MX2011001798A - Metodo y sistema para administracion a traves de datos de semillas individuales. - Google Patents

Abstract

Un método para administrar semillas incluye: muestrear en forma no destructiva semillas individuales para ayudar a proveer datos de evaluación para cada una de las semillas individuales; almacenar los datos de evaluación e identificaciones de semillas asociados con cada una de las semillas individuales en un almacén de datos, seleccionar un subconjunto de semillas para siembra basándose al menos parcialmente en los datos de evaluación; y sembrar el subconjunto de semillas Un sistema para administración de semillas sobre la base de la semilla individual incluye: un subsistema de evaluación para evaluar semillas individuales del muestreo no destructivo a fin de proveer datos de evaluación para las semillas, un subsistema de selección para seleccionar un subconjunto de las semillas individuales que se basa al menos parcialmente en los datos de evaluación, y un subsistema de siembra para sembrar el subconjunto de semillas individuales.

Description

SEMILLAS INDIVIDUALES SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica prioridad bajo el U.S.C. 35 § 119 de la Solicitud de Patente Estadounidense No. 61/090.961 , presentada el 22 de agosto de 2008, que se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a las operaciones de administración asociadas con el fitomejoramiento y, más particularmente, a las operaciones de administración asociadas con semillas sobre la base de una semilla individual.

ANTECEDENTES Un objetivo primordial de las compañías de semillas es desarrollar semillas que se desarrollen en plantas que sean comercialmente deseables para los productores de cultivos. Las compañías de semillas destinan recursos sustanciales para la investigación y el desarrollo de semillas que sean comercialmente deseables.

Las técnicas convencionales de investigación y desarrollo tienden a ser trabajosas y requieren vastas cantidades de tierra y espacio. La totalidad o una gran parte de las semillas implicadas en la investigación se siembra en parcelas de investigación. Una vez que las plantas emergen de las semillas, se adquieren muestras de tejido de cada planta. Las muestras de tejido son transportadas a un laboratorio para determinar la información necesaria para la investigación y el desarrollo de las semillas y las plantas que emergieron de las semillas. Estos métodos son ampliamente conocidos en la industria. Los costos de recursos en tierra, trabajo y maquinaria son sustanciales. or en e, ex s e a neces a en a u recursos usados para evaluar las plantas y sus semillas en cuanto a su producción comercial o uso adicional en la investigación y desarrollo de las semillas y plantas. SUMARIO Un método para administrar semillas incluye: muestrear en forma no destructiva las semillas individuales para adquirir datos de evaluación para cada una de las semillas individuales; almacenar los datos de evaluación y los identificadores de semillas asociados con cada una de las semillas individuales en un almacén de datos; seleccionar un subconjunto de las semillas del muestreo para la siembra basándose al menos parcialmente en los datos de evaluación; y sembrar el subconjunto de semillas.

Un sistema para administración de semillas basado en las semillas individuales incluye: un subsistema de evaluación para evaluar semillas individuales del muestreo no destructivo a fin de brindar datos de evaluación para las semillas; un subsistema de selección para seleccionar un subconjunto de las semillas individuales que se basa al menos parcialmente en los datos de evaluación; un subsistema de siembra para sembrar el subconjunto de semillas individuales; y un almacén de datos para almacenar datos de administración de semillas, en donde dichos datos de administración de semillas incluyen los datos de evaluación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La FIGURA 1 ilustra una vista general de un método para administrar semillas.

La FIGURA 2 ilustra un sistema para administrar semillas.

La FIGURA 3 ilustra el movimiento de las semillas en todo un proceso.

La FIGURA 4A y la FIGURA 4B ilustran los datos asociados con los erentes pasos en un proceso.

La FIGURA 5 ilustra el método en el contexto del maíz.

La FIGURA 6 provee un ejemplo detallado de los pasos de evaluación no destructiva y selección de semillas.

La FIGURA 7A a la FIGURA 7C ilustran una manera en la cual se pueden almacenar las semillas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La FIGURA 1 ilustra una vista general de un método para administrar semillas. En el paso 12 de la FIGURA 1 , se formula un pedido. El pedido identifica una o más semillas de interés para evaluación. En el paso 14, se realiza el muestreo no destructivo y la evaluación de las semillas. El muestreo no destructivo provee semillas que permanecen adecuadas para sembrarse y desarrollarse en una planta después del muestreo. Por consiguiente, el muestreo no destructivo permite que las semillas cuyo tejido ha sido extraído todavía puedan sembrarse y desarrollarse en una planta. En otras palabras, se muestrea una semilla, y la semilla sigue siendo viable para germinación. El tejido extraído no necesita conservarse y puede, de hecho, ser destruido en su totalidad o en parte en diferentes ensayos o evaluaciones. También ha de entenderse que no toda semilla individual puede ser parte del muestreo. En realidad, se puede muestrear una semilla entre un grupo de semillas, y las semillas del grupo se pueden sembrar, especialmente cuando una semilla individual es representativa de una población genéticamente uniforme.

Las muestras de semillas de las semillas individuales se evalúan para brindar información genética tal como datos de fenotipo y/o genotipo. Se pueden obtener diferentes tipos de datos. De particular interés puede ser la identificación de marcadores genéticos asociados con rasgos deseables. Los ejemplos de dichos rasgos pue en nc u r rasgos e ren m en o, rasgos e res s enc a a enfermedades, rasgos de resistencia a insectos, rasgos de resistencia a herbicidas, o tolerancia a tensiones ambientales. En el proceso de evaluación de las semillas, se puede realizar un número cualquiera de formas de análisis sobre la muestra de tejido. El análisis puede ser de naturaleza genética, química o física. Además, los datos de evaluación se pueden combinar con otros datos a fin de tomar decisiones en cuanto a la selección de las semillas.

Cuando la muestra de semilla se evalúa en cuanto a los datos genéticos, los ejemplos de tipos de evaluación genéticas pueden incluir, sin limitaciones: determinar si la semilla incluye un marcador genético particular; determinar si la semilla incluye un polimorfismo de nucleótido de semilla particular; determinar si la semilla incluye un polimorfismo de longitud de fragmento de restricción particular, un haplotipo particular, un marcador SNP particular, alelos de un marcador genético particular, un gen particular, una secuencia derivada de ADN particular, una secuencia derivada de ARN particular, un promotor particular, un ARNsi particular, un locus de rasgo cuantitativo o QTL particular, un transgen particular, o bien al realizar una evaluación genética.

En el paso 16, se realiza la selección. La selección es un aspecto importante del proceso de fitomejoramiento. La selección se basa al menos parcialmente en los datos de evaluación desarrollados durante el paso de evaluación del tejido de la semilla. Los datos adicionales también pueden tenerse en cuenta, tales como información del progenitor, genotipo del progenitor, u otra información de potencial relevancia para las características de la planta de interés. Nótese que la selección se lleva a cabo antes de que se siembre la semilla. Esto brinda numerosas ventajas en comparación con un proceso que requiere sembrar y cultivar las semillas a fin de eva uar as sem as, os rasgos u o ras carac er s cas. as e c enc as se a canzan porque las semillas se pueden excluir sin sembrarlas. Por consiguiente, son menos los recursos que necesitan dedicarse a candidatos menos promisorios y se pueden destinar más recursos a candidatos más promisorios. Esto representa una ventaja importante, ya que el cultivo de la semilla demanda recursos significativos.

En el paso 18, se almacenan las semillas individuales seleccionadas. Las semillas individuales se pueden almacenar en un sistema indexado de manera tal que se conozca la ubicación de cualquier semilla individual. Por consiguiente, el sistema de almacenamiento usado típicamente aisla cada semilla individual de otras semillas individuales para poder mantener la identidad de cada semilla individual. Conocer la identidad de cada semilla individual permite almacenar y acceder a los datos sobre cada semilla individual en todo el proceso.

En el paso 20, se pueden reposicionar las semillas individuales. El reposicionamiento de las semillas individuales es un paso opcional, pero a veces deseable. Se contempla que, una vez almacenada la semilla, puede ser deseable reindexar y/o reposicionar la semilla antes de la siembra. Esta acción puede ser deseable por varias razones. En primer lugar, las semillas individuales se pueden redisponer en un recipiente que puede ser usado directamente por una sembradora. En segundo lugar, es deseable colocar las semillas en una configuración particular para la siembra a fin de obtener eficiencias adicionales. La configuración puede incluir posiciones relativas de las semillas; por consiguiente, una primera semilla se puede colocar próxima a una segunda semilla cuando, al hacer esto, el proceso de polinización cruzada se torna más eficiente, o cuando es necesario el aislamiento.

En el paso 22, se realiza la siembra de las semillas. La siembra de las semillas se puede efectuar con un sembradora automatizada de semillas n v ua es que se a apta para sem rar as sem as e acuer o con una configuración predefinida. Además, la sembradora automatizada de semillas individuales es preferentemente adaptada para recopilar datos de la siembra tal como ocurre (as-planted data). Los datos de la siembra tal como ocurre pueden incluir información sobre el tiempo y la posición, tal como la que puede ser provista mediante un receptor de sistema de posicionamiento global o GPS (por sus siglas en inglés: Global Positioning System). Asimismo, los datos de ia siembra tal como ocurre pueden incluir datos asociados con las operaciones de siembra. También se contempla que puedan aparecer excepciones a la configuración predefinida. Por consiguiente, la sembradora se puede adaptar adicionalmente para identificar las condiciones de excepción que ocurren durante la siembra.

En el paso 24. se realiza una operación de validación. La operación de validación puede comprender una comparación entre una disposición predeterminada para las semillas y los datos de la siembra tal como ocurre recopilados a partir de la sembradora. Ha de entenderse que puede haber excepciones a la disposición predeterminada, por numerosas razones. Por consiguiente, el paso de validación permite que la configuración de las semillas se actualice, sobre la base de los datos de la siembra tal como ocurre, de ser necesario.

La FIGURA 2 ilustra un sistema 40. En la FIGURA 2, se ilustra un subsistema de muestreo de tejidos 42 y un subsistema de evaluación 43. Estos subsistemas se encuentran en comunicación operativa con un almacén de datos 48. El almacén de datos 48 puede conformar un almacenamiento de datos lógico y puede estar ubicado en, o a través de, cualquier número de ubicaciones. Un subsistema de selección 44 también se encuentra en comunicación operativa con el almacén de a os . n su s s ema e s em ra am n se encuen ra en comun cac n operativa con el almacén de datos 48. Los subsistemas también pueden estar en comunicación operativa entre sí. Por ejemplo, puede haber una trayectoria de datos 52 entre el subsistema 42 y el almacén de datos 48. Puede haber una trayectoria de datos 54 entre el subsistema de selección 44 y el almacén de datos 48. Puede haber una trayectoria de datos 56 entre el subsistema de siembra 46 y el almacén de datos 48. En el sistema 40, los datos recopilados por los diferentes subsistemas -así como también los datos que son utilizados por los diferentes subsistemas- son almacenados en el almacén de datos 48. Los datos en el almacén de datos 48 se pueden usar para numerosos propósitos diferentes. Los datos en el almacén de datos 48 se pueden usar para dirigir el proceso al tornarse disponibles para cada dato de los subsistemas asociado con cada semilla individual. Asimismo, los datos en el almacén de datos 48 se pueden usar para otros propósitos, con inclusión del uso en varios tipos de informes 50 que pueden tornarse disponibles para los usuarios. Los informes 50 pueden brindar datos de salida con respecto al estado de las semillas individuales, datos de salida para ayudar a la confección de informes reglamentarios, y datos de salida para uso en análisis de datos. Además, tal como se ilustra en la FIGURA 2, las aplicaciones de software 57 pueden tener acceso al almacén de datos 48, por ejemplo, a través de la trayectoria de datos 59. Un ejemplo de dicha aplicación es una aplicación de administración de recipientes que se puede usar para rastrear la ubicación de los recipientes Los ejemplos de recipientes pueden incluir bandejas de almacenamiento de semillas, bandejas de sembradoras, recipientes de muestras, y otros tipos de recipientes. Otro ejemplo de dicha aplicación es una herramienta de distribución de campo que se puede usar para determinar dónde sembrar tipos particulares de semillas dentro de una o más parce as o campos. or supues o, un n mero cua qu era e o ros pos e aplicaciones de software pueden tener acceso al almacén de datos 48.

Ha de entenderse que un almacén de datos 48 no necesita ser una ubicación física, sino que puede ser una ubicación lógica. Un almacén de datos puede incluir un agolpamiento lógico de datos independientemente de dónde esté almacenado, y que puede ser almacenado a través de múltiples ubicaciones. Los ejemplos de dichas ubicaciones pueden incluir, sin limitaciones, uno o más servidores de bases de datos, memorias de PLC, etiquetas RFID, informes, u otras ubicaciones donde se almacenan los datos, o cualesquiera combinaciones de dichas ubicaciones.

La FIGURA 3 ilustra el movimiento de las semillas en todo un proceso. En el paso 62, se realiza un paso de pintura. El paso de pintura es un paso opcional en el cual se puede aplicar una pintura magnética a una semilla 63. La pintura magnética ayuda a orientar la semilla para los procesos automatizados de manipulación de semillas. Por supuesto, se pueden usar otros métodos de orientación de semillas, con inclusión de medios manuales o mecánicos. Después del paso de pintura 62, la semilla se puede colocar en almacenamiento 64 hasta que se realiza un pedido en el paso 66 para evaluar la semilla. Una vez que el pedido es realizado en el paso 66, la semilla 63 es transportada desde el almacenamiento 64 para su muestreo en el paso 68. El paso de muestreo 68 provee procurar una muestra 69 de la semilla 63 sin comprometer la capacidad de adecuación de la semilla para la siembra y el desarrollo normal. La muestra de semilla 69 es transportada a un laboratorio 70 para análisis. Si no se usa toda la muestra 69, la porción remanente de la muestra 69 se puede almacenar bajo almacenamiento 72 o enviar a otro laboratorio para evaluación adicional. Después del muestreo, la semilla propiamente dicha se transporta al almacenamiento 74. En algún punto, se lleva a cabo un paso de se ecc n . a sem a se ecc ona a se re spone es e e a macenam en o durante un paso de redisposición 78. La semilla seleccionada puede entonces ser transportada a una sembradora para el paso de siembra 80 o a un invernadero para su siembra. Con posterioridad puede tener lugar un paso de validación 82 para la validación usando los datos adquiridos durante el paso de siembra 80.

La FIGURA 4A y la 4B ilustran los datos asociados con diferentes pasos. En la FIGURA 4A, se ilustra un paso de pintura 62. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de pintura, incluyen, sin limitaciones: ID de una muestra, ID de un recipiente, posición y destino para la semilla.

También se ilustra un paso de pedido. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de pedido incluyen, sin limitaciones: el solicitante de un pedido, un elemento genético, un tipo de ensayo o evaluación, un inventario de semillas, una fecha del pedido que indica la fecha y/o la hora en que se realizó el pedido, y una necesidad medida en tiempo para indicar cuándo se necesitan los resultados de la evaluación.

También se ilustra un paso de muestreo 68. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de muestreo 68 pueden incluir, sin limitaciones: ID de muestra, ID de semilla, y fecha/hora en que se tomó una muestra, tipo de ensayo o evaluación pedido, ubicación de la muestra y/o ubicación de la semilla. Nótese que cuando se muestrea cada semilla en forma individual, el ID de la muestra y el ID de la semilla podrían ser iguales.

También se ilustra un paso de análisis en laboratorio 70. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de análisis en laboratorio 70 pueden incluir, sin limitaciones. ID de la muestra, ID de la semilla, fecha/hora del análisis, resultados de cualesquiera ensayos o evaluaciones, y una necesidad medida por ec a.

Un paso de selección 76 se ilustra en la FIGURA 4B. Los datos que se pueden determinar en, o asociarse con, el paso de selección 76 pueden incluir, sin limitaciones: ID de la muestra, ID del recipiente, ubicación de la semilla y/o posición del recipiente para identificar la posición de la semilla dentro de un recipiente identificado con el ID del recipiente. Además, en el paso de selección 76, se puede determinar o recopilar un destino (físico y/o lógico).

Un paso de redisposición o reposicionamiento 78 se ilustra en la FIGURA 4B. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de redisposición 78 pueden incluir, sin limitaciones: ID de la muestra, ID del recipiente, posición del recipiente para identificar la posición de una semilla dentro del recipiente identificado con el ID del recipiente. Además, en el paso de redisposición 78, se puede determinar o recopilar un destino (físico y/o lógico).

Un paso de siembra 80 también se ilustra en la FIGURA 4B. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de siembra 80 pueden incluir, sin limitaciones: datos de fecha/hora asociados con las operaciones de siembra, ID del experimento en campo, protocolo(s) de experimento en campo, ubicación en campo, característica(s) del campo, posición en campo para cada muestra (individualmente o por tipo), y/o disposición en campo, que pueden incluir las posiciones relativas de las semillas dentro de un campo y pueden incluir la posición geoespacial de las semillas dentro del campo. Además, se puede asociar un ID de la muestra con los datos para cada muestra.

Un paso de validación 82 también se ilustra en la FIGURA 4B. Los datos que se pueden recopilar en, o asociarse con, el paso de validación 82 pueden incluir, sin limitaciones: datos de fecha/hora, datos de posición en campo, datos de disposición en campo, y atos e e la muestra.

La FIGURA 5 ilustra otro ejemplo de un método en el contexto del maíz, que es uno de los tipos de semillas que se pueden usar. Sin embargo, ha de entenderse que este ejemplo solamente está destinado a ilustrar una aplicación de la invención. La invención se puede utilizar para otras semillas y otros objetos. El rango de tamaños puede variar, así como también la naturaleza del objeto. Tal como lo entenderá el técnico experimentado, las formas de realización de la invención se usarán con semillas que son de tamaño convenientes para su muestreo. Algunas semillas son extremadamente finas y pequeñas, casi como partículas de polvo o granos de sal, mientras que otras son particularmente grandes y duras, tales como las semillas de la palma Lodoicea maldivica, que oscilan entre 20 y 24 libras de peso. El técnico experimentado reconocerá que las semillas destinadas para uso con las formas de realización de la invención deben tener un peso y un tamaño que permitan el muestreo conveniente. Dichas semillas incluyen, mas no se limitan a: muchas semillas de importancia agrícola, tales como semillas de maíz, soja, especies Brassica, cañóla, cereales tales como trigo, avena u otros granos, y varios tipos de semillas vegetales y ornamentales. Las aplicaciones análogas serán evidentes a partir de este ejemplo y las variaciones obvias para los técnicos experimentados quedarán incluidas.

Asimismo, el método no se limita estrictamente a las semillas y sería útil para otras estructuras de propagación que incluyen tejido meristemático tales como plantas germinadas, brotes de tubérculos, y similares.

En el paso 102, se realiza una determinación en cuanto a las características de interés o potencial interés de la planta. En el paso 104, se identifica la semilla de maíz que tiene -o potencialmente tiene- las características de interés. En el paso , as mazorcas e ma z se esva nan. n e paso , se eva a ca o e roza o de las semillas (un tipo de muestreo de semillas conocido como chipplng). En el paso 110, se realiza análisis de ADN u otros tipos de análisis sobre los trozos de semillas. En el paso 1 2, se obtienen los datos del genotipo; por ejemplo, se identifican secuencias de ADN, se confirma la presencia o ausencia de marcadores genéticos particulares y/o se obtienen otros datos de evaluación o prueba. En el paso 1 4, se ensambla una bandeja de semillas que incluye semillas que han sido evaluadas. En el paso 116, se determina una disposición en campo que incluye semillas de interés. En el paso 118, se siembran las semillas dentro de la bandeja de semillas. En el paso 120, las semillas se cosechan. El proceso de cosecha en el paso 120 puede usar los datos de la siembra tal como ocurre para ayudar a identificar la posición de la semilla dentro del campo.

La FIGURA 6 provee un ejemplo detallado de un método 200 para los pasos de evaluación no destructiva y selección de semillas de la FIGURA 1. En particular, la FIGURA 6 muestra un ejemplo del paso de evaluación no destructiva 14 y el paso de selección 16. El método 200 permite que la selección de semillas se use para investigación adicional o producción comercial sin cultivar las plantas de las semillas y evaluar el tejido vivo de las plantas. El método puede evitar el uso de tierra, trabajo, tiempo, equipamiento y materiales para cultivar las plantas de las semillas para así adquirir muestras no destructivas que analizar para la toma de decisiones de selección. El método puede ser no destructivo de las semillas, puede permitir un rendimiento relativamente alto de múltiples muestras, y/o puede ser sustancialmente automatizado. El método 200 puede incluir los siguientes pasos.

Una pluralidad de semillas -por ejemplo, pepitas de maíz de diferentes genotipos- se analizan y se comparan a los fines de identificar y seleccionar si cua qu era e e as ser u za a para nves gac n y esarro o a c ona es o en sembradas para producir cantidades a escala comercial o de investigación. El método también se aplica a otras evaluaciones o análisis específicos para semillas, como será evidente para el técnico versado en la materia.

En el paso 201 , se identifica la semilla candidato. Se usan uno o más factores para decidir qué semilla será una semilla candidato para evaluación. En este ejemplo, se preselecciona un conjunto de semillas candidato individuales, cada una con un rasgo y/o genotipo y/o variedad de maíz diferentes. Cada semilla candidato se aisla de los otros candidatos pero se asocia con información a partir de la cual las semillas candidato se pueden identificar en el paso 202. La identidad de cada semilla se puede mantener a través del método. Cada semilla se puede identificar con un identificador y otro código que se almacena en el almacén de datos 48 u otro almacenamiento accesible por computadora. Otros métodos también son posibles. En el paso 203, se asigna a cada semilla candidato una etiqueta identificatoria, tal como un número de identificación.

La preseleccíón de semillas candidato se puede basar en cualquiera entre un número de factores o criterios. Los científicos investigadores pueden seleccionar los factores o criterios usados. Los ejemplos de los tipos de factores o criterios son comúnmente conocidos en el arte. Algunos de dichos ejemplos incluyen: genotipo, fenotipo, procedencia, rasgos, o características. El análisis adicional de estos factores o criterios se puede encontrar en referencias tales como (a) Chahal, G.S & Gosal, S.S., 2002. Principies and Procedures of Plant Breeding, Alpha Science International, Reino Unido; (b) Falconer, D.S. 1989. Introduction to Quantitatíve Genetics. 3ra. Ed. Longman. Burnt Mili; y (c) Frisch, M. & Melchinger, A.E., 2005. Selection Theory for Marker-Assisted Backcrossing. Genetics 170:909-917; que se .

En el paso 204, se aisla una sola semilla candidato mediante cualquiera entre un número de formas con el objeto de apartarla para la extracción de tejido específico a fin de obtener acceso a, exponer, o muestrear cierto(s) tejido(s), parte(s) o estructura(s) específico(s) de la semilla para evaluar o recolectar el tejido extraído para evaluación. A los fines de esta descripción, el(los) tejido(s), parte(s) o estructura(s) de una semilla a veces se denominarán como "tejido". Un ejemplo de aislamiento es colocar la semilla candidato en una cavidad o hueco. Otro es captar, sostener o alojar la semilla mediante algún dispositivo (por ejemplo, con vacío; mediante acción de apriete). Otro es aplicar una sustancia a la semilla, que es atraída a una superficie o miembro (por ejemplo adhesivo; material magnético) o sostenida sobre los mismos. Otros aislamientos también son posibles. La función básica es sostener la semilla para la extracción certera y eficiente del tejido, y aislar la semilla de otras semillas, al tiempo que se mantiene la identidad de la semilla.

En el paso 205, se extrae el tejido específico a partir de una ubicación especificada de la semilla. Se pueden usar numerosos métodos. Puede ser de utilidad, en algunos de los métodos, orientar primero la semilla de cierta manera. En algunos ejemplos, la pintura magnética (FIGURA 3, paso 62) puede ayudar en la orientación de la semilla para, de esta manera, colaborar en la extracción del tejido específico.

Un ejemplo de extracción de tejido es con el uso de un láser. Un láser puede ser controlado con precisión en cuanto a su intensidad. También puede ser enfocado a una amplitud del haz que pueda ser efectivamente usada para extraer tan sólo un área relativamente pequeña del tejido de un lado de una semilla, y a una profundidad controlada, relativamente pequeña. El haz del láser puede ser operado e diversas maneras para e ectuar la extracción del tejido. Un ejemplo es el barr o con láser programable. El haz es controlado para moverse a una velocidad y dirección programadas, con relación al área a ser extraída. El haz del láser puede enfocarse sobre la semilla, y moverse con precisión a través de ella, con el objeto de separar la porción de la semilla contra la cual choca, y extraer el tejido. La ablación puede posibilitar la extracción o destrucción, el corte, la abrasión, la evaporación (vaporización), el trozado, u otros. Tal como se usa en la presente, el término "ablación" se refiere a dichas acciones, o a acciones análogas que extraen o separan dicho tejido de semilla de la semilla. En algunos casos, esto posibilita esencialmente extraer parte del tejido de una semilla candidato para exponer o permitir el acceso al tejido interno. La ablación puede generar una parte o solamente unas pocas partes de tejido extraído (más en el sentido de corte o trozado). A modo alternativo, la ablación puede provocar que el tejido extraído conforme esencialmente residuos (más en el sentido de fragmentos o partículas muy pequeñas, incluso tipo polvo, a partir de la abrasión, los procesos erosivos, o similares). A modo alternativo, la ablación puede provocar que el material extraído se evapore, se sublime o forme un plasma. Un láser puede funcionar de esta manera para extraer el tejido específico de la semilla. Tal como se explicó con anterioridad en la presente, el tejido extraído se puede recolectar para evaluación o análisis. A modo alternativo, se puede realizar la evaluación o el análisis de la semilla restante ya que la extracción del tejido se puede diseñar para exponer o brindar acceso al tejido en la semilla restante. En el caso del maíz, se puede controlar el haz del láser para extraer un área del pericarpio para ganar acceso no destructivo a el(los) tejido(s), parte(s) o estructura(s) subyacente(s) de interés, cuyas muestras se recolectan y se usan para análisis. Asimismo, un método tal como secc onam ento mec n co o ser pue e ser ven a oso en comparac n con un método de trituración, ya que dichos métodos pueden reducir el potencial de contaminación entre las muestras.

Sin embargo, son posibles otros métodos de extracción no destructiva del tejido de la semilla. Un ejemplo es mediante chorro de agua o chorro de agente abrasivo (por ejemplo, el que se encuentra comercialmente disponible a través de Berkeley Chemical Research, Inc, Berkeley, CA 94706-026; Flow International Corporation, Kent, WA USA; y otros). Otro es una herramienta de trituración (por ejemplo, la herramienta giratoria de Dremel marca MultiPro™) con punta de barrena de tamaño apropiado (por ejemplo punta de barrena de grabado, corte, trituración, entallado, lijado o trazado, disponible en una variedad de locaciones comerciales o por Internet a través de Robert Bosch Tool Corporation). Por supuesto, se pueden usar otros métodos de extracción no destructiva del tejido de la semilla, y diferentes tipos pueden ser más adecuados según los diferentes tipos de semillas, diferentes ambientes y otras consideraciones.

En el paso 206, se realiza un análisis específico para semillas en una semilla aislada. Se pueden aplicar numerosos análisis tanto a la semilla una vez que se extrajo el tejido, como al tejido extraído de la semilla. Un ejemplo es el análisis genético. Mediante los métodos conocidos en el arte, las muestras de la corona de semillas que contiene el pericarpio y el endospermo se pueden someter a ensayos para la detección de ácidos nucleicos a partir de los cuales puede derivar la información genética sobre las semillas.

Un ejemplo de dicho método es el que sigue. La semilla separada se puede sumergir en una mezcla para reacción en cadena de la polimerasa o PCR (por sus siglas en inglés, Polymerase Chain Reaction) en preparación para cualquier número e an s s e . n e ec or pue e generar una se a represen a va e a g n aspecto de la PCR a partir del cual puede derivar la genotipificación. Los detalles de dicha señal y su uso son ampliamente conocidos. Una variedad de detectores de PCR se encuentran comercialmente disponibles. Un ejemplo es un detector óptico para PCR (por ejemplo, el detector de PCR en tiempo real Chromo4™ de Bio-Rad Laboratories, Inc, Life Science Research Group, 2000 Alfred Nobel Drive, Hercules, CA 94547 USA). Por ejemplo, una porción seccionada del endospermo se puede triturar, extraer y amplificar mediante PCR u otro proceso de amplificación.

En un enfoque de PCR, se pueden diseñar cebadores oligonucleotídicos para uso en la reacciones de PCR para amplificar las correspondientes secuencias de ADN a partir del ADNc o el ADN genómico extraído de cualquier planta de interés. Los métodos para diseñar cebadores de PCR y clonación por PCR son generalmente conocidos en el arte y se revelan en, ínter alia, Innis y colaboradores, eds. (1990) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Academic Press, Nueva York); Innis y Gelfand, eds. (1995) PCR Strategies (Academic Press, Nueva York); e Innis y Gelfand, eds. (1999) PCR Methods Manual (Academic Press, Nueva York), que se incorporan en la presente por referencia en su totalidad. Los métodos conocidos de PCR incluyen, mas no se limitan a: métodos que usan cebadores en pares, cebadores anidados, cebadores específicos individuales, cebadores degenerados, cebadores específicos para genes, cebadores específicos para vectores, cebadores parcialmente discordantes y similares.

En las técnicas de hibridación, toda o parte de la secuencia nucleotídica se usa como una sonda que se híbrida en forma selectiva con otras correspondientes secuencias nucleotídicas presentes en una población de fragmentos de ADN genómico clonado o fragmentos de ADNc (es decir, genotecas de ADNc o . fragmentos de ADN genómico, fragmentos de ADNc, fragmentos de ARN u otros oligonucleótidos, y pueden marcarse con cualquier marcador detectable. Los métodos de preparación de las sondas para hibridación y para construcción de genotecas genómicas son generalmente conocidos en el arte.

Otro análisis podría ser el análisis a nivel celular. Un ejemplo con respecto al maíz se describe en Gabriella Consonni y colaboradores: Genetic Analysis as a Tool to Investígate the Molecular Mechanisms Underlying Seed Development in Maize, Annals of Botany 2005 96(3):353-362, que se incorpora por referencia en la presente.

Otro ejemplo más es el análisis en nanoescala. Véase, por ejemplo, George H.H. y colaboradores: Analysis of Detergent-Resistant Membranes in Arabidopsis. Evidence for Plasma Membrane Lipid, Plant Physiol. enero de 2005; 137(1): 104-116, que se incorpora por referencia en la presente.

El análisis químico es otro ejemplo. Se puede llevar a cabo una variedad de evaluaciones para identificar un rasgo químico del tejido, o con otros fines. Otros procedimientos o análisis, por supuesto, son posibles. El paso de extracción del tejido provee una muestra para tales análisis. El técnico con experiencia en la materia está familiarizado con los diferentes análisis y evaluaciones que pueden realizarse sobre la semilla.

En el paso 207, se registran los resultados de los análisis del paso 206. Típicamente, los resultados se registran en una base de datos electrónica, pero se pueden registrar en cualquiera de otras formas, tales como tinta sobre papel. En el paso 208, se realiza una determinación en cuanto a si el número deseado de semillas candidato ha sido analizado. De no haberse analizado el número deseado , repiten los pasos 204 a 208 sobre la semilla adicional. Una vez que se analizó el número deseado de semillas, se comparan los resultados de los análisis en el paso 210. En forma opcional, los análisis se pueden comparar con los resultados de los ensayos previos para la misma semilla y/o con los datos de la semilla progenitora u otra semilla no relacionada.

En el paso 21 1 , se selecciona una muestra sobre la base de la comparación del paso 210. Una vez terminado el análisis, los resultados o la información del análisis se pueden usar para, por ejemplo, distinguir una semilla de otra semilla, o identificar un rasgo de la semilla. Esto se puede usar para seleccionar una semilla por sobre la otra, o seleccionar una semilla a causa de su rasgo. Por supuesto, cualquier número de otros rasgos pueden ser de interés. Los ejemplos de dichos rasgos pueden incluir tolerancia a herbicidas, tolerancia a enfermedades, resistencia a insectos, resistencia a plagas, rasgos de contenido nutricional, rasgos agrónomos, rasgos de uso industrial, rasgos de contenido de aceite, rasgos de contenido de ácido graso, rasgos de tolerancia ambiental, u otros rasgos de interés. Mediante el muestreo no destructivo efectivo de una semilla, y mediante un ensayo apropiado de genotipificación, se pueden identificar las semillas que tienen rasgos particulares (tales como los rasgos indicados por la presencia de marcadores genéticos).

Tal como se ilustra mediante el diagrama de la FIGURA 6, la selección se puede realizar a partir de una pluralidad de diferentes semillas candidato. Las diferentes semillas candidato 1 ,2,...., n son identificadas y recolectadas (paso 202). Una primera semilla de muestra 1 (paso 203) es procesada a través de los pasos 204, 205 y 206, y se registran los datos o un resultado de la evaluación del paso 206 (paso 207). Una o más semillas de muestra distintas (por ejemplo muestra(s) 2, n se procesan en orma s m ar pasos - y os resu a os e a evaluación se almacenan para cada una (207) en correlación con su información de identificación (202). Esto brinda una base para la comparación entre dos o más de las muestras (paso 210) y la posterior selección entre las dos o más (paso 211) de las semillas que se consideran deseables (por ejemplo, para investigación adicional o producción comercial). Tal como se indica en la FIGURA 6, la comparación entre las muestras se puede basar en cualquiera entre una variedad de factores aptos para análisis con evaluaciones específicas para semillas de las muestras, y/o en forma opcional, semillas progenitoras u otras semillas no relacionadas.

Es importante destacar que la extracción no destructiva del tejido y el análisis permiten que dicha identificación se realice sin sembrar la semilla y esperar a evaluar una muestra de tejido de su planta en desarrollo ni tener que usar tierra o espacio de invernadero, trabajo ni provisiones para sembrar y cultivar la semilla en plantas. La extracción controlada, precisa y no destructiva del tejido de semilla para evaluación -o para obtener acceso al tejido o estructura subyacente relevante para evaluación- permite que, mediante el análisis, se realicen selecciones basadas en el tejido de la semilla, no en una planta desarrollada a partir de la semilla. Como puede apreciarse, esto representa un potencial ahorro sustancial en tiempo, trabajo y recursos -con inclusión de recursos de tierra- para los procesos de selección para las compañías de semillas. La extracción no destructiva del tejido controlada y precisa es apta para automatización sustancial, mejorando así el rendimiento y la eficiencia de los procesos de selección de plantas.

Las FIGURAS 7A a 7C ilustran una manera en la cual la semilla puede ser almacenada. En la FIGURA 7A, se almacena la semilla en cavidades individuales 240 de una bandeja de semillas 218. Las cavidades individuales son indexadas y los s gnos n ca vos e s s ema e n exac n se pue en co ocar so re a p aca. or consiguiente, para la bandeja de semillas 218 ilustrada, las muestras pueden referenciarse por letra de columna y número de fila. Por supuesto, se pueden usar otros sistemas de indexación y otras configuraciones, con inclusión de configuraciones en círculo o espiral. De esta manera, las semillas se pueden almacenar en forma aislada y singular para que cada semilla se pueda mantener. Las semillas también se pueden almacenar en envases blister; véase, por ejemplo, el documento US2009/0077932, que se incorpora en la presente por referencia. Por supuesto, varios otros tipos de recipientes de varias formas pueden ser utilizados, con inclusión de una bolsa, un sobre, una bandeja de burbujeo, una bandeja con compartimientos reutilizables, una bandeja de propagación, una bandeja en forma de concha de almeja, una cinta de semillas, una bandeja de ensayo, o cualesquiera recipientes similares.

Los sistemas automatizados se pueden usar para la manipulación de las semillas. Un sistema de almacenamiento indexado ayuda a facilitar la manipulación automática de la semilla. El sistema automatizado debería mantener las semillas aisladas y separadas, de tal manera que cada semilla se pueda identificar individualmente. El sistema de manipulación de semillas automatizado se puede implementar en cualquiera entre numerosas formas que pueden incluir sistemas al vacío, sistemas de aire presurizado, sistemas mecánicos y otros tipos de sistemas. El proceso de redisposición y reposicionamiento (paso 20 de la FIGURA 1), puede implicar extraer la semilla de un recipiente de almacenamiento (tal como una primera bandeja de semillas) y colocar la semilla en un segundo recipiente de almacenamiento (tai como una segunda bandeja de semillas). El segundo recipiente de almacenamiento puede ser un recipiente adaptado para uso con una sembradora e sem as n v uaes que rea za a operac n e sem ra.

Por ende, se han descrito los métodos y sistemas para la administración de semillas individuales. Se contemplan numerosas variaciones, opciones y alternativas, tales como las que puedan ser evidentes para el técnico experimentado, beneficiado por esta divulgación.

Claims (39)

REIVINDICACIONES

1. Un método para administrar semillas, caracterizado porque comprende: muestrear en forma no destructiva y evaluar el tejido de semillas individuales para obtener datos de evaluación para cada una de las semillas individuales; almacenar los datos de evaluación e identificadores de semillas asociados con cada una de las semillas individuales en un almacén de datos; seleccionar un subconjunto de semillas individuales para siembra basándose al menos parcialmente en los datos de evaluación; y sembrar el subconjunto de semillas individuales.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque los datos de evaluación comprenden al menos uno entre: un dato genético, un dato químico, un dato de procedencia y un dato físico.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la selección del subconjunto de semillas individuales se basa al menos parcialmente en al menos uno entre: un dato genético, un dato químico, un dato de procedencia y un dato físico.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el subconjunto de semillas individuales comprende semillas de una pluralidad de recipientes.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la siembra se basa en la configuración deseada de una parcela o un campo.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la configuración deseada comprende la ubicación relativa del subconjunto de semillas.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la configuración deseada comprende la posición geoespacial de cada semilla dentro del subconjunto de semillas individuales.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la siembra incluye, además, modificar la configuración deseada sobre la base de una o más condiciones de excepción para brindar una configuración de la siembra tal como ocurre.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la siembra que se está realizando con una sembradora de semillas se adapta para recopilar datos sobre la siembra de las semillas individuales.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende, además, comunicar los datos sobre la siembra de las semillas individuales desde la sembradora hasta el almacén de datos.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende, además, almacenar cada uno de los subconjuntos de semillas individuales en una primera disposición definida dentro de uno o más recipientes de almacenamiento.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque se provee un identificador de recipiente para cada uno de los uno o más recipientes de almacenamiento.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11 , caracterizado porque al menos uno de los uno o más recipientes de almacenamiento provee el almacenamiento de una pluralidad de semillas singulares.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque se asocia un identificador de posición con cada una de las semillas singulares dentro de cada uno de los uno o más recipientes de almacenamiento.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 11 , caracterizado porque comprende, además, mover el subconjunto de semillas individuales en la primera disposición definida dentro de un primer conjunto de uno o más recipientes de almacenamiento a un segundo conjunto de uno o más recipientes de almacenamiento.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque los datos de evaluación incluyen datos indicativos de la presencia o ausencia de marcadores genéticos asociados con al menos un rasgo seleccionado entre el grupo conformado por: un rasgo de rendimiento, un rasgo de resistencia a enfermedades, un rasgo de resistencia a insectos, un rasgo de resistencia a herbicidas y un rasgo de tolerancia a tensión ambiental.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el muestreo no destructivo incluye orientar las semillas individuales con relación a un láser y separar una porción de cada una de las semillas individuales usando el láser.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la pintura magnética sobre las semillas individuales ayuda a orientar las semillas individuales.

19. Un método para la administración de datos de semillas, caracterizado porque comprende: mantener, dentro de un almacén de datos, datos que comprenden al menos uno entre: datos de evaluación para semillas individuales, datos de selección para las semillas individuales, datos de almacenamiento para las semillas individuales, y datos de siembra para las semillas individuales; enviar un subconjunto de los datos desde el almacén de datos para uso en una operación de trabajo; y realizar la operación de trabajo sobre las semillas individuales.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la operación de trabajo es un proceso administrado a través de datos.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque el proceso administrado a través de datos comprende uno entre: un proceso de muestreo de tejido no destructivo, un proceso de evaluación de tejido, un proceso de evaluación de semilla, un proceso de reposicionamiento de semilla, un proceso de polinización, un proceso de toma de notas en campo, un proceso de muestreo de tejido de planta, y un proceso de siembra.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 19 caracterizado porque comprende, además, enviar datos asociados con la operación de trabajo al almacén de datos.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la operación de trabajo es una operación de muestreo de tejido.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la operación de trabajo es una operación de reposicionamiento para reposicionar una o más semillas desde un primer conjunto de uno o más recipientes de almacenamiento hasta un segundo conjunto de uno o más recipientes de almacenamiento.

25. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque al menos uno entre el primer recipiente y el segundo recipiente proviene de un conjunto conformado por una bolsa, un sobre, una bandeja de burbujeo, una bandeja con compartimientos reutilizables, una bandeja de propagación, una bandeja en forma de concha de almeja, una cinta de semillas y una bandeja de ensayo.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la operación de trabajo es una operación de siembra de semillas.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque al menos uno entre el primer recipiente y el segundo recipiente es un envase blister.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el paso de envío comprende enviar el subconjunto de los datos desde el almacén de datos hasta una pieza del equipo adaptada para realizar la operación de trabajo.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende, además, recibir datos sobre la operación de trabajo desde una máquina que realiza la operación de trabajo y almacenar los datos sobre la operación de trabajo en el almacén de datos.

30. Un sistema para administración de semillas sobre la base de una semilla individual, caracterizado porque comprende: un subsistema de evaluación para evaluar semillas individuales que se han sometido a extracción de tejido y evaluación de una manera que no es destructiva para las semillas a fin de proveer datos de evaluación para las semillas; un subsistema de selección para seleccionar un subconjunto de las semillas individuales que se basa al menos parcialmente en los datos de evaluación; un subsistema de siembra para sembrar el subconjunto de semillas individuales; y un almacén de datos para almacenar datos de administración de semillas, en donde los datos de administración de semillas incluyen los datos de evaluación.

31. El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, una trayectoria de datos entre el almacén de datos y al menos uno de los subsistemas.

32. El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, una aplicación de software para administrar al menos uno entre: prioridad para sembrar, ubicación para sembrar, proximidad para polinización, y logística de campo.

33. El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, una aplicación de software para trazar una configuración de siembra para el subconjunto de las semillas individuales.

34. El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, un subsistema de reposicionamiento para mover las semillas individuales entre los recipientes de almacenamiento.

35. El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, una aplicación de software para administración de los recipientes a fin de administrar recipientes en los cuales se almacenan las semillas.

36. Un método de administración de semillas, caracterizado porque comprende: mantener, dentro de un almacén de datos, datos que comprenden, datos de evaluación para las semillas individuales, datos de selección para las semillas individuales, datos de almacenamiento para las semillas individuales, y datos de siembra para las semillas individuales; y proveer un dato de salida a un usuario basado en los datos para ayudar al usuario en la administración de las semillas.

37. El método de acuerdo con la reivindicación 36, caracterizado porque el resultado se basa en el análisis de los datos.

38. El método de acuerdo con la reivindicación 36, caracterizado porque el resultado está asociado con al menos uno entre: control de calidad de la semilla, informe de reglamentación, ventas y marketing, caracterización de la semilla o planta, y administración del inventario.

39. El método de acuerdo con la reivindicación 36, caracterizado porque los datos de evaluación se obtienen mediante el tejido del muestreo no destructivo de las semillas individuales y la evaluación del tejido del muestreo. RESUMEN Un método para administrar semillas incluye: muestrear en forma no destructiva semillas individuales para ayudar a proveer datos de evaluación para cada una de las semillas individuales; almacenar los datos de evaluación e identificadores de semillas asociados con cada una de las semillas individuales en un almacén de datos; seleccionar un subconjunto de semillas para siembra basándose al menos parcialmente en los datos de evaluación; y sembrar el subconjunto de semillas. Un sistema para administración de semillas sobre la base de la semilla individual incluye: un subsistema de evaluación para evaluar semillas individuales del muestreo no destructivo a fin de proveer datos de evaluación para las semillas; un subsistema de selección para seleccionar un subconjunto de las semillas individuales que se basa al menos parcialmente en los datos de evaluación; y un subsistema de siembra para sembrar el subconjunto de semillas individuales.