройство включает: (а) средство отбора каждого семени в рамках смешанной популяции; (b) средство для получения спектральных данных ближней инфракрасной области спектра для каждого семени; (с) средство для идентификации каждого семени, инбредного или гибридного, на основе указанных спектральных данных; (d) средство для отделения каждого семени на основе указанных данных и (е) средство сбора отделенных таким образом семян, где указанное различие в генотипе можно определить с помощью NIR спектрометра, имеющего технические характеристики, описанные в табл. 3. Суммарным эффектом способа по настоящему изобретению является обеспечение набора инбредных семян и набора гибридных семян, отделенных от их смешанной популяции. Устройство будет, как правило, содержать средство отбора образцов каждого семени в рамках популяции, которое, как правило, будет включать выделение семян таким образом, что каждое отдельное семя может быть выделенным. Указанный отбор образцов будет включать определение характеристик отражения и/или поглощения каждого семени при помощи света ближней инфракрасной области спектра. Например, семена можно освещать светом предварительно определенного спектра и измерять спектральные свойства отраженного света. Для выявления посредством пропускания выявитель располагают так, чтобы он измерял свет, пропускаемый через семя, и таким образом измерял спектральные свойства света, пропускаемого через семя. По получении этих данных устройство будет распознавать семя как инбредное или гибридное на основе измерений, произведенных при сравнении с контрольными стандартами, как распознается устройством. Как правило, данную операцию выполняют посредством сравнения с использованием вычислительной машины данных, полученных от образца семени, с предварительно запрограммированными стандартами так, чтобы семя можно было определить как таковое на инбредной или гибридной основе. По выполнении анализа и определении организма либо как гибридного, либо как инбредного устройство будет обеспечивать средство отделения семян в зону сбора, которая содержит семена, подвергнутые такому же анализу и которые дали на выходе такие же результаты. Смешанную популяцию семян, следовательно, разделяют на составляющие инбредную и гибридную части посредством операции на этом устройстве. Примеры устройств, которые можно применять в соответствии со способами по настоящему изобретению, включают таковые, описанные в EP 1401589 и EP 1578544.
Различие между гибридными и инбредными семенами по способам и устройствам по настоящему изобретению в данном описании также можно выявить посредством применения визуализации терагерцевого излучения, электромагнитного излучения; звуковых волн; ультрафиолетового света; инфракрасного света, флуоресцентного света; ультразвуковых волн; микроволн; ядерного магнитного резонанса в отдельности или в сочетании. Такие способы выявления можно также преимущественно сочетать с применением света ближней инфракрасной области спектра.
Гибридные и инбредные семена по настоящему изобретению преимущественно различают без необходимости в уничтожении или оказании отрицательного влияния на семена. Более того, применение света ближней инфракрасной области спектра обеспечивает механизм проведения различий между гибридными и инбредными семенами без необходимости сортировки на основе содержания белка, содержания масел или цвета, каковая уже является в целом общеизвестной из известного уровня техники как средство проведения различий между семенами. Способ по настоящему изобретению, следовательно, обеспечивает средство проведения различий между гибридными и инбредными семенами на основе свойств семян, которые не находятся, как правило/в значительной степени, под влиянием окружающей среды, в которой происходит выращивание.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное устройство содержит: (а) средство отбора каждого семени в рамках смешанной популяции; (b) средство для получения спектральных данных по ближней инфракрасной области спектра для каждого семени; (с) средство для идентификации каждого семени как инбредного или гибридного семени на основе указанных спектральных данных; (d) средство отделения каждого семени на основе указанных данных и (е) средство сбора отделенных таким образом семян. Семена можно определить в соответствии с данным способом посредством сравнения спектральных данных, полученных для каждого образца, со спектральными данными для контрольного образца гибридного и инбредного организмов.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где указанное устройство выделяет семена так, чтобы образующаяся в результате популяция разделенных гибридных семян содержала не более чем около 5% инбредных семян. Способ по настоящему изобретению можно задействовать в гарантировании того, что количество инбредных семян, присутствующих в рамках гибридных семян, собранных для последующей посадки, находится в рамках утвержденных пределов, путем отделения какого-либо избытка. Например, если утвержденный предел инбредных семян в рамках популяции гибридных семян, созданной для последующей посадки, составляет 5%, то способ по настоящему изо
- 3 033609 бретению можно использовать для гарантирования того, что семена, выбранные для последующей посадки, содержат не более чем 5% инбредных семян. Способ по настоящему изобретению предпочтительно используют для выделениявсех инбредных семян, однако способ можно, тем не менее, приводить в действие для гарантирования того, что семена, выбранные для последующей посадки, соответствуют любым инструкциям, связанным с количеством инбредных семян, разрешенного для присутствия в гибридной популяции. В еще одних вариантах осуществления настоящего изобретения способ можно использовать для гарантирования того, что семена, выбранные для последующей посадки, содержат не более чем процентная доля инбредных семян, выбранное из 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15% и более чем 15%. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения способ используют на семенах ячменя для гарантирования того, что семена, выбранные для последующей посадки, содержат не более чем 10% инбредных семян. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения способ используют на семенах тритикале для гарантирования того, что семена, выбранные для последующей посадки, содержат не более чем 5% инбредных семян.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где указанными семенами злаков являются таковые ячменя или пшеницы. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения способы и устройства, описанные в данном описании, задействуют в сортировке семян ячменя.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где в указанном устройстве задействован алгоритм проведения различий между спектральными данными по ближней инфракрасной области спектра, полученными от указанных инбредных и указанных гибридных семян, что в таком случае дает возможность отсортировать семена на основе указанных спектральных данных. Перед выполнением способов по настоящему изобретению контрольные семена можно испытывать для уточнения спектральных данных, данных отражательной способности и/или пропускания относительно выбора гибридных и инбредных семян. По создании этих данных их можно задействовать в создании алгоритма для применения в установлении различий между семенами. Это также можно применять в устройстве, которое, как описано выше, содержит средства испытания каждого из семян в общей популяции и затем на основе результатов, сравниваемых со стандартами, отбора семян, которые относятся к релевантной категории инбредных или гибридных таковых, и разделения соответственно этому. Специалист в данной области техники способен создать надлежащий алгоритм для применения в устройстве, описанном в данном описании, на основе определения спектральных данных семян, которые следует отсортировать.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное различие является генотипическим различием.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное различие относится к количеству соединения, выбранного из глюкозы; ксилозы; маннозы; галактозы; арабинозы или их сочетания, в семенах.
Способ обеспечивает получение главным образом чистых гибридных семян F1 и главным образом чистых инбредных семян, при этом указанный способ включает: (а) посадку в междурядьях популяции родительских растений в рамках поля, где указанная популяция содержит мужские и женские родительские особи, где указанные женские особи, по меньшей мере частично, обладают мужской стерильностью; (b) обеспечение самооплодотворения указанных мужских особей и перекрестного оплодотворения указанных женских особей; (с) сбор урожая полученных в результате удобренных семян и (d) разделение указанных семян на основе различия между указанными гибридными и указанными инбредными семенами с получением (i) гибридных семян F1 и (ii) инбредных семян, отличающийся тем, что указанное растение является злаковым растением, указанные растения сажали в междурядьях в соотношении, обеспечивающем опыление существенного большинства указанных женских растений и где указанные семена разделяют на основе различия, которое выявляют посредством применения света ближней инфракрасной области спектра.
Термин гибрид эквивалентен гибриду F1. Термин семена может быть взаимозаменяемым с термином зерно. Термин проводить посадку в междурядьях означает, что мужские и женские растения высаживают при относительно близком соседстве так, чтобы при сборе урожая семена содержали смесь гибридных семян и инбредных семян. Посадка в междурядьях будет поэтому предотвращать сбор урожая чистых гибридных семян per se, поскольку не будет представляться возможным избежать сбора урожая мужских инбредных семян в связи с близким соседством мужских растений в рамках поля, содержащего женские особи. Мужские растения-опылители можно высаживать в конкретных точках в рамках популяции женских особей рядами или по другому типу структуры в рамках популяции женских особей. Посадка в междурядьях будет, однако, делать невозможным сбор урожая с поля без сбора урожая как гибридных, так и инбредных семян, смешанных вместе. Специалист в данной области техники в целом хорошо знаком с принципом посадки в междурядьях. Термин разделение, применяемый к семенам, эквивалентен сортировке.
Для применения в настоящем изобретении можно создать растение, обладающее мужской стерильностью, посредством многочисленных методик, хорошо известных специалисту в данной области техни
- 4 033609 ки и согласно изложенному выше. В конкретном варианте растение, обладающее мужской стерильностью, создают посредством метода использования цитоплазматической мужской стерильности (CMS). Такой метод описан inter alia в (Wilson, J.A., and W.M. Ross. 1961. Cross-breeding in wheat, Triticum aestivum L: I. Frequency of the pollen-restoring character in hybrid wheats having Aegilops ovata cytoplasm; Crop Sci. 1:191-193; Wilson, J.A., and W.M. Ross. 1962. Cross-breeding in wheat, Triticum aestivum L; II. Hybrid seed set on a cytoplasmic male-sterile winter wheat composite subjected to cross-pollination. Crop Sci. 2:415417; Chen. 2003. Improving male fertility restoration of common wheat for Triticum timopheevii cytoplasm. Plant Breeding 122, pp. 401-404; и Bread Wheat - Improvement and Production 2002 Edited by Curtis, Rajaram and Gomez Macpherson ISBN: 9251048096 - в особенности раздел Hybrid Wheat по G. Cisar и D.B. Cooper). Специалист в данной области техники признает, что вышеупомянутые общие принципы производства гибридов также применимы к производству гибридного ячменя. Система CMS для ячменя широко описана Ахокасом и соавт. (Ahokas et al.) (Ahokas, H. 1979. Cytoplasmic male sterility in barley. III. Maintenance of sterility and restoration of fertility in the msm1 cytoplasm. Euphytica 28:409-419; Ahokas, H. 1980. Cytoplasmic male sterility in barley. VII. Nuclear genes for restoration. Theor. Appl. Genet. 57:193-202; Ahokas, H. 1982. Cytoplasmic male sterility in barley. XI. The msm2 cytoplasm. Genetics 102:285-295; Ahokas, H., and E.A. Hockett. 1981. Performance tests of cytoplasmic male-sterile barley at two different latitudes. Crop Sci. 21:607-611), и ее применяли в производстве гибридов ячменя (Ramage RT (1983) Heterosis and hybrid seed production in barley. In: Frankel R. (ed) Heterosis: reappraisal of theory and practice (Monogr Theor Appl Genet vol. 6). Springer, Berlin Heidelberg New York, pp. 71-93), что впоследствии развилось в коммерческую систему.
В дополнительном варианте осуществления растение, обладающее мужской стерильностью, создавали посредством химического метода с задействованием генетической модификации, такого как система, дополнительно описанная в WO 2005/005641.
Следует также иметь в виду, что способ по настоящему изобретению преимущественно дает возможность проводить посадку в междурядьях мужских и женских родительских особей без необходимости удаления родительской особи - донора, обладающей мужской фертильностью, из популяции вслед за опылением женской родительской особи. Данный способ поэтому избавлен от необходимости и затрат, включенных в удаление мужских особей из популяции вслед за опылением химическим или механическим путем. Еще более преимущественно в способах по настоящему изобретению преодолевают проблемы и затраты, связанные с системой посадки с изоляцией семенных участков, как описано выше. К тому же способ по настоящему изобретению дает возможность задействовать с коммерческой точки зрения как гибридные семена, так и инбредные семена.
Термин по меньшей мере частично обладающий мужской стерильностью означает, что женская родительская особь либо способна подвергаться перекрестному опылению пыльцой от отделенного мужского родительского растения, либо может в определенных условиях самоопыляться. Для производства гибридных растений женскую родительскую особь будут опылять посредством пыльцы от отделенного мужского родительского растения, посаженного в междурядьях с женским растением.
Специалист в данной области техники примет во внимание, что мужские растения следует сажать в междурядьях с женскими растениями таким способом, чтобы для пыльцы была максимально благоприятная возможность переноса к женским растениям в рамках поля. Это обыкновенно будет включать равномерное распределение мужских растений по всему полю так, чтобы все женские растения находились в рамках соседства с мужским растением на расстоянии, которое может быть признано специалистом в данной области техники как приемлемое для достижения опыления. В рамках компетентности специалиста в данной области техники вполне возможно спроектировать полевой план посадки в междурядьях на основе размера и формы поля.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где указанное соотношение обеспечивает опыление существенного большинства указанных женских растений, при этом минимизируя число самооплодотворяемых мужских растений, таким образом максимизируя урожай гибридных семян в рамках общего урожая семян с указанного поля. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает минимальное число мужских растений, требуемых для достижения опыления существенного большинства указанных женских растений, таким образом максимизируя урожай гибридных семян в рамках общего урожая семян с указанного поля.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где указанные женские родительские особи в полной мере обладают мужской стерильностью.
Термин в полной мере обладающий мужской стерильностью означает, что женская родительская особь не способна к самоопылению и таким образом может только подвергаться перекрестному опылению пыльцой от отделенного мужского родительского растения, посаженного в междурядьях с женским растением. Термин в полной мере обладающий мужской стерильностью может также быть взаимозаменяемым с термином обладающий мужской стерильностью.
Настоящее изобретение, более того, обеспечивает способ, описанный выше, где указанное соотношение обеспечивает опыление по меньшей мере около 80% указанных женских растений. В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыле- 5 033609 ние более чем 80% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления указанное соотношение обеспечивает опыление более чем 85% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыление по меньшей мере около 90% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыление более чем 90% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыление по меньшей мере около 95% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыление более чем 90% указанных женских растений. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения указанное соотношение обеспечивает опыление существенного большинства указанных женских растений. Как указано выше, желательно максимизировать урожай гибридов с поля, при этом минимизируя число самооплодотворяемых мужских растений, таким образом максимизируя урожай гибридных семян в рамках общего урожая семян с указанного поля. Это можно продемонстрировать численно через посредство расположенной ниже табл. А, в которой представлен типичный результат производства гибридов.
Таблица А
| (А) | (В) | (С) | (D) | (Е) | (F) | (G) |
| % посаженной в | % посаженной в | % опыления | Общий урожай с | % полученных от | % мужских | Урожай гибридов |
| междурядьях | междурядьях | женской линии А | поля как % от | женских особей | семян на поле, с | как % от урожая |
| женской линии А | мужской линии R | нормальных показателей урожая | семян F1 на поле, с которого собрали урожай | которого собрали урожай | нормальных семян | |
| 100% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% |
| 99% | 1% | 13% | 14% | 93% | 7% | 13% |
| 98% | 2% | 26% | 27% | 93% | 7% | 25% |
| 97% | 3% | 39% | 41% | 93% | 7% | 38% |
| 96% | 4% | 52% | 54% | 93% | 7% | 50% |
| 95% | 5% | 65% | 67% | 93% | 7% | 62% |
| 94% | 6% | 67% | 69% | 91% | 9% | 63% |
| 93% | 7% | 68% | 70% | 90% | 10% | 63% |
| 92% | 8% | 70% | 72% | 89% | 11% | 64% |
| 91% | 9% | 71% | 74% | 88% | 12% | 65% |
| 90% | 10% | 73% | 75% | 87% | 13% | 65% |
| 89% | 11% | 74% | 77% | 86% | 14% | 66% |
| 88% | 12% | 76% | 78% | 85% | 15% | 66% |
| 87% | 13% | 77% | 80% | 84% | 16% | 67% |
| 86% | 14% | 79% | 82% | 83% | 17% | 68% |
| 85% | 15% | 80% | 83% | 82% | 18% | 68% |
| 84% | 16% | 82% | 84% | 81% | 19% | 68% |
| 83% | 17% | 83% | 86% | 80% | 20% | 69% |
| 82% | 18% | 85% | 87% | 79% | 21% | 69% |
| 81% | 19% | 86% | 89% | 79% | 21% | 70% |
| 80% | 20% | 88% | 90% | 78% | 22% | 70% |
| 79% | 21% | 89% | 91% | 77% | 23% | 70% |
| 78% | 22% | 91% | 93% | 76% | 24% | 71% |
| 77% | 23% | 92% | 94% | 75% | 25% | 71% |
| 76% | 24% | 94% | 95% | 75% | 25% | 71% |
| 75% | 25% | 95% | 96% | 74% | 26% | 71% |
| 74% | 26% | 95% | 96% | 73% | 27% | 70% |
| 73% | 27% | 95% | 97% | 72% | 28% | 70% |
| 72% | 28% | 96% | 97% | 71% | 29% | 69% |
| 71% | 29% | 96% | 97% | 70% | 30% | 68% |
| 70% | 30% | 96% | 97% | 69% | 31% | 67% |
| 69% | 31% | 96% | 97% | 68% | 32% | 66% |
| 68% | 32% | 96% | 98% | 67% | 33% | 66% |
| 67% | 33% | 97% | 98% | 66% | 34% | 65% |
| 66% | 34% | 97% | 98% | 65% | 35% | 64% |
| 65% | 35% | 97% | 98% | 64% | 36% | 63% |
| 64% | 36% | 97% | 98% | 63% | 37% | 62% |
| 63% | 37% | 97% | 98% | 62% | 38% | 61% |
| 62% | 38% | 98% | 99% | 61% | 39% | 61% |
| 61% | 39% | 98% | 99% | 60% | 40% | 60% |
| 60% | 40% | 98% | 99% | 60% | 40% | 59% |
| 59% | 41% | 98% | 99% | 59% | 41% | 58% |
| 58% | 42% | 98% | 99% | 58% | 42% | 57% |
| 57% | 43% | 99% | 99% | 57% | 43% | 56% |
| 56% | 44% | 99% | 99% | 56% | 44% | 55% |
| 55% | 45% | 99% | 99% | 55% | 45% | 54% |
| 54% | 46% | 99% | 100% | 54% | 46% | 54% |
| 53% | 47% | 99% | 100% | 53% | 47% | 53% |
| 52% | 48% | 100% | 100% | 52% | 48% | 52% |
| 51% | 49% | 100% | 100% | 51% | 49% | 51% |
| 50% | 50% | 100% | 100% | 50% | 50% | 50% |
- 6 033609
Из этого поэтому следует, что производственное поле с составляющей в 25% мужских особей и составляющей в 75% женских особей обеспечит урожай гибридов в 74% и урожай мужских самоопыляемых особей в 26% с поля. Данное распределение мужских/женских особей обеспечивает более высокий урожай гибридов как процент от урожая нормальных в полной мере фертильных семян (71%). В соответствии с настоящим изобретением данную популяцию можно затем отсортировать на соответствующие группы 74% гибридных семян и 26% мужских инбредных семян, предоставляя возможность продажи чистых гибридных семян и применения мужских семян в дополнительном производстве или продаже по хорошо известным путям сбыта зерна. Специалист в данной области техники способен выбрать надлежащее соотношение мужских:женских особей с целью максимизации урожая гибридов в рамках общего урожая семян с поля. Специалист в данной области техники также примет во внимание, что каждая отдельная генетическая комбинация мужских/женских особей может обладать собственной оптимальной структурой процентных долей в связи с различающейся способностью к завязыванию семян, связанной с генетическим контролем женской восприимчивости и ожидаемой производительности мужской пыльцы.
Одним из аспектов настоящего изобретения также является то, что разделение можно предпринимать быстро. В конкретном варианте осуществления семена можно разделять при скорости около 10 стандартных тонн (из общего количества семян) в час. В еще одном варианте осуществления семена можно разделять при скорости около 30 стандартных тонн в час. В еще одном варианте осуществления семена можно разделять при скорости свыше 55 стандартных тонн в час. По всему данному описанию термин тонны выражают в стандартных тоннах.
В изобретении применяется уборочная машина для сбора урожая и разделения чистых гибридных семян злаков F1 и чистых инбредных семян злаков, и она содержит средство сбора урожая семян злаков от зрелых злаковых растений и средство разделения указанных семян на основе различия между указанными гибридными и указанными инбредными таковыми с получением (i) гибридных семян злаков F1 и (ii) инбредных семян злаков, где указанные семена разделяют на основе различия, которое выявляют посредством применения света ближней инфракрасной области спектра. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения указанные семена злаков являются семенами ячменя.
В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается применение разделяющего семена устройства для разделения гибридных семян злаков и инбредных семян злаков, где указанное разделение происходит на основе различия между указанными гибридными и указанными инбредными таковыми, где указанное различие выявляют посредством применения света ближней инфракрасной области спектра. В конкретном варианте осуществления указанного применения указанные семена злаков являются семенами ячменя. В альтернативном варианте осуществления указанного применения указанные семена злаков являются семенами пшеницы.
Способы, описанные выше, можно задействовать в создании главным образом чистых гибридных семян ячменя и главным образом чистых инбредных семян ячменя. Кроме того, способы можно задействовать в создании главным образом чистых гибридных семян пшеницы и главным образом чистых инбредных семян пшеницы. В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ, устройство и применение, как описано по всему данному описанию, где термин ячмень заменен на пшеницу. Настоящее изобретение теперь будет продемонстрировано посредством следующего неограничивающего примера.
Пример. Протокол эксперимента для односемянных измерений с применением NIR.
Существует много технологий оптической сортировки, доступных сегодня на рынке, для сортировки на односемянной основе. Каждое семя измеряют, и его спектральные свойства сравнивают с предварительно определенными значениями. На основе этого сравнения семена можно классифицировать и сортировать на различные фракции с тем, чтобы каждая фракция показывала различное качество семян. Следующий способ разработали для сортировки гибридных семян злаков от инбредных мужских линий при помощи спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра. Семь (7) образцов разведения ячменя (табл. 1 и 2) анализировали с применением NIR как на отражательную способность (NIRS), так и на режим пропускания (NITS), и полученные в результате спектральные данные применяли для разработки классификационной модели. Результаты показали, что спектры отдельных интактных семян при применении нормированных спектров различались незначительно; эти измерения можно усреднить с получением одного спектра на множество. Однако в целях данного исследования в классификации применяли одинарный спектр на семя, а не средний спектр на множество. Спектральные области обнаруживали в случаях, когда гибридные и мужские инбредные семена различались по нормированному сигналу. В отношении выбранного набора образцов картины распределения частично перекрывались, однако представляется возможным разработать математическую модель для установления различий между различными классами. Можно применять эффективный способ сортировки для гарантирования того, что гибридные семена из собранного урожая соответствуют уровням устойчивости к инбредному загрязнению, т.е. когда число инбредных семян, присутствующих в популяции гибридных семян, ограничено конкретной процентной долей.
- 7 033609
Таблица 1
Измерения . отражательной способности: набор образцов 1
| Множество | Тип | Число измеренных семян | Общее количество образцов |
| RE 07 | Мужская | 12 | 72 |
| RE 11 | инбредная линия | 24 | |
| RE 15 | 24 | ||
| RE 18 | 12 | ||
| Fm 37-97 | Женская инбредная линия | 48 | 48 |
| 10-1500 | Гибриды | 48 | 108 |
| 10-1517 | 60 |
Таблица 2
Измерения пропускания: набор образцов 2
| Множество | Тип | Число измеренных семян | Общее количество образцов |
| RE 11 | Мужская | 12 | 24 |
| RE 15 | инбредная линия | 12 | |
| Fm 37-97 | Женская инбредная линия | 24 | 24 |
| 10-1500 | Гибриды | 11 | 23 |
| 10-1517 | 12 |
Общая процедура: прибор NIR и накопление спектров.
Прибор состоит из NIR-спектрометра типа многоцелевого анализатора FT-NIR Bruker MPA (http://www.brukeroptics.com/ft-nir.html?&L=1). Детали оборудования показаны в табл. 3.
Таблица 3
Технические характеристики
| Отражательная способность | Пропускание |
| Тип выявителя | PbS (Сульфид свинца) | InGaAs (Арсенид галлия-индия) |
| Диапазон волновых чисел | 12500-3600 см-1 | 12500-5800 см-1 |
| Диапазон длин волн | 800 - 2780 нм | 800-1720 нм |
| Число циклов сканирования | 32 | 32 |
| Разрешение спектров | 4 см-1 | 4 см-1 |
В режиме отражения освещали отдельные семена светом предварительно определенного спектра и измеряли спектральные свойства отраженного света. Свет частично поглощается в различных интервалах длин волн в зависимости от различных свойств семян. Свет, возвращающийся из семян, улавливается выявителем и анализируется. Семена измеряли поочередно ручным способом. Это означает, что каждое отдельное семя располагали вручную на небольшой металлической пластине, центрированной по отверстию диаметром 2 мм в центре пластины. Пластину располагали на 2 см выше стеклянного окна прибора и свет фокусировали для освещения небольшого пятна на семени. Любой свет, отразившийся назад на фотометрический шар Ульбрихта, регистрировали и образовавшийся в результате спектр улавливали с помощью компьютера и сохраняли на жестком диске. В режиме пропускания выявитель располагали напротив источника света для измерения поглощения света отдельными семенами.
В начале каждого эксперимента прибору давали возможность нагреться до его рабочего режима в течение по меньшей мере 1 ч и затем регистрировали спектр фона при помощи поверхности, покрытой золотом. Новый спектр фона регистрировали через каждые 12 образцов. Каждое семя сканировали 32 раза, средний зарегистрированный спектр содержал 2307 (отражательная способность) или 1737 (пропускание) частных значений. Поскольку измерения являются таковыми на односемянной основе, каждый спектр предоставлял уникальный код, принадлежащий измеренным семенам. В целях определения семена затем хранили в одной из лунок 96-луночного планшета. Было обнаружено, что спектры отдельных семян одного и того же множества при применении нормированных спектров различались незначитель но; эти измерения можно усреднить с получением одного спектра на множество.
Обработка данных.
Спектральные данные загружали в R (статистическая программа, http://cran.r-project.org/), при этом каждое из них имеет уникальный код и каждое принадлежит к одному из трех классов: мужские особи, женские особи или гибриды. Спектральные данные различных инбредных мужских семян сочетали в классификационной модели с обеспечением набора данных, соответствующего мужским семенам, харак
- 8 033609 терным для определенной группы. Подобным образом сочетали спектральные данные от двух гибридных образцов. PLS-DA (дискриминантный анализ методом частных наименьших квадратов) применяли для установления различий между различными классами. Шестьдесят семь процентов от общего количества образцов в каждом классе (табл. 1 и 2) произвольно выбирали для создания калибровочного набора, и оставшиеся тридцать три процента применяли для создания проверочного набора. Данный способ повторяли 10 раз с различными проверочными и подготовительными (калибровочными) наборами. Для оптимизации классификации исследовали различные области спектров и применяли различные методы предварительной обработки, такие как с использованием первой и второй производной; с и без множественной коррекции рассеяния. В конечном счете обработка с использованием первой производной и MSC позволяла создать прогностические таблицы, показанные в табл. 4 и 5.
Результаты.
Спектральные области обнаруживали в случаях, когда гибридные и мужские инбредные семена различались по нормированному сигналу. В отношении выбранного набора образцов и при условии, что образцы группировали по классам, картины распределения частично перекрывались. Однако представляется возможным разработать математическую модель для установления различий между различными классами. Результаты представлены в табл. 4 и 5 и показывают среднюю точность классификации после 10 повторов математической модели для правильного прогнозирования и установления проверочного набора против калибровочного набора для каждого класса семян.
Таблица 4
Прогностические результаты в режиме отражения: средняя процентная доля отдельных семян, правильно классифицированных в проверочном наборе
Прогнозированн Гибриды ые при помощи Женские NIR особи
Мужские особи
| Истинные | ||
| Гибриды | Женские особи | Мужские особи |
| 85 | 14 | 5 |
| 7 | 85 | 1 |
| 8 | 1 | 94 |
Таблица 5
Прогностические результаты в режиме пропускания: средняя процентная доля отдельных семян, правильно классифицированных в проверочном наборе______
Гибриды
Прогнозированн ые при помощи NIR
Гибриды Женские особи
Мужские особи
Женские особи
Истинные_______
Мужские особи
В заключение необходимо отметить, что в калибровочных моделях NIRS и NITS, разработанных в данном примере, допускается односемянная сортировка без разрушения гибридных образцов ячменя от их соответственных мужских инбредных таковых.
Claims (2)
1. Способ выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян, включающий следующие стадии:
(a) обеспечение смешанной популяции инбредных и гибридных семян;
(b) разделение указанной популяции с помощью устройства на (i) популяцию инбредных семян и (ii) популяцию гибридных семян, где указанные семена являются семенами пшеницы или ячменя, и указанное устройство отделяет указанные инбредные семена от гибридных семян на основе различия между их светоотражательной и/или поглощательной характеристиками, которое выявляют с использованием излучения ближней инфракрасной области спектра, где это различие свидетельствует о различии в генотипе инбредных и гибридных семян, и где указанное устройство включает:
(a) средство отбора каждого семени в рамках смешанной популяции;
(b) средство для получения спектральных данных ближней инфракрасной области спектра для каждого семени;
(c) средство для идентификации каждого семени, инбредного или гибридного, на основе указанных спектральных данных;
(d) средство для отделения каждого семени на основе указанных данных и (e) средство сбора отделенных таким образом семян,
- 9 033609 где указанное различие в генотипе можно определить с помощью NIR-спектрометра, имеющего технические характеристики, описанные в табл. 3.
2. Применение разделяющего семена устройства, включающего средства (а)-(е), указанные в п.1, для осуществления способа по п.1.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB1015791.5A GB201015791D0 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Improved method and machine for use thereof |
| PCT/EP2011/066136 WO2012038350A1 (en) | 2010-09-20 | 2011-09-16 | Improved method for obtaining substantially pure hybrid cereal seed and machine for use thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201300385A1 EA201300385A1 (ru) | 2013-09-30 |
| EA033609B1 true EA033609B1 (ru) | 2019-11-08 |
Family
ID=43065562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201300385A EA033609B1 (ru) | 2010-09-20 | 2011-09-16 | Способ выделения инбредных семян из смешанной популяции инбредных и гибридных семян и устройство для его осуществления |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9227230B2 (ru) |
| EP (1) | EP2618651B1 (ru) |
| CN (2) | CN107583878B (ru) |
| AU (1) | AU2011304387B2 (ru) |
| CA (1) | CA2811686C (ru) |
| CL (1) | CL2013000729A1 (ru) |
| EA (1) | EA033609B1 (ru) |
| GB (1) | GB201015791D0 (ru) |
| NZ (1) | NZ607534A (ru) |
| UA (1) | UA109154C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012038350A1 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201015791D0 (en) | 2010-09-20 | 2010-10-27 | Syngenta Ltd | Improved method and machine for use thereof |
| EP2781151A1 (en) | 2013-03-18 | 2014-09-24 | Bayer CropScience AG | Methods of separating hybrid seed from a mixture of seeds |
| EP2918164A1 (en) * | 2014-03-10 | 2015-09-16 | Limagrain Europe | Hybrid Cereal Seed Production |
| IL239702A (en) * | 2015-06-29 | 2016-09-29 | Equi-Nom Ltd | Produce hybrid seed collections using natural pollination |
| CN104588329A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-05-06 | 中国科学院半导体研究所 | 基于近红外漫透射光谱的种子自动鉴别分选装置 |
| EP3245505B1 (en) * | 2015-01-15 | 2023-11-01 | Dutch Terahertz Inspection Services B.V. | Method and apparatus for classifying a seed as inbred or hybrid |
| CN104990890B (zh) * | 2015-06-24 | 2018-07-03 | 中国农业大学 | 固体单粒无损检测与自动化分选系统及固体单粒分选方法 |
| AU2016283114A1 (en) | 2015-06-25 | 2018-02-08 | Accelerated Ag Technologies, Llc | Grain production |
| US10575517B2 (en) | 2015-06-25 | 2020-03-03 | Accelerated Ag Technologies, Llc | Pollen field conditioning and preservation method |
| US11307139B2 (en) * | 2017-03-03 | 2022-04-19 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Non-destructive assay for soybean seeds using near infrared analysis |
| WO2018175890A1 (en) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Accelerated Ag Technologies, Llc | Breeding methods to develop improved xenia pollinators |
| WO2019010360A1 (en) | 2017-07-06 | 2019-01-10 | Accelerated Ag Technologies, Llc | METHOD FOR PRESERVING POLLEN |
| CN109913578A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-21 | 四川农业大学 | 一种检测卵穗山羊草与小麦杂交hmw-gs基因的分子标记及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992001366A1 (en) * | 1990-07-17 | 1992-02-06 | Pacific Seeds Pty. Ltd. | Production of hybrid cereal crops |
| CA2280364A1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-02-16 | Daniel J. Kenway | Grading system for particulate materials especially cereal grains |
| WO2003004179A1 (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-16 | Bomill Ab | A method of sorting objects comprising organic material |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU165923B (ru) | 1972-03-13 | 1974-12-28 | ||
| EP0223446B1 (en) | 1985-10-29 | 1991-03-27 | Roger Frederick Bailey | Optical sorting apparatus |
| US6100526A (en) * | 1996-12-30 | 2000-08-08 | Dsquared Development, Inc. | Grain quality monitor |
| US6683230B1 (en) | 1998-02-20 | 2004-01-27 | Syngenta Limited | Hybrid seed production |
| US6646264B1 (en) * | 2000-10-30 | 2003-11-11 | Monsanto Technology Llc | Methods and devices for analyzing agricultural products |
| PL366213A1 (en) * | 2001-06-29 | 2005-01-24 | Pro-Tech Beratungs- Und Entwicklungs Gmbh | Fixture for holding a vehicle body part |
| SE0300009D0 (sv) | 2003-01-03 | 2003-01-03 | Bomill Ab | Sorting Device |
| WO2005005641A1 (en) | 2003-07-08 | 2005-01-20 | Syngenta Limited | A method of selectively producing male or female sterile plants |
| CN100419409C (zh) * | 2003-11-26 | 2008-09-17 | 广东省农业科学院作物研究所 | 一种非破坏性测定花生单粒种子含油量的方法 |
| US7274457B2 (en) * | 2004-05-12 | 2007-09-25 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Non-destructive derivation of weight of single seed or several seeds |
| EP2279658B1 (en) * | 2004-08-26 | 2015-03-18 | Monsanto Technology LLC | Automated seed sampler |
| WO2006050581A2 (en) | 2004-11-10 | 2006-05-18 | Jallal Messadek | Betaine as agent against arthropod - or mosquito -borne diseases |
| CN1831515A (zh) * | 2006-04-03 | 2006-09-13 | 浙江大学 | 用可见光和近红外光谱技术无损鉴别作物种子品种的方法 |
| CN101796919A (zh) * | 2009-02-05 | 2010-08-11 | 高克君 | 一种实现小麦、大豆杂交种子机械化生产的方法 |
| GB201015791D0 (en) | 2010-09-20 | 2010-10-27 | Syngenta Ltd | Improved method and machine for use thereof |
-
2010
- 2010-09-20 GB GBGB1015791.5A patent/GB201015791D0/en not_active Ceased
-
2011
- 2011-09-16 CA CA2811686A patent/CA2811686C/en active Active
- 2011-09-16 EA EA201300385A patent/EA033609B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-09-16 AU AU2011304387A patent/AU2011304387B2/en active Active
- 2011-09-16 WO PCT/EP2011/066136 patent/WO2012038350A1/en active Application Filing
- 2011-09-16 EP EP11760457.9A patent/EP2618651B1/en not_active Revoked
- 2011-09-16 NZ NZ607534A patent/NZ607534A/en unknown
- 2011-09-16 UA UAA201304797A patent/UA109154C2/ru unknown
- 2011-09-16 CN CN201710862475.5A patent/CN107583878B/zh active Active
- 2011-09-16 US US13/824,990 patent/US9227230B2/en active Active
- 2011-09-16 CN CN2011800450915A patent/CN103118532A/zh active Pending
-
2013
- 2013-03-18 CL CL2013000729A patent/CL2013000729A1/es unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992001366A1 (en) * | 1990-07-17 | 1992-02-06 | Pacific Seeds Pty. Ltd. | Production of hybrid cereal crops |
| CA2280364A1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-02-16 | Daniel J. Kenway | Grading system for particulate materials especially cereal grains |
| WO2003004179A1 (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-16 | Bomill Ab | A method of sorting objects comprising organic material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| E. PEREZ-PRAT, LOOKEREN CAMPAGNE M M: "Hybrid seed production and the challenge of propagating male-sterile plants", TRENDS IN PLANT SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE, OXFORD, GB, vol. 7, no. 5, 1 May 2002 (2002-05-01), GB, pages 199 - 203, XP002414650, ISSN: 1360-1385, DOI: 10.1016/S1360-1385(02)02252-5 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NZ607534A (en) | 2014-08-29 |
| UA109154C2 (uk) | 2015-07-27 |
| CN103118532A (zh) | 2013-05-22 |
| EP2618651A1 (en) | 2013-07-31 |
| CL2013000729A1 (es) | 2013-08-23 |
| AU2011304387B2 (en) | 2014-11-06 |
| GB201015791D0 (en) | 2010-10-27 |
| CA2811686C (en) | 2018-12-04 |
| CN107583878A (zh) | 2018-01-16 |
| CN107583878B (zh) | 2020-03-06 |
| EP2618651B1 (en) | 2018-07-25 |
| WO2012038350A1 (en) | 2012-03-29 |
| AU2011304387A1 (en) | 2013-03-28 |
| CA2811686A1 (en) | 2012-03-29 |
| EA201300385A1 (ru) | 2013-09-30 |
| US9227230B2 (en) | 2016-01-05 |
| US20130167496A1 (en) | 2013-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9227230B2 (en) | Method for obtaining substantially pure hybrid cereal seed and machine for use thereof | |
| Cursi et al. | History and current status of sugarcane breeding, germplasm development and molecular genetics in Brazil | |
| Vom Brocke et al. | Participatory variety development for sorghum in Burkina Faso: Farmers’ selection and farmers’ criteria | |
| Rapisarda et al. | Nitrogen metabolism components as a tool to discriminate between organic and conventional citrus fruits | |
| Simons et al. | Tree domestication in tropical agroforestry | |
| Ranalli | Current status and future scenarios of hemp breeding | |
| Shashibhushan et al. | Genetic diversity analysis of Pearl Millet germplasm by cluster analysis | |
| Hardner et al. | Breeding new cultivars for the Australian macadamia industry | |
| Ferfuia et al. | Seed growth and oil accumulation in two different varieties of industrial hemp (Cannabis sativa L.) | |
| US5663484A (en) | Basmati rice lines and grains | |
| JP3947819B2 (ja) | 光学的手法を用いた植物個体の選別方法 | |
| Mares | Fourth International symposium on pre-harvest sprouting in cereals | |
| ZhM et al. | Improving coloured rice grain quality through accelerated breeding | |
| Tomić et al. | Variation in productivity and fruit quality of the plum depending on rootstock | |
| Somody et al. | Flowering Synchronization Using Artificial Light Control for Crossbreeding Hemp (Cannabis sativa L.) with Varied Flowering Times | |
| Tseng | New methods for haploid selection in maize | |
| Grüneberg et al. | Unleashing the potential of sweetpotato in sub-saharan Africa: Current challenges and way forward | |
| Raseira et al. | THE BLACKBERRY BREEDING PROGRAM OF “EMBRAPA CLIMA TEMPERADO”: AN UPDATE | |
| US20030152979A1 (en) | Methods for reducing contamination by genetically modified plant products | |
| CA3004752A1 (en) | Novel peppers with unique aroma and taste | |
| Shinda | Performance of Sorghum Hybrid Lines with Tannin Gene from Crosses between Gadam and Tannin Hard Coat Sorghum Varieties | |
| Thangaraj Sundaramurthy | Development of imaging techniques for detection of Fusarium infection and deoxynivalenol (DON) contamination in corn | |
| Mougiou et al. | Morphological and Molecular Characterization of a New Self-Compatible Almond Variety. Agriculture 2023, 13, 1362 | |
| Woldeyohannes et al. | BNJAR Blue Nile Journal of Agricultural Research (BNJAR) Vol. 4, Issue. 2, December, 2023, pp. 1-19 | |
| BICER | INTERNATIONAL JOURNAL OF EASTERN ANATOLIA SCIENCE ENGINEERING AND DESIGN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |