吳文斗　王賢　李泓蒴　劉本英

摘要? 以國(guó)家種質(zhì)勐海大葉茶樹(shù)資源圃茶組植物25個(gè)種3個(gè)變種的1 521份茶樹(shù)種質(zhì)資源的圖片、農(nóng)藝性狀、生化成分、茶葉加工品質(zhì)、抗寒性、抗病蟲(chóng)性等特征數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，構(gòu)建云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了云南茶樹(shù)種質(zhì)資源信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和共享化，有效解決了云南茶樹(shù)種質(zhì)資源源數(shù)據(jù)保存分散，以及共享、交流和利用困難等問(wèn)題。云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)的管理和共享為科學(xué)合理地管理和利用云南茶樹(shù)種質(zhì)資源提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞? 云南茶樹(shù);種質(zhì)資源;特征數(shù)據(jù);共享平臺(tái)

中圖分類號(hào)? S-058??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

文章編號(hào)? 0517-6611（2019）24-0230-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.068

Design and Implementation of Data Sharing Platform on Yunnan Tea Germplasm Resources

WU Wen-dou， WANG Xian， LI Hong-shuo et al

（College of Big Data， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201）

Abstract ?The study was conducted based on the data of 1 521 tea germplasm resources （25 tea species and 3 variants） in the national Menghai Daye Tea Germplasm Resources Garden. By collecting the pictures of tea germplasm resources and data of their characteristics （such as agronomic traits， biochemical components， cold resistance and resistance to pests and diseases）， a data sharing platform of Yunnan tea tree germplasm resources was constructed， which realized the digitalization， networking， visualization and sharing of Yunnan tea germplasm resources information. Meanwhile， it also effectively solved the problems of Yunnan tea tree germplasm resources data in saving， sharing， exchanging and using. The management and sharing of Yunnan tea tree germplasm resources data provided technical support for scientific and rational management and utilization of Yunnan tea germplasm resources.

Key words? Yunnan tea trees;Germplasm resources;Data of characteristics;Sharing platform

基金項(xiàng)目? 農(nóng)作物（茶樹(shù)）種質(zhì)資源保護(hù)專項(xiàng)“大葉茶樹(shù)種質(zhì)資源收集鑒定、編目、繁殖更新與保存分發(fā)利用”（2014NWB028，2015NWB028，111721301354052000）。

作者簡(jiǎn)介? 吳文斗（1974—），男，云南鳳慶人，副教授，碩士生導(dǎo)師，碩士，從事農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)領(lǐng)域研究。*通信作者，研究員，博士，從事茶樹(shù)種質(zhì)資源及遺傳改良研究。

收稿日期? 2019-06-13

種質(zhì)資源是農(nóng)作物品種改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生物多樣性和自然科技資源的重要組成部分，是大自然留給人類的寶貴財(cái)富[1]，世界各國(guó)把作物種質(zhì)資源建設(shè)作為一種戰(zhàn)略，積極開(kāi)展作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。我國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)起步也比較早，中國(guó)作物種質(zhì)信息網(wǎng)（CGRIS）于1991年建立[2]，開(kāi)啟了我國(guó)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)先河。此后，國(guó)內(nèi)多個(gè)各具特色的農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)紛紛創(chuàng)建，如國(guó)家水稻數(shù)據(jù)庫(kù)[3]、北京農(nóng)作物種質(zhì)資源信息服務(wù)平臺(tái)[4]、葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)[5]、煙草種質(zhì)資源在線共享系統(tǒng)等[6-7]，為開(kāi)展茶葉種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和借鑒。

云南作為茶樹(shù)資源的起源中心和原產(chǎn)地，有世界上最豐富的茶樹(shù)種質(zhì)資源（包括野生種、農(nóng)家品種、育成品種等），是世界茶組植物分類研究中所占比例最多、分布最廣的地區(qū)，是我國(guó)和世界各國(guó)發(fā)展茶葉生產(chǎn)和開(kāi)展茶樹(shù)育種工作的珍貴寶庫(kù)，其悠久的種茶歷史和得天獨(dú)厚的自然條件孕育了豐富的茶樹(shù)種質(zhì)資源[8-10]。茶樹(shù)種質(zhì)資源不僅是茶樹(shù)育種、生物學(xué)研究和開(kāi)發(fā)利用的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也是關(guān)系到國(guó)家茶葉可持續(xù)發(fā)展基本保障。茶樹(shù)種質(zhì)資源承載著高度的遺傳多樣性，是國(guó)家重大的基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源和自然科技資源必不可少的基礎(chǔ)物質(zhì)條件，具有經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)、生態(tài)等多種重要功能。

云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所建設(shè)的國(guó)家種質(zhì)勐海大葉茶樹(shù)資源圃經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展和建設(shè)，已成為國(guó)內(nèi)最大、保存種類最多的大葉茶種質(zhì)資源保存圃。截至2015年底，國(guó)家種質(zhì)大葉茶資源圃共保存種質(zhì)2 459份，包括山茶科山茶屬25個(gè)種和3個(gè)變種，收集和積累了大量圖片、農(nóng)藝性狀、生化成分、茶葉加工品質(zhì)、抗寒性、抗病蟲(chóng)性等特征數(shù)據(jù)，但長(zhǎng)期以來(lái)數(shù)字化和信息化程度相對(duì)較低，隨著圃內(nèi)工作的深入開(kāi)展和數(shù)據(jù)量的不斷增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)查方法和數(shù)據(jù)保存方式已不利于云南茶樹(shù)種質(zhì)資源的保存、管理、利用和共享，因此構(gòu)建云南茶葉種質(zhì)資源數(shù)據(jù)平臺(tái)和共享平臺(tái)勢(shì)在必行。鑒于此，筆者開(kāi)展了云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)共享平臺(tái)研究和建設(shè)，為云南茶樹(shù)種植資源的保護(hù)、開(kāi)發(fā)、利用和隱在價(jià)值挖掘提供支持，具有重要價(jià)值和意義。

1? 平臺(tái)功能構(gòu)架設(shè)計(jì)

云南茶葉種質(zhì)資源共享平臺(tái)建立的主要目的是對(duì)云南茶樹(shù)種質(zhì)資源信息收集、整合、存儲(chǔ)管理、共享、決策分析和可視化展示。為相關(guān)政府部門工作人員、種質(zhì)資源研究人員、茶農(nóng)、茶企和公眾提供云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽、統(tǒng)計(jì)和比較等服務(wù)。按照平臺(tái)管理內(nèi)容，可劃分為種質(zhì)資源信息管理、系統(tǒng)管理、權(quán)限認(rèn)證和數(shù)據(jù)管理四大核心系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蠓治龇椒?，平臺(tái)功能包結(jié)構(gòu)如圖1。

其中，種質(zhì)資源子系統(tǒng)是云南茶葉種質(zhì)資源共享平臺(tái)的核心，整個(gè)平臺(tái)的其他功能都是服務(wù)于種質(zhì)資源的共享和使用，種質(zhì)資源子系統(tǒng)有7個(gè)模塊，包括品種資源、品質(zhì)特征、土壤養(yǎng)分、科普文化、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、病蟲(chóng)害信息以及信息規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，各核心模塊之間相互協(xié)作、相互獨(dú)立，符合高內(nèi)聚低耦合的設(shè)計(jì)理念。

品種資源是特別復(fù)雜的數(shù)據(jù)，包括矢量空間、地理信息數(shù)據(jù)、地形地貌、植被群落、氣候條件、小生境、理化檢測(cè)成分分析、礦物質(zhì)分析、價(jià)值功效、植物形態(tài)學(xué)特征以及科普文化資源等信息。品種資源包共有7 個(gè)類，分別用于記錄和存儲(chǔ)種質(zhì)資源的矢量空間、地形地貌、小生境、氣候條件、地理信息、植被群落以及茶樹(shù)種屬等信息，詳細(xì)記錄和描述了品種資源的各個(gè)方面，形成比較完善的品種資源數(shù)據(jù)庫(kù)，其實(shí)體類如圖2所示。

品質(zhì)特征主要是指茶葉理化分析成分與礦物質(zhì)分析的特征數(shù)據(jù)，是茶葉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，同時(shí)可分析和界定古茶樹(shù)的價(jià)值功效。

病蟲(chóng)害信息包含病害和蟲(chóng)害，病蟲(chóng)害類主要是記錄和存儲(chǔ)病蟲(chóng)害的種類、名稱、癥狀、分布規(guī)律、防治要點(diǎn)及藥指導(dǎo)等信息，建立古茶樹(shù)病蟲(chóng)害識(shí)別、查詢、預(yù)測(cè)、防治和用藥指導(dǎo)較完整的體系。

科普文化資源是對(duì)茶山地區(qū)的古茶山、古茶園文化、古茶莊、茶馬古道、名族茶藝、茶園風(fēng)情、茶的傳說(shuō)及其他茶文化遺跡資源的收集、整理、分析和存儲(chǔ)。

土壤養(yǎng)分主要是對(duì)土壤中大量元素、微量元素、重金屬元素的種類、含量和分布等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、整理、分析和存儲(chǔ)，為古茶樹(shù)的生長(zhǎng)環(huán)境、病蟲(chóng)害防治以及理化檢測(cè)分析等提供支持。

信息規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)是提供加工工藝、法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)化信息以及種植技術(shù)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的指導(dǎo)，在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的指導(dǎo)下，對(duì)古茶樹(shù)進(jìn)行科學(xué)化管理。

2? 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

2.1? 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

采用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方法進(jìn)行軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，通過(guò)面向?qū)ο蟮腗VC模式，即模型、視圖和控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。平臺(tái)使用 MySql 為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，Eclipse 為 IDE 開(kāi)發(fā)工具，IBM Rational Architecture 和 Rational Rose 為建模工具。平臺(tái)采用分層設(shè)計(jì)，分為 DAO、service、Controller、View 層，嚴(yán)格按照 Web 安全規(guī)范，采用前后臺(tái)雙重驗(yàn)證，參數(shù)編碼傳輸，密碼使用 MD5 加密，Shiro 權(quán)限驗(yàn)證，有效防范 SQL 注入攻擊、XSS 攻擊、CSRF 等常見(jiàn)攻擊手段。

2.2? 核心功能模塊實(shí)現(xiàn)

2.2.1? 云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

平臺(tái)將利用元數(shù)據(jù)管理技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)資源屬性特征建立種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)（平臺(tái)），實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源的分類、分層和多樣化展示，為用戶提供云南茶樹(shù)種質(zhì)資源應(yīng)用服務(wù)。茶組植物25個(gè)種3個(gè)變種的1 521份茶樹(shù)種質(zhì)資源收集整合，實(shí)現(xiàn)了茶樹(shù)資源的數(shù)字化和可視化。

主要實(shí)現(xiàn)了種質(zhì)數(shù)據(jù)查詢、作物資源照片在線展示、種質(zhì)資源數(shù)據(jù)地圖查看、種質(zhì)信息規(guī)范在線查看、科普文化在線查看、病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)在線查看及統(tǒng)計(jì)、茶樹(shù)種質(zhì)資源現(xiàn)狀分布、土壤類型、地形地貌等數(shù)據(jù)展示功能，該研究?jī)H列出部分界面實(shí)例。

2.2.1.1? 種質(zhì)資源檢索與瀏覽。

在云南茶樹(shù)種質(zhì)資源平臺(tái)搜索界面輸入要查詢的相關(guān)種質(zhì)關(guān)鍵字，點(diǎn)擊“搜索”，如圖 3 所示檢索界面。

2.2.1.2? 種質(zhì)資源分布管理。

平臺(tái)采用基于百度地圖引擎和API接口，實(shí)現(xiàn)基于地理信息系統(tǒng)的種質(zhì)資源分布管理和展示，具體如圖4所示。

2.2.1.3? 茶樹(shù)資源管理。

通過(guò)對(duì)古茶山古茶樹(shù)分布的區(qū)域、海拔、經(jīng)緯度、形態(tài)特征和生物學(xué)特性、品質(zhì)特性、抗逆性、抗病蟲(chóng)性等特性數(shù)據(jù)的數(shù)字化整理，實(shí)現(xiàn)了古茶樹(shù)資源信息化（圖5）。

2.2.2? 后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

后臺(tái)支持有關(guān)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)信息的增減修改、數(shù)據(jù)信息的云端存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)分析、分權(quán)限用戶角色管理、系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)置以及系統(tǒng)的異常的監(jiān)控管理（圖6）。

3? 小結(jié)

在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所積累的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，在云南省打造綠色是品牌戰(zhàn)略和千億云南茶樹(shù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下開(kāi)展研究，構(gòu)建云南茶樹(shù)種質(zhì)資源應(yīng)用平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能模塊，取得了一定效果，但也存在不足，具體總結(jié)如下：

（1）云南茶樹(shù)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建成大大提高了西雙版納州乃至整個(gè)云南省茶葉信息管理和公共服務(wù)能力，更有效配置科技經(jīng)濟(jì)資源，具有較好的社會(huì)效益。該研究填補(bǔ)了云南省茶樹(shù)種質(zhì)資源平臺(tái)建設(shè)的空白，為科學(xué)研究提供便利的平臺(tái)，具有實(shí)踐創(chuàng)新意義。

（2）云南茶樹(shù)種質(zhì)資源平臺(tái)服務(wù)對(duì)象廣泛：為政府制定保護(hù)珍稀樹(shù)種和植物資源開(kāi)發(fā)利用方面的政策和法規(guī)提供參考和決策依據(jù)，滿足政府部門公共事務(wù)處理和政策法規(guī)管理的要求;為科研工作者提供完備的古茶樹(shù)科學(xué)數(shù)據(jù)，為名山名茶研究及古茶樹(shù)資源保護(hù)利用提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，加快古茶樹(shù)研究領(lǐng)域科研分析的深度和科技轉(zhuǎn)化力度;為公眾和社會(huì)提供全方位的古茶樹(shù)區(qū)域物種生態(tài)信息和地理人文信息，鑄就深厚名山名茶文化底蘊(yùn)，利用區(qū)域品牌與企業(yè)品牌結(jié)合的思路，推動(dòng)云南茶葉產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展。

（3）系統(tǒng)平臺(tái)界面設(shè)計(jì)友好，用戶體驗(yàn)較好，功能設(shè)計(jì)完備，性能較高，對(duì)云南茶樹(shù)種質(zhì)資源的數(shù)據(jù)收集與推廣應(yīng)用有重要意義。

（4）在今后的研究中，應(yīng)加強(qiáng)基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析和決策功能，完善數(shù)據(jù)規(guī)模，加強(qiáng)應(yīng)用推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]于超，段永紅，余亞瑩，等.湖南農(nóng)作物種質(zhì)資源信息管理平臺(tái)構(gòu)建[J].科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2018，9（2）：53-59.

[2]張賢珍，曹永生，楊克欽.國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[J].作物品種資源，1991（2）：1-2.

[3]鄂志國(guó)，王磊.中國(guó)水稻品種及其系譜數(shù)據(jù)庫(kù)[J].中國(guó)水稻科學(xué)，2011，25（5）：565-566.

[4]欒汝朋，孫素芬，張俊峰，等.北京農(nóng)作物種質(zhì)資源信息服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（20）：383-387.

[5]田智碩.葡萄種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D].洛陽(yáng)：河南科技大學(xué)，2012.

[6]任民，張興偉，張久權(quán)，等.煙草種質(zhì)資源在線共享系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2011，32（4）：51-55.

[7]楊文娟，高媛，魏鑫，等.芝麻種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2018，40（1）：57-63.

[8]劉本英.云南茶樹(shù) 遺傳資源卷（一）[M].昆明：云南科技出版社，2018.

[9]劉本英，宋維希，馬玲，等.云南茶樹(shù)資源兒茶素和沒(méi)食子酸的差異性分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，25（3）：864-869.

[10]宋維希，劉本英，矣兵，等.云南茶樹(shù)優(yōu)異種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)與篩選[J].茶葉科學(xué)，2011，31（1）：45-52.