寧夏葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建及管理系統(tǒng)研發(fā)

摘 要：針對(duì)寧夏地區(qū)葡萄種質(zhì)資源的保護(hù)與利用，以銀川葡萄經(jīng)濟(jì)林國(guó)家林木種質(zhì)資源圃的葡萄砧木、鮮食和釀酒品種等種質(zhì)資源為基礎(chǔ)，采用J2EE+SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)+Spring架構(gòu)、葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于WEB的葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)。對(duì)葡萄性狀和屬性進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用二維碼技術(shù)，為每個(gè)品種構(gòu)建獨(dú)特的識(shí)別碼，實(shí)現(xiàn)全程識(shí)別。同時(shí)，繪制種質(zhì)資源圃實(shí)生苗木電子分布標(biāo)識(shí)圖，對(duì)葡萄種質(zhì)資源和植株生長(zhǎng)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀等表型性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分類(lèi)管理、種質(zhì)資源信息保存與性狀信息共享，提高了葡萄種質(zhì)資源的數(shù)字保護(hù)、利用管理和知識(shí)化服務(wù)水平，旨在為葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：葡萄種質(zhì)資源； 數(shù)據(jù)庫(kù)； 管理系統(tǒng)； 知識(shí)化服務(wù)； 可持續(xù)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：S663.1" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1002-204X（2023）10-0065-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.10.016

Development and Management System Construction of the Grape Germplasm Resource Database in Ningxia

Li Ji1， Wang Dun2*， Niu Ruimin3， Liu Jian1， Zhang Xuejian1

（1.Institute of Agricultural Economy and Information Technology， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002; 2.Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002; 3.Horticultural Institute， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract This article focuses on the protection and utilization of grape germplasm resources in Ningxia. Based on the grape germplasm resources of viticulture economic forests in Yinchuan， including grape rootstocks， fresh eating varieties and wine-making varieties， a web-based grape germplasm resource database and management system were established using J2EE + SQLServer database + Spring architecture， grape germplasm resource description specifications and data standards. The grape traits and attributes were standardized and processed using QR code technology to construct unique identification codes for each variety for full-process identification. At the same time， an electronic distribution map of the germplasm resource nursery was drawn to efficiently classify and manage phenotypic traits of grape germplasm resources， plant growth traits and economic traits. This improved the digital protection， utilization management and knowledge service level of grape germplasm resources， aiming to provide strong support for the sustainable development of the grape industry.

Key words Grape germplasm resources; Database; Management system; Knowledge service; Sustainable development

葡萄是世界上栽培范圍最廣的果樹(shù)之一，分布廣泛。據(jù)國(guó)際葡萄與葡萄酒組織（OIV）統(tǒng)計(jì)，2022年全球葡萄園面積預(yù)計(jì)為730萬(wàn)hm2。寧夏賀蘭山東麓具有獨(dú)特的風(fēng)土條件，其出產(chǎn)的葡萄酒具有甘潤(rùn)平衡的東方特性，是中國(guó)最大的集中連片葡萄產(chǎn)區(qū)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，寧夏釀酒葡萄種植面積已達(dá)3.89萬(wàn)hm2，占全國(guó)35%左右。2021年，國(guó)家葡萄及葡萄酒產(chǎn)業(yè)開(kāi)放發(fā)展綜合試驗(yàn)區(qū)落戶(hù)寧夏，葡萄酒產(chǎn)業(yè)已成為寧夏重要特色產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)對(duì)葡萄優(yōu)良品種資源的保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用，對(duì)葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。課題組以銀川葡萄經(jīng)濟(jì)林國(guó)家林木種質(zhì)庫(kù)收集的葡萄砧木品種、鮮食品種、釀酒品種等種質(zhì)資源為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Web的葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，為用戶(hù)全面了解葡萄種質(zhì)特性，開(kāi)展品種資源鑒定評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持，旨在促進(jìn)寧夏葡萄種質(zhì)資源的數(shù)字化保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用[1-4]。

1 寧夏葡萄種質(zhì)資源庫(kù)設(shè)計(jì)

1.1 寧夏葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)數(shù)據(jù)描述規(guī)范

由于葡萄種質(zhì)資源的品種繁多，品種性狀、抗逆性、抗病性等特征差異性較大，相關(guān)研究人員對(duì)葡萄種質(zhì)信息的描述差異大且時(shí)間跨度大導(dǎo)致數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，使各來(lái)源數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一管理，是葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)廣泛利用的基礎(chǔ)?？紤]數(shù)據(jù)庫(kù)的通用性和可移植性，以國(guó)家自然科技資源共享平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目中編制的《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范》叢書(shū)規(guī)定的葡萄種質(zhì)資源的描述規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范為基礎(chǔ)，完成資源數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

包括基本信息（全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)、資源編號(hào)、種質(zhì)名稱(chēng)、科名、屬名、學(xué)名、原產(chǎn)國(guó)、原產(chǎn)省系譜等23個(gè)字段），品質(zhì)特性（果皮厚度、果皮澀味、果肉液汁、出汁率等14個(gè)字段），形態(tài)及生物學(xué)特性——幼葉（幼葉表面顏色、幼葉表面光澤、幼葉表面葉脈間有絨毛、成齡葉形狀、成齡葉表面顏色等26個(gè)字段），形態(tài)及生物學(xué)特性——嫩梢新梢（嫩梢梢尖形態(tài)、新梢姿態(tài)、新梢卷布長(zhǎng)度、節(jié)間腹側(cè)顏色等9個(gè)字段），形態(tài)及生物學(xué)特性——花（花器類(lèi)型、植株生長(zhǎng)勢(shì)、萌芽率、結(jié)果枝百分率、每結(jié)果枝果穗數(shù)等20個(gè)字段），其他特性（抗寒性、抗堿性、葡萄白腐病抗性、葡萄霜霉病抗性、指紋圖譜與分子標(biāo)記等11個(gè)字段）等100余項(xiàng)字段內(nèi)容設(shè)計(jì)，其中：必填項(xiàng)49個(gè)。

2 寧夏葡萄種質(zhì)資源管理系統(tǒng)研發(fā)

葡萄種質(zhì)資源管理系統(tǒng)前端部分基于MVVM模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用B/S模式進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。前端部分：框架采用了比較流行的漸進(jìn)式JavaScript框架Vue.js，使用Vue-Router和Vuex實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由和全局狀態(tài)管理，Ajax實(shí)現(xiàn)前后端通信，Element UI組件庫(kù)使頁(yè)面快速成型，項(xiàng)目前端通過(guò)柵格布局實(shí)現(xiàn)響應(yīng)式。后端部分：采用springboot作為開(kāi)發(fā)框架，同時(shí)集成MyBatis、Redis等相關(guān)技術(shù)，采用Microsoft SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

2.1 總體架構(gòu)

根據(jù)用戶(hù)需求，葡萄種質(zhì)資源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)安全與管理貫穿于各層面。系統(tǒng)采用分層模塊設(shè)計(jì)原則，各模塊之間通過(guò)松耦合的接口關(guān)聯(lián)，層次分明，功能定位明確。接口定義參數(shù)簡(jiǎn)潔明了，語(yǔ)義清晰。建設(shè)框架由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶(hù)層5個(gè)有機(jī)層次結(jié)構(gòu)組成，涵蓋主要平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容。葡萄種質(zhì)資源管理平臺(tái)的總體體系架構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

葡萄種質(zhì)資源管理系統(tǒng)主要用于寧夏農(nóng)林科學(xué)院葡萄種質(zhì)資源圃種質(zhì)資源管理信息化，采用二維碼技術(shù)“一種一碼”數(shù)據(jù)錄入，采用聚類(lèi)分析、主成分分析等數(shù)據(jù)分析方法實(shí)現(xiàn)品種特性統(tǒng)計(jì)分析，按照區(qū)、行、列進(jìn)行編號(hào)繪制種質(zhì)資源圃實(shí)生苗木電子分布標(biāo)識(shí)圖。系統(tǒng)包括種質(zhì)資源名錄、統(tǒng)計(jì)分析、種質(zhì)資源分布、系統(tǒng)管理四大模塊。

2.2.1 種質(zhì)資源名錄模塊

種質(zhì)資源名錄模塊主要包括資源數(shù)據(jù)錄入、查看數(shù)據(jù)詳細(xì)信息、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、快速檢索、高級(jí)檢索、圖片檢索等功能，種質(zhì)資源名錄如圖2所示。種質(zhì)資源錄入：根據(jù)頁(yè)面標(biāo)題填寫(xiě)對(duì)應(yīng)的詳情信息；分別需要填寫(xiě)種質(zhì)資源“基本信息”數(shù)據(jù)，“形態(tài)及生物學(xué)——嫩梢新梢”，“形態(tài)及生物學(xué)——枝條”，“形態(tài)及生物學(xué)——葉”等10項(xiàng)信息數(shù)據(jù)；信息填寫(xiě)為完成時(shí)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行暫存，下次進(jìn)入系統(tǒng)可繼續(xù)進(jìn)行填寫(xiě)，信息錄入完成后，需要審核員審核確認(rèn)。快速檢索：根據(jù)輸入的葡萄種質(zhì)名稱(chēng)搜索相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。高級(jí)檢索：根據(jù)不同的檢索條件進(jìn)行查詢(xún)檢索，如統(tǒng)一編號(hào)、種質(zhì)名稱(chēng)、保存單位等。圖片檢索：根據(jù)輸入的葡萄種質(zhì)名稱(chēng)檢索相關(guān)圖片。數(shù)據(jù)詳情：可以查看種質(zhì)資源的詳細(xì)信息，種質(zhì)資源詳情頁(yè)面如圖3所示。數(shù)據(jù)導(dǎo)入：可以按照模板批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)，種質(zhì)資源數(shù)據(jù)模板如圖4所示。數(shù)據(jù)導(dǎo)出：可以導(dǎo)出多調(diào)數(shù)據(jù)壓縮包。

2.2.2 種質(zhì)資源分布模塊

按照區(qū)、行、列進(jìn)行編號(hào)，繪制種質(zhì)資源圃實(shí)生苗木電子分布標(biāo)識(shí)圖采用二維碼技術(shù)，構(gòu)建“一種一碼、全程識(shí)別”的賦碼識(shí)別與規(guī)范化種苗性狀和屬性描述合為一體的統(tǒng)一編碼標(biāo)識(shí)。展示種質(zhì)資源在地塊上的分布情況，葡萄的圖標(biāo)表示該點(diǎn)位在地塊上有種質(zhì)信息，黃色圖標(biāo)表示沒(méi)有種質(zhì)信息；地塊左側(cè)和頂部表示種質(zhì)資源的位置信息，可以查看種植資源詳細(xì)信息。種質(zhì)資源分布如圖5所示。

2.2.3 統(tǒng)計(jì)分析模塊

采用聚類(lèi)分析、主成分分析等數(shù)據(jù)分析方法[5]，根據(jù)葡萄種質(zhì)資源的性狀特征將其劃分為不同的類(lèi)別，將多個(gè)性狀指標(biāo)簡(jiǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，準(zhǔn)確、快捷地生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，為研究人員針對(duì)性地篩選種質(zhì)資源、優(yōu)化育種方案、提高育種效率，提供了重要數(shù)據(jù)參考。

2.2.4 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊包括用戶(hù)管理、系統(tǒng)日志和系統(tǒng)幫助。用戶(hù)管理分為系統(tǒng)管理員、審核員和普通用戶(hù)3個(gè)等級(jí)，只有系統(tǒng)管理員可以為其他用戶(hù)分配相應(yīng)權(quán)限，進(jìn)行用戶(hù)添加、刪除、編輯、查看等操作。

3 結(jié)論

本文以銀川葡萄經(jīng)濟(jì)林國(guó)家林木種質(zhì)資源圃種質(zhì)資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范》規(guī)定的葡萄種質(zhì)資源的描述規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等構(gòu)建基于Web的葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)種質(zhì)資源庫(kù)植株進(jìn)行精準(zhǔn)編號(hào)和定位，各項(xiàng)種質(zhì)資源性狀指標(biāo)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)分析和抽取、植株生長(zhǎng)性狀和形態(tài)性狀等表型性狀數(shù)據(jù)的高效分類(lèi)管理，為用戶(hù)提供了更全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，減少了人為錯(cuò)誤，全面提高種質(zhì)資源管理工作的預(yù)見(jiàn)性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性。

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責(zé)任編輯：周慧

基金項(xiàng)目：寧夏農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng)新引導(dǎo)基金項(xiàng)目（NKYG-23-

02）、寧夏釀酒葡萄智慧種植關(guān)鍵技術(shù)研究與示范。

作者簡(jiǎn)介：李季（1980—），女，吉林乾安人，副研究員，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)信息化、深度學(xué)習(xí)和農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害識(shí)別。

*通信作者：王盾 （1970—），女，研究館員，研究方向?yàn)樾畔①Y源管理。

收稿日期：2023-03-20