基于B/S三層網(wǎng)絡架構和領域驅動模式的火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫構建與應用

陸貴鋒，廖慧茜，黃鳳珠，彭宏祥，韋蒴曈，李禎英，黃黎芳，鄧海燕，梁桂東，武志江

(1 廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院園藝研究所, 南寧,530007；2 廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院，南寧,530007)

火龍果原產中美洲，后傳入越南、泰國等東南亞國家及我國臺灣，20世紀90年代末從我國臺灣省和越南引入中國大陸。在栽培過程中，各產區(qū)的火龍果發(fā)生了豐富的遺傳變異，通過人工選擇，產生了許多新品種[1]?；瘕埞墙陙碓趪鴥葟妱葆绕鸬男屡d熱帶亞熱帶水果，果實營養(yǎng)豐富，含有一般植物少有的植物蛋白、甜菜素及水溶性膳食纖維等?；瘕埞N植一次可以收獲至少20年，而且高產、早結，能夠迅速為種植者帶來很好的效益[2]。截至2020年，全國火龍果種植面積約5.3萬hm2，產量超100萬t，是近年發(fā)展速度最快的新興產業(yè)。育種是產業(yè)發(fā)展的基礎，而優(yōu)異的火龍果種質資源保存利用又是火龍果育種的基礎。我國火龍果引種馴化及新品種選育等工作起步較晚，目前以農業(yè)農村部南寧火龍果種質資源圃為依托，開展火龍果種質資源收集、保存、鑒定和評價等基礎研究工作?；瘕埞Y源圃建立于2012年，分別從我國廣西、廣東、海南、福建、上海、云南、貴州、臺灣等省(區(qū))和越南等地共收集了359份資源，并制訂了火龍果種質資源描述規(guī)范，對各資源的植株、莖蔓、花、果實等的60個形態(tài)特征、18個農藝性狀、26個果實品質性狀和6個抗性性狀進行了鑒定評價[3]。隨著對資源鑒定和評價工作的深入開展，積累的數(shù)據(jù)越來越豐富和完善，但是這些數(shù)據(jù)多采用紙質文檔或電子文檔保存，容易損壞或丟失，給研究工作者的信息檢索和管理等造成不便，進而影響火龍果種質資源在育種創(chuàng)新和數(shù)據(jù)共享等方面的有效利用。因此，利用現(xiàn)有的種質信息資源建立一個火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是促進火龍果新品種選育和提高種質資源共享和利用的重要途徑。

1 總體設計

1.1 設計目標

數(shù)據(jù)庫信息描述必須規(guī)范，嚴格按照火龍果種質資源描述規(guī)范的標準執(zhí)行。系統(tǒng)應該具有實用性，應具備錄入、修改、增加、刪除、查詢、檢索、統(tǒng)計等功能[4]。系統(tǒng)結構設計軟件硬件等在相當一段時間內具有穩(wěn)定性及先進性，系統(tǒng)以VS 2010為開發(fā)平臺，采用ASP.NET開發(fā)語言，SQLServer2008為后臺數(shù)據(jù)庫。

1.2 數(shù)據(jù)庫表結構設計

依據(jù)火龍果種質資源的鑒定評價基本信息，按植物學形態(tài)信息、農藝性狀信息、果實品質性狀信息、抗性信息和種質照片信息對火龍果信息進行分類。其中植物學形態(tài)信息進一步分為植株和莖蔓信息、花的信息、果實的信息(見表1)。

表1 火龍果相關信息數(shù)據(jù)表設計

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)站模式，通過瀏覽器即可訪問，不需要額外安裝軟件，便于操作和維護。后臺管理，通過瀏覽器輸入登錄地址，輸入用戶名、密碼。登錄系統(tǒng)后，可以對火龍果數(shù)據(jù)庫的所有信息表數(shù)據(jù)進行管理。

2.1 平臺功能模塊

平臺功能模塊見圖1。

圖1 火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫平臺功能模塊

基本信息管理。點擊導航“基本信息”下的“快速添加”進入添加頁面，添加內容包括種質編號、種質名稱、發(fā)現(xiàn)時間等。在列表界面，可以進行搜索、新增、查看、刪除等操作(見圖2)。其他數(shù)據(jù)表，也是相同的操作進行管理，保持操作的一致性，方便資源數(shù)據(jù)信息的增加和修改。

圖2 火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫基本信息管理

種質照片信息管理。點擊導航“種質照片信息”下的“快速添加”進入添加頁面，可批量上傳圖片，圖片格式為JPG、PNG等基本格式。在信息列表界面可看到每個種質資源的圖片數(shù)量，也可修改更換圖片、查看圖片(見圖3)。

圖3 火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫中上傳種質照片

2.2 檢索功能與批量數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)

2.2.1 檢索功能 檢索功能分為模糊檢索和精確檢索。模糊檢索可通過種質名稱進行搜索匹配。如用戶輸入“紅肉”，點擊“搜索”按鈕后，界面中會顯示查詢結果列表，即所有種質名稱中包含“紅肉”兩字的種質資源。如果想了解某一種質資源詳細信息，只需點擊該種質的“詳情”按鈕，就會顯示該種質資源的屬名、原產地、來源地、主要用途等信息，并搭配相應種質的圖片，為用戶提供簡潔明了的資源信息。

精確檢索是通過搭配不同的搜索條件進行不同精度的檢索。用戶單擊“高級搜索”按鈕，系統(tǒng)會彈出所有字段條件輸入的窗口，可以選擇一個條件輸入，也可以同時選擇多個條件。如同時選擇輸入花枝率、花果數(shù)量、開花時間條件，系統(tǒng)會根據(jù)所輸入的條件，把同時匹配這3個條件的結果顯示出來。精確檢索需要對火龍果的具體性狀信息了解得比較詳細，適用于專業(yè)人士。對于一般用戶，僅采用模糊檢索即可實現(xiàn)查詢目標。

2.2.2 批量導入導出數(shù)據(jù)功能 由于種質資源數(shù)據(jù)量大，信息字段也非常多。如果手工一條一條錄入數(shù)據(jù)，效率低而且出錯率高?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)的批量導入功能，把已經標準化的Excel表格直接導入系統(tǒng)，大大地提高了工作效率和數(shù)據(jù)正確率。同時，用戶修改數(shù)據(jù)可以通過導出Excel表，在Excel表格中修改后重新導入，系統(tǒng)會通過種質編號判斷是新增數(shù)據(jù)還是修改數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)庫管理平臺的構建與應用

3.1 架構設計

火龍果種質資源數(shù)據(jù)采用B/S模式，以ASP.NET為開發(fā)平臺，SQL Server2008為后臺數(shù)據(jù)庫，DIV+CSS網(wǎng)頁布局。系統(tǒng)采用網(wǎng)站分層技術框架，運用領域驅動思想進行總體設計模式，基于領域驅動設計的種質資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有較好的可復用性、擴展性和維護性[5]。技術架構可分為頁面表現(xiàn)層、應用層、領域層三層體系架構。

3.2 數(shù)據(jù)庫平臺服務機制

對種質資源調查鑒定數(shù)據(jù)的收集和錄入，通過數(shù)據(jù)庫平臺進行網(wǎng)絡共享，能有效地對火龍果種質資源基礎研究工作進行宣傳，提高火龍果種質資源的利用效率，為種質資源評價及利用提供參考。

3.2.1 信息共享應用 數(shù)據(jù)庫平臺為相關

圖4 三層體系架構結合領域驅動設計

農業(yè)工作者與種業(yè)公司提供種質信息查詢，包括果實品質的評價、優(yōu)異種質、核心種質等各類性狀數(shù)據(jù)，及時反饋相關資源信息，提高資源利用效率。

3.2.2 種質資源展示應用 數(shù)據(jù)庫平臺會定期上傳每個種質的花朵、果肉等資源圖片，完善種質資源相關資料的保存，同時對外進行種質資源展示和宣傳，擴大優(yōu)異資源的影響力和推廣應用。

3.2.3 種質資源共享應用 科研單位、企事業(yè)單位可以通過平臺郵箱向數(shù)據(jù)庫管理人員發(fā)送資源需求申請，提交個人或單位信息、用途、所需種質資源名稱和數(shù)量等信息，數(shù)據(jù)庫后臺管理人員提交給種質資源保存單位進行對接處理。

3.2.4 技術信息咨詢交流應用 用戶可以把相關問題、意見及建議通過平臺咨詢電話、郵箱或者QQ與數(shù)據(jù)庫管理人員進行咨詢交流[6]。針對科研單位、企事業(yè)單位等服務對象，提供相關的科技咨詢與項目合作等服務，拓寬數(shù)據(jù)庫平臺的應用范圍。

4 小結

火龍果種質資源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是將互聯(lián)網(wǎng)技術和計算機信息處理技術等結合起來，完成對火龍果種質資源科研數(shù)據(jù)的信息化、規(guī)范化、標準化管理的集中體現(xiàn)。采用B/S三層網(wǎng)絡架構和領域驅動模式構建的數(shù)據(jù)庫及其應用，實現(xiàn)了火龍果種質資源信息的在線瀏覽、檢索、數(shù)據(jù)可視化等共享利用功能。數(shù)據(jù)庫建設可方便科研工作者全面了解各種質資源的特性，拓寬火龍果優(yōu)異資源和遺傳基因的共享應用范圍，為培育豐產、優(yōu)質、抗病蟲、抗逆新品種提供快捷的途徑，為火龍果遺傳多樣性的保護和持續(xù)利用提供依據(jù)。系統(tǒng)建成后向社會開放應用，可以利用這些種質資源信息，為廣大生產單位、各相關部門提供信息咨詢和資源共享服務[7]。