大数据解码“植物王国”

2017-10-31 10:36:41来源:经济日报
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深圳市中国科学院仙湖植物园景色。 经济日报记者 喻 剑摄

植物对环境变化非常敏感,植物大数据研究与运用具有重要意义。我国的植物大数据研究成果已经应用于三峡水淹区多样性调查、濒危物种评估、保护区的有效性评估、入侵种预测、国家重点野生植物分布、中医药植物分析等多个领域,支撑着包括国家自然科学基金、国家科技基础条件平台项目、国家环保公益性行业科研专项等多个项目

大数据与移动互联网正在让人们与“植物王国”的距离变得更近。如今漫步在植物园或者大街小巷,只要打开“形色”“微软识花”或“花伴侣”等手机客户端,对准植物的特征部位扫一扫,就可以在几秒钟内得到关于它的根茎叶花果、分布及生长习性在内的详细信息。

“基于收录300多万幅植物图片的中国植物图像库,‘花伴侣’目前可以支持5000到1万种常见高等植物识别。”“花伴侣”创始人李敏介绍,“随着高通量测序技术的发展和基因知识的普及,也许在不远的将来,举起手机扫一扫植物,还能了解它的基因信息。”

标本数字化是大势所趋

在信息时代的大背景下,将植物等生物资源的标本数字化,是世界各国相关科学领域发展的基础性工作。数字化获得的大数据,可为多种研究提供权威的数据支持

与“花伴侣”相似,不少植物识别客户端的数据都来源于中国植物图像库,这是中国科学院植物研究所2008年在植物标本馆设立的专职植物图片管理机构。不仅是植物照片信息,由中国科学院植物研究所牵头、科技部支持的基础平台——国家标本资源共享平台,从2003年创建至今,目前数字化标本总量已达1200多万份,规模已居全球第二。

植物子平台是国家标本资源共享平台下设的6个子平台之一。该平台目前标本总馆藏量1440万份,模式标本5.8万份,分别占全国总量的67%和80%。发展至今,它集中了我国最优质的标本资源和分类学人力资源,成为我国资源量最大的植物标本信息共享平台。截至2016年底,共完成680万份植物标本标准化整理与数字化表达,创制或数字化了植物志书、野外生境照片、植物名词术语、电子检索表、专家人名录以及各类植物名录等30余个专题数据库,这些信息都通过“中国数字植物标本馆”网站提供在线查询和线下服务,实现了信息共享。

在信息时代的大背景下,将植物等生物资源的标本数字化,是世界各国相关科学领域发展的基础性工作。“数字化获得之后就是大数据。有了大数据,就可以为生物多样性保护提供更权威的数据支持。”中科院植物研究所工程师刘慧圆说。

标本数字化的主要内容是采集照片和提取标本信息。“2008年以后,我们统一了对植物标本照片质量的要求——1200万像素以上;对于模式标本则要求通过扫描,形成6000多万像素的高清专业资料。”刘慧圆说,“在标本信息提取上,按照标准录入采集、鉴定、性状等全部信息”。

信息化手段极大地提升了标本采集、使用的便利性和效率。刘慧圆介绍,“如今野外采集标本可直接在手机上使用专门软件实时录入,随行标配中也有了地图软件、GPS和专业相机;标本数字化极大地方便了查询和使用,研究者可以直接在植物子平台网站在线查阅标本。另外,由于实体标本查阅频次降低,馆藏标本的损耗减少,更有利于长期保存”。

植物标本的数字化不局限于腊叶标本,有条件的机构还在尝试将植物活体标本信息数字化。位于深圳的国家兰科中心去年起将兰科植物活体的动态生长过程拍照记录并保存下来,目前已在进行数据整理,未来可供使用者直接进行检索查阅。“活体和腊叶标本的数字化采集和使用,有助于我们更快捷、更直观、更清晰地摸清植物资源‘家底’,更有效地保护植物资源。”国家兰科中心主任刘仲健说。

责编:季冉冉

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