花卉輻射誘變育種信息數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

唐裴 王丹

摘要 闡述了花卉輻射誘變育種信息數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、組成及詳細(xì)信息，概述了該數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并以鶴望蘭為例對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)踐運(yùn)行進(jìn)行了展示。

關(guān)鍵詞 設(shè)計(jì)目標(biāo)；組成；詳細(xì)信息；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào) S-058 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 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(jiǎn)介 唐裴（1989—），女，四川綿陽(yáng)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(dāng)重要的作用和令人矚目的前景[1]。而在育種過(guò)程中積累了大量信息與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用人工管理方法進(jìn)行管理已經(jīng)完全無(wú)法滿足育種工作的需求。利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與信息處理技術(shù)及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)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(shí)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(shí)際利用率，加快種子培育的進(jìn)程。

“花卉輻射誘變育種（資源）信息數(shù)據(jù)庫(kù)”為四川省輻射誘變技術(shù)育種平臺(tái)下由西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院負(fù)責(zé)建設(shè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)是國(guó)內(nèi)及省內(nèi)已開(kāi)展花卉輻射誘變育種的開(kāi)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(cè)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(kù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的數(shù)字化共享。

目前國(guó)內(nèi)外在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)分析軟件開(kāi)發(fā)方面的研究報(bào)道較多，但二者大多是分離的，而把它們統(tǒng)一結(jié)合起來(lái)并應(yīng)用到花卉育種中的研究鮮有報(bào)道[2-3]。為此，提出了花卉育種信息處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想。系統(tǒng)以花卉育種數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，針對(duì)花卉的發(fā)展及管理現(xiàn)狀，借鑒國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息管理的成功經(jīng)驗(yàn)[4-5]，遵循合理性、實(shí)用性、擴(kuò)展性等設(shè)計(jì)原則，將信息處理技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合，集數(shù)據(jù)管理、分析功能為一體，實(shí)現(xiàn)花卉育種信息的及時(shí)管理，增強(qiáng)育種數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性與準(zhǔn)確性，為育種工作者提供一個(gè)化繁為簡(jiǎn)的信息處理系統(tǒng)，以幫助育種工作者提高育種效率，實(shí)現(xiàn)育種數(shù)據(jù)的高度共享和高效應(yīng)用。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

①應(yīng)用花卉種類、誘變?cè)捶N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(kù)；②構(gòu)建數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、編輯、存儲(chǔ)、輸出、查詢等功能；③構(gòu)建統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)，提供簡(jiǎn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互調(diào)用功能，包括對(duì)育種數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的提取、統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果保存等，用戶可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)來(lái)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(kù)文件存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)、鑒定技術(shù)；④育成花卉種質(zhì)資源特性及分布；⑤查詢點(diǎn)：花卉種類、誘變?cè)捶N類（包括復(fù)合誘變）、繁殖種類。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)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(zhǎng)表現(xiàn)、輻照后突變體等特性、適宜輻照劑量推薦、參考文獻(xiàn)出處；②按照上述花卉種類進(jìn)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(lái)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(lái)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(shí)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(zhǎng)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(cè)信息：外觀性狀、解剖性狀、同工酶、染色體性狀、細(xì)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(kù)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) [9-10]

4.1 樣表中英文對(duì)照 中英文對(duì)照見(jiàn)表1。

4.2 實(shí)體關(guān)系圖 實(shí)體關(guān)系及邏輯思路見(jiàn)圖1。由圖1可知，數(shù)據(jù)庫(kù)的操作、記錄分為6個(gè)板塊。在植物進(jìn)行輻射誘變前，做好植物信息（plant_info）收集，記錄植物編號(hào)、中英文名稱、別名、屬類、基本特征、主要用途等。在進(jìn)行輻射誘變時(shí)（radiation_mutagenic_treatment），應(yīng)記錄誘變植物的ID、輻射來(lái)源、輻射劑量、劑量率、處理方式；同時(shí)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)（mutant_detection），其中檢測(cè)的信息包含植物編號(hào)、外觀特征、染色體特征、細(xì)胞分裂等。最后記錄輻射結(jié)果（radiation_results）。

4.3 各個(gè)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)關(guān)系

4.3.1 詳細(xì)信息。詳細(xì)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(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2。

4.3.2 輻射誘變處理信息。通過(guò)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(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)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(shí)間、原文鏈接（圖5），其中對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表5。

4.3.4 突變體檢測(cè)信息。記錄突變體檢測(cè)信息：外觀性狀、解剖性狀、同工酶、染色體性狀、細(xì)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表6。

4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)介紹

4.4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)主頁(yè)。進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)主頁(yè)（圖8），其中包含相關(guān)鏈接（中國(guó)植物圖像庫(kù)、中國(guó)植物物種植物信息數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)植物志、中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館、中國(guó)植物網(wǎng)），用戶可以通過(guò)該頁(yè)面進(jìn)行登錄、注冊(cè)查找。

4.4.2 花卉信息查詢方式。該數(shù)據(jù)庫(kù)可以按繁殖種類、花卉種類、誘變?cè)捶N類3個(gè)方面進(jìn)行分類查找（圖9）。

4.4.3 用戶注冊(cè)、登錄數(shù)據(jù)庫(kù)。

（1）通過(guò)主頁(yè)進(jìn)行用戶注冊(cè)，對(duì)不同的用戶可以分配不同的權(quán)限（圖10），其中對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表7。

（2）注冊(cè)完成后可以進(jìn)行登錄，根據(jù)注冊(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表8。

5 鶴望蘭數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐運(yùn)行

5.1 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢 從主頁(yè)中通過(guò)花卉種類查找（圖9）。

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

5.3 花卉詳細(xì)信息查看 圖13為查詢的詳細(xì)信息，中文名稱：鶴望蘭；科目：旅人蕉科；別名：天堂鳥(niǎo)、快樂(lè)鳥(niǎo)；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(wú)莖；葉片長(zhǎng)圓狀披針形，長(zhǎng)25～45 cm、寬10 cm；葉片頂端急尖；葉柄細(xì)長(zhǎng)；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(lán)色；雄蕊與花瓣等長(zhǎng)；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(guó)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(diǎn)綴；分布區(qū)域?yàn)榉侵弈喜俊⒚绹?guó)、德國(guó)、意大利、荷蘭、菲律賓、中國(guó)。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(dá)100 d左右，每朵花可開(kāi)13～15 d，1朵花謝，另1朵相繼而開(kāi)。切花瓶插可達(dá)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(duì)熱戀中的情侶在互訴衷腸，是室內(nèi)觀賞的佳品。在中國(guó)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(diǎn)綴。

5.4 誘變單位信息 通過(guò)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(shí)間、原文鏈接（圖14）。

6 結(jié)語(yǔ)

花卉育種信息系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于將數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能集為一體，實(shí)用性強(qiáng)。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(gè)軟件間往復(fù)切換來(lái)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(jì)分析子系統(tǒng)可以直接提取數(shù)據(jù)庫(kù)中的育種數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)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(shí)用的數(shù)據(jù)處理方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 高健，盧惠萍.花卉輻射誘變育種研究進(jìn)展（綜述）[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，27（3）：228-230.

[2] 王國(guó)良，謝秋蘭.植物數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建研究進(jìn)展綜述[J].江蘇林業(yè)科技，2007，34（6）：37-40.

[3] 于涌鯤，繆小燕，高飛.中外農(nóng)業(yè)信息管理現(xiàn)狀研究[J].情報(bào)科學(xué)，2004，22（9）：1149-1151.

[4] 沈光，佟斌，孫波.論植物數(shù)據(jù)庫(kù)的建立[J].國(guó)土與自然資源研究，2007（1）：89-90.

[5] 張南賓，丁廷發(fā).重慶市園林植物數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2008，28（1）：86-88.

[6] 王丹，任少雄，蘇軍，等.核技術(shù)在觀賞植物誘變育種上的應(yīng)用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2004，18（6）：443-447.

[7] 陳淑英.洋桔梗組培苗的輻射誘變研究[D].昆明：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[8] AHLOOWALIA B S，MALUSZYNSKI M.Induced mutations：A new paradigm in plant breeding[J].Euphytica，2001，118（2）：167-173.

[9] 萬(wàn)川梅，鐘璐，楊菁，等.MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用教程[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2017.

[10] 求是科技.Java 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社，2004.