一种用于植物定向培育的筛选系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于植物定向培育的筛选系统及方法，包含：采集单元，被配置为获取待测植物的图像，以及中央控制器，其包含存储有与所述待测植物表型变化相关联的基因数据的基因数据库，所述中央控制器被配置为：根据所述采集单元获取的图像生成所述待测植物的与发育时间节点相关的表型数据，并将所述表型数据划分为以所述待测植物的发育阶段为依据的至少一个的资料集，所述中央控制器为对应于所述发育阶段的所述资料集设置相关联的表型变化的关键词标签，并通过所述基因数据库生成对应于所述关键词标签的推荐基因集合，其中，推荐基因集合为与所述待测植物的发育时间节点变化相关联的基因的集合。化相关联的基因的集合。化相关联的基因的集合。

【技术实现步骤摘要】
一种用于植物定向培育的筛选系统及方法


[0001]本专利技术涉及植物育种
，涉及植物培育系统，尤其涉及一种用于植物定向培育的筛选系统。

技术介绍

[0002]遗传与变异是物种进化的基础。植物在自然环境条件和人工诱导环境下均会产生突变体，突变体对于遗传学研究有重要作用。目前在农作物育种中，利用突变体育种是重要的方法之一，突变体的作用主要体现在提高产量、增强抗性、提高生产效率、改善农作物品质等方面，现有技术中获取突变体的手段常常是人工通过物理、化学方法(例如筛选、辐射诱变、EMS诱变等)产生全基因组的随机突变。如公告号为CN107950388B的专利技术提供了一种利用EMS诱变产生玉米突变体的方法，包括以下步骤：S1，花粉收集：给处于散粉早期玉米的雄穗套袋，收集玉米花粉；选择生育期长势良好的玉米单株雌穗套袋，得到待授粉玉米植株；S2，花粉诱变处理：配制EMS
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石蜡油溶液，将S1收集的花粉除掉花药后，加入到EMS
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石蜡油溶液中，按以下步骤进行诱变：(1)将花粉置于15W紫外灯正下方30cm处照射30～60s，(2)避光搅拌20～30min，(3)将花粉置于15W紫外灯正下方30cm处照射15～30s，(4)避光搅拌15～20min，得到诱变花粉溶液；S3，人工授粉：人工授粉前30～60mim，在待授粉玉米植株的雌穗花丝上涂抹EMS
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石蜡油溶液，得到诱变处理花丝，然后进行人工授粉，人工授粉时将S2的诱变花粉溶液均匀刷在诱变处理花丝上，套袋，正常田间管理直至收获玉米，得到玉米突变体。
[0003]筛选新型性状突变体的过程费时费力，突变处理后的植株通常种植于生态园、育种室或温室。科研人员在突变处理后的植株的生长发育期间需要长期地、频繁地对其表型进行观察、记录、分析和筛选，再将筛选出的可能是突变体的植株作进一步鉴定，判断其是否为突变体，再通过分子生物学手段进行基因定位、基因克隆、基因相关调控表达研究、基因功能研究等。整个研究过程耗费大量时间，并且，最终获得的基因及相关成果很可能已经公开发表而导致科研人员的努力成为无用功。
[0004]此外，在植物的生长过程中，尤其是农作物的生长发育过程，科研人员对于突变性状的关注重点在：有无病斑、植株高度、植株叶片、植株器官的大小和形态等方面，而对植株生长发育中的特殊时间节点关注较少，例如同一批种子露白的时间点的早晚、长出第一片叶的时间节点的早晚、长出第一个分蘖的时间点的早晚等。研究植物生长发育的各时间节点的差异具有重要意义。具体地，获取突变体植株的整个生长发育周期中各时间节点的差异对于筛选植物不同发育期相关联的基因具有重要研究意义，其能够提供除常规研究的与农作物产量、抗性等相关基因范围外的其他重要基因，为已有的农作物的基因研究提供更多资源，以拓展现有的农作物的基因及基因功能研究方向。
[0005]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申
请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0006]由于二代和三代测序技术的发展，拟南芥、水稻、小麦、棉花等植物的基因鉴定、基因功能研究一直在推进，作为主要农作物的水稻的功能基因已经被深入研究并公开发表。目前对农作物的功能基因研究过程包括：构建突变体库，对突变体库中的突变体植株进行筛选与鉴定，对突变体植株的全基因组进行筛选得到突变位点，再对突变基因进行验证。监测突变处理后的植物的整个发育周期需要科研人员在较短的间隔天数甚至每天都去试验区域进行观察和记录，整个过程会花费科研人员大量时间，耗费大量人力，并且科研人员经过长期的研究而得到的基因、基因功能等成果很可能已经被公开。
[0007]此外，现有技术中对突变体性状的研究重点多集中在：有无病斑、植株高度、植株叶片、植株器官的大小和形态等方面，对应地，其多研究与前述性状突变相关的基因。但是，对于农作物在整个生长发育周期中的发育时间节点的差异关注较少，本专利技术中发育时间节点定义为植物的整个生长发育周期中从一个生长阶段进入到下一个生长阶段的临界时间点。例如对于禾本科植物，发育时间节点至少包括：种子胚根尖突破种皮露白的时间点、第一片叶发生的时间点、第一个分蘖发生的时间点、第一个穗从叶鞘中抽出的时间点、果实成熟的时间点、植株死亡的时间点。获取突变体植株的整个生长发育周期中各时间节点的差异对于筛选与植物不同发育期相关联的基因具有重要研究意义，如同一批经过突变处理的种子的露白的时间点具有差异，有的种子经过突变处理后表现为提前萌发，有的种子经过突变处理后表现为延迟萌发；该性状能够为科研人员提供与种子萌发相关的基因的研究方向；同一批经过突变处理的植株的第一个分蘖发生的时间点有差异，有的植株经过突变处理后表现为提前发生分蘖，有的植株经过突变处理后表现为延迟发生分蘖，该性状能够为科研人员提供与分蘖或分枝相关的基因的研究方向，诸如此类性状相关的基因研究是很容易被忽略的。对科研人员而言，观察、记录、分析农作物在整个生长发育周期中的发育时间节点的差异需要付出大量时间，在观察期间，可能会漏记一些重要的性状差异，最终导致试验结果不理想。
[0008]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种用于植物定向培育的筛选系统及方法，其能够完整记录植物整个生长周期中的发育时间节点，通过分析发育时间节点的差异生成相关基因的推荐等级，提供除常规研究的与农作物产量、抗性等相关基因范围外的其他重要基因，为已有的农作物的基因研究提供更多资源，以拓展现有的农作物的基因及基因功能研究方向。
[0009]本专利技术提供一种用于植物定向培育的筛选系统，包含：
[0010]采集单元，被配置为获取待测植物的图像，
[0011]以及中央控制器，其包含存储有与所述待测植物的表型变化相关联的基因数据的基因数据库，
[0012]所述中央控制器被配置为：
[0013]根据所述采集单元获取的图像生成所述待测植物的与发育时间节点相关的表型数据，并将所述表型数据划分为以所述待测植物的发育阶段为依据的至少一个的资料集，
[0014]所述中央控制器为对应于所述发育阶段的所述资料集设置相关联的表型变化的
关键词标签，并通过所述基因数据库生成对应于所述关键词标签的推荐基因集合，其中，
[0015]推荐基因集合为与所述待测植物的发育时间节点变化相关联的基因的集合。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]通过采集单元获取的图像，中央控制器获取植物的各发育节点的表型数据，并将与发育时间相关的表型数据划分为以植物的发育阶段为依据的一个或多个资料集，并且，中央控制器为对应于植物的发育阶段的资料集设置关联于表型变化的关键词标签，再通过基因数据库调取与关键词相关联的基因，生成对应的推荐基因集合。与传统的功能基因研究过程(构建突变体库，对突变体库中的突变体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于植物定向培育的筛选系统，包含：采集单元(100)，被配置为获取待测植物(300)的图像，以及中央控制器(200)，其包含存储有与所述待测植物(300)的表型变化相关联的基因数据的基因数据库(230)，其特征在于，所述中央控制器(200)被配置为：根据所述采集单元(100)获取的图像生成所述待测植物(300)的与发育时间节点相关的表型数据，并将所述表型数据划分为以所述待测植物(300)的发育阶段为依据的至少一个的资料集，基于对应于所述发育阶段的所述资料集，所述中央控制器(200)设置相关联的表型变化的关键词标签，并通过所述基因数据库(230)生成对应于所述关键词标签的推荐基因集合，其中，推荐基因集合为与所述待测植物(300)的发育时间节点变化相关联的基因的集合。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央控制器(200)包含：预存标准图像库，其至少包括所述待测植物(300)的各发育时间节点的所述待测植物(300)的标准图像，所述中央控制器(200)被配置为：基于所述采集单元(100)以第一采集模式采集的图像与对应的发育阶段的所述标准图像的特征吻合，控制所述采集单元(10O)以第二采集模式采集图像，其中，第一采集模式为灰度图像采集模式，第二采集模式为彩色图像采集模式。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述中央控制器(200)被配置为：当以所述第二采集模式采集的所述待测植物(300)的图像与对应的所述发育节点的所述待测植物(300)的标准图像的特征吻合，确定所述待测植物(300)的对应的发育时间节点的日期，其中，所述发育时间节点为所述待测植物(300)的整个生长发育周期中从一个生长阶段进入到下一个生长阶段的临界时间点。4.根据权利要求1～3之一所述的系统，其特征在于，所述中央控制器(200)设置有发育标准时间范围以判断所述待测植物(300)的所述发育时间节点为提前或延迟，其中，所述发育标准时间范围为野生型的植物的播种之日与各生长阶段的发育时间节点之间所经历的正常发育时间长度的范围。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，杨其长，周成波，李宗耕，巫小兰，袁泉，
申请(专利权)人：中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：