葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建

姜建福　李川　戰(zhàn)非等

摘要：以國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃中保存的歷史數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，以“每個數(shù)據(jù)都是一個‘?dāng)?shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)動態(tài)變化”為原則，采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、ASP動態(tài)網(wǎng)頁、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建了葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)了對種質(zhì)歷年數(shù)據(jù)的管理，為科學(xué)合理地管理和利用葡萄種質(zhì)資源提供技術(shù)支持。本文簡單介紹了該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和使用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：葡萄；種質(zhì)資源；數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建

中圖分類號：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2015）01-0119-05

Abstract In order to provide technical support for management and utilization of grape germplasm resources， the Grape Germplasm Resources Database was constructed utilizing the techniques of ASP.NET and SQL Server 2005 with the B/S structure and the data from historical survey of the National Fruit Germplasm Repository for Grapevine （Zhengzhou）. It was based on the principle“every data was a database， and the data change dynamiclly” and referenced to the “Descriptors and Data Standard for Grape （Vitis L.）”. The database system could manage the data over the years effectively， and its structure， function and feature were introduced simply in this study.

Key words Grape； Germplasm resources； Database； Construction

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所是國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃的依托單位，長期從事葡萄種質(zhì)資源的收集、保存、鑒定與利用工作，已收集保存葡萄野生種、地方品種、育成品種、育種材料、珍稀資源和近緣植物1 400余份，積累了大量的葡萄農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀數(shù)據(jù)，并以紙質(zhì)文本形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和保存。隨著圃內(nèi)種質(zhì)資源調(diào)查工作的深入開展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)查與保存方法已經(jīng)不利于種質(zhì)資源的管理利用以及信息的交流共享。因此，構(gòu)建一個葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)顯得尤為必要。

自20世紀(jì)70年代開始，一些發(fā)達(dá)國家相繼實現(xiàn)了種質(zhì)資源檔案的計算機(jī)管理。如美國農(nóng)業(yè)部種質(zhì)資源信息網(wǎng)（Germplasm Resources Information Network，GRIN）[1]，日本的農(nóng)林水產(chǎn)省基因庫（National Institute of Agrobiological Sciences Genebank，NIAS）[2]，歐洲作物遺傳資源保存和交換合作計劃（European Cooperative Programme for Crop Genetic Resources，ECPGR）[3]，德國葡萄育種研究所創(chuàng)建的國際葡萄品種目錄（Vitis International Variety Catalogue，VIVC）[4]等，這些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建成大大提高了種質(zhì)資源的利用率。

我國自20世紀(jì)80年代以來也相繼建立了多個種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如包含多種作物的中國作物種質(zhì)資源信息系統(tǒng)（Chinese Crop Germplasm Resources Information System，CGRIS）[5]、國家果樹種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫[6]；基于FoxPro數(shù)據(jù)庫編程語言的玉米、甘薯品種資源數(shù)據(jù)庫、黑龍江省農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫[7～9]；基于ACCESS數(shù)據(jù)庫軟花生、牧草、小麥、粳稻、木菠蘿、山楂種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，山西省農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，浙江省農(nóng)林生物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，新疆野生果樹資源數(shù)據(jù)庫，熱帶亞熱帶果樹種質(zhì)資源管理系統(tǒng)等[10～19]；基于B/S模式開發(fā)的中國砂梨、茄子、辣椒、南疆特色果樹種質(zhì)資源信息庫系統(tǒng)[20～23]；基于Web GIS的熱帶作物種質(zhì)資源信息系統(tǒng)和基于Google Maps API的煙草種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫等[24，25]。這些數(shù)據(jù)庫的建成，極大地提高了我國種質(zhì)資源信息管理的水平。

縱觀數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，目前數(shù)據(jù)庫多基于種質(zhì)資源的基本信息進(jìn)行錄入和查詢，未見針對某一種質(zhì)資源多年調(diào)查數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)，缺乏持續(xù)的數(shù)據(jù)觀測和數(shù)據(jù)庫建設(shè)，不利于種質(zhì)潛在信息的挖掘和利用。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所聯(lián)合西安航空學(xué)院，經(jīng)過系統(tǒng)的前期探索和設(shè)計以及不斷的調(diào)試完善，以《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[26]為基礎(chǔ)，以“每個數(shù)據(jù)都是一個‘?dāng)?shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)動態(tài)變化”為原則，最終建成了葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為科學(xué)合理地管理和利用葡萄種質(zhì)資源提供保障。

1 數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

數(shù)據(jù)庫建立的主要目的是為用戶提供高效便捷的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，這就要求信息系統(tǒng)一方面能夠存儲和管理日益增長的海量數(shù)據(jù)信息，同時還要提高主要使用者的工作效率，降低系統(tǒng)維護(hù)、更新、升級和運(yùn)行的成本。在綜合考慮了用戶系統(tǒng)需求和使用需求后，本數(shù)據(jù)庫選用Windows 2003 Server（含iis6.0）作為ASP的服務(wù)環(huán)境，SQL Server 2005為后臺數(shù)據(jù)庫，采用B/S模式進(jìn)行構(gòu)建。endprint

1.2 數(shù)據(jù)項的確定

基于《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》一書中的165個描述符[26]，根據(jù)實際應(yīng)用需求添加了別名、調(diào)查年份和參考文獻(xiàn)三項，以共計168個描述符作為數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)項。

在葡萄生產(chǎn)上常會有“同名異物”和“異名同物”現(xiàn)象，給準(zhǔn)確、快速檢索種質(zhì)信息帶來不便，而“別名”的設(shè)置則使檢索更快捷。由于種質(zhì)的部分可變性狀（如物候期、果粒大小等）受環(huán)境影響較大，不同年份調(diào)查數(shù)據(jù)有差異，需要將調(diào)查的數(shù)據(jù)具體到相關(guān)年份，這樣更有針對性，因此添加“調(diào)查年份”數(shù)據(jù)項，以滿足數(shù)據(jù)的精確化需求。“參考文獻(xiàn)”即為國內(nèi)外涉及到該品種的文字檔案，可用文獻(xiàn)中的信息來填補(bǔ)各種質(zhì)描述符中某些性狀的空白，使評價更全面。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)包括品種選育報告、品種介紹、引種試驗、審定公告、相關(guān)書籍等有關(guān)該品種性狀描述的信息。

1.3 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來自國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃中保存的1 400余份種質(zhì)的歷史調(diào)查數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)

主要包括前臺的用戶服務(wù)與后臺的系統(tǒng)管理兩部分，其中前臺主要包括種質(zhì)清單、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析等功能，后臺主要是對用戶和數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和管理，其主要功能模塊見圖1。

2.1 前臺用戶服務(wù)模塊

2.1.1 種質(zhì)清單 種質(zhì)清單是該數(shù)據(jù)庫中所有品種的名錄，該信息隨后臺種質(zhì)的添加或修改而動態(tài)變化。點(diǎn)擊“種質(zhì)清單”，系統(tǒng)會顯示本系統(tǒng)中所有已錄入的種質(zhì)份數(shù)，并顯示每份種質(zhì)的基本信息，包括種質(zhì)名稱、別名、外文名、系譜、學(xué)名、原產(chǎn)地、花器類型、果皮顏色等8項（圖2），為了顯示和查看方便，鼠標(biāo)所在種質(zhì)行自動生成藍(lán)色。

點(diǎn)擊相關(guān)各項基本信息，系統(tǒng)會自動對該基本信息列進(jìn)行升序排列，再次點(diǎn)擊則系統(tǒng)會自動對該列進(jìn)行降序排列。點(diǎn)擊種質(zhì)名稱可查看該份種質(zhì)具體的168項詳細(xì)性狀信息，包括基本信息、形態(tài)特征和生物學(xué)特征、形狀品質(zhì)特征、抗逆性、抗病蟲性以及其他特性。

對所有年份調(diào)查數(shù)據(jù)的管理是本數(shù)據(jù)庫的一大特色之一，檢索數(shù)據(jù)的平均化處理則是特色中的核心。品種的歷年調(diào)查數(shù)據(jù)具有年份特點(diǎn)，某一年的調(diào)查數(shù)據(jù)并不能代表該品種的真實值，因此，數(shù)據(jù)的平均化處理使調(diào)查數(shù)據(jù)具有了統(tǒng)計意義，更有科學(xué)性。該數(shù)據(jù)庫中每份種質(zhì)的168項性狀信息會隨著每年該份種質(zhì)數(shù)據(jù)的錄入更新而不斷地動態(tài)變化，如新梢卷須長度這個性狀，首頁顯示的是各年度的平均值，隨著新一年數(shù)據(jù)的錄入，該數(shù)據(jù)由于重新平均化而相應(yīng)變化；又如萌芽始期這個性狀，該處顯示的是最新錄入年份的數(shù)據(jù)，隨著錄入新的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)不斷的變化。

在“種質(zhì)清單”界面下，最后一欄為“查看歷年”按鍵，點(diǎn)擊則可以查看該份種質(zhì)錄入的所有年份的具體數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊對應(yīng)年份的該種質(zhì)名稱，則顯示該份種質(zhì)在本年度的具體調(diào)查數(shù)據(jù)；在顯示界面下方有一個“數(shù)據(jù)導(dǎo)出”按鍵，可以將本年度調(diào)查的168項的所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Microsoft Excel中，以便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計。

2.1.2 數(shù)據(jù)查詢 數(shù)據(jù)查詢是本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和實用部分，包括快速查詢和標(biāo)準(zhǔn)查詢（即向?qū)讲樵儯﹥刹糠帧？焖俨樵兡軌驖M足基本的查詢需要，方便快速地獲取查詢結(jié)果；標(biāo)準(zhǔn)查詢是在快速查詢基礎(chǔ)上的外延，包括對所有的168個檢索項進(jìn)行檢索，更適合專業(yè)人士使用。

①快速查詢：快速查詢是數(shù)據(jù)查詢最常用的部分，主要針對一般的檢索需求設(shè)計，檢索參數(shù)根據(jù)主要使用人員最經(jīng)常用的字段設(shè)計，包括種質(zhì)名稱、別名、外文名、學(xué)名、原產(chǎn)國、原產(chǎn)地、種質(zhì)類型、種子粒數(shù)、開花始期、漿果始熟期、果肉香味、果粒形狀、果皮顏色、種質(zhì)用途共14個檢索描述符，使用哪個描述符進(jìn)行檢索，則檢索結(jié)果的初始界面就可以顯示哪項的檢索結(jié)果。點(diǎn)擊“種質(zhì)名稱”可以查看該份種質(zhì)的168項詳細(xì)性狀，點(diǎn)擊“查看歷年”則可以查看該份種質(zhì)的歷年具體調(diào)查數(shù)據(jù)。為了更好地輔助檢索，設(shè)置了“=、≠、≤、≥、<、>、在……之間、顯示數(shù)據(jù)”8個操作符對常見檢索參數(shù)進(jìn)行條件性篩選，其中“在……之間”操作符主要是針對數(shù)值型的數(shù)據(jù)，當(dāng)使用時系統(tǒng)自動彈出兩個數(shù)據(jù)框，添加數(shù)據(jù)后就會檢索出介于兩者之間符合條件的種質(zhì)情況；“顯示數(shù)據(jù)”操作符主要作用是要求在檢索結(jié)果的初始界面顯示該性狀。

在邏輯方面，設(shè)置了“加”和“減”操作鍵，可以進(jìn)行多條件檢索；同其他檢索數(shù)據(jù)庫一樣，邏輯關(guān)系設(shè)置了“并且”和“或者”兩個功能。

若一次性沒有檢索到符合條件的種質(zhì)，還可以使用“在結(jié)果中檢索”這一功能繼續(xù)添加限定條件進(jìn)行查詢，直到檢索出符合條件的種質(zhì)信息。同時還可以將檢索出的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Microsoft Excel中進(jìn)行保存，或者選擇列進(jìn)行打印，具體方法同“種質(zhì)清單”功能。

②標(biāo)準(zhǔn)查詢：該檢索模塊根據(jù)《葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)描述規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)》分為基本信息、形態(tài)特征和生物學(xué)特征、品質(zhì)特征、抗逆性、抗病蟲性等6個檢索大項，可對168項描述符的一項或若干項信息進(jìn)行查詢。查詢的時候，若不設(shè)置調(diào)查年份，所有數(shù)值型描述符顯示該數(shù)據(jù)所有調(diào)查年份的平均值，文字型和日期型描述數(shù)據(jù)則顯示最新一次錄入的調(diào)查數(shù)據(jù)。為了便于相關(guān)性狀的識別，在錄入界面還增加了相關(guān)性狀的標(biāo)準(zhǔn)模式圖片，相關(guān)結(jié)果顯示界面同快速檢索。

2.1.3 統(tǒng)計功能的實現(xiàn) 該功能模塊可對葡萄種質(zhì)資源的文字型或數(shù)值型字段按照一定的原則分類后，統(tǒng)計分析出符合條件的各種質(zhì)的類型、數(shù)量和所占的百分比，點(diǎn)擊相關(guān)性狀鏈接，則會進(jìn)一步顯示符合該性狀條件的種質(zhì)名稱等信息；數(shù)值型數(shù)據(jù)可以在已知的最大值和最小值范圍內(nèi)設(shè)置區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計分析。

對于數(shù)值型數(shù)據(jù)，選擇需要統(tǒng)計的性狀后，系統(tǒng)會自動給出該性狀的最小值、最大值及5個大小區(qū)間，用戶可以根據(jù)自己的實際情況設(shè)置區(qū)間大小，還可以將分析結(jié)果生成柱狀圖或者餅狀圖，以更加直觀；也可以將數(shù)據(jù)分析結(jié)果導(dǎo)入到Microsoft Excel中。

2.2 后臺系統(tǒng)管理模塊endprint

后臺管理系統(tǒng)的功能主要包括種質(zhì)管理、種質(zhì)詳細(xì)信息管理、描述符管理、用戶管理等。

2.2.1 種質(zhì)管理 該管理模塊中的數(shù)據(jù)是前臺在不限制年份條件下所調(diào)用“平均數(shù)據(jù)”的來源，共168項，實則是在歷年調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)計算公式虛擬的平均值（數(shù)值型數(shù)據(jù)顯示該數(shù)據(jù)所有調(diào)查年份的平均值，文字型和日期型數(shù)據(jù)則顯示最新的錄入數(shù)據(jù)）。同一份種質(zhì)不同年份的調(diào)查數(shù)據(jù)以“保存單位編號”這一數(shù)據(jù)項作為基本信息導(dǎo)入的鏈接。該部分的數(shù)據(jù)需要根據(jù)歷年的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和編輯。

2.2.2 種質(zhì)詳細(xì)信息管理 該部分是數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，主要功能是為每份種質(zhì)錄入歷年的調(diào)查數(shù)據(jù)，為后臺種質(zhì)管理提供數(shù)據(jù)源，同時該部分也是前臺查看歷年數(shù)據(jù)功能的數(shù)據(jù)來源，共計168項，與種質(zhì)資源管理數(shù)據(jù)項一一對應(yīng)。

2.2.3 描述符管理 該模塊主要功能是對數(shù)據(jù)庫中具體描述符進(jìn)行添加、修改和刪除，為數(shù)據(jù)庫的日后拓展做準(zhǔn)備。

2.2.4 用戶管理 系統(tǒng)根據(jù)不同用戶的權(quán)限將用戶分為管理員和一般用戶，管理員主要是對后臺數(shù)據(jù)和用戶進(jìn)行編輯管理和系統(tǒng)維護(hù)。而一般用戶只能訪問前臺，不能對后臺進(jìn)行操作。

3 結(jié)論與討論

葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫的建成，實現(xiàn)了國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃中歷年數(shù)據(jù)的電子化管理，在功能細(xì)節(jié)的設(shè)計上相對于其他同類數(shù)據(jù)庫來說更適合葡萄種質(zhì)資源的調(diào)查和評價需求，為種質(zhì)資源信息管理、數(shù)據(jù)查詢、分析、種質(zhì)資源調(diào)查工作提供了全新的途徑。

種質(zhì)的歷年調(diào)查數(shù)據(jù)具有年份特點(diǎn)，某一年的調(diào)查數(shù)據(jù)并不能代表該品種最接近實際的特性，本數(shù)據(jù)庫初步檢索出的結(jié)果是調(diào)用的后臺“種質(zhì)管理”的數(shù)據(jù)，而“種質(zhì)管理”的數(shù)據(jù)是通過后臺“種質(zhì)信息詳細(xì)管理”的歷年數(shù)據(jù)經(jīng)過一定邏輯運(yùn)算的結(jié)果，檢索出的每個數(shù)據(jù)都是基于多個數(shù)據(jù)經(jīng)過一定運(yùn)算的結(jié)果，而且該結(jié)果隨著新數(shù)據(jù)的錄入而相應(yīng)地動態(tài)變化，隨著數(shù)據(jù)錄入項的增多，該結(jié)果會更加精確，更加接近品種特性的真實值。

參 考 文 獻(xiàn)：

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