基于B/S三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)模式的火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與應(yīng)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(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所, 南寧,530007；2 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南寧,530007)

火龍果原產(chǎn)中美洲，后傳入越南、泰國(guó)等東南亞國(guó)家及我國(guó)臺(tái)灣，20世紀(jì)90年代末從我國(guó)臺(tái)灣省和越南引入中國(guó)大陸。在栽培過(guò)程中，各產(chǎn)區(qū)的火龍果發(fā)生了豐富的遺傳變異，通過(guò)人工選擇，產(chǎn)生了許多新品種[1]。火龍果是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)強(qiáng)勢(shì)崛起的新興熱帶亞熱帶水果，果實(shí)營(yíng)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。火龍果種植一次可以收獲至少20年，而且高產(chǎn)、早結(jié)，能夠迅速為種植者帶來(lái)很好的效益[2]。截至2020年，全國(guó)火龍果種植面積約5.3萬(wàn)hm2，產(chǎn)量超100萬(wàn)t，是近年發(fā)展速度最快的新興產(chǎn)業(yè)。育種是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而優(yōu)異的火龍果種質(zhì)資源保存利用又是火龍果育種的基礎(chǔ)。我國(guó)火龍果引種馴化及新品種選育等工作起步較晚，目前以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南寧火龍果種質(zhì)資源圃為依托，開(kāi)展火龍果種質(zhì)資源收集、保存、鑒定和評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)研究工作。火龍果資源圃建立于2012年，分別從我國(guó)廣西、廣東、海南、福建、上海、云南、貴州、臺(tái)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(zhì)資源描述規(guī)范，對(duì)各資源的植株、莖蔓、花、果實(shí)等的60個(gè)形態(tài)特征、18個(gè)農(nóng)藝性狀、26個(gè)果實(shí)品質(zhì)性狀和6個(gè)抗性性狀進(jìn)行了鑒定評(píng)價(jià)[3]。隨著對(duì)資源鑒定和評(píng)價(jià)工作的深入開(kāi)展，積累的數(shù)據(jù)越來(lái)越豐富和完善，但是這些數(shù)據(jù)多采用紙質(zhì)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(jìn)而影響火龍果種質(zhì)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(zhì)信息資源建立一個(gè)火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是促進(jìn)火龍果新品種選育和提高種質(zhì)資源共享和利用的重要途徑。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

數(shù)據(jù)庫(kù)信息描述必須規(guī)范，嚴(yán)格按照火龍果種質(zhì)資源描述規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。系統(tǒng)應(yīng)該具有實(shí)用性，應(yīng)具備錄入、修改、增加、刪除、查詢(xún)、檢索、統(tǒng)計(jì)等功能[4]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件硬件等在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)具有穩(wěn)定性及先進(jìn)性，系統(tǒng)以VS 2010為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用ASP.NET開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，SQLServer2008為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

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

依據(jù)火龍果種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)基本信息，按植物學(xué)形態(tài)信息、農(nóng)藝性狀信息、果實(shí)品質(zhì)性狀信息、抗性信息和種質(zhì)照片信息對(duì)火龍果信息進(jìn)行分類(lèi)。其中植物學(xué)形態(tài)信息進(jìn)一步分為植株和莖蔓信息、花的信息、果實(shí)的信息(見(jiàn)表1)。

表1 火龍果相關(guān)信息數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)功能

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

2.1 平臺(tái)功能模塊

平臺(tái)功能模塊見(jiàn)圖1。

圖1 火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)功能模塊

基本信息管理。點(diǎn)擊導(dǎo)航“基本信息”下的“快速添加”進(jìn)入添加頁(yè)面，添加內(nèi)容包括種質(zhì)編號(hào)、種質(zhì)名稱(chēng)、發(fā)現(xiàn)時(shí)間等。在列表界面，可以進(jìn)行搜索、新增、查看、刪除等操作(見(jiàn)圖2)。其他數(shù)據(jù)表，也是相同的操作進(jìn)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(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)基本信息管理

種質(zhì)照片信息管理。點(diǎn)擊導(dǎo)航“種質(zhì)照片信息”下的“快速添加”進(jìn)入添加頁(yè)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(gè)種質(zhì)資源的圖片數(shù)量，也可修改更換圖片、查看圖片(見(jiàn)圖3)。

圖3 火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中上傳種質(zhì)照片

2.2 檢索功能與批量數(shù)據(jù)處理的實(shí)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(guò)種質(zhì)名稱(chēng)進(jìn)行搜索匹配。如用戶(hù)輸入“紅肉”，點(diǎn)擊“搜索”按鈕后，界面中會(huì)顯示查詢(xún)結(jié)果列表，即所有種質(zhì)名稱(chēng)中包含“紅肉”兩字的種質(zhì)資源。如果想了解某一種質(zhì)資源詳細(xì)信息，只需點(diǎn)擊該種質(zhì)的“詳情”按鈕，就會(huì)顯示該種質(zhì)資源的屬名、原產(chǎn)地、來(lái)源地、主要用途等信息，并搭配相應(yīng)種質(zhì)的圖片，為用戶(hù)提供簡(jiǎn)潔明了的資源信息。

精確檢索是通過(guò)搭配不同的搜索條件進(jìn)行不同精度的檢索。用戶(hù)單擊“高級(jí)搜索”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出所有字段條件輸入的窗口，可以選擇一個(gè)條件輸入，也可以同時(shí)選擇多個(gè)條件。如同時(shí)選擇輸入花枝率、花果數(shù)量、開(kāi)花時(shí)間條件，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所輸入的條件，把同時(shí)匹配這3個(gè)條件的結(jié)果顯示出來(lái)。精確檢索需要對(duì)火龍果的具體性狀信息了解得比較詳細(xì)，適用于專(zhuān)業(yè)人士。對(duì)于一般用戶(hù)，僅采用模糊檢索即可實(shí)現(xiàn)查詢(xún)目標(biāo)。

2.2.2 批量導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)功能 由于種質(zhì)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(cuò)率高。可以通過(guò)系統(tǒng)的批量導(dǎo)入功能，把已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的Excel表格直接導(dǎo)入系統(tǒng)，大大地提高了工作效率和數(shù)據(jù)正確率。同時(shí)，用戶(hù)修改數(shù)據(jù)可以通過(guò)導(dǎo)出Excel表，在Excel表格中修改后重新導(dǎo)入，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)種質(zhì)編號(hào)判斷是新增數(shù)據(jù)還是修改數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用

3.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)采用B/S模式，以ASP.NET為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，SQL Server2008為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，DIV+CSS網(wǎng)頁(yè)布局。系統(tǒng)采用網(wǎng)站分層技術(shù)框架，運(yùn)用領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)思想進(jìn)行總體設(shè)計(jì)模式，基于領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有較好的可復(fù)用性、擴(kuò)展性和維護(hù)性[5]。技術(shù)架構(gòu)可分為頁(yè)面表現(xiàn)層、應(yīng)用層、領(lǐng)域?qū)尤龑芋w系架構(gòu)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)服務(wù)機(jī)制

對(duì)種質(zhì)資源調(diào)查鑒定數(shù)據(jù)的收集和錄入，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，能有效地對(duì)火龍果種質(zhì)資源基礎(chǔ)研究工作進(jìn)行宣傳，提高火龍果種質(zhì)資源的利用效率，為種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及利用提供參考。

3.2.1 信息共享應(yīng)用 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)為相關(guān)

圖4 三層體系架構(gòu)結(jié)合領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)工作者與種業(yè)公司提供種質(zhì)信息查詢(xún)，包括果實(shí)品質(zhì)的評(píng)價(jià)、優(yōu)異種質(zhì)、核心種質(zhì)等各類(lèi)性狀數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋相關(guān)資源信息，提高資源利用效率。

3.2.2 種質(zhì)資源展示應(yīng)用 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)會(huì)定期上傳每個(gè)種質(zhì)的花朵、果肉等資源圖片，完善種質(zhì)資源相關(guān)資料的保存，同時(shí)對(duì)外進(jìn)行種質(zhì)資源展示和宣傳，擴(kuò)大優(yōu)異資源的影響力和推廣應(yīng)用。

3.2.3 種質(zhì)資源共享應(yīng)用 科研單位、企事業(yè)單位可以通過(guò)平臺(tái)郵箱向數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員發(fā)送資源需求申請(qǐng)，提交個(gè)人或單位信息、用途、所需種質(zhì)資源名稱(chēng)和數(shù)量等信息，數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)管理人員提交給種質(zhì)資源保存單位進(jìn)行對(duì)接處理。

3.2.4 技術(shù)信息咨詢(xún)交流應(yīng)用 用戶(hù)可以把相關(guān)問(wèn)題、意見(jiàn)及建議通過(guò)平臺(tái)咨詢(xún)電話、郵箱或者QQ與數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員進(jìn)行咨詢(xún)交流[6]。針對(duì)科研單位、企事業(yè)單位等服務(wù)對(duì)象，提供相關(guān)的科技咨詢(xún)與項(xiàng)目合作等服務(wù)，拓寬數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的應(yīng)用范圍。

4 小結(jié)

火龍果種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)等結(jié)合起來(lái)，完成對(duì)火龍果種質(zhì)資源科研數(shù)據(jù)的信息化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理的集中體現(xiàn)。采用B/S三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)模式構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了火龍果種質(zhì)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(kù)建設(shè)可方便科研工作者全面了解各種質(zhì)資源的特性，拓寬火龍果優(yōu)異資源和遺傳基因的共享應(yīng)用范圍，為培育豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)、抗逆新品種提供快捷的途徑，為火龍果遺傳多樣性的保護(hù)和持續(xù)利用提供依據(jù)。系統(tǒng)建成后向社會(huì)開(kāi)放應(yīng)用，可以利用這些種質(zhì)資源信息，為廣大生產(chǎn)單位、各相關(guān)部門(mén)提供信息咨詢(xún)和資源共享服務(wù)[7]。