高通量種子切片技術研究及其在作物育種中的應用

種子抓取轉移裝置。抓取已經確定好方向的種子，然后轉移至取樣裝置上，并在這一過程中調整種子方向，便于取樣裝置對種子精確取樣。對于易于抓取的種子一般采用類似于鉗子的裝置直接抓取，對于近似橢圓的種子（如玉米、大豆等）一般采用真空吸附的方式進行種子吸附。轉運方式一般采用傳送帶或多軸機器人的方式。

取樣裝置。固定種子并對種子進行精確取樣的裝置。根據種子形狀的不同，固定方式多種多樣，其中通過“V”型裝置對種子擠壓可以有效固定大多數種子。取樣方式主要有機械切割和激光切割兩種。需要根據不同的籽粒質地及形狀選取不同的方法。中玉金標記玉米種子切片機采用復合的機械方式取樣，用圓形鋸從種子頂端下方切割?2/3，再以自上而下的沖切方式將種子樣品直接沖切至漏斗形收集導管。這種復合切割方式既避免了單一沖切方式的巨大沖切力對玉米硬質籽粒的傷害，又避免了單一圓形鋸切割方式在完成切割后樣品切片落點不固定性的問題。

樣品收集裝置。將切割后的種子和切片樣品，通過管道收集并儲存的裝置。為準確記錄樣品和種子的對應關系，多采用?96?孔板進行儲存；為加大取樣通量，最好加裝自動疊板。另外，必須有相應的信息管理系統記錄收集過程中種子和切片的對應關系信息，以便需要時進行數據追溯。

控制和信息管理系統?？刂葡到y主要是精確控制種子分揀、識別、運輸、切割和收集等各個環節的相互關系，使整個取樣流程有序進行，除此之外還有紅外監測、故障報警等功能。信息管理系統主要是用來記錄整個取樣流程中的各種信息，如故障信息、收集樣品儲存信息、切片后種子儲存信息、樣品和種子的對應關系等，以保障取樣信息的可追溯性。

在市場需求的驅動下，我國有多家單位投入到種子切片機的研發中，目前已有商品化的產品投入市場。但與國外種業大公司相比，在使用經驗和產品成熟度上還有很大的差距。并且，與國外自行研發使用不同，我國商品化種子切片機需要更強的適用性，這給我們提出更大的挑戰。目前，中玉金標記聯合中國科學院植物研究所已經成功研發出了玉米種子切片機，在水稻、小麥、大豆方面的種子切片機也在研發調試中，期望在不久的將來能夠推出商業化的相關切片設備，為中國種業的分子標記輔助育種做好服務。隨著我國作物分子標記輔助育種技術的發展和應用范圍的擴大，種子切片機在主要作物育種領域將有廣闊的應用前景。因此，我們必須在借鑒國外成功經驗基礎上，立足我國國情，研發出適合中國市場的產品，促進分子標記輔助育種技術在我國的推廣應用。（作者：翟晨光 劉龍飛 姚遠 景海春 盧洪 中玉金標記（北京）生物技術股份有限公司北京 中國科學院重大科技任務局北京 中國科學院植物研究所北京《中國科學院院刊》供稿）