（植物学专业论文）野生植物标本资源数据库及保护管理系统的数字化建设.pdf

摘要 摘要 本文针对有贸易数据的典型野生植物标本银杏( g i n k g ob i l o b a ) 、红松f p i n u s k o r a i e n s i s ) 、金钱松( p s e u d o i a r i xa m a b i l i s ) 等2 0 种，按照编号、馆别、条形码、库存及 有无图片等统一数据库字段，进行标本信息采集、录入，建立有贸易数据的典型野生植 物标本数据库模型，由四个独立数据库所构成。这四个数据库分别为标本信息库、相关 资料库、参考资料库、实用库所组成。通过标本编号各库进行连接。建立松科、豆科、 唇形科、银杏科、杜仲科、五味子科、芍药科、芸香科、远志科、鼠李科、椴树科、伞 形科、木樨科、桔梗科、百合科、鸢尾科、兰科1 7 科类群的标本记录及标本图象数字 化途径。完善物种信息查询功能，建立基于g i s 的野生植物的电子分布图模式。 通过野生植物类群的标本记录及标本图像数字化数据的录入整理，实现对数据资源 的访问；建立植物标本与物种信息系统和野生植物标本资源数字化数据库，完善标本类 资源共享体系；加强中国野生植物保护管理系统数字化建设，完善自然科技资源共享平 台，为实现“十一五”国家科技基础条件平台建设提供支持。标本数字化建设可以增加标 本资料的可信度，提高使用效率，在野生植物保护管理中建立资源的信息平台，率先实 现资源信息共享，实现资源面向社会开放，有利于野生植物多样性保护，最终实现野生 植物资源的高效利用。 关键词植物标本植物多样性数据库资源共享 a b s t r a c t t h i sp a p e rb a s eo n2 0r e p r e s e n t a t i v ew i l ds p e c i e sw i t ht r a d ed a t as u c ha sg i n k g o b i l o b a ， p 加淞幻阳把淞括，p s e u d o i a r i xa m a b i l i s a c c o r d i n gt o i n d e x ，d i f f e r e n th o u s e ，b a rc o d e ， k e e p i n ga n dh a v ep i c t u r e so rn o t ，w ec a l lc o l l e c ta n di n p u t t h eh e r b a r i u mi n f o r m a t i o n ，t h e ns e t u pt h er e p r e s e n t a t i v es p e c i e sh e r b a r i u md a t a - b a s em o d e l t h ed a t a b a s e i sm a d eu po ff o u r a b s o l u t ed a t a 。b a s e s ：h e r b a r i u m i n f o r m a t i o nb a s e ；p e r t i n e n ti n f o r m a t i o nb a s e ；r e f e r e n c e i n f o r r i l a t i o nb a s ea n dp r a c t i c a l i t yb a s e a l lt h e s ec a n c o n n e c tw i t ht h eh e r b a r i u mi n d e x i nt h e e n d w es e t u p 17f a m i l i e s ( g i n k g o a c e a e ，p i n a c e a e ，e u c o m m i a c e a e ，s c h i s a n d r a c e a e ， p a e o n i a c e a e l e g u m i n o s a e ，r u t a c e a e ，p o l y g a l a c e a e ，r h a m n a c e a e ，t i l i a c e a e ，u m b e l l i f e r a e ， o l e a c e a e ，l a b i a t a e ，c a m p a n u l a c e a ，l i l i a c e a e ，i n d a c e a e ，o r c h i d a c e a e ) h e r b a r i u mi n f o r m a t i o n a n di m a g ed i g i t a la v e n u e p e r f e c tt h ed e m a n df u n c t i o n ，s e tu pt h ee l e c t r o nd i s t r i b u t i n gm a p u n d e rg i s t h r o u g ht h eh e r b a r i u mn o t ea n di m a g ed i g i t a la v e n u e ，w ec a nc o m e t r u et h ev i s i ti nd a t a r e s o u r c e ：m a d eu pt h eh e r b a r i u ma n ds p e c i e si n f o r m a t i o ns y s t e m ，s e tu pt h er e s o u r c ed i g i t a l d a t a - b a s e ；p e r f e c tt h eh e r b a r i u ms h a r i n gr e s o u r c es y s t e m ；s t r e n g t h e nt h ec o n s t r u c t e ro f c h i n a w i l dp l a n t sp r o t e c t i o nd i g i t a ld a t a - b a s e ，p e r f e c tn a t u r et e c h n o l o g yr e s o u r c es h a r i n gf l a t ，c o m e t m et l l et t m ee l e v e n t hf i f t h ”t h eh e r b a r i u md i g i t a lc a ni m p r o v et h er e l i a b i l i t y ，e n h a n c et h eu s e e f f i c i e n c y ，s e tt h ei n f o r m a t i o nf l a ti nw i l dp l a n t sp r o t e c t i o n ，s h a r i n ga n do p e n t h er e s o u r c et o t h es o c i e t y a l lt h e s ea r eu s e f u lt ot h ew i l dp l a n t sd i v e r s i t y ，h i g he f f i c i e n c yi nt h ew i l dp l a n t s r e s o l i r c e k e y w o r d s h e r b a r i u m p l a n td i v e r s i t y d a t a b a s e s h a r i n gr e s o u r c e i i l 绪论 1 绪论 1 1 综述 野生植物资源是由野生植物的个体所组成，并由群体的形态分布在地球表面的一种 生物资源，是自然资源中可再生性资源的重要组成部分。我国幅员辽阔，自然条件复 杂，因而野生植物种类十分繁多，野生植物资源十分丰富。我国的野生植物资源，是我 国人民最基本的生产资料和生活资料，与我国人民的生产和生活有着极其密切的关系， 是我国国民经济可持续发展的重要物质基础。具有极其重要的科学价值、生态价值和经 济价值 2 1 。 据统计，仅高等植物就有4 7 0 科、3 7 0 0 属、3 5 2 8 6 种，约占全世界高等植物种数的 9 0 b 1 。在这生骗等植物中，我国的苔藓植物十分丰富，约有1 0 6 科、4 8 0 属、2 1 0 0 种，约占全世界种数的7 0 ，属数的5 0 、种数的1 0 ；蕨类植物也十分丰富，共有5 2 科，约占全世界科数的8 0 ，2 0 4 属，约占全世界属数的4 6 ，2 6 0 0 种，约占全世界种 数的2 2 ；种子植物则是全世界种类最丰富的国家之一，计有3 4 3 科、3 1 5 5 属、3 0 5 8 6 种，仅次于马来西亚( 约4 5 0 0 0 种) 和巴西( 约4 0 0 0 0 种) ，居世界第三位。其中，被 子植物有2 9 1 科、2 9 4 0 属、3 0 3 4 6 种，约占全世界种子植物科数的6 0 、种数的1 0 。 在世界现存的1 2 科、7 l 属、8 0 0 余种裸子植物中，我国就有1 1 科、4 1 属、2 5 0 多种。 此外，我国还有木本植物8 0 0 0 种，占全世界木本植物的4 0 ，特有植物1 7 3 0 0 种，占全 世界特有植物种总数的1 3 。 我国是世界上高等植物种类和特有植物种类最多的国家之一。其中，我国有高等植 物3 万余种，在全世界裸子植物1 5 科8 5 0 种中，中国就有1 0 科，约2 5 0 种，是世界上 裸子植物最多的国家；我国高等植物中特有种最多，约1 7 3 0 0 种，约占我国高等植物总 的种数的5 7 以上：此外，我国区系起源古老的野生植物种类也居世界前列，区系起源 古老的松杉类，世界现存7 个科中，中国有6 个科。 研究我国保护植物中众多的孑遗植物，古老成分和特有种类，对于揭示被子植物起 源和演化的过程，探索植物系统进化的途径，具有十分重要的科学意义。例如，水杉 ( m e t a s e q u o i ag l y p t o s t r o b p i d e s ) 、银杏( g i n g g ob i l o b a ) 等是我国的野生植物中具有许 多古老孑遗植物及系统演化上的原始种类，这些种类多是第三纪古热带植物区系的孑遗 或更古老的成分，为人所共知的活化石h 1 。此外，还有银杉( c a t h a y aa r g y o p h y l l a ) 、金 钱松( p s e u d o i a r i xa m a b i l i s ) 、白豆杉( p s e u d o t a x u sc h i e n i i ) 、水松( c r y l ) t o s t r o b u s p e n s i l i s ) 、台湾杉( t a i w a ns s p ) 等古老的裸子植物以及被子植物中的钟萼树 东北林业大学硕士学位论文 ( b r e t s c h n e i d er ns s p ) 、连香树( c e r c i d i p h y l n i mj a p o n i c u m ) 、青钱柳( c y c l o c a r y a p a l i u r u s ) 、珙桐( d a v i d i a i n v o l u c r a t a ) 、杜仲( e u c o m m i au l m o i d e s ) 、马尾树 ( r h o i p t e l e ac h i l i a n t h a ) 、水青树( t e t r a c en t r o ns i n e n s e ) 、昆栏树( t r o c h o d e n d r o n a r a l i o i d e s ) 等等b 1 。它们主要产于我国热带、亚热带森林中，特别集中分布在我国西南 地区，这可能是被子植物发生的摇篮和分化的中心。因此，我国的野生植物是一个巨大 的天然基因库，它可为培育各种植物新品种提供了丰富的后备种质资源；再如，我国的 植物分类学家从已灭绝的植物中鉴定出银杏目中的1 5 属植物，根据水杉的形态特征， 现已鉴定出已灭绝的1 0 种水杉植物。到目前为止，虽然人类已经鉴定出约4 0 万种野生 植物种类，但估计还有4 0 多万种甚至更多的植物种类至今还是未知种。目前，热带雨 林中的野生植物种类还有许多未被鉴定出来，海洋中的珊瑚礁、深海底以及陆地一些特 殊环境中的野生植物种类绝大多数还没有深入研究，而有许多在尚未被人类认识之前就 灭绝了。在现存的未知种中，人类正在努力探索保护植物与未知植物之间的亲缘关系， 以便尽早地将更多的未知植物正确地鉴定出来。 濒危野生植物是指那些在其整个分布区域或分布区域的重要部分处于绝灭危险中的 分类单位。这些植物的居群不多，植株稀少，地理分布有很大的局限性，仅生存于特殊 的生境被破坏或退化到不能适宜它们的生长，或是由于毁灭性的开发和病虫害等原因所 至。但不可忽视的是，进入2 0 世纪以来，由于人口增长和经济发展的巨大压力，使我 国大量物种沦为濒危：另一方面，由于科学技术的落后，使珍稀濒危物种得不到有效保 护甚至会造成对资源的浪费或严重破坏。随着天然森林和其它生态系统的过度开发和破 坏，许多珍贵野生植物都大大低于其最小存活种群所需的数量，处于濒危的境地，如果 再不采取必要的措施，这些物种将携带着其特有的基因资源从地球上永远消失。 野生植物标本作为植物收藏物，可以长期积累保存，这样就为研究植物的特征、植 物间的亲缘关系和演化的顺序，研究植物的分类和命名以及它们的系统和演化提供重要 工具。可以根据植物标本精确地对野生植物进行识别、命名、近缘关系确定以及分布、 生境等，最终确定野生植物的经济价值。 众所周知，人类诞生的基本生存条件之一是野生植物组成的森林为人类提供了食物 来源和生存环境。人类处于原始社会之初期，生产力十分低下，以采集为特征的生产活 动对野生植物的利用程度十分有限，因而能够保证野生植物正常繁衍并维持其森林生态 系统的自然平衡。随着人类社会由石器、铁器、蒸汽机直到进入信息时代，后工业化生 产力的迅猛发展，使人类利用野生植物资源的强度和速度快速提高，再加之人类对野生 植物资源的再生规律和生态功能认识不足，因而采取了只利用、不保护的采掘式利用方 式，进而导致野生植物资源过度利用。 i 绪论 野生植物的经济价值诱导了人类的市场需求，市场需求推动了人类对野生植物进行 采收和加工利用，人类对野生植物单一的利用方式又导致了野生植物资源出现以资源消 耗量与资源增长量失衡为特征的过度利用哺。过度利用造成野生植物濒危。目日仃，我国 坚持科学的发展观，“在保护中丌发，在丌发中保护”的原则，对濒危的野生植物进行 抢救性的保护以及合理的开发利用8 1 。为此，对典型物种标本进行标本资源数字化数 据库建设，实现资源共享。并针对中国典型野生植物的贸易情况和保护管理体系存在的 问题进行分析，阐明加强中国野生植物保护管理系统数字化建设的重要意义。 1 1 1 野生植物标本资源与标本数字化 野生植物标本( h e r b a r i u m ) 就是将新鲜植物的全株或一部分用物理化学的方法处 理后保存起来的实物样品，按制作方法可分为蜡叶标本、浸渍标本、风干标本、砂干标 本以及叶脉标本等。 野生植物标本是一种自然资源，野生植物标本资源是一种战略储备资源，是对不同 种类植物进行评定和描述的重要工具旧1 。确定野生植物的新种类；辨别栽培种类的亲 缘关系；证明植物被人利用程度；确定并证明植物关系或单一种类，区别并证明植物入 侵种：识别在特定地域的植物来说明植物的生活环境并指出环境，确定合法的地点；确 定植物的历史分布；识别自然或栽培种类，找到植物生长地点；鉴定可作为药用植物的 种类；鉴别草料和有害植物，确定植物量的摄取等方面发挥着重要作用。 参照美国佛罗里达自然历史博物馆( t h ef l o r i d am u s e u mo f n a t u r a lh i s t o r y ) 所属的 自然历史部门( d e p a r t m e n to fn a t u r a lh i s t o r y ) 的单位一一佛罗里达标本大学( t h e u n i v e r s i t yo f f l o r i d ah e r b a r i u m ) 相关标本的介绍，标本室h e r b a r i a 的名称起源于拉丁语 h e r b a r i u m ，指干的植物标本的收集。通常标本室与大学、博物馆和植物园等机构相 关联。目前，全世界超过1 6 5 个国家，大约有4 0 0 0 个标本室。欧洲标本室的建立始自 1 6 世纪。最早的标本室是由意大利植物分类学家l u c ag h i n i 于1 5 7 0 年在博洛尼亚市 ( b o l o g n a ) 建立的并开始保存他们已经研究过的植物，其后植物学家竞相效仿，建立 了一批植物标本室 1 引。英国伦敦邱园的标本室、苏联列宁格勒植物研究所的标本 室、法国巴黎自然博物馆的标本室，多保存标本5 0 0 万到6 5 0 万份，在世界上位居前 列 1 4 , 1 5 。 下面三张是分别存放于香港植物标本馆、台湾中央研究院和英国皇家植物园的植物 标本，它们代表了世界高水平的植物标本制作，收藏和管理。 东北林业人学t 哆it ：学位论文 圈卜1 香港人学标奉馆馆藏标本 图卜2 台湾中央研究院馆藏标奉 ， 一-f 一二：j “o 图卜3 英困阜家植物同馆藏标奉 f i g i i h e r b a r i u mi nh k uf i g 1 。2 h e r b a r i u mi na c a d e m i as i n c a fj g i 一3 h e r b a r i u mi nr o y a lb o t a n i cg a r d e n 中国标本的历史沿革是这样的：钟观光教授从1 9 1 0 年起在华南、华东等地区采集 了大量标本，并建立了北京大学植物标本室6 川。此后，钱崇澍、胡先、陈焕镛、刘慎 谔等先后在有关大学及植物研究机构建立了标本室，并在全国不少地区进行采集。1 9 4 9 年后，结合全国植物资源调查以及综合考察工作，采集了大量植物标本。到8 0 年代 初，全国标本约有9 0 0 万份，其中，中国科学院植物研究所1 3 0 力份，昆明植物研究所 7 0 万份，华南植物研究所、江苏植物研究所及西北植物研究所各5 0 力份，四川大学生 物系有4 5 万份。8 0 年代，在北京植物园内建立了国家标本馆引。 模式标本是根据国际植物命名法规：一新的物种首次被命名发表时，植物学家必须 指定一份标本为正模式( h o l o t y p e ) ，且必须指明搜藏的标本馆，以供其它学者及后人比 对研究。科或科级以下的分类群的名称，都是由命名模式来决定的。但更高等级( 科级 以上) 分类群的名称，只有当其名称是基于属名的也是由命名模式来决定的。种或种级 以下的分类群的命名必须有模式标本根据。模式标本必须要永久保存，不能是活植物。 模式标本是独一无二的，世界上每个品种祗有一个相应的模式标本( 通常是主模式) 。 模 式标本在任何植物标本馆中是最具价值的减品。当某植物品种在不同作者的描述下存在 差异，或在识别未鉴定的标本时，模式标本永远是澄清问题的参考确据。模式标本是修 订分类时的重要材料。模式标本主要有下列几种1 9 , 2 0 1 ： 主模式标本( 全模式标本、讵模式标本) ( h o l o t y p e ) 、后选模式标本( 选定模式标 本) ( 1 e c t o t y p e ) 、合模式标本( 等值模式标本) ( s y n t y p e ) 、新模式标本( n e o t y p e ) 、原 产地模式标本( t o p o t y p e ) 。 模式标本是依据国际植物命名法规规定，用作发表新种学名的植物标本。钮 国际植物命名法规的规则下，学名和它的模式标本是永远联系在一起的。丰f 述新种 l 绪论 的科学文献通常都会引用模式标本。标本的各项资料，例如采集号、标本号、采集地点 及标本收藏处，一般都会在文献列明。 标本为科学研究的重要资料，标本数字化就是利用电子计算机进行标本登记、储存 必要的信息、图片和数据的方法，这样大大提高了工作效率。 1 1 2 野生植物标本植物信息系统与数据库 随着计算机科学的发展，信息系统作为信息处理和决策的重要技术手段，它被广泛 应用在许多学科研究和系统管理中。将信息系统引入到野生植物保护的研究和管理中， 有利于促进系统化和管理的科学化眩。 利用信息来制作和管理植物标本时实现资源现代化管理的必然趋势。植物标本管理 系统是基于网络的管理模式，依据植物标本和相关资料，根据植物分类系统，按照植物 分类群科、属、种对标本进行分门别类的整理陀如。这种网络系统从功能上分为三 个部分，植物标本信息的存储、查询以及通过网络对系统实现远程访问眩引。 野生植物标本数据库主要用于保存己数字化的植物标本和其他一些相关信息，这些 数据可用数据表来存储汜钔。并根据植物从低等到高等、由水生到陆生、从简单到复杂 的进化趋势，按照植物彼此之间的亲缘演化关系的特点在数据库中创建藻类植物、被子 植物等若干数据表，各个数据表形态各异、内容不同、相对独立，但数据表之间又彼此 衔接，按照植物分类系统理论层层递进，构成网络。数据库的建立后，通过对数据库的 访问，实现资源共享眨5 2 6 。 1 1 3 中国野生植物保护管理系统现状 建国5 0 多年来，随着我国历届政府对生态建设、生物多样性保护等问题认识的不 断深入及对国民经济发展战略的不断调整，我国目前已逐步形成了理智而成熟的可持续 发展战略思想，野生植物保护工作做为我国实施可持续发展的重要战略步骤，目前也取 得了长足的发展与显著的成绩。 1 9 9 6 年9 月3 0 同，我国第一部专门保护野生植物的行政法规中华人民共和 国野生植物保护条例( 以下简称条例) 由国务院f 式发布，并自1 9 9 7 年1 月1 日起 实施。条例明确了国务院林业行政主管部门和农业行政主管部门为野生植物的行政 主管部门，前者主管全国林区内野生植物和林区外珍贵野生树木的监督管理工作，后者 主管全国其他野生植物的监督管理工作。国家林业局设有野生动植物的管理机构，配有 专门的管理人员，各省和一些市、县也设有相应的管理机构，全国已初步形成了野生植 物保护管理体系。 1 1 3 1 中国野生植物保护管理取得的成就 东北林业人学坝 ：学位论文 在中国野生植物保护管理方面，国家把濒危的野生植物物种被列为国家重点保护珍 稀濒危野生植物汜。对物种的野生种群及其生境的保护与恢复工作已经有力度的进 行。党和国家对野生植物及其生境的保护寄予了高度重视，对野生植物保护管理工作提 出了更高的要求，在国家有关部门进行的一系列生念系统和濒危物种基础性保护研究及 国家林业局开展的全国野生动植物资源调查等工作的基础上，国家于2 0 0 1 年批准并全 面启动了全国野生动植物保护及自然保护区建设工程，并动员全社会予以关注和广泛参 与眩引。全国省级和省级以下地县的自然保护区普遍设立专门的野生动植物管理机构， 配备人员力量，以保障自然保护工作的j l 孵e j 丌展，初步形成行政管理和执法体系眨引。 广泛丌展资源调查，不断加强科学研究，为野生植物保护管理工作提供了科学依据。 1 9 9 8 年，党中央、国务院批准的全国生态环境建设规划将再造秀美山川列入 2 1 世纪我国现代化建设的重大战略任务。全国野生动植物保护及自然保护区建设工 程的实施，首先将开发利用度大，生境和资源受到严重破坏，已处于严重濒危状态的 苏铁和兰科类植物，以及野外种群植株数量低于稳定存活数量界限的百山祖冷杉等一批 极度濒危物种，予以重点拯救口叫。在具体工作上，遵照科学规律办事，按系统工程的 办法，综合采取就地保护、生境恢复、拯救繁育、种质基因保存等措施，逐种分析，制 定保护拯救方案。儿是可以通过就地保护解决拯救问题的，则积极在其主要分布区域抓 紧建立保护区、保护小区、保护站、保护点等，强化保护，并努力恢复其生境。对仅靠 就地保护还不足以解决其灭绝危险的，则在加强就地保护的同时，积极发展人工繁育， 确保不灭绝。对已极度濒危的，在保护拯救的同时，还强化种质和基因保存。经过各地 努力，目前林业系统已建立以1 5 0 0 多处保扩区为主体的，保护区、保护小区、保护 站、保护点相结合的管护体系，使我国6 5 的野生植物群落和1 3 0 多种珍稀野生植物的 主要分布地得到有效保护。其中，有保护兰科植物任务的保护区现已达到1 6 7 个，总面 积5 3 7 万公顷，覆盖了我国有兰科物种分布的1 8 个省份，保护着我国1 0 7 种重点兰科 植物；有苏铁分布的保护区2 7 处，覆盖了我国有苏铁分布的7 个省份，保护着我国2 3 种苏铁植物。珙桐、银杉、红豆杉等上千种珍稀植物、树木种质资源也得到有效保存。 同时，扩大、完善和新建一批国家级自然保护区种源基地及珍稀植物培育基地，已建 1 4 0 多个植物园和树木园，共引种高等植物2 3 0 0 0 余种，其中属于中国野生分布的 1 3 0 0 0 种。在广州华南植物园建立了木兰科、姜科、苏铁科植物保存园；在昆明植物园 建立了杜鹃花科、山茶科植物保存园；在西双版纳植物园建立了龙脑香科、肉豆蔻科植 物保存园等。还建立珍稀植物繁育基地和种质资源库4 0 0 余处，珙桐、金花茶、银杉、 台湾杉、天目铁木、百山祖冷杉、普陀鹅耳枥等j ( ) 0 多种珍稀濒危植物已繁育成功，有 些种类已捌有较大的人工种群，并得至- j j y + 泛引种栽培，使我国大多数珍稀濒危植物得到 l 绪论 了较好的保护。 国际上于7 0 年代初期开始关注稀有、濒危植物的保护，1 9 7 4 年由i u c n ( i n t e r n a t i o n a lu n i o nf o rc o n s e r v a t i o no f n a t u r ea nn a t u r a lr e s o u r c e 国际自然及自然资源 保护联盟) 的物种生存保护委员会( s u r v i v a ls e r v i c ec o m m i s s i o n ) 成立了受威胁植物委 员会( t h r e a t e n e dp l a n t sc o m m i t t e e ) ，并于1 9 7 8 年出版了i u c n 植物红皮书( i u c n p l a n tr e dd a t ab o o k ) ) ) 一书，推动了各国对稀有濒危植物的保护口。1 9 8 0 年我国在原 国务院环境保护领导小组办公室领导下，由中科院植物所组织了国内专家着手中国植 物红皮书的编写工作。1 9 9 1 年由科学出版社正式出版了中国植物红皮书( 一) 。此 外，1 9 8 8 年又由国家环保局支持，也由中科院植物所组织编写红皮书( 二) 。这样， 在8 0 年代初期我国便丌始了稀有濒危植物的研究和保护工作。 目前，国际和国内有许多濒危物种等级的划分标准。国际条约有i u c n 濒危物种红 色名录等级标准、c i t e s 附录标准物种濒危等级标准以及中国濒危植物红皮书等级标准 和国家重点保护野生植物名录标准。 在保护管理数字化方面，通过保存一些植物的种子实现保存种质资源的目的是被国 际学术界普遍认同的一重要手段。随着现代化低温制冷技术的发展，世界各国相继建立 了现代化低温种质库来保存以种子繁殖体的种质。对于那些以种茎、块根和植株繁殖保 持种性的无性繁殖作物，则通过建立田间种质圃或试管苗种质库等无性繁殖体库加以保 存。据1 9 9 6 年6 月联合国粮农组织( f a o ) 在德国莱比锡召开“国际植物遗传资源技术会 议”报道，在7 0 年代初期种质库数量不足1 0 个，贮存的种质数量也仅有5 0 万份，但 到1 9 9 6 年，世界上已建设了1 3 0 0 多座种质库，其保存了6 1 0 万份种质资源( 含部分重 复) ，其中低温种质库贮存的种质5 5 0 万份，田间种质库贮存份数5 2 7 万份，试管苗种 质库贮存数量3 7 6 0 0 份。有7 7 个国家建设了具有中长期贮存能力的国家级种质库。我 国国家种质库贮存数量居首位( 中国3 1 8 万份，美国2 8 万份，俄罗斯1 7 8 万份，日本 1 4 6 万份，印度1 4 ，4 万份，韩国1 1 6 万份) m 3 3 。 1 1 3 2 中国野生植物保护管理存在的一些问题 首先，目前还没有有关野生植物保护的综合性的法律，因此可以说中国还没有建立 一个完整的野生植物保护体系。同时，作为环境保护基本法的环境保护法，对污染 防治规定的比较全面系统，而对野生植物保护方面的规定十分单薄。其次，虽已制定了 森林法、草原法、野生植物保护条例，但尚有一些重要的自然植物资源保护至 今尚无立法。再次，就是现在的几部自然资源法律，都属于实体法，而组织法、程序法 则相当欠缺，致使实体法的实施缺乏保障或保障不力。 野生植物保护实际上需要很多部门的共同协作，然而现存的保护工作基本上依靠行 ， 7 东北林业人学颁：i j 学位论文 政组织发号施令，一般以某一部门孤军作战，缺少听取农民、直接产于野生植物保护给 予野生植物有关的参与活动。而社会参与可以使人类社会与植物的关系更协调，使参与 者获得实实在在的直接经济效益，帮助野生植物工作者改变观念，从保护者变为服务 者，通过经济手段解决野生植物保护和利用中的种种矛盾。并且在中国野生植物保护的 社会化还尚未得到充分的重视。 同时，野生植物保护信息系统也存在着一些问题。中国在野生植物保护方面的信息 系统上不健全，虽然在信息网络管理上建立了国家林业局野生动植物保护司政府网站电 子政务信息系统平台h t t p ：w w w c n w m o r g c n w i l d l i f e i n d e x a s p 。但是，已建立的信息中 心和数据库比较分散，信息内容比较单一，互相之问联系不多，并且这些数据库的功能 较少，一般仅限于储存资料，而信息交流的网络功能较差。从保护野生植物的实际需求 和履约要求来看，加强国家之问和国内部门、地方之问的信息交流已势在必行。因此， 十分必要建立全国野生植物信息网络，建设野生植物保护数字化管理系统。其中，中国 植物标本的数据分散在全国各地，不能充分说明全国3 0 0 0 0 种植物的情况，而且质量也 不尽一致，急需对这些数据进行统一的管理，从而使之达到广泛而便捷的使用。 1 2 研究目的和意义 本文的研究依据科技部项目植物标本标准化整理、整合及共享平台建设( p l a n t s p e c i m e nd i g i t i z a t i o na n dc h i n e s ev i r t u a lh e r b a r i u me s t a b l i s h m e n t ) 总体规划安排，通过 中国科学院植物研究所生态中心包伯坚先生丌发了的输录软件系统植物标本信息系 统( 网络版) 和g i n g o1 1 ( 单机版) 软件录入标本数字化数据，对典型物种标本进行标 本资源数字化数据库建设，通过网络系统实现资源共享，并针对中国典型野生植物保护 管理体系存在的问题进行分析，并阐明加强中国野生植物保护管理系统数字化建设的重 要意义，有利于保护野生植物多样性。 通过科学的野生植物分类、植物标本与物种信息系统和野生植物标本资源数字化数 据库的建立，建立标本类资源共享体系，完善自然科技资源共享平台，为实现“十一五” 国家科技基础条件平台建设提供支持。 不论是植物分类研究、植物生态或资源调查、药学及生物技术等方面的研究，都必 须有证据标本，提供将来查证比对之用。因此，建立标本数据库可以完成标本数据的录 入整理，实现对数掘资源的访问。标本数字化后，可以降低天灾或人为导致的损失风 险，以确保研究成果；并可相互检验及订证鉴定的结果，增加资料的可信度，提高使： j 效率，达到资源互惠j 七享4 l 。 数据库共享是按照统一的数据标准和数据质量规范，对植物标本资源丌展数字化建 l 绪论 设工作，实现自然科技资源信息共享：形成自然科技资源虚拟标本馆，推动我国的自然 科技资源信息的全面共享。最终营造共享的社会环境。 综上所述，野生植物保护管理系统及标本资源数据库的数字化建设根本目的是实现 资源面向社会丌放，在野生植物保护管理中建立资源的信息平台，率先实现资源信息共 享，最终实现野生植物资源的高效利用。 东北林业人学坝i ：学位论文 2 野生植物标本资源数字化数据库研究的理论框架和方法 2 1 理论框架 2 1 1 植物经典分类成果 为便于检出，标本一一般多依植物经典分类成果分类系统排列。 中国各大标本室常根据德国恩格勒系统( 德国学者a 恩格勒于1 8 9 2 年提出的被 子植物分类系统：将单子叶植物放在双子叶植物之前，又根据花构造的复杂程度加以排 列，单子叶植物花构造简单的香蒲科、露兜树科等在前，复杂的芭蕉科、姜科、兰科等 放在后。双子叶植物花构造简单的如木麻黄科、胡椒科、杨柳科、胡桃科等放在最前 面，其后为具两层花被的离瓣花类和合瓣花类) 或英国哈钦森系统( 英国学者j 哈钦 森于1 9 3 4 年提出的被子植物分类系统。把双子叶植物人为地分为两大类：由木兰目起 源的木本类和由毛茛目起源的草本类，认为单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛科，并 主要根据花被的特征将单子叶植物分为3 群：枣花类、冠花类和颖花类) 排列标本日x 3 6 国外根据边沁一胡克系统排列标本的( 英国学者g 边沁和j d 胡克于1 8 8 3 年 提出的分类系统。根据花瓣特征，将双子叶植物分为3 群：离瓣植物、合瓣植物及单被 植物，其下又根据花部特征及种子特征划分次级的群。单子叶植物放在双子叶植物之 后，根据花被及胚乳等特征区分为7 群) 。 美国常采用贝西系统排列标本( 美国学者c e 贝西于1 8 9 3 1 9 1 5 年建立的被子 植物分类系统。其特点是将花各部分生并呈螺旋排列的毛茛目看作是被子植物最原始的 群，从这群衍生出其他的双子叶植物和单子叶植物) ( 见被子植物门) 。也有先分为几 个大群，如蕨类、裸子植物、单子叶纲、双子叶纲，然后按科名的拉丁字母顺序排列 的。不论何种排列方式，对同一种的标本都需要进一步按地区排列。 我们将哈钦森植物分类系统作为标本分类的理论依据。 2 1 2 计算机辅助手段实现植物标本数字化 2 1 2 1 数据库网络系统 依据哈钦森植物分类系统理论，通过数据表，层层递进，构成数据库网络系统。 2 1 2 2 网络系统的建立 需要一种能够在w e b 服务器端运行的脚本程序语言，可以扩充功能，可以和j 【 他 语言联合使用。同i 卜j ，将运行结果以h t m l 格式发送至客，- 端浏览器，利刚在服务器 2 野生植物标本资源数字化数据库研究的理论框架和方法 端配置好的链接数据源，可实现对数据库的读写操作。由此，我们可以根据对象设置参 数来启动驱动，访问数据库，达到数据存取的目的m 3 引。 2 1 2 3 实现植物标本图形数据和相关数据上传到数据库 在上传植物图片时，需要同时提交很多相关方面的数据，如该植物的分类学状态、 植物的形态、结构、生境等。我们需要下载一个g e t u p l o a d 函数，将其收集到 u d l o a d i n c 文件中，这样，只需将该文件包含到表单提交的处理页面上，就可以通过使 用g e t u p l o a d 函数，来获得表单提交的图形数据和其他数据b 引。 2 1 2 4 登录、身份的确认 植物标本数据库需要授权访问，在访问该数据库时，要求输入用户名和密码，并进 行校验，若密码正确，则允许访问，若密码不正确，则按照系统提示信息进行输入。因 此，要设计一密码校验页面，如c h e c k u s e r h t m ，用以进行检验用户名和密码伽。 2 2 研究方法 2 2 1 典型标本确定 根据中华人民共和国海关和中华人民共和国濒危物种进出口管理办公室提供的历年 野生植物国际进出口贸易数据和有关医药、企业等单位提供的历年野生植物国内收购的 贸易数据，对我国有贸易数据的野生植物进行了调查，我国有贸易数据的野生植物共计 6 3 科、1 0 8 属、1 2 3 种，其中，有贸易数据的植物种数最多的科为伞形科共有8 种，其 次为百合科，共有6 种、松科共有6 种、菊科共有6 种，此外，红豆杉科和毛莨科每科 物种有5 种，木兰科和唇形科每科物种有4 种，芸香科、樟科、五加科每科物种有3 种，姜科、鸢尾科、蓼科、玄参科、桔梗科、腊梅科、胡桃科、椴树科、龙脑香科、蓝 果树科、龙胆科、茜草科每科物种有2 种，其余为每科包括植物物种1 种h 卜4 如。我们 以野生植物的国际贸易数据和国内贸易数据为表征野生植物市场需求的量化指标，据此 来分析我国野生植物的贸易情况及其表征的市场需求，说明野生植物的经济利用价值。 根据森林植物生态学教育部重点实验室标本室收藏的标本，结合上述1 2 3 种有贸易 数据的野生植物物种，最终确定银杏( g f 门奴d6 f ，d 6 口l ) 、红松( j p 加“s 幻厂日记聆括s i e b e tz u c c )、 金钱松( p 5 p “d d 肠r 灰忌口e 聊咖r jr e h d ) 、 杜仲 ( e “c o 聊m 砌“，m d f ( 据s o l i v )、 五味子( & 向西口，? 办口幽砌p 门s 括( t u r c z ) b a i l e y ) 、 芍药( j p 臼p d n 砌胁c ，f 7 7 d ，口 p a l i ) 、甘草( g 纱c r 厂办忍口“r 日彪珊括f i s c h ) 、花榈木( d ，聊dl s l 砌加胛，y ) 、黄波萝 ( 尸向g ，o 如，? 咖d ，? 口聊“厂p ，z s pr u p r ) 、远志( p o o 俘口肠把门“咖，砌w i l l d ) 、酸枣( z 留垆办“s 巧“6 以m i l l v a r 印咖o s 口( b u n g e ) h ue xh f c h o w ) 、紫椴( n ，肠口m 酣， p ，? s 括r u p r ) 、北柴 胡 ( b “p ，p 甜r “，胛c 向f 胛p ，2 s pd c ) 、 水曲杉9( f 以x f 玎甜s ，”a 门d i 向“r i c “r u p r ) 、 野薄荷 东北林业大学硕：i ：学位论文 ( a 庇门砌口办印，d c 口拈b r i q ) 、黄芩( 甜，p ，7 口厂砌施f 阳把煅括g e o 画) 、党参( c d 如门印s 西 p f ，d s 材肠) 、矢口母( 爿聆p 朋a ，+ 办p 玎口唧办。沈，d f ( 昆sb u n g e ) 、射干( ，厂括讲c 居d ，d 脚以p a l l ) 、 天麻( g 傩f 厂。讲口p ，口幻b l u m e ) 2 0 种野生植物作为数据库的典型标本，代表了标本的重 要类群。共计17 科，其中松科2 种，豆科2 种，唇形科2 种，银杏科、杜仲科、五味 子科、芍药科、芸香科、远志科、鼠李科、椴树科、伞形科、木樨科、桔梗科、百合 科、鸢尾科、兰科各1 种。详见表2 1 ，2 2 ，2 3 。 同时，依据科技部项目植物标本标准化整理、整合及共享平台建设 ( p l a n t s p e c i m e nd 酒t i z a t i o na n dc h i n e s ev i r t u a lh e r b 撕u me s t a b l i s h m e n t ) 总体规划，植物标本 信息系统是以每个流水号为单位进行记录，这要求我们按照植物标本的采集号码进行录 入，不同的采集号不同录入，相同的采集号码不论馆藏标本几份，只录入一份。这里， 我们以百合科( l i l i a c e a e ) 为例进行说明，根据森林植物生态学教育部重点实验室标本室 收藏的标本，经统计共有6 5 种植物包括1 5 6 个不同采集号5 0 0 份标本。详见表2 4 。 表2 1 典型野生植物的地理分布 t a b 2 1d i s t r i b u t i n go fr e p r e s e n t a t i v ew i l dp i a n t 2 红松松科黑龙江、辽宁、古林 2 野生植物标本资源数字化数据库研究的理论框架和方法 9黄檗 尸 e 堂唑疗叩盯 芸香科r 。t 。 北京、天津、i i i j 北、内蒙古、 林、辽宁、黑尼江、炎州 1 0远志 尸。哆酽等：蓄“咖肠 远志科 p 。l y g a l a c e a e 河北、河南、内蒙古、陕两 1 l 酸枣 死絮篇掣i 1 1 鼠李科 r h a m n a c e a e j ，i 萄、 i i i = i e 潸r 、崃山两 l5 薄荷 把门f 加 印，d c 日舾b r i q 唇形科l a b i a t a 。 江苏、浙江、江两、湖南、四川、 广东、云南、福建、河北、河南 1 6 黄芩 m 引k 鬯! ：? 刨明s t s 晤配醴 l j e o r 2 i 黑龙江、古林、辽宁、内蒙古、山 两、河北、河南、山东、l l 肃 1 7 党参 c 。如盯莴：善。7 h 肠 桔梗科 c a m p a n u l a c e a华北、东北、两北各省 1 8 知母 a n e m n r r h e n q n s p h o d e l o i d e sb g e 内蒙古、 i l 北、山西、黑龙江、击 林、辽宁 1 9 射十 口8 肠m 印甓幽m 阴5 括 鸢尾科 i r i d a c e a e 湖北、 i i 南、v u 川、贵州 2 0 天麻g 鲫f 厂。如p ，口细b l兰科o r c h i d a