果树育种信息数字化描述处理规范设计和应用

张小斌，杨素，顾清，戴美松，郑可锋*

(浙江省农业科学院a数字农业研究所，b园艺研究所，浙江 杭州 310021)

水果中含有丰富的维生素、矿物质和膳食纤维等营养物质，对人体非常有益。随着物质水平的不断提升，水果越来越成为人们生活中不可或缺的一项消费品，且消费需求日益增长。我国是果品生产大国，果品的总收获面积和产量均居世界首位[1]。优良品种是影响水果产业发展的核心要素，果树育种研究也是水果生产中最基本、最重要的环节。随着近十几年生物技术的发展，育种技术不断创新，由单一的实生选种、杂交育种和芽变选种发展为常规育种和分子辅助育种相结合的方式[2]。虽然现代生物技术的发展带动了育种方式的革命性变化，但大部分性状参数的获取主要依靠人工测量和纸笔记录，耗时耗力、效率低且准确度差[3]，传统育种亟须向数字化育种方向转变。

数字化育种的前提是要能定量描述各类育种数据，并建立育种数据的分类存储、检索、统计分析、建模等平台；其次是要有能适应育种数字化的性状数据大规模快速采集技术。果树育种信息数字化描述处理规范是基于计算机与移动智能终端开展育种信息无纸化采集的重要基础。为了奠定果树育种信息管理与采集系统的开发基础，满足育种过程中的数值、文字、图像等信息的标准采集、快速汇总与高效管理的需求，本研究根据果树育种多年考种工作特点，设计果树单株标识编码准则，使标识包含种类或组合名称、定植位置和原始编码等信息，并可被机器识别。在单株标识编码规则确定的基础上根据果树种质资源行业描述数据标准和计算机数据库存储原理，制定选择、录入与拍照等类型性状描述记录准则，形成一套果树育种信息数字化描述处理基础规范，满足田间移动记录时操作便利性、数据统一性和准确性等要求[4]。

1 制定依据

为了在计算机中系统、有序、统一地采集记录与存储各类果树育种信息数据，通过参照常见果树种质资源描述数据标准[5-8]和业界专家知识，根据计算机数据库设计存储原理提出了果树育种信息数字化描述处理规范。该规范包含果树单株标识编码准则与果树性状描述记录准则。

2 果树单株标识编码准则

单株编码是在田间区分每一份果树材料的身份标识，具有唯一性。由四个部分组成，以“-”符合分隔，例如：P54-YD03-1102-13，简称“四段式编码”。四段式编码具体准则定义如表1所示。

3 果树性状描述记录准则

性状描述记录准则是种质资源标准化信息化采集与管理的基础。参照常见果树种质资源描述数据标准和业界专家知识，结合实际操作便利性制定了选择(表2)、录入(表3)与拍照(表4)等类型性状描述记录准则，满足田间移动记录的统一性、便捷性和准确性。

表1 四段式编码准则的定义

表2 选择性状描述记录的准则

表3 录入性状描述记录的准则

表4 拍照性状描述记录的准则

4 规范应用

目前，该规范已融合应用于果树育种信息管理与采集系统[9-10]的开发中，以此规范内容为准则，研发了包含四段式编码的果树单株二维码标签(图1)，形成了桃、梨、柑橘等3套果树育种信息数字化描述处理规范实例(表5)。其中：桃规范包含61个选择性状和76个录入性状；梨规范包含78个选择性状和25个录入性状；柑橘规范包含77个选择性状和61个录入性状。它们为育种信息数字化采集和汇总提供了完善的数据约束规范和统一参考依据。经实际应用验证，该规范设计科学、内容全面，便于用户在启用系统前根据自身育种工作要求自定义性状描述记录字段，形成贴合实际育种需求的果树性状描述符数据库，利于后期信息采集和管理。同时，该规范也有利于开展果品区试实验，促进果树育种科研院所间数据共享与交流。

图1 果树单株二维码标签的示例

表5 梨育种信息数字化描述处理规范的部分实例

5 小结

本研究从提升我国果树育种信息化技术水平实际需要出发，根据果树育种信息内容特点和专业育种工作要求设计了果树育种信息数字化描述处理基础规范，并将它成功应用于开发果树育种信息管理与采集系统[9-10]，形成了桃、梨、柑橘等育种信息数字化描述规范，实现了室内与田间各类育种信息的标准采集、快速汇总与高效管理，确保育种数据的统一完整，省去了田间手写纸记与记载后人工转录的环节，提升了育种标准化、信息化管理水平。其他果树也可借鉴此基础框架制定实体标准，以支撑相应果树育种信息的数字化采集、管理和利用。