一种分子标记辅助育种设备及方法与流程

本发明属于分子标记，尤其涉及一种分子标记辅助育种设备及方法。

背景技术：

1、目前，分子标记辅助的育种方法是一个高效且精确的方式，它依靠检测与目标性状基因紧密相连的分子标记来识别目标基因，从而实现性状的选择。这种方法不受环境因素的影响，速度快，准确度高。在育种的多个阶段，包括亲本亲缘关系的确定、回交育种中性状的转移、杂交后代的筛选、杂种优势的预测及品种纯度的验证等，分子标记辅助育种都发挥着重要作用。它极大地缩短了育种周期，加速了育种进程，提升了育种效率，并解决了传统育种方法中的诸多难题。水稻、小麦、玉米、大豆和油菜等重要农作物的育种已经广泛应用了这一技术。

2、分子标记辅助育种的核心环节是分子标记的识别，这涉及提取植物材料的dna、进行扩增和分析，以确认是否含有与目标性状相关的分子标记。目前，这一过程主要依赖于实验室设备，如pcr机、电泳仪和测序仪等。这些设备往往体积庞大、价格昂贵、操作复杂且耗时，因此不适合在田间或育种现场进行快速和便捷的分子标记检测。开发一种适用于育种现场的分子标记检测装置，以便于快速、方便、准确地进行分子标记辅助育种，成为该技术发展的一个紧迫需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分子标记辅助育种设备。

2、本发明是这样实现的，一种分子标记辅助育种设备，包括：

3、一种dna提取装置，用于从植物材料中提取dna，配备传感技术和自动调节系统，根据不同的植物材料类型自动调整提取参数；

4、一种dna扩增装置，采用快速热循环技术和优化的pcr反应系统，用于对dna进行扩增；

5、一种dna分析装置，集成了高效率的电泳系统和自动化的序列检测技术，用于对dna扩增产物进行分析；

6、一个控制系统，用于控制dna提取装置、dna扩增装置和dna分析装置的工作，还包含数据存储和分析模块，支持结果的显示、存储和云同步，显示和存储dna分析结果。

7、进一步，所述dna提取装置具体为：

8、利用近红外光谱扫，对植物样本进行快速识别，确定样本类型；根据光谱分析结果，智能dna提取单元自动调整预处理条件，酶解温度、时间和化学试剂的浓度，以优化dna提取过程；

9、结合机械剪切和超声波处理来有效破坏植物细胞壁，释放细胞内容物，使用精确的温控系统维持适宜的温度；

10、通过离心过滤系统去除细胞碎片和杂质，利用磁性珠和特异性结合剂吸附dna，通过磁场快速实现dna的分离和洗脱；

11、使用实时荧光pcr或荧光光谱法进行dna的定量和质量评估，根据dna的量和质量提供反馈，确保提取的dna满足后续扩增和分析的要求；

12、提取过程中的所有关键数据自动记录并存储，通过无线模块将数据发送到控制系统或云平台，实现远程监控和数据管理。

13、进一步，所述dna扩增装置包括：

14、一个dna扩增盒，内含多个含有特异性引物的孔，每个孔对应一个分子标记；

15、一个dna扩增针，用于将dna溶液注入dna扩增盒的相应孔中，使dna与特异性引物反应，从而扩增分子标记；

16、一个dna扩增泵，用于将dna扩增盒中的dna扩增产物抽出，送入下一步的dna分析装置。

17、进一步，所述dna分析装置包括：

18、一个dna分析盒，内含多个含有荧光探针的孔，每个孔对应一个分子标记；

19、一个dna分析针，用于将dna扩增产物注入dna分析盒的相应孔中，使dna扩增产物与荧光探针结合，从而发出特定的荧光信号；

20、一个dna分析仪，用于读取dna分析盒中的荧光信号，判断植物材料是否含有目标性状相关的分子标记。

21、进一步，所述分子标记是snp(单核苷酸多态性)分子标记。

22、进一步，所述植物材料是水稻。

23、进一步，所述目标性状是抗旱性。

24、本发明的另一目的在于提供一种分子标记辅助育种方法，具体步骤为：

25、步骤一、使用一种配备传感技术和自动调节系统的dna提取装置，从植物材料中提取dna；

26、步骤二、使用一种采用快速热循环技术和优化的pcr反应系统的dna扩增装置，对提取的dna进行扩增；

27、步骤三、使用一种集成了高效率电泳系统和自动化序列检测技术的dna分析装置，对dna扩增产物进行分析；

28、步骤四、使用一个控制系统来管理dna提取装置、dna扩增装置和dna分析装置的工作。

29、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

30、第一，本发明提供了一种分子标记辅助育种装置，能够在育种现场对植物材料进行分子标记的检测，提高分子标记辅助育种的效率和便利性。本发明技术方案解决了现有技术中分子标记的检测依赖于实验室的仪器和设备，体积大、价格高、操作复杂、耗时长的技术问题，克服了现有技术的局限性和不足。本发明技术方案采用了一种dna提取装置、一种dna扩增装置和一种dna分析装置，以及一个控制系统，实现了对植物材料的dna的提取、扩增和分析的一体化和自动化，简化了分子标记检测的流程，缩短了分子标记检测的时间，降低了分子标记检测的成本，提高了分子标记检测的准确性和灵敏度。本发明技术方案的创造性贡献在于，它为分子标记辅助育种提供了一种新的工具和方法，使得育种者可以在田间或育种现场对植物材料的目标性状进行快速、便捷、准确的分子标记筛选，从而加快育种进程，提高育种效率，培育出更优良的新品种。

31、第二，本发明所要保护的技术方案是一种分子标记辅助育种装置，它是一种专为育种者设计的智能设备，可以在育种现场对植物材料进行分子标记的检测，从而快速、便捷、准确地筛选出具有目标性状的植物材料，加快育种进程，提高育种效率，培育出更优良的新品种。本发明所要保护的技术方案具备以下技术效果和优点：

32、本发明所要保护的技术方案采用了一种dna提取装置、一种dna扩增装置和一种dna分析装置，以及一个控制系统，实现了对植物材料的dna的提取、扩增和分析的一体化和自动化，简化了分子标记检测的流程，缩短了分子标记检测的时间，降低了分子标记检测的成本，提高了分子标记检测的准确性和灵敏度；

33、本发明所要保护的技术方案可以根据育种者的需求，选择不同的目标性状和分子标记，进行定制化的分子标记检测，适用于不同的植物材料和不同的育种目的；

34、本发明所要保护的技术方案可以在育种现场对植物材料进行分子标记检测，无需依赖于实验室的仪器和设备，提高了分子标记辅助育种的效率和便利性，使得育种者可以在田间或育种现场对植物材料的目标性状进行快速、便捷、准确的分子标记筛选，从而加快育种进程，提高育种效率，培育出更优良的新品种。

35、本发明所要保护的技术方案是一种分子标记辅助育种装置，它是一种创新的育种工具和方法，为育种者提供了一种新的选择，为植物育种的发展和进步做出了贡献。

36、第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

37、本发明的技术方案是一种分子标记辅助育种装置，它可以在育种现场对植物材料进行分子标记的检测，从而快速、便捷、准确地筛选出具有目标性状的植物材料，加快育种进程，提高育种效率，培育出更优良的新品种。本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值主要体现在以下几个方面：

38、本发明的技术方案可以为育种者提供一种新的工具和方法，使得育种者可以在田间或育种现场对植物材料的目标性状进行快速、便捷、准确的分子标记筛选，从而节省了时间、人力、物力和财力，提高了育种的效率和质量，降低了育种的风险和成本；

39、本发明的技术方案可以为植物育种的发展和进步做出贡献，通过分子标记辅助育种，可以培育出更优良的新品种，提高植物的产量、品质、抗逆性、适应性等，满足不同地区和不同需求的市场，增加农业的经济效益和社会效益；

40、本发明的技术方案可以为植物的保护和利用提供一种新的手段，通过分子标记辅助育种，可以对植物的遗传资源进行有效的鉴定、评价、保存和利用，保护植物的生物多样性，促进植物的可持续发展和利用；

41、本发明的技术方案可以为相关的科技领域提供一种新的创新点，通过分子标记辅助育种，可以推动分子生物学、遗传学、生物信息学、植物学等相关学科的发展和交叉，促进科技的创新和进步。