專利名稱：用于獲得實(shí)質(zhì)上純的雜種谷類種子的改進(jìn)的方法及用于其的機(jī)器的制作方法
用于獲得實(shí)質(zhì)上純的雜種谷類種子的改進(jìn)的方法及用于其的機(jī)器本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)F1雜種種子與近交種子的群體并且然后基于所述F1雜種與所述近交種子之間的差異對所述種子進(jìn)行分選的方法。具體地，這個(gè)方法可應(yīng)用于谷類種子，特別是小麥種子、大麥種子、小黑麥種子以及黑麥種子的分選。谷類作物種植于世界各地的大部分國家并且是蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素、油類以及脂肪的豐富來源。術(shù)語谷類典型地包括來自稱作禾本科(Poaceae或Gramineae)植物的單子葉植物各科的禾本科植物(grass)。其中特別感興趣的是谷類作物小麥與大麥。小麥?zhǔn)且环N關(guān)鍵的全球性糧食作物；它是食物中植物性蛋白質(zhì)的主要來源且是首要的國際性貿(mào)易的糧食作物。小麥谷粒用于生產(chǎn)不同的食品(包括:面包；餅干；干面片；早餐谷類；動物飼料)并且可以將其發(fā)酵以用于釀造或用于生物燃料的生產(chǎn)。此外，可以將小麥植株的其他部分用作建筑材料 如茅草。出人意料地，全球小麥生產(chǎn)每年增加至少超過1%，但是一些原始資料表明需求每年增長1.5%。隨著世界人口的增加，需要形成甚至更加有效的方法以使來自世界的日益有價(jià)值且珍貴的土地的輸出量最大化。大麥?zhǔn)窃醋源篼?Hordeum vulgare)的谷類谷粒。已有報(bào)道表明它被種植在全世界的超過100個(gè)國家中并且它的谷粒被主要用作一種食物。更確切地說，通常將大麥用于動物飼料中，然而，還將其用于麥芽制造以產(chǎn)生啤酒以及威士忌酒中的關(guān)鍵香味成分。還將大麥用于其他糧食以及其他酒精或非酒精飲料的生產(chǎn)中。很久以前就已經(jīng)認(rèn)識到了高產(chǎn)量的雜種植物的益處。雜種品種將經(jīng)常展示出相對于它們的近交親本的非常均一的表型。來自這些親本的組合性狀的雜種益處導(dǎo)致增強(qiáng)的抗病性以及活力，它們進(jìn)而可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾拥漠a(chǎn)量。雜種還提供了一個(gè)簡單的育種機(jī)會以組合可能很難以其他方式組合的特性或性狀，并且通常給予對生長因子如水及肥料更高的回報(bào)單位。經(jīng)由雄性不育的受精產(chǎn)生F1雜種，雌株具有來自供體雄株的花粉。因此，雜種生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵方面是確保雌株保持能育性的同時(shí)阻止自花授粉。在該領(lǐng)域中已知多種用于獲得雌性親本的雄性不育的方法和技術(shù)。實(shí)例包括:機(jī)械去除植株的產(chǎn)生雄花粉的部分，如在玉米中進(jìn)行的〃去雄〃。用于商業(yè)雜種生產(chǎn)的細(xì)胞質(zhì)雄性不育(CMS)的使用需要穩(wěn)定的雄性不育細(xì)胞質(zhì)以及花粉源。雄性不育的細(xì)胞質(zhì)-遺傳系統(tǒng)需要用于雜種生產(chǎn)的三種類型的系的存在，A系(細(xì)胞質(zhì)雄性不育系)、B系(雄性能育的保持系)以及R系(具有恢復(fù)者基因的雄性能育系)。用這個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的雜交包括:三個(gè)系的保持與生產(chǎn)；近交的A系與B系，用以增加在最終的雜交生產(chǎn)中使用的、處于A系狀態(tài)的雌性組分的種子以及包含單個(gè)或多個(gè)恢復(fù)基因的雄性能育的R系，用作最終的雜交生產(chǎn)的雄性組分。還可以通過使用抑制有活力的花粉形成的化學(xué)藥品來生產(chǎn)雜種種子。使用這些化學(xué)藥品，稱作去雄劑，給予雄性不育的瞬變?？梢赃M(jìn)一步經(jīng)由分子生物學(xué)技術(shù)的使用來產(chǎn)生雜種。一般而言，可以對雌性親本進(jìn)行設(shè)計(jì)以便于喪失花粉生產(chǎn)能力，從而獲得雄性不育。此類技術(shù)也已經(jīng)被廣泛報(bào)道并且是普通技術(shù)人員所熟知的。此類技術(shù)的較新的優(yōu)化包括化學(xué)雄性不育系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于除草劑草丁膦的無活性的D-對映異構(gòu)體(D-草丁膦)轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锒拘缘腖-對映異構(gòu)體(L-草丁磷)，該轉(zhuǎn)換定位于花藥。無植物毒性的D-草丁膦轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锒拘缘腖-草丁磷，導(dǎo)致花藥的高度定位的破壞，由此賦予該植物雄性不育。這種轉(zhuǎn)變受在花藥中特異性表達(dá)的激活酶(D-氨基酸氧化酶的改良型)的影響。這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步描述于W02005/005641中。傳統(tǒng)雜種種子生產(chǎn)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)在于需要將雄性與雌性親本系種植在分隔開的行、條或塊中。例如，相對于小麥雜種生產(chǎn)，有時(shí)候?qū)⑵浞Q作區(qū)-種植系統(tǒng)(bay-plantingsystem)。該區(qū)-種植系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)別特征在于將雄性與雌性植株在不同的區(qū)中分隔開。雄性區(qū)包括雄性傳粉者植物并且將其與包括雄性不育的雌性的雌性區(qū)完全分隔開。將這些區(qū)分隔到這樣一種程度以致于整個(gè)雌性區(qū)可以理論上安全地收獲:由于雄性存在于一個(gè)分隔開的區(qū)中，因此雌性區(qū)不包含任何雄性近交種子。存在用于大麥雜種生產(chǎn)的類似的系統(tǒng)，其中這些植物以雄性與雌性條狀種植。在這里低效率的傳粉是作物物種(如小麥與大麥)中尤其嚴(yán)重的問題，釋放出的少量花粉在風(fēng)力下傳播不遠(yuǎn)并且僅在非常短的時(shí)間期內(nèi)保持活力。在此類作物中，多達(dá)兩個(gè)/三個(gè)這樣的雜種生產(chǎn)田需要專用的花粉供體雄株并且然后雜交的種子生產(chǎn)因此變得不經(jīng)濟(jì)。為了在小麥以及大麥作物中獲得更加經(jīng)濟(jì)的種子生產(chǎn)，需要將雄性與雌性植株彼此靠近地移動以便于更有效的花粉傳遞；最有效地，通過在相同的行中將雄性與雌性在彼此幾厘米之內(nèi)進(jìn)行套種。然而，在這樣一種系統(tǒng)中只收獲來自(雄性不育)雌性親本的種子是不實(shí)際的。此外，在大麥雜種可以經(jīng)由套種系統(tǒng)生產(chǎn)的同時(shí)，由于收獲的種子包含雜種以及近交種，并且在收獲的種子內(nèi)對近交種〃污染〃的耐受性相當(dāng)?shù)停虼舜嬖谶@樣做的受限制的實(shí)用范圍。由于在套種技術(shù)之內(nèi)使用的雄性的數(shù)量只能很少以維持存在于經(jīng)由該技術(shù)獲得的雜種種子的總體收獲之內(nèi)的近交種子的低百分?jǐn)?shù)的嚴(yán)格限制，套種技術(shù)具有的一個(gè)問題涉及雜種生產(chǎn)的總體效率。使用的雄性的低數(shù)量意味著，考慮到上文提及的低傳粉效率，一部分雌性植株將未被傳粉 并且因此將根本不生產(chǎn)任何谷粒。這影響了對大田總產(chǎn)量并且增加雄性的數(shù)量以提高傳粉效率將無法克服這一問題，因?yàn)檫@將會增加總產(chǎn)量中近交種子的數(shù)量，使得總收獲內(nèi)獲得的近交百分?jǐn)?shù)超過該耐受性限制。這代表影響套種雜種系統(tǒng)的效率的顯著障礙。此外，需要提供一個(gè)系統(tǒng)，由此可以容易地檢查雜種種子產(chǎn)量以確保近交種子的百分?jǐn)?shù)在批準(zhǔn)限制之內(nèi)。此外，需要提供一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以確保收獲的雜種種子之內(nèi)存在的近交種子滿足此類限制，必要時(shí)，去除任何過量的近交種子以滿足官方規(guī)定。以經(jīng)濟(jì)上可行的方式生產(chǎn)雜種谷類如小麥與大麥依然是一個(gè)問題。如在上文所述的，分隔開的區(qū)種植/條種植方法是高花費(fèi)的方法并且花費(fèi)較低的套種系統(tǒng)在最低限度的低雜種種子產(chǎn)量內(nèi)依然是不實(shí)用的。考慮到這些問題，存在發(fā)展用于增加小麥與大麥的產(chǎn)量的方法并且提供一種機(jī)械(由此能以商業(yè)上可接受的方式收獲小麥與大麥)的需要。本發(fā)明針對解決目前用于雜種小麥以及雜種大麥，特別是雜種大麥生產(chǎn)的方法中存在的多種問題。此外，隨著漸增的世界人口對食物需求的不斷增加，仍然存在著對更加有效的方法的需求，這些方法用于生產(chǎn)高質(zhì)量作物如雜種大麥與小麥并且使有限的可用農(nóng)業(yè)用地的用途最大化，此外還用于減少由雜種生產(chǎn)中未授粉的雌性植株引起的浪費(fèi)。根據(jù)本發(fā)明，提供了用于將近交種子從近交與雜種種子的混合群體中分離出的方法，該方法包括:(a)提供近交與雜種種子的混合群體；并且(b)將所述種子置于一個(gè)設(shè)備中，該設(shè)備將所述混合群體其分為(i)實(shí)質(zhì)上是近交種子的群體以及(ii)實(shí)質(zhì)上是雜種種子的群體，其特征在于所述種子是谷類種子并且所述設(shè)備基于通過近紅外光的使用可檢測出的差異來分離所述近交種子。還可以使用根據(jù)本發(fā)明的方法將雜種種子從近交種子中分離出。本發(fā)明方法的凈效應(yīng)是提供已經(jīng)從其混合群體中分離出的一組近交種子與一組雜種種子。該設(shè)備將典型地包含用于在該群體內(nèi)取樣每個(gè)種子的裝置，這個(gè)裝置將典型地包括以這樣一種方式分離這些種子以使得每個(gè)種子個(gè)體都可以被取樣。所述取樣將包括使用近紅外光檢測每個(gè)種子的反射和/或吸光度特征。例如，可以將該種子通過預(yù)定義光譜的光進(jìn)行照明并且測量反射光的光譜特性。對于經(jīng)由透射的檢測，這樣放置檢測儀以使得它測量通過該種子透射的光，并且因此測量通過該種子透射的光的光譜特性。一旦獲得這一數(shù)據(jù)，當(dāng)與該設(shè)備識別的對照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較時(shí)，基于獲取自該種子測量值，該設(shè)備將識別該種子為近交或雜種。典型地，將通過對從該種子接收到的與預(yù)編程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化的比較來執(zhí)行這一操作，以便于識別該種子為基于近交或雜種。一旦分析并且識別為近交或雜種，該設(shè)備將提供用于將該種子分離到收集區(qū)域中的裝置，該收集區(qū)域包含已經(jīng)經(jīng)歷相同分析并且獲得相同結(jié)果的種子。經(jīng)由這個(gè)設(shè)備的操作，多個(gè)種子的混合群體因此被分為近交組分以及雜種部分?？梢砸勒毡景l(fā)明的方法使用的設(shè)備的實(shí)例包括在EP1401589以及EP1578544中描述的那些。在該說明書中，根據(jù)本發(fā)明的方法以及設(shè)備的雜種與近交種子之間的區(qū)別還可以經(jīng)由太赫茲輻射影像、電磁輻射；聲波；紫外線；紅外線、熒光；超聲波；微波；核磁共振的單獨(dú)或組合使用被檢測出。此類檢測方法還可以有利地與近紅外組合。根據(jù)本發(fā)明，無需破壞或不利地影響種子即可有利地區(qū)分該雜種與近交種子。此夕卜，近紅外的使用提供雜種與近交種子之間的區(qū)分，而無需基于蛋白質(zhì)含量、油含量或顏色的分選，該分選是通常已知的通常在現(xiàn)有技術(shù)中用于區(qū)分種子的方法。本發(fā)明的方法因此提供了基于種子特性的雜種 與近交種子之間進(jìn)行區(qū)分的方法，該方法不受生長環(huán)境的典型地/顯著地影響。本發(fā)明仍進(jìn)一步提供了根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述設(shè)備包括:(a)用于在該混合群體之內(nèi)對每個(gè)種子進(jìn)行取樣的裝置；以及(b)用于獲得每個(gè)種子的近紅外光譜數(shù)據(jù)的裝置；以及(C)用于基于所述光譜數(shù)據(jù)識別每個(gè)種子為近交或雜種種子的裝置；以及(d)用于基于所述數(shù)據(jù)分離每個(gè)種子的裝置；以及(e)用于收集由此分離的種子的裝置。依照這個(gè)方法，可以通過將每個(gè)樣本接收的光譜數(shù)據(jù)與雜種以及近交的對照樣本的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來識別該種子。本發(fā)明仍進(jìn)一步提供了一種如在上文所述的方法，其中所述設(shè)備分離該種子以使得分離出的實(shí)質(zhì)上是雜種種子的所得的群體包含不超過大約5%的近交種子。通過任何過量的分離，可以利用本發(fā)明的方法來確保存在于收集的、用于隨后播種的雜種種子之內(nèi)的近交種子的量處于任何批準(zhǔn)的限制之內(nèi)。例如，產(chǎn)生的用于隨后播種的雜種種子群體之內(nèi)的近交種子的批準(zhǔn)限制是5%，可以使用本發(fā)明的方法來確保所選擇的用于隨后播種的種子包含不超過5%的近交種子。優(yōu)選地使用本發(fā)明的方法來實(shí)質(zhì)上分離所有的近交種子，然而，仍可以操作該方法來確保所選擇的用于隨后播種的種子符合與允許存在于該雜種群體中的近交種子的量相關(guān)的任何規(guī)則。在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用該方法來確保所選擇的用于隨后播種的種子包含近交種子的量不超過選自1%、2%、3%、4%，5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%以及高于15%的百分?jǐn)?shù)。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，將該方法用于大麥種子以確保所選擇的用于隨后播種的種子包含不超過10%的近交種子。在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例中，將該方法用于小黑麥種子以確保所選擇的用于隨后播種的種子包含不超過5%的近交種子。本發(fā)明又進(jìn)一步提供了一種如在上文所述的方法，其中所述谷類種子是大麥或小麥。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，利用如在該說明書中所述的方法以及機(jī)器來分選大麥種子。本發(fā)明又進(jìn)一步提供了一種如在上文所述的方法，其中所述設(shè)備利用一種算法來區(qū)分所述近交與所述雜種種子獲得的近紅外光譜數(shù)據(jù)，然后允許該種子基于所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分選。在進(jìn)行本發(fā)明的方法之前，可以檢驗(yàn)對照種子以確定進(jìn)行雜種和近交種子選擇的光譜數(shù)據(jù)、反射和/或透射數(shù)據(jù)。一旦產(chǎn)生這個(gè)數(shù)據(jù)，可以利用該數(shù)據(jù)來產(chǎn)生用于區(qū)別這兩種種子的算法。然后可以將它用于該設(shè)備，如在上文所述的，該設(shè)備包含用于檢驗(yàn)該一般群體中的每一個(gè)種子的裝置并且然后基于與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較的結(jié)果，選擇用于近交與雜種的相關(guān)分類的種子并且相應(yīng)地進(jìn)行分離。普通技術(shù)人員能夠生成用于該設(shè)備的適當(dāng)?shù)乃惴?，如在該說明書中所述的，該算法基于要分選的種子的光譜數(shù)據(jù)的識別。本發(fā)明仍進(jìn)一步提供了根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述差異是基因型差異。本發(fā)明仍進(jìn)一步提供了一種根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述差異與該種子中的以下化合物的量相關(guān)，這些化合物選自:葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖或其組合。 在本發(fā)明的又另一個(gè)方面中，提供了獲得實(shí)質(zhì)上純的F1雜種種子以及實(shí)質(zhì)上純的近交種子的方法，所述方法包括:(a)將親本植物的群體套種在一個(gè)大田中，其中所述群體包含雄性和雌性親本，其中所述雌性至少是部分雄性不育的；并且(b)提供所述雄性的自花受精以及所述雌性的異花受精；并且(C)收獲得到的受精種子；并且(d)基于所述雜種與所述近交種子之間的差異分離所述種子以獲得(DF1雜種種子以及(ii)近交種子，其特征在于所述植物是谷類植物，所述植物是以提供實(shí)質(zhì)上所述雌性植物的大部分的傳粉的比率套種的并且其中所述種子基于通過近紅外光的使用可檢測出的差異來分離。術(shù)語〃雜種〃等同于"F1雜種"。術(shù)語〃雜種〃等同于"F1雜種"。術(shù)語〃種子〃與術(shù)語〃谷?！ㄊ强苫Q的。術(shù)語〃套種〃是指將雄性與雌性植株相對靠近地種植以使得收獲時(shí)，種子將包含雜種種子與近交種子的混合物。因此，套種將阻礙純的雜種種子本身的收獲，這是因?yàn)橛捎谠诎菩缘拇筇飪?nèi)的雄性植株的靠近，將不可避免地收獲雄性近交種子。在該雌性群體中，可以將雄性傳粉者植株以行或其他模式種植在該雌性群體內(nèi)的特定位點(diǎn)。然而，套種將使得不可能收獲大田而不將雜種與近交種子混合在一起。普通技術(shù)人員對〃套種〃原則通常很熟悉。當(dāng)用于種子時(shí)，術(shù)語〃分離〃等同于〃分選"。可以經(jīng)由大量本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的以及上文提及的技術(shù)產(chǎn)生在本發(fā)明中使用的雄性不育植株。在一個(gè)具體實(shí)施例中，經(jīng)由細(xì)胞質(zhì)雄性不育(CMS)的方法產(chǎn)生雄性不育植株。此外，這種方法還描述于:(威爾遜和羅斯，〃小麥Triticum aestivum L中的雜交育種在具有卵穗山羊草細(xì)胞質(zhì)的雜種小麥中的花粉恢復(fù)性狀頻率"，《植物科學(xué)》(Wilson, J.A., and W.M.Ross.1961.Cross-breeding in wheat, Triticum aestivum L: 1.Frequency of the pollen-restoring character in hybrid wheats having Aegilopsovata cytoplasm; Crop Sc1.1:191-193);威爾遜和羅斯，〃小麥 Triticum aestivum L 中的雜交育種:I1.細(xì)胞質(zhì)雄性不育的冬小麥復(fù)合材料的異花授粉的雜交種子"，《植物科學(xué)》(Wilson，J.A.，and W.M.Ross.1962.Cross-breeding in wheat, Triticum aestivumL:11.Hybrid seed set on a cytoplasmic male-sterile winter wheat compositesubjected to cross-pollination.Crop Sc1.2:415-417);陳，〃改進(jìn)的用于提莫菲維小麥細(xì)胞質(zhì)的普通小麥的雄性能育性恢復(fù)〃，《植物育種》(Chen.2003.1mproving malefertility restoration of common wheat for Triticum timopheevii cytoplasm.Plant Breeding 122，pp401_404);以及柯蒂斯、拉賈拉姆和戈麥斯，《面包小麥-改進(jìn)與生產(chǎn)〉〉，(Bread Wheat-1mprovement and Production 2002 Edited by Curtis, Rajaram andGomez Macpherson ISBN:9251048096)，尤其是思嘉和庫柏的〃雜種小麥〃部分("HybridWheat^section by G.Cisar and D.B.Cooper)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到上文通用的雜種生產(chǎn)原則對雜種大麥的生產(chǎn)也是適用的。用于大麥的CMS系統(tǒng)已經(jīng)由胡卡思等人進(jìn)行了廣泛描述(胡卡思，"大麥中的細(xì)胞質(zhì)雄性不育II1.msml細(xì)胞質(zhì)中的不育性的保持以及能育性的恢復(fù)〃，《荷蘭植物育種雜志》(Ahokasj H.1979.Cytoplasmic male sterilityin barley.1I1.Maintenance of sterility and restoration of fertility in themsml cytoplasm.Euphytica 28:409-419);胡卡思，〃大麥中的細(xì)胞質(zhì)雄性不育VI1.用于恢復(fù)的核基因〃，《遺傳學(xué)應(yīng)用理論》(Ahokas，H.1980.Cytoplasmic male sterility inbarley.VI1.Nuclear genes for restoration.Theor.Appl.Genet.57:193-202);古月卡思，〃大麥中的細(xì)胞質(zhì)雄性不育X1.msm2細(xì)胞質(zhì)〃，《遺傳學(xué)》(Ahokasj H.1982.Cytoplasmicmale sterility in barley.X1.The msm2cytoplasm.Geneticsl02:285-295);古月卡思和霍凱特，〃細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大麥在兩種不同緯度的性能試驗(yàn)〃，《作物科學(xué)》(Ahokas，H.，andE.A.Hockett.1981.Performance tests of cytoplasmic male-sterile barley at twodifferent latitudes.Crop Sc1.21:607-611))并且已經(jīng)將它用于大麥雜種的生產(chǎn)(在弗蘭克爾著的《雜種優(yōu)勢:理論與應(yīng)用的再評價(jià)》(遺傳學(xué)理論與應(yīng)用專論第6卷)中的拉梅奇，"大麥中的雜 種優(yōu)勢和雜種種子生產(chǎn)〃，施普林格出版社，桕林海德爾堡紐約(Ramage RT(1983)Heterosis and hybrid seed production in barley.1n:Frankel R(ed)Heterosis:reappraisal of theory and practice.(Monogr Theor Appl Genet vol6).Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 71-93))，隨后它已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)商業(yè)系統(tǒng)。在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，經(jīng)由化學(xué)使用遺傳改性的方法如在W02005/005641中進(jìn)一步描述的系統(tǒng)產(chǎn)生雄性不育的植株。還應(yīng)當(dāng)牢記在心的是本發(fā)明的方法有利地允許雄性與雌性親本套種而無需在雌性親本授粉之后從該群體中去除雄性不育供體親本。因此這個(gè)方法排除了與授粉后從該群體中化學(xué)或機(jī)械地去除雄性有關(guān)的需要以及花費(fèi)。甚至更有利地是，根據(jù)本發(fā)明的方法克服了與如在上文描述的區(qū)-種植系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的問題及花費(fèi)。此外，本發(fā)明的方法允許商業(yè)利用雜交種子以及近交種子兩者。
術(shù)語"至少部分雄性不育"是指雌性親本能夠與來自分隔的雄性親本的花粉異花授粉或者能夠在一定的條件下自花授粉。對于雜種植物的生產(chǎn)而言，雌性親本將經(jīng)由來自分隔的、與雌性套種的雄性親本的花粉進(jìn)行授粉。普通技術(shù)人員將理解雄性植株應(yīng)當(dāng)與雌性以這樣的方式套種以使得大田內(nèi)花粉傳遞到雌性上的機(jī)會最大化。這一般涉及雄性植株在整個(gè)大田中的均勻分布，以使得所有的雌性與雄性植株在一小段距離處靠近，這個(gè)距離是普通技術(shù)人員公認(rèn)的作為用于達(dá)到授粉可接受的距離?；诖筇锏拇笮∨c性狀設(shè)計(jì)套種田計(jì)劃正在普通技術(shù)人員的范圍內(nèi)。本發(fā)明又提供了一種如在上文所述的方法，其中所述比率提供了所述雌性植株的實(shí)質(zhì)上大部分授粉，同時(shí)使得自花受精的雄性植株的數(shù)量最小化，由此使得所述大田的種子總產(chǎn)量內(nèi)的雜種種子產(chǎn)量最大化。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述比率提供了用于達(dá)到所述雌性植株實(shí)質(zhì)上大部分授粉所需要的最小數(shù)量的雄性植株，由此使得所述大田的種子總產(chǎn)量內(nèi)的雜種種子產(chǎn)量最大化。本發(fā)明又進(jìn)一步提供了一種如在上文所述的方法，其中所述雌性親本是完全雄性不育的。術(shù)語〃完全雄性不育〃是指雌性親本不能夠自花授粉并且因此只能與來自分隔的、與雌性套種的雄性親本的花粉進(jìn)行異花授粉。術(shù)語"完全雄性不育"與術(shù)語"雄性不育〃也是可互換的。本發(fā)明又進(jìn)一步提供了一種如在上文所述的方法，其中所述比率提供了所述雌性植株至少大約80%的授粉。在本發(fā)明的又一個(gè)的實(shí)施例中，所述比率提供了所述雌性植株高于80%的授粉。在本發(fā)明的又另一個(gè)的實(shí)施例中，所述比率提供了所述雌性植株高于85%的授粉。在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例中，所述比率提供了所述雌性植株至少大約90%的授粉。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，所述比率提供了所述雌性植株高于90%的授粉。在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例中， 所述比率提供了所述雌性植株至少大約95%的授粉。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，所述比率提供了所述雌性植株高于90%的授粉。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，所述比率提供了實(shí)質(zhì)上大部分所述雌性植株的授粉。如以上提及的，理想地是使得大田雜種產(chǎn)量最大化的同時(shí)使得自花受精的雄性植株的數(shù)量最小化，由此使得所述大田的種子總產(chǎn)量內(nèi)的雜種種子產(chǎn)量最大化。這可以經(jīng)由下面表示典型的雜種生產(chǎn)結(jié)果的表A進(jìn)行數(shù)字上的證明:表 A
權(quán)利要求
1.一種用于將近交種子從近交與雜種種子的混合群體中分離出的方法，該方法包括:(a)提供一個(gè)近交與雜種種子的混合群體；并且(b)將所述種子經(jīng)受一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備將所述混合群體分為(i) 一個(gè)實(shí)質(zhì)上是近交種子的群體以及(ii) 一個(gè)實(shí)質(zhì)上是雜種種子的群體，其特征在于所述種子是谷類種子并且所述設(shè)備基于通過使用近紅外光可檢測出的差異來分離所述近交種子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)備將該種子分離為使得所得到的分離出的實(shí)質(zhì)上是雜種種子的群體包含不超過大約5%的近交種子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述谷類種子是大麥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述種子是小麥。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述設(shè)備利用一種算法來區(qū)分所述近交與所述雜種種子獲得的近紅外光譜數(shù)據(jù)，它然后允許該種子基于所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分選。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述設(shè)備包括: (a)一個(gè)用于在該混合群體之內(nèi)對每個(gè)種子進(jìn)行取樣的裝置；以及 (b)一個(gè)用于獲得每個(gè)種子的近紅外光譜數(shù)據(jù)的裝置；以及 (C) 一個(gè)用于基于所述光譜數(shù)據(jù)識別每個(gè)種子為近交或雜種種子的裝置；以及 (d)一個(gè)用于基于所述數(shù)據(jù)分離每個(gè)種子的裝置；以及 (e)一個(gè)用于收集由此分離的種子的裝置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述差異是一種基因型差異。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述差異與該種子中的一種以下化合物的量相關(guān)，這些化合物選自:葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖或其組合。
9.一種獲得實(shí)質(zhì)上純的F1雜種種子以及實(shí)質(zhì)上純的近交種子的方法，所述方法包括: (a)將一個(gè)親本植物的群體套種在一個(gè)大田中,其中所述群體包含雄性和雌性親本,其中所述雌性至少是部分雄性不育的；并且 (b)提供所述雄性的自花受精以及所述雌性的異花受精；并且 (C)收獲該得到的受精種子；并且 (d)基于所述雜種與所述近交種子之間的差異分離所述種子以獲得(DF1雜種種子以及(ii)近交種子，其特征在于所述植物是一種谷類植物，所述植物是以提供實(shí)質(zhì)上所述雌性植物的大部分的傳粉的比率套種的并且其中所述種子基于通過使用近紅外光可檢測出的差異來進(jìn)行分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述比率提供了所述雌性植株的實(shí)質(zhì)上大部分授粉，同時(shí)使得自花受精的雄性植株的數(shù)量最小化，由此使得所述大田的總種子產(chǎn)量內(nèi)的雜種種子產(chǎn)量最大化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中所述比率提供了用于達(dá)到所述雌性植株實(shí)質(zhì)上大部分授粉所要求的最小數(shù)量的雄性植株，由此使得所述大田的總種子產(chǎn)量內(nèi)的雜種種子產(chǎn)量最大化。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述雌性親本是完全雄性不育的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述比率提供了所述雌性植株至少大約95%的授粉。
14.一種用于收獲并分離實(shí)質(zhì)上純的F1雜種谷類種子以及實(shí)質(zhì)上純的近交谷類種子的收獲機(jī)，該收獲機(jī)包括一個(gè)用于從成熟的谷類植物上收獲谷類種子的裝置以及用于一個(gè)基于所述雜種與所述近交之間的差異分離所述種子的裝置，以獲得(DF1雜種谷類種子以及(ii)近交谷類種子，其中所述種子基于通過使用近紅外光可檢測出的差異進(jìn)行分離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)器，其中所述谷類種子是大麥種子。
16.一種種子分離設(shè)備 在雜種谷類種子以及近交谷類種子的分離中的用途，其中所述分離是基于所述雜種與所述近交之間的差異，其中通過近紅外光的使用可檢測出所述差巳
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用途，其中所述谷類種子是大麥種子。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用途，其中所述谷類種子是小麥種子。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于獲得實(shí)質(zhì)上純的雜種谷類種子的方法及用于其的機(jī)器。具體地本發(fā)明描述了用于基于通過使用近紅外光可檢測出的差異，從近交大麥種子以及雜種大麥種子的混合群體中分離出雜種大麥種子的方法。
文檔編號A01H1/04GK103118532SQ201180045091
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者J·C·B·本斯雷-布羅米洛, R·F·布倫斯, B·A·馬丁, K·紐弗 申請人:辛根塔有限公司, 先正達(dá)參股股份有限公司