基于B/S三层网络架构和领域驱动模式的火龙果种质资源数据库构建与应用

陆贵锋，廖慧茜，黄凤珠，彭宏祥，韦蒴曈，李祯英，黄黎芳，邓海燕，梁桂东，武志江

(1 广西壮族自治区农业科学院园艺研究所, 南宁,530007；2 广西壮族自治区农业科学院，南宁,530007)

火龙果原产中美洲，后传入越南、泰国等东南亚国家及我国台湾，20世纪90年代末从我国台湾省和越南引入中国大陆。在栽培过程中，各产区的火龙果发生了丰富的遗传变异，通过人工选择，产生了许多新品种[1]。火龙果是近年来在国内强势崛起的新兴热带亚热带水果，果实营养丰富，含有一般植物少有的植物蛋白、甜菜素及水溶性膳食纤维等。火龙果种植一次可以收获至少20年，而且高产、早结，能够迅速为种植者带来很好的效益[2]。截至2020年，全国火龙果种植面积约5.3万hm2，产量超100万t，是近年发展速度最快的新兴产业。育种是产业发展的基础，而优异的火龙果种质资源保存利用又是火龙果育种的基础。我国火龙果引种驯化及新品种选育等工作起步较晚，目前以农业农村部南宁火龙果种质资源圃为依托，开展火龙果种质资源收集、保存、鉴定和评价等基础研究工作。火龙果资源圃建立于2012年，分别从我国广西、广东、海南、福建、上海、云南、贵州、台湾等省(区)和越南等地共收集了359份资源，并制订了火龙果种质资源描述规范，对各资源的植株、茎蔓、花、果实等的60个形态特征、18个农艺性状、26个果实品质性状和6个抗性性状进行了鉴定评价[3]。随着对资源鉴定和评价工作的深入开展，积累的数据越来越丰富和完善，但是这些数据多采用纸质文档或电子文档保存，容易损坏或丢失，给研究工作者的信息检索和管理等造成不便，进而影响火龙果种质资源在育种创新和数据共享等方面的有效利用。因此，利用现有的种质信息资源建立一个火龙果种质资源数据库系统是促进火龙果新品种选育和提高种质资源共享和利用的重要途径。

1 总体设计

1.1 设计目标

数据库信息描述必须规范，严格按照火龙果种质资源描述规范的标准执行。系统应该具有实用性，应具备录入、修改、增加、删除、查询、检索、统计等功能[4]。系统结构设计软件硬件等在相当一段时间内具有稳定性及先进性，系统以VS 2010为开发平台，采用ASP.NET开发语言，SQLServer2008为后台数据库。

1.2 数据库表结构设计

依据火龙果种质资源的鉴定评价基本信息，按植物学形态信息、农艺性状信息、果实品质性状信息、抗性信息和种质照片信息对火龙果信息进行分类。其中植物学形态信息进一步分为植株和茎蔓信息、花的信息、果实的信息(见表1)。

表1 火龙果相关信息数据表设计

2 系统功能

本系统采用B/S网站模式，通过浏览器即可访问，不需要额外安装软件，便于操作和维护。后台管理，通过浏览器输入登录地址，输入用户名、密码。登录系统后，可以对火龙果数据库的所有信息表数据进行管理。

2.1 平台功能模块

平台功能模块见图1。

图1 火龙果种质资源数据库平台功能模块

基本信息管理。点击导航“基本信息”下的“快速添加”进入添加页面，添加内容包括种质编号、种质名称、发现时间等。在列表界面，可以进行搜索、新增、查看、删除等操作(见图2)。其他数据表，也是相同的操作进行管理，保持操作的一致性，方便资源数据信息的增加和修改。

图2 火龙果种质资源数据库基本信息管理

种质照片信息管理。点击导航“种质照片信息”下的“快速添加”进入添加页面，可批量上传图片，图片格式为JPG、PNG等基本格式。在信息列表界面可看到每个种质资源的图片数量，也可修改更换图片、查看图片(见图3)。

图3 火龙果种质资源数据库中上传种质照片

2.2 检索功能与批量数据处理的实现

2.2.1 检索功能 检索功能分为模糊检索和精确检索。模糊检索可通过种质名称进行搜索匹配。如用户输入“红肉”，点击“搜索”按钮后，界面中会显示查询结果列表，即所有种质名称中包含“红肉”两字的种质资源。如果想了解某一种质资源详细信息，只需点击该种质的“详情”按钮，就会显示该种质资源的属名、原产地、来源地、主要用途等信息，并搭配相应种质的图片，为用户提供简洁明了的资源信息。

精确检索是通过搭配不同的搜索条件进行不同精度的检索。用户单击“高级搜索”按钮，系统会弹出所有字段条件输入的窗口，可以选择一个条件输入，也可以同时选择多个条件。如同时选择输入花枝率、花果数量、开花时间条件，系统会根据所输入的条件，把同时匹配这3个条件的结果显示出来。精确检索需要对火龙果的具体性状信息了解得比较详细，适用于专业人士。对于一般用户，仅采用模糊检索即可实现查询目标。

2.2.2 批量导入导出数据功能 由于种质资源数据量大，信息字段也非常多。如果手工一条一条录入数据，效率低而且出错率高。可以通过系统的批量导入功能，把已经标准化的Excel表格直接导入系统，大大地提高了工作效率和数据正确率。同时，用户修改数据可以通过导出Excel表，在Excel表格中修改后重新导入，系统会通过种质编号判断是新增数据还是修改数据。

3 数据库管理平台的构建与应用

3.1 架构设计

火龙果种质资源数据采用B/S模式，以ASP.NET为开发平台，SQL Server2008为后台数据库，DIV+CSS网页布局。系统采用网站分层技术框架，运用领域驱动思想进行总体设计模式，基于领域驱动设计的种质资源数据库系统具有较好的可复用性、扩展性和维护性[5]。技术架构可分为页面表现层、应用层、领域层三层体系架构。

3.2 数据库平台服务机制

对种质资源调查鉴定数据的收集和录入，通过数据库平台进行网络共享，能有效地对火龙果种质资源基础研究工作进行宣传，提高火龙果种质资源的利用效率，为种质资源评价及利用提供参考。

3.2.1 信息共享应用 数据库平台为相关

图4 三层体系架构结合领域驱动设计

农业工作者与种业公司提供种质信息查询，包括果实品质的评价、优异种质、核心种质等各类性状数据，及时反馈相关资源信息，提高资源利用效率。

3.2.2 种质资源展示应用 数据库平台会定期上传每个种质的花朵、果肉等资源图片，完善种质资源相关资料的保存，同时对外进行种质资源展示和宣传，扩大优异资源的影响力和推广应用。

3.2.3 种质资源共享应用 科研单位、企事业单位可以通过平台邮箱向数据库管理人员发送资源需求申请，提交个人或单位信息、用途、所需种质资源名称和数量等信息，数据库后台管理人员提交给种质资源保存单位进行对接处理。

3.2.4 技术信息咨询交流应用 用户可以把相关问题、意见及建议通过平台咨询电话、邮箱或者QQ与数据库管理人员进行咨询交流[6]。针对科研单位、企事业单位等服务对象，提供相关的科技咨询与项目合作等服务，拓宽数据库平台的应用范围。

4 小结

火龙果种质资源数据库管理系统是将互联网技术和计算机信息处理技术等结合起来，完成对火龙果种质资源科研数据的信息化、规范化、标准化管理的集中体现。采用B/S三层网络架构和领域驱动模式构建的数据库及其应用，实现了火龙果种质资源信息的在线浏览、检索、数据可视化等共享利用功能。数据库建设可方便科研工作者全面了解各种质资源的特性，拓宽火龙果优异资源和遗传基因的共享应用范围，为培育丰产、优质、抗病虫、抗逆新品种提供快捷的途径，为火龙果遗传多样性的保护和持续利用提供依据。系统建成后向社会开放应用，可以利用这些种质资源信息，为广大生产单位、各相关部门提供信息咨询和资源共享服务[7]。