花卉輻射誘變育種信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

唐裴 王丹

摘要 闡述了花卉輻射誘變育種信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計目標、組成及詳細信息，概述了該數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)過程，并以鶴望蘭為例對數(shù)據(jù)庫的實踐運行進行了展示。

關(guān)鍵詞 設(shè)計目標；組成；詳細信息；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號 S-058 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）32-0195-08

Design of Information Database of Flower Radiation Mutagenesis Breeding

TANG Pei， WANG Dan （School of Life Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan 621010）

Abstract We expounded the design goal，composition and detailed information of the flower radiation mutagenesis breeding information database，and summarized design and implementation process of the database.The operation of the database was demonstrated by taking the strelitzia reginae as an example.

Key words Design goal；Constitute；Detailed information；Database

作者簡介 唐裴（1989—），女，四川綿陽人，碩士研究生，研究方向：花卉輻射誘變育種。*通訊作者，教授，博士，從事花卉輻射誘變育種研究。

收稿日期 2018-09-19

輻射誘變育種是一種有效的變異育種手段，在花卉品種培育與改良中顯示了相當重要的作用和令人矚目的前景[1]。而在育種過程中積累了大量信息與試驗數(shù)據(jù)，采用人工管理方法進行管理已經(jīng)完全無法滿足育種工作的需求。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)與信息處理技術(shù)及時準確地對這些數(shù)據(jù)進行保存、管理和分析處理，能夠更加充分地發(fā)掘其中包含的重要信息，從而為親本選配、后代選擇及品系的選留和推廣提供依據(jù)。因此，應(yīng)用信息技術(shù)分析和處理花卉育種數(shù)據(jù)對育種信息管理和研究具有重要意義。在育種工作中應(yīng)用高效實用的信息處理方法可使數(shù)據(jù)資源的管理與應(yīng)用更加科學(xué)化和規(guī)范化，從而提高種質(zhì)資源的實際利用率，加快種子培育的進程。

“花卉輻射誘變育種（資源）信息數(shù)據(jù)庫”為四川省輻射誘變技術(shù)育種平臺下由西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院負責建設(shè)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫的主要功能是調(diào)查、整理和發(fā)布四川乃至世界范圍內(nèi)花卉輻射誘變植物種質(zhì)資源，基本查清世界范圍，重點是國內(nèi)及省內(nèi)已開展花卉輻射誘變育種的開展單位、輻照資源、輻照材料種類、輻照源及輻照劑量、劑量率、分析檢測鑒定技術(shù)、創(chuàng)新花卉種質(zhì)資源的數(shù)量、性狀特征、地理分布和栽培利用等情況，建立花卉輻射誘變種質(zhì)資源及技術(shù)數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫信息的數(shù)字化共享。

目前國內(nèi)外在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和統(tǒng)計分析軟件開發(fā)方面的研究報道較多，但二者大多是分離的，而把它們統(tǒng)一結(jié)合起來并應(yīng)用到花卉育種中的研究鮮有報道[2-3]。為此，提出了花卉育種信息處理系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)想。系統(tǒng)以花卉育種數(shù)據(jù)為研究對象，針對花卉的發(fā)展及管理現(xiàn)狀，借鑒國內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息管理的成功經(jīng)驗[4-5]，遵循合理性、實用性、擴展性等設(shè)計原則，將信息處理技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，集數(shù)據(jù)管理、分析功能為一體，實現(xiàn)花卉育種信息的及時管理，增強育種數(shù)據(jù)處理的時效性與準確性，為育種工作者提供一個化繁為簡的信息處理系統(tǒng)，以幫助育種工作者提高育種效率，實現(xiàn)育種數(shù)據(jù)的高度共享和高效應(yīng)用。

1 設(shè)計目標

①應(yīng)用花卉種類、誘變源種類（包括復(fù)合誘變）、繁殖種類等重要特征屬性建立輻射育種數(shù)據(jù)庫；②構(gòu)建數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、編輯、存儲、輸出、查詢等功能；③構(gòu)建統(tǒng)計分析子系統(tǒng)，提供簡潔直觀、易懂易用的數(shù)據(jù)顯示界面，用戶按照屏幕提示就能進行各種數(shù)據(jù)處理與分析，并提供所需的相關(guān)信息，提高數(shù)據(jù)管理的分析水平；④實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與統(tǒng)計分析子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互調(diào)用功能，包括對育種數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的提取、統(tǒng)計分析結(jié)果保存等，用戶可以從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)來完成數(shù)據(jù)分析處理操作，并且可以將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫文件存放到數(shù)據(jù)庫中。

2 數(shù)據(jù)庫組成

①主要花卉種類及分類：一年、二年生花卉，宿根花卉，球根花卉，水生花卉，木本花卉等；②輻射技術(shù)：輻照源和輻照劑量及其與其他誘變技術(shù)結(jié)合；③突變體檢測、鑒定技術(shù)；④育成花卉種質(zhì)資源特性及分布；⑤查詢點：花卉種類、誘變源種類（包括復(fù)合誘變）、繁殖種類。

3 數(shù)據(jù)庫信息

3.1 總體信息 ①以花卉種類為主，以列表方式顯示花卉植物已開展的輻射誘變育種概況：花卉種類、品種、輻射源、輻射劑量、輻射劑量率、輻照繁殖體、植物培養(yǎng)方式、輻照后生長表現(xiàn)、輻照后突變體等特性、適宜輻照劑量推薦、參考文獻出處；②按照上述花卉種類進行分類，反映花卉輻射敏感性；花卉輻射誘變品種名錄：育成品種名稱、花卉種類、育成單位、育成人員、品種特性、品種圖片、信息來源鏈接；③花卉輻射誘變優(yōu)異種質(zhì)資源名錄：優(yōu)異突變體名稱、花卉種類、育成單位、育成人員、品種特性、品種圖片、信息來源鏈接。

3.2 具體信息 ①花卉基本信息：中文名稱、別名、學(xué)名（英文名）、分類地位、基本特征、分布區(qū)域、主要用途；②圖片信息：手繪圖+觀賞部位為主的彩圖；③輻射誘變處理信息：輻射誘變育種單位、育種人員、聯(lián)系方式、期刊名稱與發(fā)表時間、鏈接原文（或原文列表）；輻射誘變處理信息：輻射源種類、輻射劑量、劑量率、處理植物材料種類（繁殖體）、植物培養(yǎng)方式；輻射誘變結(jié)果信息：輻射后植物生長狀況、生理生化、遺傳學(xué)特征、突變體數(shù)量、比例、突變性狀特性、育成品種特性；突變體檢測信息：外觀性狀、解剖性狀、同工酶、染色體性狀、細胞分裂、分子生物學(xué)等；輻射誘變與其他措施結(jié)合信息[6-8]。

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計及實現(xiàn) [9-10]

4.1 樣表中英文對照 中英文對照見表1。

4.2 實體關(guān)系圖 實體關(guān)系及邏輯思路見圖1。由圖1可知，數(shù)據(jù)庫的操作、記錄分為6個板塊。在植物進行輻射誘變前，做好植物信息（plant_info）收集，記錄植物編號、中英文名稱、別名、屬類、基本特征、主要用途等。在進行輻射誘變時（radiation_mutagenic_treatment），應(yīng)記錄誘變植物的ID、輻射來源、輻射劑量、劑量率、處理方式；同時添加到數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容還包含誘變信息（mutagenic_info）、植物誘變（plant_mutagenic）。在誘變完成后，應(yīng)記錄基因突變檢測（mutant_detection），其中檢測的信息包含植物編號、外觀特征、染色體特征、細胞分裂等。最后記錄輻射結(jié)果（radiation_results）。

4.3 各個數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)關(guān)系

4.3.1 詳細信息。詳細信息表包含植物信息的中文名稱、分類地位、別名、英文名稱、學(xué)名、基本特征、分布區(qū)域、基本用途（圖2），其中對應(yīng)關(guān)系見表2。

4.3.2 輻射誘變處理信息。通過誘變處理信息表記錄輻射誘變處理信息（圖4）：輻射源種類、處理植物材料種類、輻射劑量、植物培養(yǎng)方式、劑量率，其中對應(yīng)關(guān)系見表4。

4.3.3 誘變單位信息。誘變單位信息表包含誘變單位、誘變?nèi)藛T、聯(lián)系方式、期刊名稱、發(fā)表時間、原文鏈接（圖5），其中對應(yīng)關(guān)系見表5。

4.3.4 突變體檢測信息。記錄突變體檢測信息：外觀性狀、解剖性狀、同工酶、染色體性狀、細胞分裂、分子生物學(xué)（圖6）。

4.3.5 輻射誘變結(jié)果信息。記錄輻射誘變結(jié)果信息：輻射后植物生長情況、生理生化、遺傳學(xué)特征、突變體數(shù)量、比例、突變體性狀特征、育成品特性（圖7），其中對應(yīng)關(guān)系見表6。

4.4 數(shù)據(jù)庫介紹

4.4.1 數(shù)據(jù)庫主頁。進入數(shù)據(jù)庫主頁（圖8），其中包含相關(guān)鏈接（中國植物圖像庫、中國植物物種植物信息數(shù)據(jù)庫、中國植物志、中國數(shù)字植物標本館、中國植物網(wǎng)），用戶可以通過該頁面進行登錄、注冊查找。

4.4.2 花卉信息查詢方式。該數(shù)據(jù)庫可以按繁殖種類、花卉種類、誘變源種類3個方面進行分類查找（圖9）。

4.4.3 用戶注冊、登錄數(shù)據(jù)庫。

（1）通過主頁進行用戶注冊，對不同的用戶可以分配不同的權(quán)限（圖10），其中對應(yīng)關(guān)系見表7。

（2）注冊完成后可以進行登錄，根據(jù)注冊的類型，劃分不同的角色權(quán)限，例如admin用戶與一般普通用戶（圖11），其中對應(yīng)關(guān)系見表8。

5 鶴望蘭數(shù)據(jù)庫實踐運行

5.1 數(shù)據(jù)庫查詢 從主頁中通過花卉種類查找（圖9）。

5.2 查詢結(jié)果 記錄的花卉信息會以查詢結(jié)果顯示（圖12），其中顯示項包含編號、中文名稱、彩繪圖、手繪圖、輻射源、詳細信息，還可以進行刪除操作。

5.3 花卉詳細信息查看 圖13為查詢的詳細信息，中文名稱：鶴望蘭；科目：旅人蕉科；別名：天堂鳥、快樂鳥；英文名稱：Strelitzia reginae Aiton；學(xué)名：鶴望蘭；基本特征：鶴望蘭旅人蕉科多年生草本植物，無莖；葉片長圓狀披針形，長25～45 cm、寬10 cm；葉片頂端急尖；葉柄細長；花朵生于總花梗上，下托一佛焰苞；佛焰苞綠色，邊紫紅，萼片橙黃色，花瓣暗

藍色；雄蕊與花瓣等長；花藥狹線形，花柱突出，柱頭3；花期在冬季；原產(chǎn)于非洲南部，中國南方大城市的公園、花圃有栽培，北方則為溫室栽培；鶴望蘭四季常青，葉大姿美，花形奇特，可叢植于院角，用于庭院造景和花壇、花境的點綴；分布區(qū)域為非洲南部、美國、德國、意大利、荷蘭、菲律賓、中國。鶴望蘭四季常青，植株別致，具清晰、高雅之感。鶴望蘭花期可達100 d左右，每朵花可開13～15 d，1朵花謝，另1朵相繼而開。切花瓶插可達15～20 d，插花多用自然式插花，將2支鶴望蘭高低搭配，在其他花配葉的襯托下，相偎相依，似一對熱戀中的情侶在互訴衷腸，是室內(nèi)觀賞的佳品。在中國南方地區(qū)如福建、廣東、海南、廣西、香港和澳門等地，鶴望蘭可叢植于院角，用于庭院造景和花壇、花境的點綴。

5.4 誘變單位信息 通過誘變單位信息可以得知誘變?nèi)藛T、聯(lián)系方式、期刊名稱、發(fā)表時間、原文鏈接（圖14）。

6 結(jié)語

花卉育種信息系統(tǒng)的最大特點在于將數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能集為一體，實用性強。使用該系統(tǒng)可完成花卉育種工作中各種常用的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理工作，克服了以往軟件系統(tǒng)需在幾個軟件間往復(fù)切換來完成數(shù)據(jù)處理所造成的麻煩和由于數(shù)據(jù)與處理系統(tǒng)分離造成的數(shù)據(jù)查詢獲取上的困難。另外，該系統(tǒng)的統(tǒng)計分析子系統(tǒng)可以直接提取數(shù)據(jù)庫中的育種數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析結(jié)果也可以得到高效的保存和再利用，系統(tǒng)的這些處理方式有效地提高了數(shù)據(jù)的利用效率和共享性，為育種工作提供了一種更為高效、實用的數(shù)據(jù)處理方式。

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