摘 要：伊犁河谷生物多樣性的調(diào)查、研究和保護是伊犁河谷實施可持續(xù)發(fā)展的一項重要內(nèi)容。本文對結(jié)合了傳統(tǒng)植物分類學及DNA條形碼技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，制作數(shù)字化植物標本，并對Web平臺的展示方式進行一定的研究和討論，使用合適的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和相關(guān)多媒體信息處理技術(shù)及動態(tài)網(wǎng)頁制作技術(shù)，按照已有的規(guī)范和標準，完成“伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”的設(shè)計與實現(xiàn)，對整理和保存伊犁河谷植物多樣性資源成果并進一步輔助河谷植物多樣性保護與管理具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。

關(guān)鍵詞：伊犁河谷植物物種資源；DNA條形碼；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；Web網(wǎng)站

中圖分類號：TP392

伊犁河谷是全國五大陸生生物多樣性的分布區(qū)之一，但與國內(nèi)其它山區(qū)植物區(qū)系研究相比較，伊犁河谷植物區(qū)系研究相對滯后。學術(shù)界和伊犁州政府關(guān)注伊犁河谷植物區(qū)系多樣性的研究與保護，人大代表將伊犁河谷生物多樣的研究和保護作為一項議案提交人大代表討論，伊犁州政府在《實施生態(tài)立州戰(zhàn)略構(gòu)建和和諧伊犁的思路與對策研究》中將伊犁河谷生物多樣的調(diào)查、研究和保護作為實施可持續(xù)發(fā)展的一項重要內(nèi)容。

隨著全球物種多樣性的不斷喪失，生態(tài)學家將對區(qū)域物種的調(diào)查、分類、物種資源庫的創(chuàng)建視為21世紀生物學研究的核心內(nèi)容之一。當前傳統(tǒng)植物分類學和DNA條形碼（DNA barcoding）技術(shù)的結(jié)合成為生物多樣性的鑒別、保護和利用的主流思路。DNA條形碼技術(shù)通過一個或幾個基因片段鑒別物種，根據(jù)確定的基因段組合標準，可以對物種生成對應(yīng)的DNA條形碼。通過計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將生物物種DNA條形碼集合起來，組織它們的多態(tài)性、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及相關(guān)描述（包括它們的科學命名、來源物種分類名稱、參考文獻）等信息的資料庫，就是DNA數(shù)據(jù)庫。通過建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫，可一次性快速鑒定大量樣本，還可以將研究成果不斷地加入數(shù)據(jù)庫，成為永久性資料，從而推動分類學科更加快速深入地發(fā)展。目前，DNA條形碼數(shù)據(jù)庫已成為生物物種資源數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。

1 國內(nèi)外植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫的發(fā)展現(xiàn)狀

西方發(fā)達國家早在20世紀60年代就建立起用計算機管理的植物文檔，到了80年代便形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。國外的植物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，資料來源廣泛，可靠度高，網(wǎng)絡(luò)化程度高，與多媒體技術(shù)較好結(jié)合，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較完善，并且擁有比較多的大型數(shù)據(jù)庫。由美國農(nóng)業(yè)部自然資源保護局創(chuàng)建的“Plants Database”是現(xiàn)今世界上植物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典范。

目前國內(nèi)已經(jīng)建成并公開發(fā)布的權(quán)威植物物種信息數(shù)據(jù)庫是由昆明植物研究所、中科院植物所、武漢植物園和華南植物園聯(lián)合建設(shè)的“中國植物物種信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫”。它是一個符合國際和國家標準、有嚴格質(zhì)量控制與管理、具有完整性和權(quán)威性、具國際領(lǐng)先地位的中國植物物種信息數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫已于2011年初整合了來自《中國植物志》、《Species 2000》、《中國種子植物數(shù)據(jù)庫》的中國植物物種名單，形成了目前較為完整的中國植物物種標準名錄，并且整合了中科院華南植物園建設(shè)完成的植物染色體數(shù)據(jù)庫。

中科院昆明植物所建設(shè)的“植物DNA條形碼數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”主要依托中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，根據(jù)植物DNA條形碼的特點，研究并構(gòu)建了重要植物類群的植物DNA條形碼系統(tǒng)。

2011年初，通過建立新疆植物物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫和信息共享系統(tǒng)等，新疆維吾爾自治區(qū)已初步構(gòu)建植物遺傳多樣性有效保育和開發(fā)利用科技創(chuàng)新平臺。

新疆植物學會已初步建成“生物多樣性數(shù)據(jù)庫”，但到目前為止“天山植物區(qū)系”仍在建設(shè)中。

2 構(gòu)建伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫的科學意義

在傳統(tǒng)植物分類學和DNA條碼技術(shù)結(jié)合生成的植物標本及分類信息的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化手段將這些信息收集、處理、存儲和傳輸，建設(shè)伊犁河谷植物區(qū)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過Web方式發(fā)布，是整理和保存伊犁地區(qū)植物多樣性資源成果并進一步輔助河谷植物多樣性保護與管理的重要手段，對其加以合理利用具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值：

（1）通過整理和保存伊犁河谷植物區(qū)系標本資源，備份伊犁河谷植物區(qū)系物種組成及其分布的重要資料，為科研、生產(chǎn)和實施可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)；

（2）通過建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫，為今后進行植物物種識別和鑒定提供便利，今后更可將新的研究成果不斷地加入數(shù)據(jù)庫，使其成為永久性資料；

（3）通過建設(shè)物種資源數(shù)據(jù)庫為我院教師和學生提供伊犁河谷植物多樣性資源的查詢新途徑；

（4）通過Web網(wǎng)站促進伊犁河谷植物多樣性研究的區(qū)內(nèi)外合作交流。

3 構(gòu)建伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫所要做的工作

對已搜集好的伊犁河谷植物物種多樣性資源以及生成的DNA條形碼進行數(shù)字化處理，制作數(shù)字化植物標本，并對Web平臺的展示方式進行一定的研究和討論，使用合適的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和相關(guān)多媒體信息處理技術(shù)及動態(tài)網(wǎng)頁制作技術(shù)，按照已有的規(guī)范和標準，完成伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

本數(shù)據(jù)庫涉及伊犁河谷（包括八縣一市）的植物物種?；趥鹘y(tǒng)植物分類學標準，提供的數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括：植物物種的標準名稱、基本信息、系統(tǒng)分類學信息、生態(tài)信息、生理生化性狀描述信息、生境與分布信息、文獻信息等。普通用戶利用該數(shù)據(jù)庫可查詢到相關(guān)植物數(shù)據(jù)、植物名稱信息以及植物分布情況的詳細信息?；贒NA條形碼技術(shù)，將與DNA基因片段匹配的DNA序列文件以標準的文件格式存儲起來。注冊用戶利用該數(shù)據(jù)庫可下載DNA條形碼進行后續(xù)的植物物種識別和鑒定工作。

建設(shè)B/S模式下的動態(tài)信息平臺，通過公共網(wǎng)絡(luò)接入，使用戶能夠使用瀏覽器進行植物數(shù)字化標本的管理、瀏覽、查詢及資源共享等操作。

3.1 面向管理者的功能模塊

（1）輸入功能：將植物標本的文本和圖片及實景視頻等的相關(guān)信息錄入到數(shù)據(jù)庫中。

（2）修改、刪除功能：通過程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)中標本信息的修改、補充或刪除。

（3）文件導入功能：通過EXCEL文件導入DNA條形碼數(shù)據(jù)，對應(yīng)DNA序列文件在數(shù)據(jù)庫中以文件名作為存儲標識。

3.2 面向用戶的功能模塊

（1）物種信息檢索：主要提供面向大眾的植物信息、標本信息的查詢服務(wù)，可實現(xiàn)多種途徑的單一或組合查詢。

（2）DNA條形碼檢索：主要提供面向?qū)I(yè)人士的植物物種DNA條形碼的查詢和下載服務(wù)。

（3）圖片及視頻的使用：顯示與播放植物標本的形態(tài)照片和用于描述植物生境的動態(tài)信息視頻文件。

4 擬采取的方案

本項目采用的是基于J2EE應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)的B/S體系結(jié)構(gòu)，Web服務(wù)架構(gòu)如“圖1”所示：

根據(jù)多種動態(tài)腳本及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點，確定使用具有運行環(huán)境獨立于硬件配置和操作系統(tǒng)、靈活性高、可移植性強、使用組件開發(fā)方式、代碼便于維護等優(yōu)勢的JSP作為生成動態(tài)頁面的腳本語言，采用開源的Web應(yīng)用服務(wù)器Tomcat 作為虛擬服務(wù)器，采用與JSP高度兼容的開源的MySQL數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。使用基于Java的、開放源碼的、可擴展的應(yīng)用開發(fā)平臺Eclipse，它提供了集成的Web和應(yīng)用程序開發(fā)平臺，并且可以通過插件來實現(xiàn)程序的快速開發(fā)。在Eclipse的基礎(chǔ)上安裝MyEclipse插件，它提供了包含CCS/JS/HTML/XML編輯器、創(chuàng)建Struts項目向?qū)?、編輯Hiberbate配置文件和執(zhí)行SQL語句的工具。在使用MySQL的基礎(chǔ)上，使用MySQL-Front圖形用戶界面對所建數(shù)據(jù)庫進行管理，可以方便地進行數(shù)據(jù)庫的修改、備份和加載。

5 構(gòu)建伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)新之處

目前還沒有面向伊犁河谷的植物多樣性研究的數(shù)字化成果，僅有的藥用植物多樣性分析也僅僅做到了數(shù)據(jù)收集，并沒有通過數(shù)字化形式將成果保存并加以利用。

伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，針對伊犁河谷豐富的植物資源，利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且結(jié)合了傳統(tǒng)植物學和DNA條形碼技術(shù)研究成果，按照植物學規(guī)范收集、加工、存儲和發(fā)布伊犁河谷植物多樣性成果，制作數(shù)字化植物標本和構(gòu)建伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫，將為深入研究伊犁河谷植物區(qū)系物種組成、保護和合理利用植物資源提供第一手資料。

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作者簡介：馬蘭（1982-），女，回族，新疆人，講師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)。

作者單位：伊犁師范學院 電子與信息工程學院，新疆伊寧 835000

資助項目：伊犁河谷植物區(qū)系物種資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，伊犁師范學院科研項目一般項目（2012YB019）。