商業化育種趨勢下常規育種科研數據管理系統研究

[摘 要] 隨著時代的進步與科技的飛速發展，中國有著最龐大的農業科研體系，有著海量的試驗數據，但是中國的育種水平卻未達到應用的水平。針對此，中國提出商業化育種體系，其對育種業提出了大規模化、育種生產信息化、資料共享化等現代化要求。鑒于此，本文研究、設計一種常規育種科研數據管理系統，初步滿足當下商業化育種的各項要求，將育種環節信息化，盡量減少人工失誤，完善、規范育種流程，開創育種業的新時代。

[關鍵詞] 育種;科研數據;管理系統;DPS系統

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

1 研究背景

農業是中國的第一產業，是中國的立國之本，中國的發展離不開農業各個領域的進步。在當下全球信息化的浪潮下，如何利用信息技術推動科學育種，已是當下農業信息化發展中的一個熱門話題。中國擁有世界上規模最龐大的農業科研教學體系，各類農業科研機構和校院共有500多家，科研從業人員超過6萬人，是美國的數倍[1]。中國有著最龐大的農業科研體系，有著海量的試驗數據，但是中國的育種水平卻未達到應用的水平。究其原因，中國的育種機構多數是各自為戰，導致多個科研所在研究過程中做著同樣的實驗，造成了資源的浪費。同時，對于結果的查詢，因種系的追溯煩瑣而無法形成針對性。商業化育種是針對過去中國傳統育種體系所提出的新型育種體系，其摒棄了過去各個育種機構各自為戰等的種種弊端。

中國的育種業具有大量的育種材料，而且試驗基地分布區域廣，為了培育最優品種需要規模龐大的測配組合，分析海量的試驗結果及性狀數據。鑒于此，國家農業信息化工程技術研究中心通過將物聯網等現代信息技術與商業化育種關鍵環節緊密結合，研發了常規育種科研數據管理系統。

2 常規育種科研數據管理系統的設計

為了將育種的各個環節，包括前期規劃如選種、試驗設計，中間的實施管理如病蟲害等的狀態跟蹤，后期的結果驗收如抽樣取樣，到最后的品種評價如田間試驗統計分析等，全部都實現電子化、信息化，研究設計了常規育種科研數據管理系統。

2.1 系統功能

常規育種科研數據管理系統的功能包括育種材料管理、親本組配、育種試驗設計、農藝試驗設計、數據采集與管理、數據分析、材料評價、角色權限管理、基礎數據管理以及編號規則自定義。

2.2 系統結構

本文主要介紹基于Android手機/PDA的性狀數據采集系統和數據分析系統。

2.2.1 基于Android手機/PDA的性狀數據采集系統。基于Android手機/PDA的性狀數據采集系統，是采用機器視覺技術自動識別拍攝病蟲害的定量化信息[2]，如病斑面積、蟲害頭數。田間小區/株行電子標簽（RFID）標識系統就是在試驗期間將帶有電子標簽的標桿插入試驗田。用掃碼機記錄當下該標簽的實際位置，用作對該塊試驗田的數據跟蹤，這一塊試驗田的所有信息將記錄在這個電子標簽。最后收獲期至，只需要掃碼并同時上傳相關數據，就能將這塊試驗田的結果記錄下來。這不但省去了大量的人力，而且大大減少了人工錯誤。最后通過在系統上查詢，就可以清晰地知道每一個電子標簽對應的試驗田在整個試驗過程中的詳細狀態，再也不用對著厚厚的試驗記錄本一點點添加數據，也不用在海量的數據中苦苦尋找想要的結果，該試驗田的所有狀態包括期間發生過的病蟲害都可以通過上傳的數據及圖片來了解。對于系統中沒有創建的底系，如期望單獨存儲的數據，可以手動在機器上創建、添加、上傳、保存。

2.2.2 數據分析系統。對于試驗數據的分析一直都是育種行業的重中之重。田間試驗的成功與否，除了對試驗的設計需要做到最適合之外，對于試驗數據的處理也是是否能得出正確甚至精確的結果的重要環節。而對于育種試驗前期的試驗設計，常規育種科研數據管理系統提供了幾乎囊括當下中國最流行并普遍得到專業認可的所有田間試驗設計。可以根據試驗基地、試驗內容、試驗規模等因素綜合考慮選用哪一種田間試驗設計，如提供隨機區組、裂區、拉丁方、重復內分組等。同時，一些對經典試驗方法的改良方法也在被不斷地推敲驗證，如改良后的重復內分組田間試驗設計，因為計算分析過程相對復雜，通過對自由度調整，將會讓試驗結果更加精確，這個方法在得到各方企業及專家認可的情況下將會應用在常規育種科研數據管理系統中，為科研人員進行田間試驗設計提供更多、更精確的選擇。

常規育種科研數據管理系統的數據分析系統主要參考的是唐啟義的DPS數據處理系統。DPS數據處理系統英文名稱為Data Processing System，其將數值計算、統計分析、模型模擬及畫線制表等功能融為一體。因此，DPS系統主要是作為數據處理和分析工具而面向廣大用戶。DPS系統功能全面，身兼Excel等流行電子表格軟件系統和若干專業統計分析軟件系統的功能。但是，與當下十分流行的電子表格系統相比，DPS平臺具有強大的統計分析和數學模型模擬分析功能。同時，其在操作上相較于國外同類的專業統計分析軟件系統更加簡便。截至目前，其在統計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流程，而且能夠保證結果分析的準確性和精準性。

3 結語

常規育種科研數據管理系統初步滿足了當下商業化育種的各項要求，將育種環節信息化，盡量減少人工失誤，節省了大量的人力，并且將所有的試驗數據共享在系統中，大大減少了重復試驗的發生，規整了中國育種業的大數據，并且完善、規范了育種流程，開創了育種業的新時代。

參考文獻

[1]北京建成全國首個大型育種云服務平臺[J].種業導刊，2016（2）：31.

[2]劉忠強.作物育種輔助決策關鍵技術研究與應用[D].北京：中國農業大學，2016.