摘要
农业种质资源管理工作是一项基础性工作，环节多、流程复杂、信息量大。根据种质资源出入库及保存的操作流程与技术规范，需要一套种质资源信息管理系统对种质资源的出入库流程进行规范引导，对种质资源的库存情况及时跟踪，及对库存资源的性状数据信息进行管理。基于面向用户的操作应用于农作物种质资源信息的规范化整理，并重构数据模型，开发农作物种质资源管理系统，对于促进种质资源信息整合，提升种质资源保护和共享利用效率具有重要意义。本研究针对上海市农作物种质资源信息管理系统的建设，围绕系统总体设计、数据规范、数据模型、业务流程和系统应用等方面进行了详细的介绍，并重点介绍出入库管理、库位管理、活力检测管理、资源信息管理、性状数据管理、种子预警、统计汇总等主要的功能模块，旨在为农作物种质资源信息库建设提供参考。
农作物种质资源保护与利用工作具有公益性、基础性、长期性等显著特
上海市农业生物基因中心于2014年开发了上海市农作物种质资源库位管理系统，基本实现了种质资源保护与利用过程中的可视化、种质资源实物出入库流程的程序
两个系统运行基本实现了对内管理和对外服务功能。但由于种质资源实物和数据的管理分属于两个信息系统，导致种质资源库存信息和性状信息分离，影响了种质资源管理和共享服务效率。2020年开始，进一步调整和完善了原有的库管系统和资源数据库设计需求，重新构建了上海市农作物种质资源信息管理系统，本研究对新构建的种质资源信息管理系统做简要介绍，旨在为农作物种质资源信息管理建设提供参考，同时有利于用户更好地利用系统进行资源的索取与引种。
新构建的“上海市农作物种质资源信息管理系统”有10大系统功能模块（
图1 系统主要功能模块
Fig.1 Major functional diagrams of the system data model
系统整体采用B/S模式（Browser/Server），即浏览器/服务器模式将资源信息数据规范、共享利用等功能进行服务器端模块化封装，在浏览器端便捷实现数据查询、管理、展示等功能，用户界面友
服务器端采用分层体系结构，包括数据层、基础组件层、业务逻辑层、界面表示层（
图2 种质资源信息管理系统的分层架构模式图
Fig.2 Hierarchical architecture model of germplasm resources information management system
上海市农作物种质资源信息管理系统主要用于管理保存在上海市农业生物基因中心基因资源库中的种质资源及其信息，包含种子实物管理和信息管理。在原先侧重实物资源出入库的功能基础上，整合了数据库的功能，实现实物和资源性状数据同时管理。
本系统整体设计思路分三方面（
图3 种质资源信息管理系统主要业务流程图
Fig.3 Main business flow chart of germplasm resources information management system
数据模型是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。本系统采用面向用户的概念数据模型，使用实体联系图（ER，Entity-Relationship），将采集的农作物资源数据和用户信息设置为逻辑表，并建立多个表间关联（
图4 种质资源各数据表单关联图
Fig.4 Association diagram of various data forms of germplasm resources
PK为是数据库主键；FK1是数据库外键1；FK2是数据库外键2；FK3是数据库外键3；1和n代表一对多的关系
PK is the database primary key； FK1 is the database foreign key 1； FK2 is the database foreign key 2； FK3 is the database foreign key 3； 1 and n represent a one to many relationship
数据表模型及关系如下：（1）资源用户表登记引种或取种的用户信息。（2）入库单表登记每批次种子，提交用户和物种类别信息。（3）接收种子表登记每个入库单接收到的实物种子信息，接收种子以登记编号标识。（4）种质资源类型表登记保存种质资源的作物类别，以作物编号为标识。（5）种质资源表登记所有库存种质资源，以库编号为标识的资源库存总量及库区库存量。（6）种子信息表是所有已完成入库种子列表，入库种子以种子编号标识，一个库编号可对应多个种子编号。（7）出库单表记录出库用户、出库目的等信息。（8）出库种子清单记录出库种子编号、重量等详细信息。（9）生活力检测表记录种子生活力检测数据。（10）性状数据表记录种质资源性状描述数据，一个种质资源包含多条性状数据。
系统中编号有入库单号、登记编号、作物编号、库编号、种子编号、库位号、原种子编号、出库单号、检测单号等。设置了种质资源信息编号标准（
编号名称 Code name | 编号标准规则 Numbering standard rule | 说明 Explain |
|---|---|---|
| 入库单号 Receipt No. | 入库年份-流水号 | 接收种子的批次，当年度种子入库批次的流水号（3位数），如2022-001 |
| 登记编号 Registration No. | 入库单号-流水号 | 接收种子中品种在入库单内的流水号（3位数），如2022-001-001 |
| 作物编号 Crop No. | 两位字母 | 作物编号由2位大写英文字母组成。首个英文字母代表植物类别，第2个英文字母代表种名。如：禾谷类A，水稻A，水稻资源编号AA |
| 库编号 Library No. | 作物编号-流水号 | 同一品种种质资源的唯一编号。作物编号与同一作物内流水号（6位数），如：水稻品种，AA000001 |
| 种子编号 Seed No. | 库编号-批次-复份 | 用于区分库内保存的同一品种的不同复份资源。每一份独立包装保存的资源都赋有唯一编号。批次为同一库编号品种历次入库累计批次，复份为同一批次包装编号。如：水稻品种AA000001，第6次入库，第3包种子，种子编号为AA000001-06-03 |
| 原种子编号 Original seed No. | 库编号-批次-复份 | 追溯繁殖收获种子的上一代种子编号。出库繁种时种子编号，繁种入库时转变为原种子编号。 |
| 库位号 Location No. | 库架编号-库框编号 | 每份资源在库里存放的物理位置。库区为长期（LL），中期库（MI，MO），可调库（SI，SO）。库架编号为库区号与数字，库框编号为库架的行数与列数。如：长期库8号货架，库框编号3-6（第3行，第6列），库位号为LL8-03-06 |
| 出库单号 Delivery order No. | 出库年份-流水号 | 出库种子的批次，当年度种子出库批次的流水号（3位数）。如2022-001 |
| 检测单号 Inspection sheet No. | 检测年份-流水号 | 检测种子的批次，入库质检关联入库单号，出库质检关联出库单号。本年度批次的流水号（3位数）。如2022-001 |
业务管理主要指工作人员通过本系统，针对种质资源实物开展的相关工作，主要包括种子入库保存、出库、生活力检测等业
入库种子分为引种入库、繁种入库两种不同类型。种子入库（
图5 种质资源入库业务流程图
Fig.5 Flow chart of germplasm resources warehousing business
出库管理包括接收外部引种需求、创建出库单，根据引种明细从库存种子列表中挑选种子加入出库暂存单、生成出库清单，审核，实物出库，系统确认，动态实时更新库存种子信息，完成作物种质资源实物的分发利用。出库系统内部处理数据流程序列如
图6 种质出库系统内部数据流程序列图
Fig.6 Sequence diagram of internal data flow in germplasm storage system
生活力检测包括入库检测和出库质检，入库检测通过创建入库单时选择是否发芽，生成检测单，检测单号关联入库单号（
图7 种质资源生活力检测业务流程图
Fig.7 Business flow chart of germplasm resource vitality detection
出库目的为质检的出库单，同时生成检测单。出库清单亦为待检清单。出库种子编号为质检种子的唯一标识。通过质检数据分析判断库存种子定期活力，跟踪监控不同年度不同库内种子的活力变化，预测库存种质活力变化趋势，实现对库存种质活力的有效监测和更
信息管理主要对资源库中的种质资源信息进行操作和管
库位管理对预入库的种子进行库位分配和在线存
库位信息通过可视化展示实物种子在库内的存储位置，并采用图形界面化模拟显示实际结构。经过系统功能改进，点击库位信息图，在库位信息表中可以方便的查看框中所存放的种子袋数、库存详情、种子列表；每袋种质资源显示基本信息、库存种子信息、接收种子、入库信息、繁种信息、活力检测、出库种子、性状数据。
资源信息模块包括种质资源、所有种子、性状数据三部分，主要管理入库种质库存总量和库区库存量、所有入库种子明细以及相关性状数据
种质资源模块 以库编号为唯一标识，汇总有关该品种的信息，可以查询种质资源的库存情况，具有可进行编辑修改种质名称、标签管理、是否对外等功能。
所有种子模块 以入库单为单位，以种子编号为唯一标识，显示所有入库种子入库单号、种子重量、库位、入库日期、千粒重、含水量、发芽率等信息。本模块具有编辑、修改千粒重、重量等功能。查询功能齐全，可通过课题来源、提交单位、资源标签、备注等进行查询，便于特殊资源查询、分类统计汇总。库存状态查询包括库存种子、有无库存、待入库状态，此查询功能对资源保存、更新具有辅助作用。
性状数据模块 是本系统的最大改进，改变了以往种质资源实物管理和种质资源数据信息管理分开的模式，把实物和数据放入同一个系统进行管理，便于管理者全面掌控本库资源实物状况和信息状况（
图8 种质资源库位管理及库位信息图
Fig.8 Germplasm resource location management and location information map
图9 种质资源性状数据管理图
Fig.9 Germplasm resource character data management chart
预警提醒模块包括库存量预警、发芽率预警、发芽周期提醒、繁种周期提醒。根据作物类别可以对不同作物的特性设置预警值。
库存量预警是库存总量或库区库存量少于设定预警值时，库编号在库存量预警种子列表中显示，并且出库会受限。发芽率预警是发芽率低于设定预警值时，库编号在发芽率预警种子列表中显示。发芽周期提醒是符合设置提醒周期值的库存种子会显示在发芽周期提醒记录列表中。繁种周期提醒是对繁种资源固定时期的繁种提醒，繁种周期提醒记录列表中显示提醒次数和提醒周期。
统计汇总模块包括库存量、出入库、检测、繁种等统计表、图及详细数据。通过统计，可以查看各种资源各年度的不同统计数据汇总，能够实时动态反映资源系统信息资源情况，方便各科技平台汇总统计和服务。
库存量统计按照资源和作物分类统计通过图和表的方式显示长期库、中期库、短期库、全库、全库应有量，库存量统计图还可以按照资源来源分类显示资源全库统计量。库存统计数据还可以通过标签统计显示数据表。入库量、出库量、检测、繁种按照资源和作物分类统计分别通过图和表的方式显示各年度的出入库量数据、出库量数据、检测数据、繁种数据。该统计模块功能方便工作人员根据图表统计情况把握引种进度，分批充实本库资源，更好的为用户提供可靠服务。统计汇总部分采用图表和详细数据结合的方式，做到直观反映，一目了然。
系统管理包括库位管理（
物种类别管理实现物种增减、作物编号设置、作物库位标识设置、预警值设置等管理。系统用户有系统管理员、普通用户、出入库审核员、出入库操作员、包装入库检测员、高级员工等。系统管理员拥有整个系统的全部操作权限、其他用户的权限由系统管理员进行用户角色权限匹配，确保系统操作分工管理，维护系统数据的稳定性。系统配置管理包括种质资源标签、课题来源、种子来源、单位类型，根据数据定义字典可以进行添加、编辑、删除等操作。这些自定义功能的开发便于重点资源查询、用户追踪、统计分析等。
种质资源信息管理系统主要用于管理保存在资源库中的实物种子和种质资源信息，系统中的功能模块通过交互联系，提供多样化的资源服务，保障种质资源库的动态可持续性，形成了独特的业务流程。为实现系统功能模块的便捷操作和模块间切换，开发了基于Web访问的数据管理界面，由左侧导航栏进入操作页面，按照功能模块完成操作流程。新建的“上海市农作物种质资源信息管理系统”，基本实现了设计需求（
本库保存了粮食作物、经济作物、蔬菜等各类资源。本系统已经完成了入库1180余批次，保存基因资源达20余万份。在入库整个操作流程中实物操作工序与本系统操作环节相互衔接，交互推进流程顺利运行。
以入库单为单位来进行种子入库操作。由左侧导航栏进入入库单页面（
图10 基于Web访问的种质资源入库应用图
Fig.10 Application map of germplasm resource storage based on Web access
本系统已完成990余批次的出库操作，累计出库资源10万余份。其中资源分发900批次、品种达9万余份，应用于基础研究、高新技术研究、遗传育种和农业生产， 重要用户有100多家；繁种出库70批次（5119份），质检出库25批次（9680份），用于资源繁种更新和质量监测，为本库资源的保有量和安全保存提供保
以出库单为单位来进行种子出库操作，由左侧导航栏进入出库单页面（
图11 基于Web访问的种质资源出库应用图
Fig.11 Application map of germplasm resources export based on Web access
接收种子时尽量收集相关性状数据，按照标准的性状表单（
在资源信息性状数据页面数据列表（
图12 基于Web访问的种质资源性状数据应用图
Fig.12 Application map of germplasm resources trait data based on Web access
种质资源信息查询方式便捷，可以通过库编号、种质名称、统一编号等单一条件查询，也可以通过库编号、种子编号、种质名称进行批量查询，并能导出查询结果。
以库编号为单位可查询到种质资源汇总表和明细表（
图13 基于Web访问的种质资源信息显示图
Fig.13 Information display of germplasm resources based on Web access
本系统在原有基础上在相关数据规范、资源繁殖、资源性状数据等方面都进行了提升，使种质资源的管理更加规范、严谨，同时针对种质资源这一特殊材料的管理，有针对性的规避操作过程中的风险，最大限度降低因管理出错造成的损失，在以下几个方面取得突破：
（1）增加了资源性状数据功能模块，在实物资源数据化的基础上，实现了数据标准化，资源信息化。在本系统中整合了原库位管理系统和原数据库系统中性状数据，解决了种子入库信息与性状数据融合，以及同一库编号（品种）不同批次性状数据重叠的问题。
（2）种子编号是对库编号一次大的创新，库编号关注到1个品种，种子编号细化到库编号的同一批次不同包装，或不同批次的种子包装。种子编号是包装袋的标识，具有唯一性。种子编号在入库批次、保存库位、繁种入库等方面广泛应用。
（3）繁种模块增加了原种子编号，与种子编号相互关联。原种子编号为繁种出库的种子编号，也为繁种入库时种子编号的上一代种子的编号、有利于库存种子进行世代追溯。
（4）增加了审核和回退功能，在有利于信息系统管理的同时，也为出入库操作增加的保障。每个操作环节为单向进行环环相扣。在种子出入库流程中，如有回退操作环节的需求，可以申请回退。审核角色管理员在审核操作环节中对不能通过审核的流程，须要求回退到相应的操作环节。
本系统具有跨平台性、先进性、多样性、操作方便快捷等优势，可以对资源数据进行有效的系统管理，提高了上海市作物种质资源的信息化和数字化的科学管理水平，实现种质资源的高效利用。信息管理系统构建后仍需继续进行农作物种质资源收集保存、性状数据整理的补充工作，充实平台数据信息，为农业大数据提供重要数据支撑。
性状数据来源是资源信息化的难题。有些原始数据非新标准采集，有些描述项与新标准不符，对于此类数据需按照新标准重新整理。如果重新繁种鉴定采集新的数据，工作量更加巨大。
本系统主要针对地方资源库的管理，用户少，运行时间短，其应用效果尚需在今后的运行中进一步的检验。通过不断的实践、改进和优化，最终建设成方便种质资源管理者高效管理、资源提供者掌握所提供资源的利用状况、资源利用者方便检索资源获得资源，有效促进我国农业种质资源高效利用的种质资源信息管理系
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