(57)【要約】  複数の植物容器(112)の成長状態をモニタするためのシステム(110)が開示される。システム(110)は、植物容器(112)を移送するための移送システム(118)を有する。各植物容器(112)は、少なくとも一種の成長培地(114)、及び好ましくは少なくとも一つの植物標本(116)を含む。システム(110)はさらに、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を有する少なくとも一つの測定位置(130)を含む。システム(110)は、植物容器(112)を測定位置(130)に且つ測定位置(130)から連続して移送するように適合される。システム(110)はさらに、非接触容量性湿度センサ(132)を使用することにより、測定位置(130)で植物容器(112)の成長培地(114)の湿度を測定するように適合される。【選択図】図１
2014502851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の植物容器(112)の成長状態をモニタするためのシステム(110)であって、それぞれが少なくとも一種の成長培地(114)及び好ましくは少なくとも一つの植物標本(116)を含んでいる複数の植物容器(112)を移送するための移送システム(118)を有し、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を有する少なくとも一つの測定位置(130)をさらに含み、植物容器(112)を測定位置(130)に且つ測定位置(130)から連続的に移送するよう適合され、さらに、非接触容量性湿度センサ(132)を使用することにより、測定位置(130)で、植物容器(112)の成長培地(114)の湿度を測定するように適合されているシステム(110)。
【請求項２】
前記非接触容量性湿度センサ(132)が、前記植物容器(112)の下側から前記植物容器(112)の底部セクションを経て湿度測定を行う、請求項１に記載のシステム(110)。
【請求項３】
前記移送システム(118)が移送ベルト(122)を有し、前記非接触容量性湿度センサ(132)が前記移送ベルト(122)の下に取り付けられている、請求項１又は２に記載のシステム(110)。
【請求項４】
少なくとも一つの潅水ステーション(142)をさらに有し、液体を各植物容器(112)の成長培地(114)に、好ましくは自動的に添加するように適合されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項５】
前記植物容器(112)のそれぞれが、少なくとも一つの識別子(146)、好ましくは少なくとも一つのバーコード、及び/又は少なくとも一つの非接触電子識別子(146)、好ましくは少なくとも一つのRFIDタグを有し、前記システム(110)が、前記測定位置(130)に現在位置付けられている前記植物容器(112)を識別するように適合されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項６】
少なくとも一つのモニタリングシステム(143)をさらに有し、前記モニタリングシステム(143)が、前記植物容器(112)内の前記成長培地(114)の湿度を、好ましくは前記植物標本(116)の関数として且つ/又は時間の関数としてモニタするように適合されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項７】
前記植物標本(116)の画像を獲得するための少なくとも一つの撮像システム(138)をさらに有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項８】
前記植物標本(116)の少なくとも一つの成長パラメータを測定するための少なくとも一つの測定デバイス(136)をさらに有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項９】
前記少なくとも一つの成長パラメータが:前記植物標本(116)の高さ;前記植物標本(116)の幅;前記植物標本(116)の色のパラメータ;葉の数;前記植物標本(116)の少なくとも一つの構造;前記植物標本(116)における花の存在;前記植物標本(116)の生物体量の体積を特徴付けるパラメータ;前記植物容器(112)内の前記植物標本(116)及び/又は前記成長培地(114)の生化学的含量を特徴付けるパラメータ;前記植物標本(116)の根の成長を特徴付けるパラメータから選択される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム(110)。
【請求項１０】
複数の植物容器(112)の成長状態をモニタするための方法であって、各植物容器(112)が、少なくとも一種の成長培地(114)、及び好ましくは少なくとも一つの植物標本(116)を含み、前記植物容器(112)が、少なくとも一つの測定位置(130)に且つ少なくとも一つの測定位置(130)から順次移送され、前記測定位置(130)にある前記容器(112)の前記成長培地(114)の湿度が、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を使用することにより測定される方法。
【請求項１１】
成長状態を制御するためのシステム(110)を指す請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム(110)が使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
各植物標本(116)の水消費量がモニタされ、好ましくは記録される、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の植物標本(116)の成長状態を追跡するための追跡方法であって、前記複数の植物標本(116)が、複数の植物容器(112)内の成長培地(114)で成長しており、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法が、各植物容器(112)内の湿度を制御するために使用され、各植物容器(112)内の湿度がデータベース(156)に、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本(116)の関数として記憶される追跡方法。
【請求項１４】
各植物標本(116)ごとのその他の少なくとも一つの成長パラメータが、データベース(156)に、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本(116)の関数として記録される、請求項１３に記載の追跡方法。
【請求項１５】
渇水試験及び/又は水使用効率試験が行われ、様々な植物標本(116)が、ある期間にわたって水が不足した状態又は水が少量の状態に供され、水が不足した状態又は水が少量の状態に対する前記植物標本(116)の反応が記録される、追跡方法を指す、請求項１３又は１４に記載の追跡方法。
【請求項１６】
少なくとも一つの種類の複数の植物(116)を、制御された気候条件の環境下、均一な特性の成長培地(114)が充填された複数の植物容器(112)内で、液体を制御状態で供給しながら成長させるステップと、前記植物容器(112)内の全ての植物(116)の、環境内の条件に対する少なくとも実質的に均一な曝露を確実にするために、必要に応じて前記環境内の前記植物容器(112)の位置を変更するステップとを含み、さらに、前記植物(116)の表現型特性を比較することにより、さらなる育種のため又は商用のために植物(116)を選択するステップを含み、前記植物容器(112)は、移送システム(118)によって測定位置(130)に且つ測定位置(130)から連続して移送され、前記測定位置(130)における前記植物容器(112)の前記成長培地(114)の湿度が、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を使用することにより測定される、植物(116)を育てるための方法。
【請求項１７】
表現型のスコアリングに基づいて最も望ましい遺伝子型を選択するための、表現型解析用に改善された植物(116)の成長方法であって、それらの成長サイクル中に自動的に植物(116)を変位させて、特定のミクロ環境に長時間曝されないようにするステップと;少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を使用することによって、前記植物(116)の成長培地(114)の湿度を測定するステップと;前記湿度を制御するステップとを含む方法。
【請求項１８】
成長植物(116)のストレス耐性を迅速分析するための方法であって:
ストレス条件下で前記植物(116)を成長させるステップ;
少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ(132)を使用することにより、前記植物(116)の成長培地(114)の湿度を測定するステップ;及び
前記湿度に基づいて、前記植物(116)のストレス耐性を分析するステップ
を含む方法。
【請求項１９】
植物(116)を育てるための方法における、非接触容量性湿度センサ(132)の使用。
【請求項２０】
渇水スクリーンにおける非接触容量性湿度センサ(132)の使用。
【請求項２１】
植物容器(112)内の含水量を測定するための、非接触容量性湿度センサ(132)の使用。
【請求項２２】
好ましくは、複数の植物容器(112)の成長状態をモニタするためのシステム(110)を指す、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム(110)を使用することにより、植物標本(116)の個体群を提供するための方法であって:
所定の育種結果、好ましくは最適な育種結果をもたらす標準的な潅水条件を決定するステップ;
標準的な潅水条件よりも低い潅水条件を含めた渇水条件を決定するステップ;
渇水条件を使用することにより、少なくとも一種の成長培地を含んだ少なくとも一つの植物容器で植物標本(116)の個体群を育てるステップ
を含む方法。
【請求項２３】
前記植物標本(116)の個体群を育てる間、非接触容量性湿度センサ(132)を、前記渇水条件をモニタするために使用する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記植物標本(116)の育種が、前記植物標本の開花の前に渇水条件を使用することによって行われ、その後、好ましくは標準的な潅水条件が使用される、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記渇水条件は、前記成長培地が少なくとも一つの所定の上限レベルまで潅水されるような、前記成長培地の潅水を含み、再潅水は、前記成長培地の湿度が少なくとも一つの所定の下限レベルまで低下するや否や行われ、前記渇水条件が少なくとも二回の渇水サイクルを含み、各サイクルでは、少なくとも一つの所定の上限レベルまでの潅水と、その後の、少なくとも一つの所定の下限レベルへの低下とが行われる、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記渇水条件が、標準条件と比べて20%から80%の時間平均値まで、好ましくは標準条件と比べて40%から70%の時間平均値までの、前記成長培地の潅水を含む、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の方法により生成された、植物標本(116)の個体群。
【請求項２８】
少なくとも一つのエフェクター条件の表現型効果を決定するための方法であって、請求項２７に記載の植物標本(116)の個体群を、少なくとも一つのエフェクター条件に供するステップと、前記植物標本(116)の少なくとも一つの成長パラメータを決定するステップとを含む方法。
【請求項２９】
前記個体群の少なくとも二つの植物標本(116)を、異なるエフェクター条件に供し、前記少なくとも二つの植物標本(116)の成長パラメータを比較する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の植物容器に関して成長状態をモニタするためのシステム及び方法に関する。本発明はさらに、複数の植物標本の成長状態を追跡するための、追跡方法に関する。本発明はさらに、植物を生育するための方法、表現型のスコアリングに基づいて最も望まれる遺伝子型を選択するために、表現型解析を行うための植物の改善された成長方法、及び成長植物のストレス耐性を迅速分析するための方法に関する。本発明はさらに、植物を生育する過程での非接触容量性湿度センサの使用、渇水スクリーンでの非接触容量性湿度センサの使用、及び植物容器内の含水量を測定するための、非接触容量性湿度センサの使用に関する。本発明はさらに、植物標本の個体群を提供するための方法と、この方法により生成された植物標本の個体群とに関する。
【０００２】
この種類のシステム、方法、及び使用は、農業研究及び製造の全ての分野に、さらに植物又は植物標本に関する化学的及び/又は生物学的な技術の全ての分野に適用されてもよい。好ましくは本発明によるシステム及び方法は:最適な成長状態の試験及び/又は評価;特定のタイプのストレスに対する植物の耐性の試験;特定の肥料及び/又は栄養素の試験;一つ以上の所望の性質を有する植物の選択及び/又は生育;肥料及び/又は殺有害生物剤による植物又は植物標本の処理など、特定の処理の効果及び/又は有効性の試験の一つ以上など、植物の試験及び植物を処理するための方法の試験をする技術分野に適用されてもよい。しかし、本発明のその他の適用が可能である。
【背景技術】
【０００３】
伝統的に、農業及び植物育種の技術分野において様々な目的で、最適な成長条件の決定及び/又は制御は、成功した農業従事者又は育種家の最も重要な技能の一つである。しかし多くの場合、最も優れた懸命に取り組まれた農業であっても、植物が、気候変動、成長培地の性質の変化、又はその他の制御できない外的影響などの様々な又は制御できない条件に曝されるのを防ぐことができなかった。しかし外的影響のこれらの変動は、多くの場合、植物のある特定の処理の影響の比較及び/又は異なるタイプの植物の比較など、特定の生育結果を比較ができる可能性に対して好ましくない影響を与える。
【０００４】
これらの理由に起因して、様々なタイプの植物の成長条件のより精密な決定及び/又は制御を可能にする、いくつかの技法が近年開発されてきた。たとえば、WO 2004/068934 A2は、制御された栄養素の供給及び給水によって気候条件が制御された環境において、均一な特性の成長培地が充填された容器の列で、ある種の植物を成長させるステップを含む、植物を生育させるためのプロセスを開示する。このプロセスはさらに、容器内の全ての植物を、環境内の条件に対して少なくとも実質的に均一に確実に曝露するために、必要に応じて環境内で容器の位置を変更するステップを含む。このプロセスはさらに、植物の表現型特性を比較することにより、商用のためさらに生育させる植物を選択するステップを含む。
【０００５】
同様に、EP 1 433 377 A1は、内部で一種以上の植物を成長させる容器と併せて使用するのに適した装置であって、それに関連付けして、照会信号を受信し自動的に応答して一意的識別子信号を伝送するためのデバイスを有する装置を開示する。装置は、容器を移動させるように容器を支持することができる移送器手段、照会信号を伝送するための手段、識別子信号をデジタル出力として記録するための手段、及びデジタル出力を供給してデータを指定フォーマットでデータベースに記憶させ、容器に関連したデータの比較を行うコンピュータ手段を含む。
【０００６】
上記の従来技術の文書は、主に、多数の植物に成長条件を提供し且つ/又は制御するのに適切なシステムに関する。しかし制御された環境条件下であっても、例えば水又は液体又は栄養素の必要性は特定の植物に依存する可能性があるので、成長条件は植物ごと及び容器ごとに様々である可能性がある。すなわち、一例として、各成長容器内の湿度は、同一の環境条件にも関わらず様々になる可能性がある。したがって、植物の実際の成長条件を決定するのに適切な、多数の分析技法が開発されてきた。
【０００７】
光学的技法に加え、成長条件を決定するためのその他のタイプのセンサも公知である。たとえば、従来の計量技法が公知である。しかし、土の湿度をモニタするためのそのような計量技法は、容器を計量器上に置くために、複雑な技術的システムを必要とする。その後、容器は、計量されるために平衡に達しなければならない。このように、これらのシステムは、ハイスループットスクリーニングのプロセスを低速化させる。さらに、測定された重量は、含水量に変換される必要がある。したがって土の乾燥含量及び容器の重量を測定する必要があり、その後の容器の全ての取扱いは、土が失われないように行わなければならない。
【０００８】
さらに、CN 0201349436 Yは、植木鉢、湿度センサ、制御器、及び送水管からなる、自動花潅水制御器であって、湿度センサが植木鉢の土に埋め込まれているものを開示する。土中の湿分含量が減少すると、湿度センサは、花への潅水を実現するために、水不足信号を制御器に送出する。
【０００９】
土に埋め込まれた湿度センサに加え、その他のタイプの湿度センサが公知である。例えばWO 2010/031773 A1は、植物材料を成長させるための基材中の含水量の値を決定する、植物成長基材含水量測定デバイスを開示する。デバイスは、第一の電極と、第二の電極と、第一の電極及び第二の電極に接続された制御手段とを含み、制御手段は、第一の電極と第二の電極との間のキャパシタンスを登録するための検出手段と、登録されたキャパシタンスから、基材中の含水量の値を推測する計算手段とを含む。
【００１０】
同様に、WO 93/13430 A1は、植物の水和状態を非侵襲的にモニタするためのシステムであって、植物部分の水和状態キャパシタンスを感知するため植物部分に載置されるように適合された、複数の伝導素子を含んだタイミングキャパシタを含むシステムを開示する。さらに、キャパシタンス-周波数コンバータがタイミングキャパシタに電気接続され、タイミングキャパシタに電位が供給される。
【００１１】
さらに、C.M.K. Gardnerら: Soil Water Content Measurement with a High-Frequency Capacitance Sensor, Journal of Agricultural Engineering Research (1998) 71、395-403では、土中水含量の容量性モニタリングの詳細が開示されている。特に、土中に挿入されるプローブ及び/又は電極を使用した容量性湿度測定の基本原理が、較正技法も含めて開示されている。
【００１２】
一方、湿分測定用の容量性センサは、広く様々な適用例に合わせて市販されている。例えば、Feuchtemesssysteme及びIndustriekomponenten(ドイツ)から又はwww.acoweb.deを介したオンライン上で入手可能な、J. Mergl: Process Automation and Optimization with Online Moisture Measurementには、例えば品質管理のために又はプロセスフローをモニタするために、様々なタイプのバルク固形分でオンライン湿分測定を行うのに使用されてもよい、市販のセンサシステムが開示されている。
【００１３】
DE 19710591 A1には、送信器及び受信器の使用が開示されている。土を入れた植物容器を通した誘導結合により、容器の含水量が測定される。
【００１４】
米国特許第3,626,286号には、土中の湿分を測定するための計測器が開示されている。計測器は二つのプローブを使用し、それらは間に土を挟んで離して配置されている。プローブは、絶縁された金属プレート又は複数の導体で作製された平たい絶縁ケーブルであってもよい。回路は、信号をプローブに伝送する超音波発振器を有し、これは土の湿分含量に応じて可変キャパシタとして機能するものである。さらに、植物を成長させるための湿分センサの使用が開示されている。
【００１５】
EP 0 392 639 A2には、基材、又はその少なくとも一部が人工材料からなる植物を成長させるための成長生成物の、含水量の湿分を測定するための方法が、開示されている。前記基材の容量値は、二つ以上の電極間で測定される。
【００１６】
WO 2004/109238 A1には、湿度感受性ポリマーにより離間された一対の中心抵抗器の周りに抵抗器として配置構成された金属層を含む、多機能センサが開示されている。さらに、植物に隣接する土中の湿分をモニタするためにセンサを使用する、植物管理システムが開示されている。センサを、センサ用ステーク上クリップ留めし、地中に押し込む。
【００１７】
EP 1 564 542 A1には、植物成長分析システム及び方法が開示されている。画像を獲得するための画像獲得システムと、複数の植物を搬送するための搬送機構とが使用される。さらに、温度及び湿度などの環境条件の記録が開示されている。
【００１８】
米国特許出願公開第2010/0286973号には、植物育種実験の、商業的な表現型解析を対象にする方法が開示される。この方法では、少なくとも一つの場所での土のデータが収集され、これを穀物モデルに当て嵌めて少なくとも一つの場所の環境モニタリングを行うことにより、環境データを生成する。
【００１９】
WO 2010/031780 A1には、改善された植物育種システムが開示される。この文献は特に、育種システムにおける植物表現型及び植物遺伝子型の自動化ハイスループット分析の方法に関する。
【００２０】
Cattivelliら:「Drought tolerance improvement in crop plants: An integrated view from breeding to genomics」、FIELD CROPS RESEARCH、第105巻、No. 1-2、2008、1-14頁には、植物を育てる際の渇水作用の概略的な観察結果が開示されている。
【００２１】
しかし、成長状態をモニタし且つ制御する分野が進歩したにも関わらず、当技術分野で公知のデバイス及び方法は、いくつかの主要な欠点を依然として示す。
【００２２】
CN 0201349436 Yに開示されるデバイスなどの、接触プローブを使用する湿度センサは、湿度に関し、植物の土の中の限られたスペースしかモニタしないので、不都合である。さらに、このタイプの接触プローブは、植物の根に損傷を引き起こす可能性があり、プローブを土の中及び外に置くことを含めた繰り返し行われるプロービングは、土をばらばらにすることになる。さらに、プローブが土から取り出されるたびに、一部の土もプローブと共に出て来るため、繰り返し測定を行った後は容器の半分が空になり又は容器の相互汚染をもたらす可能性がある。
【００２３】
非接触法及びシステム、例えばWO 2010/031773 A1に開示された測定システムのような多くの容量測定は、典型的には、ある基材材料中の含水量をモニタ及び/又は制御するために設計される。それでも、一つの及びそれと同じ基材の連続測定は、混乱を避けるために有利であることが指摘される。しかしこれらの知見では、公知のシステムにおいて、それぞれの及び全ての植物標本をモニタ及び制御するために、多数の湿度センサを設けなければならないことになる。したがって、多数の植物及び/又は成長状態のハイスループットスクリーニングは、従来の技法に鑑みれば極めて高価で複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
したがって本発明の目的は、従来技術で公知のシステム及び方法の不利な点及び欠点を少なくとも部分的に回避する、システム及び方法を提供することである。特にシステム及び方法は、著しく少ない技術的及び経済的努力で、多数の植物及び/又は成長状態の、精密な育種、モニタリング、順化、及び試験ができるようにすべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この課題は、独立クレームに記載されるシステム、方法、及び使用によって解決される。独自の方法又は任意の組合せで実現することのできる本発明の好ましい実施形態は、従属クレームに開示される。
【００２６】
本発明の第一の態様では、複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムが開示される。システムは、単一の装置であってもよく、又は、中央に集められるように若しくは分散するように配置構成されていてもよい二つ以上の装置のいくつかを含んでいてもよい。システムが複数の装置を含む場合、装置は、機械的及び/又は電気的手段により少なくとも部分的に相互接続されていてもよく、又は独自の方法で少なくとも部分的に機能してもよい。
【００２７】
本明細書で使用される、含む(comprising)という用語又はその文法上の変形例は、記述される特徴、整数、ステップ、若しくは構成要素、又はこれらの群の存在を指定すると解釈されるが、一つ以上のその他の特徴、整数、ステップ、構成要素、又はこれらの群の存在又は付加を排除するものではない。同じことが、有する(having)という用語又はその文法上の変形例に当て嵌まり、含む(comprising)という用語の同義語として使用される。
【００２８】
本発明で使用される、モニタする(monitoring)という表現は、物理的及び/又は化学的パラメータなどの一つ以上のパラメータの検出及び/又は記録を指してもよい。パラメータは、一つ以上のデジタル及び/又はアナログ信号の測定、及び/又は、一個以上の情報の、データ記憶装置及び/又はデータベースへの記録、及び/又はパラメータのハードコピーなど、任意の方法で検出及び/又は記録されてもよい。その他のタイプの検出及び/又はモニタリングも可能である。
【００２９】
本発明で使用される、成長状態という表現は、植物の成長に影響を及ぼした可能性のある外的影響など、任意の作用又は影響に関すると考えられる。したがって成長状態には、以下の状態:土及び/又は養液栽培などの成長培地の湿度;成長培地及び/又は周囲空気中での、一種以上の分析物及び/又は化合物の存在及び/又は濃度;周囲空気の湿度含量;成長培地の温度;周囲空気の温度;光量;空間量の、一つ以上を含めてもよい。
【００３０】
成長状態のモニタリングは、一つ以上の成長状態の簡単な記録を意味することができ、且つ/又は成長状態の制御及び/又は修正を含んでいてもよい。したがってモニタリングという用語は、一つ以上の成長状態の調節及び/又は規制を意味することができる。
【００３１】
本発明で使用される植物容器という用語は、成長培地及び/又は植物又は植物標本を完全に又は部分的に取り囲む機械的支持体及び/又はケーシングを設けるなどにより、成長培地及び/又は植物又は植物標本を少なくとも部分的に保持するのに適切な、任意のタイプの容器を意味することができる。植物容器は、任意の形状のものであってもよく、ポット、ボウル、カップ、ポッド、又は任意のその他の形状を含有する群から選択されてもよい。基本的には、植物容器は、成長培地を少なくとも部分的に取り囲んでいてもよく、又は成長培地そのものの一部であってもよい。たとえば、成長培地は、機械的保護を得るために且つ崩壊するのを防止するために、少なくとも部分的に凝固していてもよい。たとえば、植物容器は、凝固した成長培地の外層を含んでいてもよく、それに対して成長培地のその他の部分は、少なくとも部分的にこの外層に含まれる。その他のタイプの植物容器も可能である。
【００３２】
システム又はシステムの少なくとも一部は、周囲空気の温度及び/又は湿度など、少なくとも一つの気候パラメータを制御することができ又は少なくともある特定の程度にまで規制することができる、温室又はその他の環境などの制御された環境内に配置されてもよい。温室などの制御された環境は、システムそのものの一部であってもよい。移送システム及び/又は測定位置は、制御された環境の内部に位置付けてもよい。
【００３３】
システムは、複数の植物容器の成長状態のモニタリングに適合される。植物容器はシステムの一部であってもよい。複数の、少なくとも二つの植物容器を設けてもよく、好ましくは複数の少なくとも五つ、最も好ましくは少なくとも十の植物容器であり、又はさらに少なくとも百の植物容器を設けてもよく、又はシステムの一部であってもよい。各植物容器は、特定の量の成長培地及び少なくとも一種の植物又は植物標本を含んでいてもよい。
【００３４】
システムは、植物容器を移送するための移送システムを有する。移送システムは、植物容器を移送するための任意の公知の手段を含んでいてもよく、例えば下記のもの:コンベヤ、好ましくはベルトコンベヤ又はバンドコンベヤ;ローラベルト;ローラコンベヤ;運動状態などの直線アクチュエータ;移送カート;グリッパ;クレーン;ロボットの一つ以上から選択されたシステムがある。しかし、指定されたシステム及び/又はその他のシステムの組合せも可能である。好ましくは移送システムは、好ましくは人によるいかなる入力又は対話も必要とせずに、植物容器を自動的に移送するよう適合される。しかしその他のタイプの移送システムも可能である。
【００３５】
上記にて概説したように、各容器は、少なくとも一種の成長培地と、好ましくは少なくとも一種の植物標本とを含む。本明細書で使用される植物標本(plant specimen)という用語は、任意の植物又は植物の一部、例えば根、茎、葉、種子、実生を指すことができる。好ましくは、各植物容器は、厳密に一種の植物又は植物標本を含有する。しかし、その他の実施形態も可能である。下記において他に明示しない限り、植物及び植物標本という用語は、これらの用語が共に一種以上の植物の全体又はその部分、例えば根、茎、葉、種子、実生を指すことができるにも関わらず、同義に使用される。単数形又は複数形の使用とは無関係に、植物(plant、plants)、植物標本はそれぞれ、複数の植物若しくは植物標本上の単一の植物若しくは植物標本を指すことができる。
【００３６】
システムはさらに、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを有する少なくとも一つの測定位置を含む。この測定位置は、容器を測定位置から又は測定位置に連続移送できるようにするために、移送システムの一つであってもそうでなくてもよい又は移送システムに接続されていてもよい、測定ステーションを含んでいてもよい。複数の測定位置を設けてもよい。本明細書で使用される「測定位置」という用語は、システムの位置及び/又は装置を示し、その内部で又はそれによって、少なくとも一回の測定を行うことができる。しかしその他のタイプの機能は、測定位置、例えば制御手段及び/又は潅水手段、例えば潅水ステーション、記録手段、コンピュータ手段、又はその他のタイプの機能、又はこれらの組合せに含まれていてもよい。
【００３７】
測定位置、例えば測定位置でシステムに含まれる一つ以上の装置は、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを有する。本明細書で使用される非接触という用語は、容器に含まれる植物又は植物標本に必ずしも直接接触している状態にはない手段を指す。非接触容量性湿度センサは、湿度測定のために、成長培地にも、植物又は植物の部分にも、必ずしも接触している必要はない。好ましくはシステムは、全測定サイクル中に、非接触容量性湿度センサのどの部分も植物又は植物標本の任意の部分に接触しないように設計される。さらに、好ましくは、非接触容量性湿度センサのどの部分も成長培地に接触しない。好ましくは非接触容量性湿度センサは、非接触容量性湿度センサのどの部分もいかなる時でも成長培地に差し込む必要なしに、植物容器の外側に位置付けられる。
【００３８】
本明細書で使用される容量性湿度センサという用語は、容量性測定原理に基づくセンサ又はセンサシステムを指す。したがって、例として、J. Merglによる上述の文献に開示された容量性センサを使用してもよい。好ましくは容量性湿度センサは、電界、好ましくは交番電界であって、成長培地を少なくとも部分的に浸出させ又は透過させ、好ましくは測定位置で容器に含まれる成長培地の全体を浸出させ又は透過させる、交番電界を生成するように適合されてもよい。成長培地及び任意選択で植物又は植物標本の湿度により誘導されたキャパシタンスの変化から、センサ又はシステムは、成長培地及び任意選択で植物又は植物標本の湿度を推定することができる。この湿度は、所与の物理単位、例えばg/cm3を有する絶対値で得られると考えられ、又は、任意のその他の方法、例えば湿度をこれらのパラメータから直接又は間接的に誘導することができるように湿度に直接又は間接的に相関させた一つ以上のパラメータを提供することなどにより、得ることができる。
【００３９】
システムは、容器を測定位置に且つ測定位置から連続して移送されるように適合される。特に移送システムは、この連続移送をもたらすように適合されてもよい。連続移送は、一つ又は複数の植物容器が測定位置に移送されて湿度センサにより測定され、その後、少なくとも一つのその他の植物容器又は植物容器の群が、その後の時点で測定位置に移送されることを意味することができる。好ましくはシステムは、容器を測定位置に且つ測定位置から均等な時間間隔で移送するように、即ち測定位置への第一の植物容器の移送と測定位置への次の植物容器の移送との間の時間間隔が全ての植物容器で等しくなるように適合される。その他の実施形態も可能である。一つの測定位置又は複数の測定位置が設けられてもよい。移送は、段階的に又は連続的に又はこれらの組合せで行ってもよい。
【００４０】
システムはさらに、非接触容量性湿度センサを使用することにより、測定位置で、容器の成長培地の湿度を測定するよう適合される。このため、上記にて概説された又は指定された従来技術の文献の一つ以上に概説された、容量性湿度測定法を使用してもよい。湿度の測定の結果は:測定結果の表示、測定結果の記憶及び/又は記録、データベースへの測定結果の記憶、測定結果のハードコピーの出力から選択された処理などの、システムによるさらなる処理に供してもよい。指定された可能性及び/又はその他の可能性の組合せも実現可能である。
【００４１】
従来技術のシステムの多くとは対照的に、本発明の利点は、非接触容量性湿度測定が実現可能であることにある。システムは、非接触状態で、植物容器内の含水量を決定するように適合される。例えば非接触容量性湿度センサは、ドーム形状の測定領域を生成して、非接触容量性湿度センサの上、下、又は隣りにあるこのドーム形状領域内の部分の含水量を測定することができるように、適合されてもよい。ドーム形状の測定領域は、湿度プローブを使用する公知の測定とは対照的に、容器内の全成長培地の含水量を測定することができるように、測定位置にある少なくとも一つの植物容器の領域を完全に覆ってもよい。さらに、重量測定からの含水量の計算など、複雑な計算及び/又は測定を回避することができる。さらに、非接触測定を使用することによって、土又は任意のその他の成長培地の損失を回避することができる。さらに、土の構造又は成長培地の構造の乱れが、根に対する潜在的な損傷と同様に回避される。
【００４２】
システムは、ハイスループットスクリーニング測定を、好ましくは自動化された方法で行うように適合させてもよい。測定は、光学システムでの反射を制限するなど、複雑な測定手順を必要とせずに、流れるように行うことができる。
【００４３】
上述のように、移送システムは、様々な方法で設計されてもよい。好ましくは移送システムは、全ての容器を測定位置に繰り返し移送するように適合された閉ループシステムであってもよく、又はこの閉ループシステムを含んでいてもよい。本明細書で使用される閉ループシステムという表現は、複数の植物容器を所定の順序で移送することが可能な移送システムを指し、この移送システムは、植物容器を繰り返し且つ連続的に、所定の順序で測定位置に移送することが可能である。たとえば好ましくは、移送システムは、任意の形状の移送サークルを含み、この移送サークルは、移送サークルの第一のセクション使用することによって各植物容器を繰り返し測定位置に移送し、移送サークルの第二のセクションを使用することによって測定位置から植物容器を移送することが可能であり、この第二のセクションは、第一のセクションに、好ましくは測定位置の外側で接続されているものである。しかし、その他の移送システム、例えば、植物容器を測定位置に移送するための一つ以上のロボット又はその他の移送装置を使用する移送システムも可能である。
【００４４】
好ましくは、複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムは、所定の時点及び/又は所定の時間間隔で、好ましくは週に少なくとも一回又はさらに一日に一回、各容器を測定位置に移送するように適合される。この実施形態は、例えば、各植物容器の位置をモニタすることによって、及び上述の条件が満たされるように移送速度を適合させることによって、実現されてもよい。或いは又は追加として、移送システムは、複数の所定の移送場所を含んでいてもよく、その場所のそれぞれは、移送ベルトの所定の床面積など、少なくとも一つの植物容器によって占有されていてもよい。移送場所は、数秒、数分、又は数時間といった時間間隔のように所定の時間間隔が経過するや否や、新しい移送場所を測定位置に送り込むなどして、所定の時間間隔で測定位置に連続的に移送されてもよい。移送場所は、移送システムの特定のプラットフォーム又は床面積、例えば均等に間隔を開けて配置されたプラットフォームを含有していてもよく、各植物容器はプラットフォーム上に位置決めされていてもよい。その他の移送場所又はその他のタイプの移送システムも可能である。
【００４５】
好ましい実施形態では、非接触容量性湿度センサは、植物容器の底部セクションを経て植物容器の下側から湿度測定を行っており、又は行うように適合されていてもよい。したがって非接触容量性湿度センサは、植物容器の底部セクションから浸出する交番電界などの電界を発生させるように、適合されていてもよい。例えば上述のように、非接触容量性湿度センサは、底部セクションを経て植物容器から浸出し、好ましくは植物容器の全内容物を覆う、ドーム形状の電界を発生させるように適合されてもよい。
【００４６】
好ましくは、非接触容量性湿度センサは、測定位置で植物容器の下に位置付けられていてもよい、一つのコンパクトセンサユニットを含んでいてもよい。したがって、J. Merglによる上述の文献に開示されたセンサユニットを使用してもよい。しかし、非接触容量性湿度センサは、その他のタイプのセンサであってもよく、又はその他のタイプのセンサを含んでいてもよい。
【００４７】
好ましくは、非接触容量性湿度センサは、植物容器の全内容物の湿度を測定するように適合され、これは、それぞれの植物容器に含まれる少なくとも成長培地の全内容物が、測定位置に位置付けられたことを意味する。さらに非接触容量性湿度センサは、植物容器に含有されている植物の湿度を測定するように適合されてもよい。
【００４８】
上述のように、非接触容量性湿度センサは、好ましくは電界を、好ましくは交番電界を発生するように適合されていてもよい。好ましくは非接触容量性湿度センサは、10MHzから300MHz、好ましくは80MHzから150MHzで動作することができる。これらの周波数は、プラスチック材料、クレー、セラミック材料、石、布、又は植物容器に典型的に使用されるその他の材料など、植物容器の典型的な材料を経て浸出させるのに十分適切である。さらにこれらの周波数は、土、布、養液栽培、又はその他の成長培地など、典型的な成長培地を経て浸出させるのに十分適切である。
【００４９】
非接触容量性湿度センサは、湿度を特徴付ける少なくとも一つの測定信号を発生させるように適合させてもよい。この少なくとも一つの測定信号は、単一の信号であっても一連の信号であってもよい。測定信号は、アナログ及び/又はデジタル信号を含んでいてもよい。測定信号は、電気信号、例えば電圧及び/又は電流信号、及び/又はデジタル電気信号であってもよい。好ましくは非接触容量性湿度センサは、少なくとも一つの電圧信号、好ましくは0VDCから10VDCの電圧信号、及び/又は電流信号、好ましくは0mAから20mAの電流信号を発生させるように適合されてもよい。しかし、その他の実施形態も可能である。
【００５０】
上述のように、移送システムは、様々な方法で設計されてもよく、一つ以上のタイプの移送装置を含んでいてもよい。好ましくは移送システムは、少なくとも一つの移送ベルトを含む。この実施形態において、好ましくは非接触容量性湿度センサは、移送ベルトの下に、好ましくは測定位置で取り付けられてもよい。しかし、代替として又は追加として、上述のようなその他のタイプの移送装置が実現可能である。
【００５１】
測定位置に加え、システムはさらに、少なくとも一つの潅水ステーションを有していてもよく、このシステムは、液体を各植物容器の成長培地に、好ましくは自動的に添加するように適合されてもよい。一つ以上の潅水ステーションを設けてもよい。潅水ステーションは、少なくとも部分的に測定位置に一体化されてもよく、又は代替として若しくは追加として、システムは、少なくとも一つの別々の潅水ステーションを、測定位置から独立して含んでいてもよい。
【００５２】
本明細書で使用される潅水ステーションという用語は、液体を成長培地に添加するように適合されたシステムの装置を指す。したがって潅水ステーションは、一つ以上の液体供給器、及び一つ以上のオリフィス、又は液体を成長培地に与えるように適合されているその他のタイプの装置、例えばキューブ、バルブ、ノズル、タップ、噴霧器、又は指定された装置及び/又はその他の装置の任意の組合せを含んでいてもよい。
【００５３】
さらに、本明細書で使用される液体という用語は、少なくとも部分的に液体状態にある任意の物質を指してもよい。好ましくは液体という用語は、水性物質、例えば純水、又は塩、栄養素、肥料、殺有害生物剤の一種などの一種以上の成分を含有する水を指す。したがって生理食塩水を使用してもよく、植物容器に添加してもよい。各植物容器、好ましくは各植物容器の成長培地への液体の添加は、自動的に、半自動的に、又は非自動的に行ってもよく、液体の自動添加が好ましく、即ち人の干渉及び/又は介入の必要がない液体の添加が好ましい。
【００５４】
システムは、各植物容器で又は各植物容器の成長培地で湿度を自動的に制御するように適合されてもよい。本明細書で使用される制御という用語は、所定レベルへの、好ましくは自動的な、湿度の調節を指す。システムは、各植物容器の成長培地の湿度を規制するように適合されてもよい。本明細書で使用される規制という用語は、湿度の実際の値を少なくとも一つの所定の目標値と比較し、この比較から、成長培地の湿度に影響を及ぼす少なくとも一つの作動変数、例えば潅水ステーションに作用する作動変数を発生させるプロセスを指す。しかしその他のタイプの潅水ステーションも実現可能である。
【００５５】
好ましくはシステムは、各植物容器の成長培地に液体を、所定の湿度レベルに、好ましくは自動的に添加するように適合されてもよい。上述のように、この液体の添加は、好ましくは制御された又はさらに規制された方法で行ってもよい。好ましくは、少なくとも一つの所定の湿度レベルは、コンピュータシステム及び/又は手作業などによって調節されてもよい。好ましくは、所定の湿度レベルは、各植物容器ごとに個々に適合可能であってもよい。
【００５６】
他の好ましい実施形態では、システムは、少なくとも一つの植物容器、好ましくは全ての植物容器の湿度を評価することによって、システムの機能不全を自動的に認識するように適合されてもよい。好ましくはシステムは、少なくとも一つの任意選択の潅水ステーションの機能不全を自動的に認識するように、適合されてもよい。したがってシステムは、植物容器の一つ以上又は好ましくは全ての湿度レベルが所定の下限以下であることを認識するように適合されてもよく、したがって、潅水ステーション及び/又は植物容器を潅水ステーションに移送する移送システムの機能不全を自動的に認識するように、適合されてもよい。
【００５７】
機能不全が認識された場合、システムはさらに、一つ以上の所定の安全対策を、好ましくは自動的にとるように適合されてもよい。したがってシステムは、システムの機能不全、好ましくは潅水ステーションの機能不全が認識された場合、以下の動作:警告を表示し且つ/又は少なくとも一つの音響及び/又は視覚による警告信号を出力し、且つ/又はシステムの少なくとも一つの別の構成要素若しくは少なくとも一つの外部構成要素に知らせることなどによる、警告の出力;システムの全動作の停止;移送システムの全動作の停止;データベースに機能不全を記録し、好ましくは少なくとも機能不全の時点及び/又は機能不全のタイプを含むエントリーを記録することなどによる、機能不全の記録の一つ以上を行うように適合されてもよい。しかし、代替として又は追加として、例えば植物容器に添加される液体の量を一時的に増加させることによって、各植物容器に添加される液体の量を調節するなど、その他のタイプの安全対策をとってもよい。
【００５８】
他の好ましい実施形態では、植物容器のそれぞれは、少なくとも一つの識別子を有していてもよい。好ましくは、これらの識別子は、以下の識別子:バーコード;非接触電子識別子、好ましくは少なくとも一つの無線周波数識別タグ(RFIDタグ)の一つ以上であってもよく、又はこれらの識別子の一つ以上を含んでいてもよい。しかし、代替として又は追加として、その他のタイプの識別子も可能である。好ましくは、少なくとも一つの識別子は、少なくとも一つの非接触識別子、即ち読取り機構と識別子との間にいかなる物理的接触もない状態で識別子から読み取ることのできる、少なくとも一個の情報を含んだ識別子を含む。各植物容器は、一つ以上の識別子を含んでいてもよい。少なくとも一つの識別子は、識別子を植物容器の材料に且つ/又は植物容器の表面に、好ましくは外面に一体化することによって、且つ/又は識別子を植物容器の内部スペースに一体化することによって、例えば識別子を植物容器内の成長培地に実装することによって且つ/又は識別子を植物容器内に含有される植物の表面若しくは内部に実装することによって、植物容器に含まれていてもよい。或いは又はさらに、植物容器内への識別子のその他のタイプの実装も可能である。一般に、少なくとも一つの識別子は、植物容器と必ずしも物理的に接触する必要はないが、任意の明白な方法でそれぞれの植物容器に割り当てられるべきである。
【００５９】
システムは、好ましくは識別子を識別するように適合される。したがってシステムは、一つ以上の識別装置、例えば一つ以上の読取り装置であって、システムの一つ以上の位置に、好ましくは移送システムの一つ以上の場所に位置付けられていてもよい装置を含んでいてもよい。たとえば、システムは、測定位置で且つ/又は潅水ステーションの中若しくは近くで少なくとも一つの識別子を読み取るための、少なくとも一つの読取り装置を含んでいてもよい。本明細書で使用される読取りという用語は、情報を解読する一つ以上のステップを任意選択で含む、少なくとも一つの識別子に含有された少なくとも一個の情報の検出を指す。
【００６０】
好ましくは、システムは、現在測定位置に位置付けられている植物容器を識別するように適合される。或いは又はさらに、システムは、潅水ステーション及び/又はシステムの任意のその他の所定位置に現在位置付けられているそれぞれの植物容器を識別するように適合されてもよい。これは、潅水ステーション及び/又は測定位置にあるそれぞれの植物容器の電子識別子を読み取るように適合された、少なくとも一つの読取り装置を位置決めすることによって、実現することができる。しかし、代替として又は追加として、その他のタイプの実施形態も可能である。
【００６１】
たとえば、システムは、測定位置から離間され且つ/又は潅水ステーションから離間された、少なくとも一つの読取りステーションを含んでいてもよく、測定位置及び/又は潅水ステーションに現在位置付けられている特定の植物容器を認識するために、段階的な又は連続的な動きなどで、この読取りステーションからの植物容器の動きを追跡するように適合されていてもよい。移送システム又はシステムのその他の部分により提供され得る移送情報を、少なくとも一つの読取りステーションにより提供された情報と組み合わせることにより、植物容器の精密な追跡と、各植物容器の現在の位置に関する情報とを検索することができる。
【００６２】
この実施形態又はその他の実施形態では、少なくとも一つの識別子を読み取るように適合された少なくとも一つの任意選択の読取り装置は、一つ以上のタイプの読取り装置を含んでいてもよい。したがって一つ以上の光学読取り装置、例えば容器に割り当てられた一つ以上のバーコードを読み取るための光学装置を含めてもよい。たとえば、一つ以上のバーコード読取り器が含まれてもよい。さらに又は代わりに、その他のタイプの読取り装置、例えばRFID読取り器又はその他のタイプの非接触電子識別子読取り器が存在していてもよい。
【００６３】
好ましい実施形態では、少なくとも一つの識別子は、少なくとも一つのデータ記憶装置を含んでいてもよい。したがって少なくとも一つの揮発性及び/又は少なくとも一つの不揮発性データ記憶装置が識別子内に存在してもよい。任意選択の少なくとも一つの読取りステーションは、データ記憶装置からの情報を読み取るように、且つ/又は情報をデータ記憶装置に書き込むように、適合されていてもよい。したがって、データを元の識別子に書き込むことが可能と考えられる。したがって少なくとも一つの識別子は、湿度データ及び/又は植物識別などのデータに関する、ストレージチップなどのデータストレージを含んでいてもよい。データストレージは、任意の種類の識別子、例えば非接触識別子、例えばRFIDチップ、電子データキャリア、又は光学データキャリアなどに実装されてもよい。
【００６４】
他の好ましい実施形態では、システムはさらに、少なくとも一つのモニタリングシステムを有していてもよい。少なくとも一つのモニタリングシステムは、植物容器内の、好ましくは各植物容器内の成長培地の湿度を、好ましくは植物標本の関数として且つ/又は時間の関数としてモニタするように適合されていてもよい。
【００６５】
好ましくは、システム、より好ましくは少なくとも一つのモニタリングシステムは、少なくとも一つの記録装置を含んでいてもよく、この記録装置は、植物容器内の、好ましくは各植物容器内の成長培地の湿度を記録するように適合されている。したがって、植物容器内の成長培地の湿度の時間的推移を記録することができる。或いは又はさらに、植物標本のタイプを記録してもよく、それぞれの植物標本を含むそれぞれの植物容器の成長培地の湿度を記録してもよい。
【００６６】
記録装置は、一つ以上の揮発性及び/又は不揮発性データ記憶システムなど、一つ以上のデータ記憶システムを含んでいてもよい。或いは又はさらに、モニタリングシステムは、一つ以上のデータ処理システム、例えば一つ以上のコンピュータ、好ましくは一つ以上のマイクロコントローラを含んでいてもよい。
【００６７】
少なくとも一つのデータ処理システムは、少なくとも一つのデータベースを含んでいてもよく、このデータベースは、植物容器内の成長培地の湿度を、好ましくは植物標本の関数として且つ/又は時間の関数としてモニタするように適合されている。その他のタイプのモニタリングシステムも実現可能である。本発明のこの又はその他の実施形態では、システムに含まれる植物容器が必ずしも同一である必要はない。したがって、異なるタイプの植物容器、及び/又は異なるタイプの成長培地、及び/又は異なるタイプの植物標本を使用することができる。モニタリングシステムは、様々なタイプの情報を記録するための少なくとも一つのデータベース、例えば各植物容器内の成長培地の湿度を植物標本の関数として且つ/又は時間の関数として記録するためのデータベースを有していてもよい。
【００６８】
好ましくは、本発明によるシステムは、植物標本の画像を獲得するための少なくとも一つの撮像システムを有していてもよい。したがって本発明によるシステムは、個別の撮像ステーションとして、且つ/又は測定位置及び/又は任意の潅水ステーション及び/又は任意のその他のステーションに少なくとも部分的に一体化された撮像ステーションとして、設計されていてもよい、一つ以上の撮像ステーションを有していてもよい。たとえば、撮像システムは、光感受性CCDチップ及び/又はCMOSチップ及び/又は任意のその他の撮像チップなど、一つ以上の撮像センサを含んでいてもよい。さらに撮像システムのそれぞれは、一つ以上のレンズ、ダイアフラム、鏡などの反射素子、及び/又は指定の及び/又はその他の光学素子の組合せなど、一つ以上の撮像光学システムを含んでいてもよい。さらに撮像システムは、一つ以上のフィルタシステムを含んでいてもよい。少なくとも一つの撮像システムは、赤外線又は近赤外線スペクトル範囲及び/又は可視光範囲及び/又は紫外線範囲の波長など、一つ以上のスペクトル波長に適合されてもよい。電磁波に適合されている撮像システムに加えて又はその代わりに、X線システム及び/又は粒子撮像システムなど、その他のタイプの線を使用する撮像システムを使用してもよい。
【００６９】
画像の獲得は、様々な方法で行ってもよい。したがって画像の獲得は、純粋に電子的な方法で行ってもよく、例えば画像情報を、例えば一つ以上のデータベース及び/又は一つ以上の揮発性若しくは不揮発性データ記憶装置を使用することにより電子的に記憶することによって、行ってもよい。追加として又は代替として、画像は、ディスプレイユニットを使用することなどによって表示してもよい。この場合も、代替として又は追加として、画像をその他のデバイスに転送してもよく、且つ/又は画像のプリントアウトを生成してもよい。
【００７０】
さらに、少なくとも一つの撮像システム又は本発明によるシステムの別の部分を、画像分析を行うように適合させてもよい。したがって一つ以上の画像処理ユニットが、システムに、好ましくは、獲得された画像の完全な又は部分的な処理に適合させてもよい撮像システムに、少なくとも部分的に含まれていてもよい。たとえば、特定の結果が、獲得された画像から、例えば色のパラメータ、及び/又は植物の体積を特徴付けるパラメータ、及び/又はその他のタイプのパラメータから、好ましくは自動的に導き出すことができる。
【００７１】
好ましくは、本発明によるシステムはさらに、植物標本の少なくとも一つの成長パラメータを測定するための少なくとも一つの測定デバイスを有していてもよい。やはりこの少なくとも一つの測定デバイスは、システムのその他のデバイス、例えば測定位置及び/又は潅水ステーション及び/又は少なくとも一つの撮像システムに、少なくとも部分的に一体化されていてもよい。追加として又は代替として、システムは、個別のデバイス及び/又は独立のデバイスであって、本発明によるシステムのその他の装置から離間されているデバイスとして、少なくとも一つの測定デバイスを含んでいてもよい。少なくとも一つの測定システムは、植物標本の少なくとも一つの成長パラメータを測定するために、一つ以上の物理的及び/又は化学的測定原理を使用してもよい。したがって、上記にて開示された少なくとも一つの撮像システムを使用するなど、光学的原理を使用してもよい。
【００７２】
既に述べたように、獲得された植物標本の画像から、一つ以上の成長パラメータ、例えば一つ以上の色のパラメータ、及び/又は植物標本の体積、及び/又は植物標本の根の体積、及び/又は植物の高さ、及び/又は植物標本の生物体量、及び/又は指定の及び/又はその他のパラメータの組合せを導き出すことができる。
【００７３】
システムはさらに、各植物容器ごとに成長パラメータをデータベースに記録するよう適合されてもよい。好ましくは、少なくとも一つの成長パラメータは、時間の関数及び/又は植物標本の関数として、任意のタイプの適切な記憶装置を含んでいてもよいデータベースに記録される。上述のように、少なくとも一つの成長パラメータは、植物標本の成長を特徴付ける一つ以上のパラメータを含んでいてもよい。少なくとも一つの成長パラメータは、好ましくは:植物標本の高さ;植物標本の幅;植物標本の一つ以上の色のパラメータ;葉の数;植物標本の少なくとも一つの構造;植物標本における花の存在;植物標本の生物体量の体積を特徴付けるパラメータ;植物容器内の植物標本及び/又は成長培地の生化学的含量を特徴付けるパラメータ;植物標本における根の成長を特徴付けるパラメータから選択されてもよい。しかし、その他のタイプのパラメータ、及び/又は指定のパラメータ及び/又はその他のパラメータの組合せも可能である。
【００７４】
本発明のその他の態様では、複数の植物容器の成長状態をモニタするための方法が開示される。各植物容器は、少なくとも一種の成長培地、及び好ましくは少なくとも一つの植物標本を含む。植物容器は、移送システム、好ましくは上記にて開示された移送システムを使用することなどにより、少なくとも一つの測定位置に且つ少なくとも一つの測定位置から順次移送される。測定位置にある植物容器の成長培地の湿度は、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより測定される。
【００７５】
本発明による方法の可能性ある実施形態に関しては、複数の植物容器の成長状態をモニタするための上述のシステムを参照することができる。したがって本発明による方法は、本発明によるシステムを使用することにより行ってもよい。したがって、上記にて開示された実施形態及び定義を参照することができる。しかし、その他のタイプのシステムを使用してもよい。
【００７６】
好ましい実施形態では、本発明による方法は、各植物標本の水消費量がモニタされるように、好ましくは記録されるように行われる。したがって各植物標本の水消費量は、湿度の連続測定、例えば一回の測定サイクルでの複数回の湿度測定、及び少なくとも一回の後続の測定サイクルでの一回の湿度測定であって、植物容器が測定位置に再び位置決めされた状態での測定などから導き出すことができる。好ましくは、この水消費量は、各植物標本ごとの水又は液体の正味の消費量を計算することなどにより、任意選択の少なくとも一つの潅水ステーションでの植物容器に添加された液体を考慮して、これらの測定から導き出してもよい。やはり記録は、少なくとも一つの揮発性又は不揮発性データ記憶装置を使用することにより、且つ/又は少なくとも一つのデータベースを使用することにより、行ってもよい。計算は、少なくとも一つのデータ処理装置を使用することにより、例えば少なくとも一つのコンピュータを使用することにより行ってもよい。したがって本発明によるシステム及び/又は本発明による方法は、複数のコンピュータを有する一つの集中型コンピュータ及び/又は分散型コンピュータシステムを使用してもよい。データ処理装置は、水消費量の計算など、本発明の方法の一つ以上のステップを行うために、一つ以上のソフトウェアパッケージを含んでいてもよい。
【００７７】
本発明のその他の態様では、複数の植物標本の成長状態を追跡するための追跡方法が開示される。複数の植物標本は、少なくとも部分的に複数の植物容器内に位置付けられている成長培地で成長している。追跡方法は、各植物容器内の湿度を制御するために、上記にて開示された又は以下に開示される実施形態の一つ以上に開示された、成長状態をモニタするための方法を使用する。追跡方法において、各植物容器内の湿度は、データベースに、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本の関数として記憶される。したがって本明細書で使用される、成長状態を追跡するための追跡方法という用語は、成長状態を単にモニタすることに加え、例えば後で成長の結果と成長状態の追跡記録とを比較することを目的として、各植物容器内の湿度の追跡記録を生成するために、少なくとも一つのデータベースを利用する方法を指す。
【００７８】
さらに、各植物容器ごとの少なくとも一つの湿度測定に加え、データベースは他の情報を含有していてもよい。したがって上述のように、各植物容器内の湿度は、時間の関数として且つ/又は植物標本の関数として記録されてもよい。さらに又は代わりに、少なくとも一つのデータベースは他のデータを含んでいてもよい。たとえば、各植物標本ごとの少なくとも一つ成長パラメータは、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本の関数として、データベースに記録されてもよい。可能性ある成長パラメータに関しては、上記にて列挙された、可能性ある成長パラメータの開示を参照することができる。
【００７９】
単なるデータの記録の他に、追跡方法は、少なくとも一つのデータベースに含まれたデータ又はデータの一部を評価する一つ以上のステップをさらに含んでいてもよい。したがって追跡方法は、成長パラメータと植物容器の土中湿度とを比較することにより、最適な土中湿度を導き出す、少なくとも一つの方法ステップをさらに含んでいてもよい。
【００８０】
さらに、一つ以上の評価ステップの追加として又は代替として、追跡方法は、特定の成長状態に対する植物標本の反応を試験する、一つ以上の試験ステップをさらに含んでいてもよい。したがって追跡方法は、渇水試験及び/又は水使用効率試験が行われる一つ以上のステップを含んでいてもよい。この少なくとも一回の渇水試験及び/又は少なくとも一回の水使用効率試験では、様々な植物標本が、ある期間にわたって水が不足した状態又は水が少量の状態に供され、水が不足した状態又は水が少量の状態に対する植物標本の反応が記録される。したがってこの場合も、水が不足した状態又は水が少量の状態に対する植物標本の反応を定性し且つ/又は定量するために、一つ以上の成長パラメータ、及び/又はこの少なくとも一つの成長パラメータの時間的推移を、記録し且つ/又は評価することができる。
【００８１】
例として、緑地パラメータを使用してもよく、渇水試験及び/又は水使用効率試験が行われるある期間にわたって記録してもよく、緑地指数及び/又は緑地指数の時間的推移を使用して、渇水試験及び/又は水使用効率試験に対する植物標本の反応を定性し且つ/又は定量することができる。この渇水試験及び/又は水使用効率試験において、様々な植物標本は、同じ渇水試験及び/又は水使用効率試験に供される様々な種々の植物標本を含んでいてもよく、又は、代替として若しく追加として、同じタイプの様々な植物標本を、異なるタイプの渇水試験及び/又は水使用効率試験に供することができ、例えば、同じタイプの様々な植物標本を、水が不足し又は水が少量である状態に種々の程度まで供して、水が不足し又は水が少量である状態に対する植物標本の反応の感受性を評価することができる。その他のタイプの渇水試験及び/又は水使用効率試験が可能であり、当業者に公知である。
【００８２】
植物標本の渇水耐性及び/又は水使用効率を、評価し且つ/又はモニタすることができる。したがって、例えば特定の成長パラメータ、例えば緑地指数を評価することにより、水が不足した状態又は水が少量である状態に対する植物標本の耐性を、定性的に且つ/又は定量的に比較し且つ/又は評価することができる。添加された液体の量と植物の渇水耐性とを比較することによって、植物標本の水使用効率をモニタすることができる。
【００８３】
本発明のその他の態様では、植物を育てるための方法が開示される。本明細書で使用される、育てるという用語は、植物の任意のタイプの再生を指し、繁殖させるための特定の所望の特徴を有する植物又は植物標本の選択が含まれる。さらに、植物の育種という用語は、特定の植物パラメータ及び/又は成長パラメータ及び/又は遺伝的特性を評価することなどによる、少なくとも一つの特定の表現型及び/又は遺伝子型特性の選択など、より複雑な技法を含んでいてもよい。特定の植物又は植物の部分の選択に加え、育種は、選択された植物の実生を発生させるステップなど、一つ以上のその他のステップを含んでいてもよい。
【００８４】
本発明による植物を育てるための方法は、少なくとも一つの種類の複数の植物を、制御された気候条件の環境下、均一な特性の成長培地が充填された複数の植物容器内で、液体を制御状態で供給しながら成長させるステップを含む。複数の植物容器は、成長培地が充填された一並びの植物容器又は一列の植物容器を含んでいてもよい。
【００８５】
本明細書で使用される均一な特性という用語は、成長培地の同じ供給から得られた成長培地など、一般的な技法とできる限り同一である、種々の植物容器内の成長培地を指す。したがって、少なくとも巨視的に、より好ましくは化学的に、異なる植物容器内の成長培地により提供された成長状態は、実験の不確実な点まで少なくとも同一である。
【００８６】
さらに、本明細書で使用される、制御された気候条件の環境という用語は、少なくとも一つの気候パラメータが一つ以上の特定の所定の値に調節される、植物容器の環境を指す。したがって、制御された気候条件の環境は、静的であってもよく又は時間的推移に曝されてもよい少なくとも一つの所定の温度に周囲温度が調節される環境を含んでいてもよい。制御は、1°K未満又はそれ以下、例えば0.5°Kなどの、実験の不確実な範囲内での特定の温度の値への制御を含んでいてもよい。制御された気候条件は、気候条件を少なくとも一つの所定の値に規制するために、少なくとも一つの制御器又は規制器を使用することなどによる気候条件の規制を含んでいてもよい。
【００８７】
さらに、本明細書で使用される、制御された液体の供給という用語は、各植物容器への液体の供給が、上記にて開示された実施形態の一つ以上において本発明によるシステムを使用することなどにより、所定の方法で行われることを指す。したがって、制御された液体の供給は、各植物容器への、所定の速度の液体供給を含むことができる。したがって上述のように、液体の供給を制御するために一つ以上の潅水ステーションを使用してもよい。
【００８８】
さらに、本発明による植物を育てるための方法は、環境内の条件に対する、植物容器内の全ての植物の少なくとも実質的に均一な曝露を確実にするための、必要に応じた環境内での植物容器の位置の変更を含む。言い換えれば、環境内に植物容器のN個の可能性ある位置がある場合、この方法は、位置i(i=1〜N)で費やされる時間の長さが、全ての植物容器に関して実質的に等しくなるように行われ、これは好ましくは、容器同士のばらつきが1時間未満であり、好ましくは10分未満であり、より好ましくは1分未満であることを意味する。しかし各植物容器が、可能性ある位置に位置決めされる時間の長さは、異なる位置の間で変化させてもよい。
【００８９】
やはりこの位置の変更は、本発明によるシステムを使用することにより、且つ上記実施形態の一つ以上に開示されるように、行ってもよい。好ましくは、少なくとも一つの移送システムが使用される。この方法を使用することにより、環境内の異なる場所に起因した植物容器の植物の成長状態のばらつきを、最小限に低減させることができる。
【００９０】
本発明による植物を育てるための方法はさらに、植物の表現型特性を比較することにより、さらなる育種のため又は商用のために植物を選択するステップを含む。本明細書で使用される表現型特性という用語は、植物又は植物標本の少なくとも一つの観察可能な特性又は特色、例えば少なくとも一つの形態パラメータ又は少なくとも一つの形態パラメータの時間的推移を指す。したがって、植物の比較のために使用することのできる少なくとも一つの表現型特性は、成長パラメータの一つ以上、及び/又は形態パラメータの一つ以上、及び/又は成長パラメータの一つ以上及び/又は形態パラメータの一つ以上のこれらのパラメータの時間的推移、及び/又は少なくとも一つの渇水試験に対する耐性などの、耐性の一つ以上を含んでいてもよい。
【００９１】
植物を育てるための方法において、容器は、少なくとも一つの移送システムによって、例えば上記にて開示されたシステムを使用することによって、測定位置に且つ測定位置から連続的に移送される。植物容器の成長培地の湿度は、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ、好ましくは、本発明によるシステムの文脈において上記にて開示された非接触容量性湿度センサの実施形態の一つ以上による非接触容量性湿度センサを使用することにより、測定位置で測定される。
【００９２】
本発明のその他の態様では、表現型解析のための、表現型のスコアリングに基づいた所望の遺伝子型を選択するための、植物の改善された成長方法が開示される。本明細書で使用される表現型解析という用語は、植物又は植物標本の、一つ以上の表現型特性のモニタリングを指す。さらに、本明細書で使用される遺伝子型という用語は、植物若しくは植物標本の、又はそれらの少なくとも一つの部分の遺伝子構成を指す。表現型のスコアリングという用語は、上記にて開示された表現型解析の結果の定性的な又は定量的な比較を指し、例えば一つ以上の表現型特性の定性的及び/又は定量的な比較を指す。このスコアリングは、定量的スケールで、例えば植物又は植物標本の表現型特性をクラス分けするための少なくとも二つのクラスを使用することにより、行ってもよい。
【００９３】
改善された植物の成長方法は、特定のミクロ環境に長時間曝さないように、成長サイクル中に自動的に植物を変位させる、少なくとも一つのステップを含む。したがって、上記にて開示された植物を育てるための方法と、この方法の植物容器の位置を変更する少なくとも一つのステップを、参照することができる。特に本発明によるシステムは、一つ以上の移送システムを含むものを使用してもよい。したがって、上記にて開示された実施形態を参照することができる。
【００９４】
改善された植物の成長方法は、さらに、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより、植物の成長培地の湿度を測定する少なくとも一つのステップを含む。非接触容量性湿度センサの定義及び/又は可能性ある実施形態に関しては、上記にて開示された実施形態の一つ以上における本発明によるシステムを参照することができる。
【００９５】
改善された植物の成長方法はさらに、湿度を制御する少なくとも一つのステップを含む。本明細書で使用され且つ上記にて定義された、湿度を制御するという用語は、一定でも時間依存的でもよい、少なくとも一つの所定レベルへの湿度の調節を指す。調節は、少なくとも一つの所定の値への簡単な調節を含んでいてもよく、又は少なくとも一つの所定値への湿度の規制をさらに含んでいてもよい。湿度を制御するために、上記にて開示された少なくとも一つの潅水ステーションを使用してもよい。
【００９６】
本発明のその他の態様では、成長植物のストレス耐性を迅速分析するための方法が開示される。
【００９７】
本明細書で使用される、成長植物のストレス耐性という用語は、水の不足、塩水、栄養素の不足、最適ではない周囲温度、又はこれらの組合せなどの有害な成長条件にも関わらず、多かれ少なかれ影響を受けない方法で特定の植物又は植物標本がそれらの成長プロセスを継続させる能力の程度を指す。したがってストレスという用語は、前述の最適ではない成長条件の一つ以上など、最適ではない成長条件を指す。
【００９８】
迅速分析という用語は、少なくとも一つの成長植物のストレス耐性の定量的及び/又は定性的な評価、好ましくは異なるタイプの成長植物のストレス耐性の比較であって、短い時間スケールにおけるもの、例えば5回以下の成長サイクル、好ましくは2回以下、又は最も好ましくは一回以下の成長サイクル、又はそれ未満を含めた時間スケール、例えば5カ月以下、好ましくは3カ月以下、又はさらに1カ月以下の時間スケールでのものを指す。
【００９９】
本発明による成長植物のストレス耐性の迅速分析のための方法は、ストレス条件下で植物を成長させる少なくとも一つのステップを含む。上述のように、これらのストレス条件は、任意のタイプの最適ではない成長条件、又はこれらの組合せを含んでいてもよい。さらに本発明による方法は、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより、植物の成長培地の湿度を測定する少なくとも一つのステップを含む。
【０１００】
好ましくは、少なくとも一つの容量性湿度センサは、本発明によるシステムの文脈において、上記にて開示されたように設計されてもよい。さらに、成長植物のストレス耐性の迅速分析のための方法は、湿度に基づいて植物のストレス耐性を分析する少なくとも一つのステップを含む。したがってストレス耐性は、少なくとも一つの非接触湿度センサにより測定された湿度を少なくとも部分的に評価することにより、一つの植物又は複数の植物に関して定性的及び/又は定量的に評価することができる。たとえば、少なくとも一種の植物の水消費量が、少なくとも一種の植物のストレス耐性を定性及び/又は定量するために評価されてもよい。代替として又は追加として、少なくとも一つのその他のタイプのパラメータを使用して、ストレス耐性を定性及び/又は定量してもよく、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサにより測定された湿度は、植物のストレス曝露の程度を定量及び/又は定性するのに使用してもよい。
【０１０１】
本発明のその他の態様では、植物を育てるためのプロセスでの、非接触容量性湿度センサの使用が開示される。この場合も、育てるという用語に関しては、上述の定義を参照することができる。使用はさらに、上記にて開示された実施形態の一つ以上による、複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムの使用を含んでいてもよい。
【０１０２】
本発明のその他の態様では、渇水スクリーンにおける非接触容量性湿度センサの使用が開示される。渇水という用語に関しては、上述の一つ以上の開示を参照することができる。したがって渇水スクリーンは、複数の異なる渇水条件下での複数の植物の試験を含んでいてもよい。この場合も、使用はさらに、上記にて開示された実施形態の一つ以上による複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムの使用を含んでいてもよい。
【０１０３】
本発明のその他の態様では、植物容器内の含水量を測定するために非接触容量性湿度センサの使用が開示される。この場合も、使用はさらに、上記にて開示された実施形態の一つ以上による複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムの使用を含んでいてもよい。
【０１０４】
本発明のその他の態様では、植物標本の個体群を提供するための方法が開示される。個体群は、好ましくは、植物ごとのばらつきが小さい。この態様は、特定の試験及び/又は比較に関し、植物標本の均一な個体群が望ましいという知見に基づく。したがって、あるエフェクターの表現型効果を評価するために、植物標本の個体群は、好ましくは植物ごとのばらつきが小さい状態を示すもの、例えば少なくとも一つの成長パラメータに関して植物ごとのばらつきが小さいものが提供されるべきである。したがって、言い換えれば、個体群の全ての植物は、試験結果に対する植物ごとのばらつきの影響を低減させるために、好ましくは多かれ少なかれ類似すべきである。
【０１０５】
したがって、本発明のこのその他の態様では、植物標本の個体群を提供するための方法が開示される。植物標本の個体群は、好ましくは植物ごとのばらつきが小さい。この方法は、好ましくは、上記にて開示された実施形態の一つ以上によるシステム、即ち、複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムを使用する。代替として又は追加として、方法は、好ましくは非接触容量性湿度センサを使用してもよい。しかしその他のシステム及び/又はセンサ、例えば非接触湿度センサを、追加として又は代替として使用してもよい。
【０１０６】
方法は、好ましくは所与の順序で行うことができる以下のステップを含む。しかし、その他の順序も可能である。さらに、方法ステップの一つ以上を、異なる順序で行ってもよく、且つ/又は時間並列で若しくは適時に重複させる手法で行ってもよい。この場合も、ステップの一つ以上を繰り返し行ってもよい。
【０１０７】
最初に、方法は、所定の育種結果、好ましくは最適な育種結果をもたらす標準的な潅水条件を決定する、少なくとも一つのステップを含む。これらの標準的な潅水条件は、例えば潅水及び乾燥ステップの順序を使用することにより、一定であってもよく又は少なくとも一つの上限レベルから少なくとも一つの下限レベルに変化してもよい少なくとも一つの所定レベルへの、植物標本の少なくとも一つの成長培地の潅水を含んでいてもよい。以下に開示されるように、所定の育種結果は、葉面積、本体質量、又は成長パラメータの組合せなど、少なくとも一つの成長パラメータを有する植物標本の育種結果であってもよい。この点に関しては、上述の成長パラメータを参照することができる。好ましくは、少なくとも一つの所定の育種結果は、植物標本の最適な若しくは最大の葉面積、又は最適な若しくは最大の生物体量などの、最適な育種結果である。しかしその他の標準的な潅水条件も可能である。
【０１０８】
その他の方法ステップでは、標準的な潅水条件よりも下の潅水条件を含む、少なくとも一つの渇水条件が決定される。したがってこれらの渇水条件は、上記にて開示された標準的な潅水条件の平均的潅水よりも下の、平均的潅水を含んでいてもよい。代替として又は追加として、渇水条件は、成長培地に再潅水することのない、より長い期間を含んでいてもよい。この場合も、代替として又は追加として、渇水条件は、標準的な潅水条件の少なくとも一つの上限レベルよりも下の、少なくとも一つの上限レベルまでの再潅水若しくは潅水、及び/又は標準的な潅水条件の下限レベルよりも下にある、少なくとも一つの下限レベルにまで至る、成長培地の乾燥を含んでいてもよい。
【０１０９】
方法のその他のステップは、上記にて決定された渇水条件を使用することによる、少なくとも一種の成長培地を含む少なくとも一つの植物容器での、植物標本の個体群の育種を含む。この個体群は、好ましくは同じ標本の、少なくとも二つ、好ましくは三つ、四つ、又はそれ以上の植物標本を含んでいてもよい。これらの植物標本は、例えば一列以上の植物標本の複数の植物標本を育てることなどにより、同じ植物容器内で保つことができる。代替として又は追加として、それぞれが少なくとも一つの成長培地及び少なくとも一つの植物標本を含んでいる、複数の植物容器を使用することができる。
【０１１０】
好ましくは、植物標本の個体群を育てる間、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを、渇水状態をモニタするのに使用する。しかし、代替として又は追加として、その他のタイプの湿度センサを使用してもよい。
【０１１１】
好ましくは、植物標本の育種は、植物標本の開花の前に渇水条件を使用することによって行われる。好ましくは、開花後に標準的な潅水条件を使用する。
【０１１２】
好ましくは、植物標本の少なくとも一つの成長パラメータは、育種結果に対する潅水条件の影響の尺度として選択される。この実施形態で適用可能な可能性ある成長パラメータに関しては、上述の成長パラメータを参照することができる。好ましくは、植物標本の少なくとも一つの葉面積、及び/又は植物標本の少なくとも一つの生物体量を、使用してもよい。標準条件は、個体群の成長パラメータの平均が最大限になるように選択されてもよい。たとえば標準条件は、少なくとも一つの予備育種実験、例えば複数の植物標本を種々の潅水条件に曝し、最大値をとる成長パラメータをもたらす潅水条件を決定するという実験から導き出すことができる。最大値をもたらすこれらの潅水条件は、標準的な潅水条件として選択されてもよい。
【０１１３】
好ましくは、渇水条件は、成長培地が少なくとも一つの所定の上限レベルにまで、好ましくは少なくとも一つの成長培地の最大容量まで潅水されるような、成長培地の潅水を含む。再潅水は、成長培地の湿度が少なくとも一つの所定の下限レベルにまで低下するや否や行われる。たとえば、成長培地を少なくとも一つの上限レベルにまで潅水させる潅水ステップと、その後に行われる少なくとも一つの乾燥ステップであって、その間に成長培地を少なくとも一つの所定の下限レベルにまで乾燥させる乾燥ステップとを含む、一回以上の潅水サイクルを使用してもよい。渇水条件は、一回以上の渇水サイクルを含んでいてもよい。好ましくは、渇水条件は、少なくとも二回の渇水サイクルを含み、各サイクルでは、少なくとも一つの所定の上限レベルまでの潅水と、その後の、少なくとも一つの所定の下限レベルまでの低下とが行われる。
【０１１４】
渇水条件は、一般に、任意の標準以下の潅水条件を含んでいてもよい。好ましくは渇水条件は、渇水が、植物の成長を遅くし又は停止さえなされるよう十分強力になるように選択される。しかしこの作用は、完全に可逆的であるべきであり、植物に対して永久的な傷害又は損傷をもたらすべきではない。したがって渇水レベルは、好ましくは強力になるように、しかし強力になりすぎないように選択されるべきである。強力すぎる場合、渇水は、永続的な傷害及びより大きなばらつきさえ引き起こす可能性がある。渇水条件は、好ましくは、標準条件に比べて20%から80%の時間平均値に至るまで、成長培地の潅水を含んでいてもよい。好ましくは渇水条件は、標準条件に比べて40%から70%の時間平均値まで、成長培地の潅水を含む。本明細書で使用される「時間平均値」という用語は、ある期間にわたる、例えば数日間にわたる値の測定値を指す。したがって、渇水期間及び再潅水期間は、一つの共通の値が形成されるようにこれらの期間にわたる時間平均によって含めることができる。たとえば時間平均値は、処理全体の終わりに到達する目標値であってもよい。驚くべきことに、渇水条件下で育てられた、上述の実施形態の一つ以上による方法によって生成された植物標本の個体群は、典型的には、標準条件下で育てられた個体群に比べて植物ごとのばらつきが小さいことが発見された。これについては、以下に開示された実施形態で、より詳細に述べる。この場合も、植物標本を育てるために、上記にて開示された非接触容量性湿度センサ及び/又はシステムが非常に有利であるが、それはこのタイプのセンサ及び/又はシステムの使用によってハイスループットスクリーニングが著しく促進されるからである。
【０１１５】
したがって本発明のその他の態様では、上記にて開示された実施形態の一つ以上による方法によって生成された、植物標本の個体群が提示される。
【０１１６】
上記にて論じたように、このタイプの個体群は、好ましくは一つ以上のエフェクター条件を試験するのに使用されてもよい。たとえば本発明のその他の態様では、少なくとも一つのエフェクター条件の表現型効果を決定するための方法が、開示される。この方法は、上記にて開示された実施形態の一つ以上による方法によって生成された植物標本の個体群を、少なくとも一つのエフェクター条件に曝すことを含む。さらに方法は、植物標本の少なくとも一つの成長パラメータを決定することを含む。
【０１１７】
本明細書で使用される「エフェクター条件」という用語は、植物標本の一つ以上の表現型特性に対して影響を及ぼした可能性のある内的及び/又は外的影響を指す。したがって、例として、少なくとも一つのエフェクター条件は、少なくとも一つの遺伝的エフェクター条件、例えば植物標本の一つ以上の特定の遺伝子の発現量を含む可能性がある。したがって、好ましくは野生型植物標本及び/又は標準型植物標本と比較した、一つ以上の遺伝子の過発現又は下方制御を含めてもよい。代替として又は追加として、少なくとも一つのエフェクター条件は、好ましくは水ストレスを除き、一つ以上の外部条件、例えば生物的又は非生物的ストレスを含んでいた可能性がある。たとえば生物的ストレスは、植物標本を一つ以上の生物的影響、例えば微生物及び/又は寄生虫及び/又はその他の植物による影響に曝す可能性がある。追加として又は代替として適用され得る非生物的ストレスは、特定の波長及び/又は特定の強度を有する光に植物標本を曝すこと、特定の温度に植物標本を曝すこと、一般に特定の物理的成長条件に植物標本を曝すこと、及び/又は指定された条件の任意の組合せなど、外部成長条件に起因した、任意のタイプのストレスを含む可能性がある。
【０１１８】
少なくとも一つのエフェクター条件の表現型効果を決定するための方法は、さらに、個体群の少なくとも二つの植物標本を異なるエフェクター条件に曝すことを含んでいてもよく、即ち二つのエフェクター条件は、少なくとも一つのエフェクター条件に関して互いに明らかに区別され、少なくとも二つの植物標本の成長パラメータが比較される。
【０１１９】
本発明の様々な態様による方法及び使用は、好ましくは、本発明による少なくとも一つのシステムを使用することにより、即ち、上記にて開示されるように複数の植物容器の成長状態をモニタするための少なくとも一つのシステムを使用することにより、且つ/又は少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより、行ってもよく又は実施してもよい。したがって、本発明による方法の任意選択の態様に関しては、上記にて開示され且つ/又は以下に開示される可能性ある実施形態の記述においてより詳細に開示されることになる、システムの任意選択の実施形態を参照することができる。
【０１２０】
本発明によるシステム、方法、及び使用は、公知のデバイス及び方法に勝る多数の利点をもたらす。したがって本発明によるシステム及び方法は、特定の環境条件に対する植物の反応の厳密な試験を、環境内での植物容器の位置決めの影響などのその他の意図しない影響を実質的に排除することにより、したがって植物のミクロ環境の影響を排除することにより、非常に制御された方法で可能にする。本発明によるシステム、方法、及び使用は、例えば、過発現若しくは過小発現し又はさらにノックダウンされる特定遺伝子の作用に関してトランスジェニック植物を試験するのに非常に有用である。一方、システム及び方法は、ストレス耐性、例えば渇水ストレス及び/又は塩ストレス及び/又は任意のその他のタイプのストレスに対する耐性を評価するのに使用することができる。
【０１２１】
さらに、追加として又は代替として、植物の水の使用効率又は任意のその他の特性を評価してもよい。ストレス耐性の測定は、湿度測定を基にして、例えば水を少ししか使用せず、したがって水を少ししか蒸発させない植物又は植物標本が、典型的には水をより使用する植物又は植物標本よりも悪い物理条件にあるという周知の事実を使用することにより、行うことができる。
【０１２２】
上記にて開示された方法の一つ以上は、水中に塩がある場合、植物は水を吸収しにくくなり、したがって植物の物理状態が典型的には悪化するという事実を基にすることができる。したがって、植物の物理状態をモニタすることによって、且つ/又は湿度及び/又は水消費量をモニタすることによって、植物又は植物標本の特定の性質、例えばストレス耐性を、モニタすることができる。さらに、上記にて開示された方法及び/又はシステムの一つ以上は、特定の植物又は植物標本が周囲空気中の高い湿分含量の下で水を吸収し続ける能力を研究するために、使用されてもよい。したがって本発明によるシステム及び/又は本発明の種々の態様による方法の一つ以上による方法は、一つ以上の追加のパラメータとして、好ましくは時間の関数として、周囲空気の湿分含量をモニタするように適合されてもよい。
【０１２３】
本発明の上述の概念をまとめると、以下の項目が提示される:
項目1:  複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムであって、それぞれが少なくとも一種の成長培地及び好ましくは少なくとも一種の植物標本を含んでいる複数の植物容器を移送するための移送システムを有し、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを有する少なくとも一つの測定位置をさらに含み、植物容器を測定位置に且つ測定位置から連続的に移送するよう適合され、さらに、非接触容量性湿度センサを使用することにより、測定位置で、植物容器の成長培地の湿度を測定するように適合されているシステム。
【０１２４】
項目2:  移送システムが、全ての容器を測定位置に繰り返し移送するように適合されている閉ループシステムである、先の項目によるシステム。
【０１２５】
項目3:  システムが、各植物容器を、所定の時点で且つ/又は所定の時間間隔で測定位置に移送するように適合されている、先の項目によるシステム。
【０１２６】
項目4:  非接触容量性湿度センサが、植物容器の下側から植物容器の底部セクションを経て湿度測定を行う、先の項目の一つによるシステム。
【０１２７】
項目5:  非接触容量性湿度センサが、植物容器の全内容物の湿度を測定するように適合される、先の項目の一つによるシステム。
【０１２８】
項目6:  移送システムが移送ベルトを有し、非接触容量性湿度センサが移送ベルトの下に取り付けられる、先の項目の一つによるシステム。
【０１２９】
項目7:  少なくとも一つの潅水ステーションをさらに有し、液体を各植物容器の成長培地に、好ましくは自動的に添加するように適合されている、先の項目の一つによるシステム。
【０１３０】
項目8:  液体を各植物容器の成長培地に所定の湿度レベルまで、好ましくは各植物容器ごとに個々に適合可能である所定の湿度レベルまで添加するように適合される、先の項目によるシステム。
【０１３１】
項目9:  湿度を評価することによってシステムの機能不全を、好ましくは潅水ステーションの機能不全を、自動的に認識するように適合されている、先の項目の一つによるシステム。
【０１３２】
項目10:  植物容器のそれぞれが、少なくとも一つの識別子、好ましくは少なくとも一つのバーコード、及び/又は少なくとも一つの非接触電子識別子、好ましくは少なくとも一つのRFIDタグを有し、システムが、測定位置に現在位置付けられている植物容器を識別するように適合されている、先の項目の一つによるシステム。
【０１３３】
項目11:  少なくとも一つのモニタリングシステムをさらに有し、モニタリングシステムが、植物容器内の成長培地の湿度を、好ましくは植物標本の関数として且つ/又は時間の関数としてモニタするように適合されている、先の項目の一つによるシステム。
【０１３４】
項目12:  モニタリングシステムが、各植物容器内の成長培地の湿度を、植物標本の関数として且つ/又は時間の関数として記録するための少なくとも一つのデータベースを有する、先の項目によるシステム。
【０１３５】
項目13:  植物標本の画像を獲得するための少なくとも一つの撮像システムをさらに有する、先の項目の一つによるシステム。
【０１３６】
項目14:  植物標本の少なくとも一つの成長パラメータを測定するための少なくとも一つの測定デバイスをさらに有する、先の項目の一つによるシステム。
【０１３７】
項目15:  各植物容器ごとの成長パラメータをデータベースに記録するようにさらに適合されている、先の項目によるシステム。
【０１３８】
項目16:  少なくとも一つの成長パラメータが:植物標本の高さ;植物標本の幅;植物標本の色のパラメータ;葉の数;植物標本の少なくとも一つの構造;植物標本における花の存在;植物標本の生物体量の体積を特徴付けるパラメータ;植物容器内の植物標本及び/又は成長培地の生化学的含量を特徴付けるパラメータ;植物標本の根の成長を特徴付けるパラメータから選択される、先の二つの項目の一つによるシステム。
【０１３９】
項目17:  複数の植物容器の成長状態をモニタするための方法であって、各植物容器が、少なくとも一種の成長培地、及び好ましくは少なくとも一つの植物標本を含み、植物容器が、少なくとも一つの測定位置に且つ少なくとも一つの測定位置から順次移送され、測定位置にある容器の成長培地の湿度が、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより測定される方法。
【０１４０】
項目18:  成長状態を制御するためのシステムを指す先の項目の一つによるシステムが使用される、先の項目による方法。
【０１４１】
項目19:  各植物標本の水消費量がモニタされ、好ましくは記録される、先の方法に関する項目の一つによる方法。
【０１４２】
項目20:  複数の植物標本の成長状態を追跡するための追跡方法であって、複数の植物標本が、複数の植物容器内の成長培地で成長しており、先の方法に関する項目の一つによる方法が、各植物容器内の湿度を制御するために使用され、各植物容器内の湿度が、データベースに、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本の関数として記憶される追跡方法。
【０１４３】
項目21:  各植物標本ごとのその他の少なくとも一つの成長パラメータが、データベースに、好ましくは時間の関数として且つ/又は植物標本の関数として記録される、先の項目による追跡方法。
【０１４４】
項目22:  追跡方法を指す先の方法に関する項目の一つによる追跡方法であって、渇水試験及び/又は水使用効率試験が行われ、様々な植物標本が、ある期間にわたって水が不足した状態又は水が少量の状態に供され、水が不足した状態又は水が少量の状態に対する植物標本の反応が記録される追跡方法。
【０１４５】
項目23:  植物標本の渇水耐性及び/又は水使用効率をモニタする、先の項目による追跡方法。
【０１４６】
項目24:  少なくとも一つの種類(種)の複数の植物を、制御された気候条件の環境下、均一な特性の成長培地が充填された複数の植物容器内で、液体を制御状態で供給しながら成長させるステップと、植物容器内の全ての植物の、環境内の条件に対する少なくとも実質的に均一な曝露を確実にするために、必要に応じて環境内の植物容器の位置を変更するステップとを含み、このプロセスはさらに、植物の表現型特性を比較することにより、さらなる育種のため又は商用のために植物を選択するステップを含み、植物容器は、移送システムによって測定位置に且つ測定位置から連続して移送され、測定位置における植物容器の成長培地の湿度が、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより測定される、植物を育てるための方法。
【０１４７】
項目25:  表現型のスコアリングに基づいて最も望ましい遺伝子型を選択するための、表現型解析用に改善された植物の成長方法であって、それらの成長サイクル中に自動的に植物を変位させて、特定のミクロ環境に長時間曝されないようにするステップと;少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することによって、植物の成長培地の湿度を測定するステップと;湿度を制御するステップとを含む方法。
【０１４８】
項目26:  成長植物のストレス耐性を迅速分析するための方法であって:
ストレス条件下で植物を成長させるステップ;
少なくとも一つの非接触容量性湿度センサを使用することにより、植物の成長培地の湿度を測定するステップ;及び
湿度に基づいて、植物のストレス耐性を分析するステップ
を含む方法。
【０１４９】
項目27:  植物を育てるためのプロセスにおける、非接触容量性湿度センサの使用。
【０１５０】
項目28:  渇水スクリーンにおける非接触容量性湿度センサの使用。
【０１５１】
項目29:  植物容器内の含水量を測定するための、非接触容量性湿度センサの使用。
【０１５２】
項目30:  好ましくは複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムを指す、先の項目の一つによるシステムを使用して、好ましくは植物ごとのばらつきが小さい植物標本の個体群を、提供するための方法であって:
所定の育種結果、好ましくは最適な育種結果をもたらす標準的な潅水条件を決定するステップ;
標準的な潅水条件よりも低い潅水条件を含めた渇水条件を決定するステップ;
渇水条件を使用することにより、少なくとも一つの成長培地を含んだ少なくとも一つの植物容器で植物標本の個体群を育てるステップ
を含む方法。
【０１５３】
項目31:  植物標本の個体群を育てる間、非接触容量性湿度センサを、渇水条件をモニタするのに使用する、先の項目による方法。
【０１５４】
項目32:  植物標本の育種が、植物標本の開花の前に渇水条件を使用することによって行われ、その後、好ましくは標準的な潅水条件が使用される、先の二つの項目の一つによる方法。
【０１５５】
項目33:  植物標本の少なくとも一つの成長パラメータが、育種結果に対する潅水条件の影響に関する尺度として選択され、標準条件は、個体群の成長パラメータの平均が最大値をとるように選択される、先の三つの項目の一つによる方法。
【０１５６】
項目34:  渇水条件は、成長培地が少なくとも一つの所定の上限レベルまで潅水されるような、成長培地の潅水を含み、再潅水は、成長培地の湿度が少なくとも一つの所定の下限レベルまで低下するや否や行われる、先の四つの項目の一つによる方法。
【０１５７】
項目35:  渇水条件が少なくとも二回の渇水サイクルを含み、各サイクルでは、少なくとも一つの所定の上限レベルまでの潅水と、少なくとも一つの所定の下限レベルへの低下とが行われる、先の項目による方法。
【０１５８】
項目36:  渇水条件が、標準条件と比べて20%から80%の時間平均値まで、好ましくは標準条件と比べて40%から70%の時間平均値まで成長培地を潅水する、先の六つの項目の一つによる方法。
【０１５９】
項目37:  先の七つの項目の一つによる方法によって生成された、植物標本の個体群。
【０１６０】
項目38:  少なくとも一つのエフェクター条件の表現型効果を決定するための方法であって、先の項目による植物標本の個体群を、少なくとも一つのエフェクター条件に供するステップと、植物標本の少なくとも一つの成長パラメータを決定するステップとを含む方法。
【０１６１】
項目39:  個体群の少なくとも二つの植物標本を、異なるエフェクター条件に供し、少なくとも二つの植物標本の成長パラメータを比較する、先の項目による方法。
【０１６２】
以下において、本発明のその他の可能性ある詳細及び特徴を、好ましくは添付される特許請求の範囲と併せて、好ましい実施形態を考慮して開示する。好ましい実施形態に開示される特徴は、独立した方法で又はいずれか任意の組合せで実現することができる。本発明は、好ましい実施形態に制限されない。実施形態を、概略的な方法で図に示す。図中の同一の符号は、同一の、類似の、又は機能的に同一の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】複数の植物容器の成長状態をモニタするためのシステムを示す、上面図である。
【図２】図1によるシステムの測定位置を示す、側面図である。
【図３】通常の条件下及び渇水条件下で育てた植物個体群の比較を示す図である。
【図４】通常の条件下及び渇水条件下で育てた植物個体群の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１６４】
図1には、複数の植物容器112の成長状態をモニタするためのシステム110の、上面図が示されている。各植物容器112は、成長培地114及び少なくとも一つの植物標本116を含む。
【０１６５】
システム110はさらに、植物容器112を移送方向120に移送するように設計されていてもよい少なくとも一つの移送システム118を含む。図1及び2に示される好ましい実施形態では、移送システム118は、移送ベルト122を含む。しかし、その他のタイプの移送システム118が、追加として又は代替として実現可能である。この好ましい実施形態における移送システム118は、図1で時計回りに移送されるように、全ての植物容器112を一つ以上の位置に繰り返し移送することが可能な閉ループシステムとして設計されてもよい。
【０１６６】
移送システム118はさらに、図1に概略的に示されるように、一つ以上の移送制御器124を含んでいてもよい。少なくとも一つの移送制御器124は、一つ以上のデータ処理装置128を有するシステム制御器126など、集中型又は分散型システム制御器126に接続されていてもよく、又はその一部であってもよい。移送制御器124は、一つ以上のアクチュエータ及び/又は駆動制御器、例えば一つ以上のベルト駆動器の動きを制御することなどにより、植物容器112の移送を制御するように適合されていてもよい。その他の実施形態も実現可能である。
【０１６７】
システム110は、少なくとも一つの測定位置130をさらに含む。一つ以上の測定ステーションを含んでいてもよいこの測定位置130は、少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ132を含む。図2に示されるように、この非接触容量性湿度センサ132は、プローブ134を含んでいてもよい。好ましくは、タイプ「Feuchtemess-Sensor, type (D)MMS」、ACO Feuchtemesssysteme und Industriekomponenten、79793 Wutoschingen-Horheim(ドイツ)製のプローブ134を使用してもよい。プローブ134は、移送ベルト122の下に設置してもよい。
【０１６８】
全システム110は、温室内に配置してもよい。測定位置130は、全ての植物容器112のポット含水量など、湿度を評価するように適合させてもよい。プローブ134は、温室内に存在する全ての植物標本116の通常状態を示すため、永続的なモニタリング手段を提供してもよい。
【０１６９】
測定位置130に続き、一つ以上のその他の測定デバイス136、例えば一つ以上の光学撮像システム138、例えば一つ以上のカメラシステム140があり得る。図1では、測定デバイス136は、プローブ134の下流に概略的に位置決めされている。しかし、代替として又は追加として、その他の実施形態が実現可能である。例えばプローブ134は、撮像システム134の出口に位置決めされてもよい。
【０１７０】
システム110はさらに、少なくとも一種の液体を植物容器112に添加するための一つ以上の供給システム144を有する一つ以上の潅水ステーション142など、一つ以上の潅水ステーション142を含んでいてもよい。図1に示される潅水ステーション142は、測定デバイス136の後に概略的に位置決めされる。しかし、その他の位置が、追加として又は代替として実現可能である。
【０１７１】
システム110はさらに、植物標本116の関数として且つ/又は時間の関数としてなど、植物容器112内の成長培地114の湿度をモニタするための、少なくとも一つのモニタリングシステムを含んでいてもよい。図1に開示された設定又は本発明によるその他の設定では、このモニタリングシステムは、測定位置130及び/又は非接触容量性湿度センサ132、並びにシステム制御器126及び/又はその部分を含んでいてもよい。図1では、モニタリングシステムは、符号143によって示される。しかし、その他のタイプのモニタリングシステム143も実現可能である。
【０１７２】
システム110はさらに、一つ以上の識別子146、例えば各植物容器112及び/又は各植物標本116に接続された一つ以上の識別子146を含んでいてもよい。好ましくは、識別子146のそれぞれは、少なくとも一つの非接触識別子、例えばバーコード、又はより好ましくは少なくとも一つの無線周波数識別タグ(RFIDタグ)、及び/又は任意のその他の非接触電子識別子を含む。
【０１７３】
システム110はさらに、RFID読取り器及び/又はバーコード読取り器など、識別子146に記憶された情報を読み取るように適合された少なくとも一つの読取り器148を含んでいてもよい。図1に示される概略的な実施形態では、読取り器148は、測定位置130及び/又は潅水ステーション142に位置決めされ、且つ/又は少なくとも一つの測定デバイス136に含まれ且つ/又は任意のその他の方法で位置決めされる。たとえば読取り器148は、測定位置及び/又は潅水ステーション142の一つ以上、及び/又は少なくとも一つの測定デバイス136によりモニタされる位置、及び/又はシステム110の任意のその他の位置に位置決めされた、植物容器112及び/又は植物標本116を識別するように適合されてもよい。
【０１７４】
図1に示されるように、システム110の構成要素、例えばプローブ132、潅水ステーション142、測定デバイス136、又は読取り器148は、集中型又は分散型システム制御器126、例えばデータ処理装置128に接続されてもよい。システム制御器126は、実装されたハードウェア及び/又はソフトウェアであってもよい一つ以上の評価デバイス150を含んでいてもよい。システム制御器126はさらに、一つ以上のデータ入力及び/又はデータ出力装置、例えば一つ以上のディスプレイ装置及び/又はキーボード154及び/又は任意のその他のタイプのユーザインターフェースを含むように適合されてもよい。データ処理装置128はさらに、一つ以上のその他のデバイス、例えばコンピュータネットワーク及び/又はインターネットに接続されてもよい。
【０１７５】
システム110、好ましくはシステム制御器126は、全ての植物容器112及び/又は植物標本116及び/又は成長培地114の湿度状態を、所定の時点で、例えば規則的に又は不規則に、好ましくは週ごとにチェックするように適合されてもよい。たとえばシステム110は、温室内に存在する全ての植物の水の状態及び/又は水の使用を週ごとにチェックするように適合されてもよい。
【０１７６】
システム110は、全ての植物又は植物標本116の水消費量、又は全般的な液体の消費が一年を通して変化し得ることを考慮に入れるなどして、水環境が植物にとって十分であるか否かを評価するように適合されてもよい。システム110はさらに、例えば各植物容器112内の湿度を少なくとも一つの所定レベルに制御することにより、潅水のタイミング及び/又は潅水量の調節などの適切な動作をとるように適合されてもよい。
【０１７７】
システム110はさらに、少なくとも一つのフェイルセーフルーチンを行うように適合されてもよい。したがってシステム110は、移送システム118のいくつかの部分で機械的な問題を検出するように、且つ/又は移送システム118及び/又は潅水ステーション142の機能不全を検出するように、適合されてもよい。このように、植物からの偶発的な漏水を回避することができる。
【０１７８】
システム110及び/又はシステム制御器126はさらに、少なくとも一つのデータベース156を含んでいてもよい。システム制御器126は、各植物容器112内の成長培地114の湿度をモニタするように適合されてもよい。
【０１７９】
システム制御器126及び/又は測定デバイス136はさらに、植物標本116の少なくとも一つの成長パラメータを決定するための、好ましくは測定するための、追加の構成要素を含んでいてもよい。たとえば撮像システム138が、画像から一つ以上の成長パラメータを決定するために、少なくとも一つの画像評価デバイス158、例えば撮像システム138により獲得された画像の色解析を行うためのデバイス、及び/又は任意のその他の画像評価デバイス158を含んでいてもよく、又はこれらのデバイスに接続されていてもよい。追加として又は代替として、一つ以上のその他のタイプの成長パラメータを、システム110により測定してもよい。好ましくは、少なくとも一つの成長パラメータは、データベース156及び/又はシステム110の任意のその他のデータベースに記憶されてもよい。データベース156は、システム制御器126など、システム110に含まれる一つ以上の記憶装置160に記憶されてもよい。
【０１８０】
上記にて開示されたように、本発明によるシステム110は、本発明の種々の態様の一つ以上による方法を、好ましくは少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ132を使用することによって、好ましくは少なくとも一つのプローブ134を使用することによって、行うように適合されてもよい。たとえばシステム110は、各植物容器112の成長状態を単にモニタすることによって又はさらに植物容器112のそれぞれに関する成長状態を規制することなどによって、成長状態を制御するように適合されてもよい。
【０１８１】
たとえばシステム110、好ましくは評価デバイス150は、各植物標本116ごとの水消費量をモニタするように適合されてもよい。上述のように、水消費量は、各植物標本116の物理状態の指標として使用されてもよい。
【０１８２】
さらに、追加として又は代替として、システム110は、システム110に含まれる植物標本116の成長状態を追跡するのに使用されてもよい。そこではシステム110は、各植物容器112内の湿度を制御するのに、且つ湿度をデータベース156などのデータベースに記憶するのに、使用されてもよい。
【０１８３】
システム110はさらに、少なくとも一つの渇水試験及び/又は少なくとも一つの水使用効率試験が行われる追跡方法を行うように、適合されてもよい。たとえば、潅水ステーション142より供給された液体の量、及び/又は潅水ステーション142により供給された液体のタイプを調節することにより、一つ以上の試験を行って、植物標本116を特定の成長条件に曝してもよい。たとえば、液体の量を低減させることにより、渇水試験を行ってもよく、この渇水試験に対する植物標本116の反応を、一つ以上の成長パラメータ、例えば少なくとも一つの測定デバイス136を使用することにより測定された一つ以上の成長パラメータなどの一つ以上の成長パラメータを用いて、測定位置130により測定された湿度を補正することなどにより、モニタしてもよい。さらに、水消費量そのものを、成長パラメータとして使用してもよい。渇水試験の追加として又は代替として、その他のタイプの試験、例えば少量及び/又は多量の少なくとも一つのタイプの塩又は栄養素を植物容器112に提供する試験を行ってもよい。
【０１８４】
さらに、システム及び好ましくは評価デバイス150を、植物を育てるための方法を行うのに適合させてもよく又は使用してもよい。この方法では、システム110は、植物容器112への液体供給が確実に制御されるように使用してもよい。さらにシステム110は、全ての植物が実質的に環境内の条件に均一に曝されるように、システム110の環境内で植物容器の位置を変更するように適合させてもよい。上述のように、これは、移送システム118を閉ループ移送システムとして設計することにより行ってもよく、例えば植物容器112を全ての可能性ある位置に段階的に又は連続的に移送することにより行ってもよい。
【０１８５】
システム110はさらに、植物標本116がさらなる育種のために又は商用のために選択される方法を支持し且つ/又は行うように適合されてもよい。たとえばシステム110は、植物標本の表現型特性を比較するように適合されてもよい。この比較は、自動的に、半自動的に、又は手作業で、システム110のデータベース156に記憶された成長パラメータなど、植物標本116の少なくとも一つの成長パラメータを評価することなどによって行ってもよい。この場合もシステム110は、植物容器112を測定位置130に且つ測定位置130から連続的に移送するように、また植物容器112内の成長培地114の湿度をモニタするために少なくとも一つの非接触容量性湿度センサ132を使用するように、適合されていてもよい。
【０１８６】
システム110はさらに、表現型のスコアリングに基づいて最も望ましい遺伝子型を選択するための、表現型解析用に改善された植物の成長方法を行うように適合されてもよい。この方法は、やはり、評価デバイス150を使用することなどにより、自動的に、半自動的に、又は手作業で行ってもよい。たとえば上述のように、植物又は植物標本116の変位は、移送システム118を使用することにより行ってもよい。
【０１８７】
さらに、改善された成長方法は、やはり、非接触容量性湿度センサ132を使用することによる成長培地114の湿度の測定、及び好ましくは湿度の制御を含んでいてもよい。測定及び制御の可能性ある実施形態に関しては、上述の実施形態を参照することができる。
【０１８８】
図1及び2によるシステム110は、さらに、成長植物のストレス耐性の迅速分析に適合されてもよい。たとえば上述のように、ストレス、例えば渇水ストレス、又は塩ストレス、又は任意のその他の種類のストレス、又はストレスの組合せは、システム110を使用することによって、例えば潅水ステーション142、及び/又は潅水ステーション142により供給される液体のタイプを適切に制御することによって、自動的に、半自動的に、又は手作業によって、植物標本116に適合させてもよい。
【０１８９】
システム110は、ストレス条件下で植物又は植物標本116を成長させるように、且つ植物容器112内の成長培地114の湿度を測定するように、適合させてもよい。システム110はさらに、湿度に基づいて、植物に対するストレス耐性を分析するように適合されてもよい。たとえば上述のように、湿度は、植物標本116の水消費量の指標であってもよく、それによって、植物標本116の生理学的条件に関する指標であってもよい。追加として又は代替として、湿度そのものは、ストレス条件の一部であってもよい。この場合も、本発明によるその他の方法の場合のように、方法は、一つ以上のソフトウェアの実装、好ましくはデータ処理装置128でのソフトウェアの実装を使用することによって、完全に又は部分的に実施することができる。
【０１９０】
プローブ134により使用することのできる測定原理に関しては、上記にて示された記述を参照することができる。特に、容量性湿度測定に関する文献を参照することができる。
【０１９１】
全ての材料は、プローブ134により測定することができる誘電率又は相対透水度を有する。水は、典型的には約80の相対透水度を有し、それに対してほとんどのその他の材料は、約1から10の相対透水度を有する。たとえば、例として砂の相対透水度は、典型的には3から4の間の範囲にある。したがって、測定できるほどの大きな差が、水の相対透水度とその他のタイプの材料、例えば成長培地114に使用されるような典型的な材料の相対透水度との間にある。相対透水度は、絶対値及び/又は複素数値で測定することができる。
【０１９２】
相対透水度を測定して湿分値に関連付けてもよく、それによって、成長培地114の湿度の決定が可能になる。次いで湿度を、システム制御器126に提供されたアナログ及び/又はデジタル信号などによって、プローブ134により出力してもよい。たとえば、湿度測定の一つ以上の測定信号、例えば標準信号0から10 VDC及び/又は0から20mAが得られ、その測定信号から、直接湿度値を導き出すことができ、且つ/又は質量パーセントを単位とする湿分含量などの、湿度値として直接使用することができる。典型的には、より多くの水又は湿分が成長培地114の材料に含有されるほど、その相対透水度の値は80により近くなる。
【０１９３】
本発明のこの又はその他の実施形態では、湿度測定は、好ましくはオンライン測定として、好ましくは実時間測定として行うことができる。たとえば、成長培地114は、測定位置130でプローブ134を通過すると考えられる。代替として又は追加として、本発明のこの又はその他の実施形態では、移動するプローブ134など、プローブ134と植物容器112との間の別のタイプの相対運動を使用できると考えられる。実時間測定では、速く流れる製品を測定する場合であっても、湿度測定の測定信号を即座に利用することができる。固形物の測定も可能である。
【０１９４】
好ましくは、アナログ出力測定信号が生成される。たとえば、湿度又は湿分測定プローブ134のアナログ出力測定信号  0/2...10 VCD又は0/4...20mAを、好ましくはプロセス順序で直接処理することができ、制御器、PC又はPLCシステム、例えばシステム制御器126又はシステム110の任意のその他のデバイスに含まれる適切なシステムに、接続してもよい。
【０１９５】
材料のタイプ及びその性質に応じて、測定プローブ134は、異なる測定深さに達することができる。好ましくはプローブ134は、プローブ134の上方のドーム形状領域に電界を生成するように適合される。典型的には、測定深さは成長培地114の材料中約100mmから150mmに達する。総合的な生成物の湿分、即ち材料のコア部分の湿分並びに表面の湿分、即ち植物容器112及び成長培地114の湿分を、分析することができる。この高い侵入深さにより、測定表面の汚損及び少量の堆積は、取るに足らないものと考えられる。
【０１９６】
システム110は、様々な適用例、例えば穀物設計又は任意のその他の適用例、例えば過発現又は過小発現又はノックダウンされたものでもある特定の遺伝子の作用に関するトランスジェニック植物の試験で使用されてもよい。また上述のように、システム110は、渇水実験でポット湿分測定に使用されてもよい。渇水測定における全ての植物標本116は、一つ以上のプローブ134を含む一つ以上の測定位置130に、絶えず又は連続して移送されてもよい。したがってトランスジェニック植物は、その渇水抵抗に関して試験することができる。
【０１９７】
システム110は、個々の植物標本116のそれぞれをモニタするように適合されてもよく、好ましくは、個々の植物標本116の全ての水の状態及びストレスの状態をモニタできるように、好ましくは記録できるように適合されてもよい。たとえば再潅水が、少なくとも一つの潅水ステーション142を用いることなどにより、好ましくは少なくとも一つの測定位置130の近くで又はその位置に接続させて、一つ一つの植物標本116に個別に実現することができる。したがって、現行の渇水試験に勝る改善を実現することができるが、それは現行の試験が、典型的には一つの実験で数百の植物標本116を用いるようなバッチしか使用しないからである。典型的には、これらの従来の渇水試験では、再潅水は、中間ポット含水量がある値に達したときに又は中間ストレスレベルがある値に達した場合に行われる。このように、システム110及び/又は上記にて開示された方法の一つ以上を使用することにより、新しい渇水試験の精度を著しく高めることができる。
【０１９８】
さらにシステム110は、一つ一つの植物標本116及び/又は植物容器112の含水量動態を別々に計算するように適合されてもよい。これは、個々の植物標本116に作用する生理学的メカニズムについて、より良好な見通しを得るために使用してもよい。たとえば、より多くの水有効利用植物標本116に関するスクリーニングの分解能は、より高いレベルで行うことができる。
【実施例】
【０１９９】
方法及び使用の実施例
下記において、本発明による方法及び使用の例示的な実施形態を開示する。特に下記の内容では、植物ごとのばらつきが小さい植物標本116の個体群が、渇水条件を、好ましくは軽度の渇水条件を、好ましくは初期に、好ましくは開花前の段階で使用することによって得ることができるという、本発明による驚くべき知見に関する実施例を提供する。植物標本116の例として、イネの苗を使用した。
【０２００】
1.序論
渇水処理の影響を評価するための実験は、特に植物の成長パラメータに対する初期渇水の影響を評価するために行った。初期渇水処理は、苗と初期分げつ段階との間に適用された渇水の、二つの連続サイクルからなるものであった。この処理の主な目的は、例えば再現可能な渇水スクリーンとは対照的に、初期段階で渇水に耐える植物をスクリーニングすることであった。すなわちこれらの実験の目的は、これらの植物が、渇水中にそれほど重要ではない成長減退を示すように、又は回復する能力、即ち渇水後に成長を再開するさらに良好な能力を示すように、耐久性ある植物を見出すことであった。
【０２０１】
以下に記述されるプロトコルは、渇水直後に測定した場合、十分潅水させた植物に比べて植物のサイズに約50%の減退が生じるように、設計される。
【０２０２】
2.プロトコル
植物の種を播き、発芽させ、当業者に公知の通常の方法で移植することを目的に選択した。標準的なポット及び土を、植物容器及び成長培地としてそれぞれ使用した。
【０２０３】
植物を、種播きトレーから、発芽の10日後にポットに移植した。移植前、ポットの土は、ポット間の差を小さくするために長時間の地下灌漑を行うことにより、最大容量まで飽和させた。
【０２０４】
植物には、移植後は水をやらなかった。代わりに、容量性の土-湿分プローブ(Theta-Probe、Delta-T、UK)を使用して、毎日行われる湿分測定を通して含水量をモニタした。代替として又は追加として、非接触容量性湿度センサ132を使用してもよい。
【０２０５】
植物容器内の成長培地の平均湿度の測定の場合、湿度測定を、植物の個体群の約10%以内でランダムに行い、平均を計算した。
【０２０６】
最初の渇水サイクルは、土の乾燥を含めて適用した。再潅水は、平均土中湿分が12%(基材重量の単位当たりの水の重量)に達したときに、平均湿分が最大容量(典型的には60%)に達するまで植物が再潅水するように行った。
【０２０７】
次いで植物を撮像して、渇水後の葉面積を、成長パラメータの可能性ある例として記録した。
【０２０８】
渇水の第2のサイクルを同じ方法で課し、土の再潅水後に植物を再び撮像した。
【０２０９】
その時以降、植物を、当業者に一般に知られる通常の栽培及び評価プロトコルに従って育てた。しかし、任意のその他の育種プロトコルを使用してもよい。
【０２１０】
3.結果
少数の植物による予備実験では、基本的な植物成長パラメータに対する初期渇水の影響を決定した。この実験の結果を表1に列挙する。
【表１】
2014502851.tif 000003
【０２１１】
比較として表1で使用される「通常」又は標準状態は、下記の通り決定した:
植物を、個々のポットで成長させ、各ポットには、最大保水容量に達するように毎日、十分な栄養溶液を与えた。
【０２１２】
表1に列挙される成長パラメータは、下記の意味を有し、下記の通り決定した:
渇水後の葉面積:渇水処理終了の直後に水平デジタル撮像により測定した、投影葉面積。単位: mm2。
【０２１３】
1週間回復後の葉面積:上記と同じであり、通常の潅水条件に戻った後、1週間で測定したもの。単位: mm2。
【０２１４】
2週間回復後の葉面積:上記と同じであり、通常の潅水条件に戻った後、2週間で測定したもの。単位: mm2。
【０２１５】
最終葉面積(最大面積):成長サイクル全体を通した週ごとの測定のロジスティック曲線の当て嵌めから推論される、最大投影葉面積を週ごとにデジタル撮像した測定値。単位: mm2。
【０２１６】
稔性(充足率):植物当たりの、小花の総数(充実+非充実)に対する充実種子(=稔実種子)数の比。自動種子計数器による収穫時の測定値。単位:パーセンテージ。
【０２１７】
円錐花序当たりの花:小花の総数(充実+非充実)を、円錐花序の数で割ったもの。円錐花序の手動計数及び自動種子計数器による収穫時の測定値。
【０２１８】
収穫指数:「最終葉面積(上記参照)」に対する合計種子重量の比。単位:グラム/mm2。
【０２１９】
充実種子数:「空の」不稔種子とは対照的に、植物当たりに生成された稔実種子の数。自動種子計数器による収穫時の測定値。
【０２２０】
合計種子数:種子(充実+非充実)の合計数。自動種子計数器による収穫時の測定値。
【０２２１】
開花までの時間(日数):種播きと、最初の円錐花序の出現との間の日数。週ごとの画像上に存在する円錐花序の検出による測定値。単位:日。
【０２２２】
種子重量(TKW):種子当たりの平均重量。自動種子計数器により測定し、計量。単位:グラム.1000種子s-1。
【０２２３】
種子収率(合計重量の種子):充実(稔実)種子の合計重量。単位:グラム.植物-1。
【０２２４】
表1中の「不利益」は: (初期渇水-通常条件)/(通常条件)と計算した。
【０２２５】
初期渇水の主な作用は、表1の「渇水後葉面積」により示されるように、植物成長の遅延であることが見出された。通常条件に戻ると(回復)、ストレスを受けた植物は、最終葉面積が処理による影響を少ししか受けないように遅れを取り戻す。
【０２２６】
円錐花序当たりの種子の合計数及び花の数などの、その他の成長パラメータが低減したことが見出された。
【０２２７】
一方、稔性(非充実種子に対する充実種子の比)、植物当たりの最終種子収量、及び収穫指数など、多くのその他の成長パラメータは、改善されたことが見出された。開花時間は、9%(5日)遅くなったことが見出された。
【０２２８】
他の実験では、初期渇水に供された植物で、植物ごとのばらつきを決定し、植物ごとのばらつきを、通常条件下で成長させた植物の履歴データと比較した。
【０２２９】
植物ごとのばらつきに関する尺度として、変動係数及び最少有意差を、植物標本の様々な成長パラメータに使用した。変動係数(CV、標準偏差を平均で割ったもの)及び最少有意差(LSD、統計的に有意であり続ける最小限の差)を、両方の条件、即ち渇水条件下で育てた植物及び標準条件下で育てた植物に関して計算した。これらの測定結果を、表2と図3及び4に列挙する。
【表２】
2014502851.tif 000004
【０２３０】
表2では、表1との場合と同じパラメータ定義を適用する。
【０２３１】
図3及び4において、白抜きの棒は、初期渇水条件下で育てられた植物の測定値を示し、それに対してベタ塗りの棒は、通常(即ち、標準)条件下で育てられた植物の、対応する測定値を示す。
【０２３２】
その結果、表2と図3及び4は、ほとんどが種子関連のパラメータにおいて、ばらつきが明らかに低減したことを示す。
【０２３３】
LSDが二倍低減したことは特に興味深く、これはアッセイの分解能が2倍になったことを意味する。したがって、類似の強度の渇水ストレス又はおそらくはより軽度のものを使用することで、より細かい分解能(より小さな差を、同じ個体群サイズで検出することができる)を提供することにより、又は同じ精度レベルを維持しながら個体群サイズを低減させることにより、植物の評価手順を大幅に改善する可能性がある。
【０２３４】
3.解説
初期渇水ストレスが、何週間か後に測定されたパラメータ(稔性率、種子収量など)のばらつきを低減させることは、驚くべきことである。以下の理論に拘泥するものではないが、この作用に関する種々の可能性ある説明は、以下の通りであり得る:
a)  植物は、土から抽出された水を蒸発させる。土がその水を枯渇させる速度は、それ自体は葉面積に相関している植物の蒸散容量に依存する。水利用能は、ある閾値よりも下に包含され、植物は土から水を吸収するのを停止し、成長は阻止される。より大きく、速く成長するほど、植物は、小さくゆっくりと成長する植物よりも、高い蒸散容量を有する。したがってこの設定では、より大きな植物がより速く成長を止め、より重い渇水ダメージを受け、より小さな植物よりもゆっくりと回復すると予想することができる。したがって、サイズ及び性能の初期の差は、より遅い段階で低減される。
【０２３５】
b)  比較的軽度の渇水応力は、植物に対して永続的損傷を引き起こさず、一時的な成長の停止だけである。そのような軽度のストレスは、その他のタイプのストレスに対する順応を誘発し、且つ/又は補償応答を誘発し、したがって植物の全体的な性能が改善されると仮定することができる。この仮定は、通常条件に戻るとストレスを受けた植物はより速い成長を示し、十分潅水された対照に対して遅れを取り戻すという観察内容によって、裏付けられる。そのような順応及び/又は補償応答は、その他の植物系で観察され、文献に報告されている。
【０２３６】
c)  渇水中の乾燥土状態は、根系のより良好な酸素添加をもたらし且つ/又は順応応答として根の生成を増大させることができる。どちらの場合も、結果は、より健康的でより効率的な根系をもたらし、植物の性能を改善する。
【０２３７】
まとめると、成長サイクルの初期に適用された比較的軽度の渇水処理は、成熟時に植物ごとのばらつきを低減させ、したがって収量構成要素の変化をかなりの精度で又は少ない個体群で検出できることが見出された。
【０２３８】
渇水処理そのものは、おそらく、上記にて開示された方法とは異なる方法で適用することができる。上記にて開示した二つの連続した渇水サイクルの代わりに、ただ一回の渇水サイクルなど、異なる回数の渇水サイクルを使用することが可能である。さらに、サイクルを使用する代わりに、その他のタイプの渇水条件を適用してもよい。さらに、再潅水のための湿分閾値は、12%よりも高い(より厳しくない)と考えられる。さらに、上記にて開示された実験はイネに関して行ったが、この渇水作用は、その他の種、例えばその他の穀類又はその他のタイプの植物で観察できることを、合理的に期待することができる。
【符号の説明】
【０２３９】
110  成長状態をモニタするためのシステム
112  植物容器
114  成長培地
116  植物標本、植物
118  移送システム
120  移送方向
122  移送ベルト
124  移送制御器
126  システム制御器
128  データ処理装置
130  測定位置
132  非接触容量性湿度センサ
134  プローブ
136  測定デバイス
138  撮像システム
140  カメラシステム
142  潅水ステーション
143  モニタリングシステム
144  供給システム
146  識別子
148  読取り器
150  評価デバイス
152  ディスプレイ装置
154  キーボード
156  データベース
158  画像評価デバイス
160  記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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