高通量种子切片技术研究及其在作物育种中的应用

种子抓取转移装置。抓取已经确定好方向的种子，然后转移至取样装置上，并在这一过程中调整种子方向，便于取样装置对种子精确取样。对于易于抓取的种子一般采用类似于钳子的装置直接抓取，对于近似椭圆的种子（如玉米、大豆等）一般采用真空吸附的方式进行种子吸附。转运方式一般采用传送带或多轴机器人的方式。

取样装置。固定种子并对种子进行精确取样的装置。根据种子形状的不同，固定方式多种多样，其中通过“V”型装置对种子挤压可以有效固定大多数种子。取样方式主要有机械切割和激光切割两种。需要根据不同的籽粒质地及形状选取不同的方法。中玉金标记玉米种子切片机采用复合的机械方式取样，用圆形锯从种子顶端下方切割 2/3，再以自上而下的冲切方式将种子样品直接冲切至漏斗形收集导管。这种复合切割方式既避免了单一冲切方式的巨大冲切力对玉米硬质籽粒的伤害，又避免了单一圆形锯切割方式在完成切割后样品切片落点不固定性的问题。

样品收集装置。将切割后的种子和切片样品，通过管道收集并储存的装置。为准确记录样品和种子的对应关系，多采用 96 孔板进行储存；为加大取样通量，最好加装自动叠板。另外，必须有相应的信息管理系统记录收集过程中种子和切片的对应关系信息，以便需要时进行数据追溯。

控制和信息管理系统。控制系统主要是精确控制种子分拣、识别、运输、切割和收集等各个环节的相互关系，使整个取样流程有序进行，除此之外还有红外监测、故障报警等功能。信息管理系统主要是用来记录整个取样流程中的各种信息，如故障信息、收集样品储存信息、切片后种子储存信息、样品和种子的对应关系等，以保障取样信息的可追溯性。

在市场需求的驱动下，我国有多家单位投入到种子切片机的研发中，目前已有商品化的产品投入市场。但与国外种业大公司相比，在使用经验和产品成熟度上还有很大的差距。并且，与国外自行研发使用不同，我国商品化种子切片机需要更强的适用性，这给我们提出更大的挑战。目前，中玉金标记联合中国科学院植物研究所已经成功研发出了玉米种子切片机，在水稻、小麦、大豆方面的种子切片机也在研发调试中，期望在不久的将来能够推出商业化的相关切片设备，为中国种业的分子标记辅助育种做好服务。随着我国作物分子标记辅助育种技术的发展和应用范围的扩大，种子切片机在主要作物育种领域将有广阔的应用前景。因此，我们必须在借鉴国外成功经验基础上，立足我国国情，研发出适合中国市场的产品，促进分子标记辅助育种技术在我国的推广应用。（作者：翟晨光 刘龙飞 姚远 景海春 卢洪 中玉金标记（北京）生物技术股份有限公司北京 中国科学院重大科技任务局北京 中国科学院植物研究所北京《中国科学院院刊》供稿）