用于对谷物穗丝或其它多细长丝条计数的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种用于计数包括植株穗丝细长丝条的相对高吞吐量的方法。一种方法包括从植株穗丝束的一部分分离尺寸相似的穗丝片段并且通过使用自动方法定量地计数。该自动方法可以通过表面或在表面上分布的片段的数字图像以及图像分析以便得出单个片段的数量。可选的自动方法是使片段连续且基本单独的通过检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以相对高吞吐量和可接受精确度自动或者半自动地对相对小的、离散 的细长丝条或者物品计数的方法，特别地，涉及在各种应用中利用该计数的方法。本专利技术的 一个具体应用是对植株的相对小的、细长的部分(例如玉蜀黍穗的穗丝)计数，并且将该计 数有利地用于例如描绘植株或其基因型的特征，或者确定植株或其基因型是否具有用于进 一步研究或者商业目的的期望特性或者特点。B现有技术中存在的问题非常期待植株特性的提升。最终用户需要在给定条件下良好生长的品种和杂种。 因此种子公司花费大量的资源来开发不同品种和杂种以迎合用户的需要。然而，与植株有关的研发复杂、劳动强度大且耗时。植株科学存在改善研究方法的 实质需求。以玉米为例，已经发现从玉米植株穗露出的穗丝的数量可以作为良好的指标，尤 其是对植株的潜在种子产量而言。因此，科学家可手工对同系交配或者杂交基因连锁的穗 丝计数，并预测品种或者杂种潜在产量或者产量的构成。这可以有助于作出特定的同系交 配或者杂交对于持续开发或商业化是否为良好候选的决定。如在本
中众所周知 的，实验评估经常同时涉及几百或几千不同种类或杂交的期待特性。然而，对穗丝计数的常规方法需要手工地对每条穗丝部分计数。在一定时期出现 的玉米穗丝的特性，有时候通称为穗丝束具有的性质，使手工计数很费时并且是冗长乏味 的(通常每穗近似几百条穗丝，每个穗丝都具有小的直径并且长到几英寸长度)。每条相对 小的穗丝条必须被明确地确定，并且仅被计数一次。这多少有点像在头发辫或一簇头发中 对每根头发进行计数；这不仅需要大量的时间，而且当工人在很长的时期内对多条穗的穗 丝计数时，容易产生错误。在不必除去穗(从而使其与未被取样的植株无实质区别地获得授粉)的情况下获 得穗丝数量是有利的。如果在户外对活的植株进行计数，不利的环境条件(例如风、高温、 灰尘)导致更难处理。快速获得数值从而可以尽可能早地做出关于同系交配或者杂交连锁的决定也是 有利的。穗计数的常规手工方法需要大量的劳动和时间，这可能耽搁有效使用穗计数信息 的能力。可以理解，根据待计数植株的数量(在某些商业种子实验中可以是成千上万的) 加大了劳动成本和延期。而且，特别地如果在穗丝出现时窗中较早地进行计数，则穗丝在不 同时间以不同速率出现，使大量计数变得困难。因此，本领域实际需要提供一种穗丝计数方法，该方法改进以下方面a.吞吐量(每次计数的平均时间)；b.时间；c.精确度；d.可重复性和再现性；e.便利性；f.便携性；以及g.灵活性。需要至少部分自动计数且处理计数数据以及处理计数涉及的植株或者穗的能力。 例如，这可以有利地应用于评定由环境、基因型或者农事管理实践影响的生产量。还可以有 利于使授粉最大化且使偶然性的出现最小化。将安德森等人(Anderson et al.)于2004 年在《农业科技》(Crop Sci. 44 :464-473)中讨论了授粉和麦粒畸形对产量的影响，其内容 通过引用并入本文。因此，需要更快、更高吞吐量、更有效且更精确的穗丝计数方法。需要从玉米和其 它植株提取穗丝样本的定量的、精确的、快速的、可靠的和可再生的方法。还需要对玉米和 其它植株的穗丝计数的定量的、精确的、快速的、高可靠性和可再生的方法。同样地，需要改 进的方法以便描绘穗丝从出现到生长以及植株其它特点的特征，比较植株或者多种植株之 间的这些特点、评估环境或者培养实践，和/或评估植株或者多种植株涉及的特性或者特 征，以及评估是否进一步在例如商业生产、植株育种或者研发中使用。其它类型的对玉米或者其它植株的相对小而细长的部分或者对象的计数方法也 具有相似的问题，可以通过本专利技术的一个或多个方案以相似的方法进行处理。而且，在取得 待计数部分或者对象的定量取样并对大量细长非植物丝条或碎片计数中也可以获得相似 的益处。一些非限定性示例包括光纤、头发、线状物、纤维、细丝、线团、电线、钢筋束、细绳等 等。例如，可以将该计数方法用于质量控制检查中，以确保许多连贯的丝条被包括在多束丝 条中的每根中。另一个示例是检查多套或者多束丝条之间的差异。
技术实现思路
本专利技术的一个方案涉及自动或者半自动地对玉米穗的穗丝计数的方法以便减少 手工计数的劳动和时间。可以将本方法应用于其它类型植株穗丝的相似计数，或者其它植 株部分或相关物质的计数，或者对非植物物质计数。本专利技术的另一方案提高了获取玉米穗的穗丝数量数据的速度。可将该数据有利地 用于多种目的，包括但不限于，(a)更早更好地选择显示期望的表现型或基因型的植株，(b) 为研发目的理解植株的生物过程，或者(c)计划与植株种子生产相关的商业管理。本专利技术的另一方案涉及以使用图像分析方法可以计数的形式来获得多种细长丝 条或者片段的定量样本。在玉米穗丝的情况中，本专利技术的又一方案包括在对穗非不利影响 的情况下获得样本的能力。本专利技术的又一方案包括用于确定相对小的、细长片段的高吞吐量方法。获取片段 的定量的切屑物样本并使其悬浮在流体中。将样本隔离放置，且使得包括样本的切屑物大 体均勻地分布在平面上。用预编程的图像测量或分析软件分析基本垂直于平面获得的并在 平面上或平面附件聚焦的图像，以识别并对图像中的表示样本切屑物的每个对象计数。可 以高效且连续地获取并存储每个样本的图像。图像分析也可以高效地进行。对比现有方法， 这可以导致多样本的相对高的吞吐量。本专利技术的又一方案包括，基于片段切屑物样本的量化，对大量片段进行精确可靠 的量化，然后使用该量化。该应用可以仅仅是统计有效的或者可接受的计数，或者可以用于描绘样本、样本提取来源的片段的特征或者与片段或样本有关的一些其它参数。例如，关于 玉米穗，可以将穗计数量化用于，尤其是选择自植株育种、基因改进、作物生产、转基因处理 效果评估中的目的，或者用于识别与穗丝生产或穗生长有关的分子标记。使用穗丝量化的 又一方案是评定穗丝生产培养和环境因素的影响。还可以用于为商业或者研究目的识别具 有期望特性或者特征的一种植株或者多种植株。例如本专利技术允许研究者快速地从单个玉米 植株提取穗丝并且定量地确定每穗的穗丝数量。可以将该信息用于确定亲系的生产潜力， 这可以用于确定在商业种子产品中亲系的应用。可以将该信息用作表现型信息以便寻找关 于穗丝产品的分子标记。可以将该方法用于其它产生许多细长组织的植株。该方法可以适于以相对高的吞吐量且至少半自动地对其它许多丝条或者细长片 段的数量进行量化，以用于不同的用途。附图说明下面的说明将参考附图进行。所述附图用于补充该说明书并且构成了说明书的一 部分。1.切削工具图IA是适于切割玉米穗丝束以从每条穗丝获得基本上相等样本的切削工具的示 例性实施方式的部分简化示意图，该切削工具还可以用于从植株和非植物的其它细长丝条 或者片段获得一系列切屑物样本；图IB是显示为打开位置的图IA的整体切削工具的透视图；图IC是进入生长中玉米植株穗丝束相关主要位置的图IB的工具透视图；图ID是将穗丝束下移至外皮上准备取样的图IB中示出的工具的透视图；图IE和图IF是取样前后且示出植株上剩余穗丝束的透视图；2.实施方式一——通过对穗丝的切屑物进行成像进行计数图2是可放置图IE中获得的样本的容器的示意图；图3A是放置图2中的样本的培养皿示意图，用于根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．对一个或者多个玉米植株的穗丝束中的穗丝进行高吞吐量计数的方法，包括：ａ．从所述穗丝束切割下包含相对短长度的穗丝的一部分；ｂ．将所述短长度的穗丝分布在容器的表面上；ｃ．对所述容器成像；ｄ．使用图像识别软件评估图像，并且对表示切割的短长度穗丝的对象进行计数；以及ｅ．存储与样本相关的计数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·R·安德森，
申请(专利权)人：先锋国际良种公司，
类型：发明
国别省市：US