商業(yè)化育種趨勢下常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

[摘 要] 隨著時(shí)代的進(jìn)步與科技的飛速發(fā)展，中國有著最龐大的農(nóng)業(yè)科研體系，有著海量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是中國的育種水平卻未達(dá)到應(yīng)用的水平。針對此，中國提出商業(yè)化育種體系，其對育種業(yè)提出了大規(guī)模化、育種生產(chǎn)信息化、資料共享化等現(xiàn)代化要求。鑒于此，本文研究、設(shè)計(jì)一種常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，初步滿足當(dāng)下商業(yè)化育種的各項(xiàng)要求，將育種環(huán)節(jié)信息化，盡量減少人工失誤，完善、規(guī)范育種流程，開創(chuàng)育種業(yè)的新時(shí)代。

[關(guān)鍵詞] 育種;科研數(shù)據(jù);管理系統(tǒng);DPS系統(tǒng)

[中圖分類號] S126 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2019）01-122-2

1 研究背景

農(nóng)業(yè)是中國的第一產(chǎn)業(yè)，是中國的立國之本，中國的發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步。在當(dāng)下全球信息化的浪潮下，如何利用信息技術(shù)推動(dòng)科學(xué)育種，已是當(dāng)下農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展中的一個(gè)熱門話題。中國擁有世界上規(guī)模最龐大的農(nóng)業(yè)科研教學(xué)體系，各類農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和校院共有500多家，科研從業(yè)人員超過6萬人，是美國的數(shù)倍[1]。中國有著最龐大的農(nóng)業(yè)科研體系，有著海量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是中國的育種水平卻未達(dá)到應(yīng)用的水平。究其原因，中國的育種機(jī)構(gòu)多數(shù)是各自為戰(zhàn)，導(dǎo)致多個(gè)科研所在研究過程中做著同樣的實(shí)驗(yàn)，造成了資源的浪費(fèi)。同時(shí)，對于結(jié)果的查詢，因種系的追溯煩瑣而無法形成針對性。商業(yè)化育種是針對過去中國傳統(tǒng)育種體系所提出的新型育種體系，其摒棄了過去各個(gè)育種機(jī)構(gòu)各自為戰(zhàn)等的種種弊端。

中國的育種業(yè)具有大量的育種材料，而且試驗(yàn)基地分布區(qū)域廣，為了培育最優(yōu)品種需要規(guī)模龐大的測配組合，分析海量的試驗(yàn)結(jié)果及性狀數(shù)據(jù)。鑒于此，國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心通過將物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)與商業(yè)化育種關(guān)鍵環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，研發(fā)了常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

2 常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了將育種的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括前期規(guī)劃如選種、試驗(yàn)設(shè)計(jì)，中間的實(shí)施管理如病蟲害等的狀態(tài)跟蹤，后期的結(jié)果驗(yàn)收如抽樣取樣，到最后的品種評價(jià)如田間試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析等，全部都實(shí)現(xiàn)電子化、信息化，研究設(shè)計(jì)了常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)功能

常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能包括育種材料管理、親本組配、育種試驗(yàn)設(shè)計(jì)、農(nóng)藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)分析、材料評價(jià)、角色權(quán)限管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理以及編號規(guī)則自定義。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文主要介紹基于Android手機(jī)/PDA的性狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

2.2.1 基于Android手機(jī)/PDA的性狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；贏ndroid手機(jī)/PDA的性狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是采用機(jī)器視覺技術(shù)自動(dòng)識別拍攝病蟲害的定量化信息[2]，如病斑面積、蟲害頭數(shù)。田間小區(qū)/株行電子標(biāo)簽（RFID）標(biāo)識系統(tǒng)就是在試驗(yàn)期間將帶有電子標(biāo)簽的標(biāo)桿插入試驗(yàn)田。用掃碼機(jī)記錄當(dāng)下該標(biāo)簽的實(shí)際位置，用作對該塊試驗(yàn)田的數(shù)據(jù)跟蹤，這一塊試驗(yàn)田的所有信息將記錄在這個(gè)電子標(biāo)簽。最后收獲期至，只需要掃碼并同時(shí)上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，就能將這塊試驗(yàn)田的結(jié)果記錄下來。這不但省去了大量的人力，而且大大減少了人工錯(cuò)誤。最后通過在系統(tǒng)上查詢，就可以清晰地知道每一個(gè)電子標(biāo)簽對應(yīng)的試驗(yàn)田在整個(gè)試驗(yàn)過程中的詳細(xì)狀態(tài)，再也不用對著厚厚的試驗(yàn)記錄本一點(diǎn)點(diǎn)添加數(shù)據(jù)，也不用在海量的數(shù)據(jù)中苦苦尋找想要的結(jié)果，該試驗(yàn)田的所有狀態(tài)包括期間發(fā)生過的病蟲害都可以通過上傳的數(shù)據(jù)及圖片來了解。對于系統(tǒng)中沒有創(chuàng)建的底系，如期望單獨(dú)存儲的數(shù)據(jù)，可以手動(dòng)在機(jī)器上創(chuàng)建、添加、上傳、保存。

2.2.2 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。對于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析一直都是育種行業(yè)的重中之重。田間試驗(yàn)的成功與否，除了對試驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要做到最適合之外，對于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也是是否能得出正確甚至精確的結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。而對于育種試驗(yàn)前期的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供了幾乎囊括當(dāng)下中國最流行并普遍得到專業(yè)認(rèn)可的所有田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)?？梢愿鶕?jù)試驗(yàn)基地、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)規(guī)模等因素綜合考慮選用哪一種田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如提供隨機(jī)區(qū)組、裂區(qū)、拉丁方、重復(fù)內(nèi)分組等。同時(shí)，一些對經(jīng)典試驗(yàn)方法的改良方法也在被不斷地推敲驗(yàn)證，如改良后的重復(fù)內(nèi)分組田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因?yàn)橛?jì)算分析過程相對復(fù)雜，通過對自由度調(diào)整，將會讓試驗(yàn)結(jié)果更加精確，這個(gè)方法在得到各方企業(yè)及專家認(rèn)可的情況下將會應(yīng)用在常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，為科研人員進(jìn)行田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供更多、更精確的選擇。

常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要參考的是唐啟義的DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)英文名稱為Data Processing System，其將數(shù)值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析、模型模擬及畫線制表等功能融為一體。因此，DPS系統(tǒng)主要是作為數(shù)據(jù)處理和分析工具而面向廣大用戶。DPS系統(tǒng)功能全面，身兼Excel等流行電子表格軟件系統(tǒng)和若干專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件系統(tǒng)的功能。但是，與當(dāng)下十分流行的電子表格系統(tǒng)相比，DPS平臺具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)學(xué)模型模擬分析功能。同時(shí)，其在操作上相較于國外同類的專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件系統(tǒng)更加簡便。截至目前，其在統(tǒng)計(jì)分析和模型模擬方面的功能比較齊全。其工作界面也十分友好，易于操作，只需要簡單的操作就能掌握整個(gè)流程，而且能夠保證結(jié)果分析的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)性。

3 結(jié)語

常規(guī)育種科研數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)初步滿足了當(dāng)下商業(yè)化育種的各項(xiàng)要求，將育種環(huán)節(jié)信息化，盡量減少人工失誤，節(jié)省了大量的人力，并且將所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享在系統(tǒng)中，大大減少了重復(fù)試驗(yàn)的發(fā)生，規(guī)整了中國育種業(yè)的大數(shù)據(jù)，并且完善、規(guī)范了育種流程，開創(chuàng)了育種業(yè)的新時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]北京建成全國首個(gè)大型育種云服務(wù)平臺[J].種業(yè)導(dǎo)刊，2016（2）：31.

[2]劉忠強(qiáng).作物育種輔助決策關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.