大数据解码“植物王国” 标本数字化是大势所趋

本篇文章3101字，读完约8分钟

中国科学院胡仙植物园风景。记者于坚照片

用“颜色”客户端扫描植物后，相关知识会立即弹出。记者于坚照片

植物对环境变化非常敏感，因此植物大数据的研究和应用意义重大。我国植物大数据的研究成果已应用于三峡库区物种多样性调查、濒危物种评估、保护区有效性评估、入侵物种预测、国家重点野生植物分布、中药植物分析等多个领域。国家自然科学基金、国家科技基础条件平台项目、国家环境保护和公益事业科研项目等。

大数据和移动互联网让人们更接近“植物王国”。如今，在植物园或街道上漫步时，打开手机客户端，如“品种”、“微软花卉识别”或“花卉伴侣”，几秒钟内就能获得其根、叶、花、果、分布和生长习性的详细信息。

“基于包含300多万张植物图片的中国植物图像库，《花卉伴侣》目前可以支持5000到10000种常见高等植物的识别。”“花卉伴侣”的创始人李玟说:“随着高通量测序技术的发展和基因知识的普及，也许在不久的将来，你可以举起你的手机扫描植物，了解它的基因信息。”

标本数字化是大势所趋

在信息时代的背景下，植物等生物资源标本的数字化是全世界相关科学领域发展的基础性工作。数字化大数据可以为各种研究提供权威数据支持

与《花卉伴侣》相似，植物识别客户的许多数据来自中国植物图像数据库，这是中国科学院植物研究所于2008年在植物标本馆建立的一个专职植物图像管理机构。它不仅是植物照片信息，也是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。自2003年成立以来，数字标本总数已超过1200万，居世界第二位。

植物子平台是国家标本资源共享平台下的六个子平台之一。目前，该平台共收集标本1440万件，模型标本5.8万件，分别占全国总数的67%和80%。到目前为止，它集中了中国最好的标本资源和分类学人力资源，已成为中国最大的植物标本信息共享平台。截至2016年底，共有680万份植物标本实现了标准化和数字化表达，并创建或数字化了30多个特殊数据库，如植物图册、野生生境照片、植物术语、电子检索表、专家名单和各种植物名单。所有这些信息都通过"中国虚拟植物标本馆"网站提供在线查询和离线服务，实现了信息共享。

在信息时代的背景下，植物等生物资源标本的数字化是全世界相关科学领域发展的基础性工作。“数字化之后，就有了大数据。借助大数据，我们可以为生物多样性保护提供更权威的数据支持。”中国科学院植物研究所工程师刘会元。

标本数字化的主要内容是采集照片和提取标本信息。“2008年后，我们统一了对植物标本照片质量的要求——超过1200万像素；对于模型样本，扫描需要形成6000多万像素的高清晰度专业材料。”刘会元说:“在提取标本信息时，采集、鉴定、性状等所有信息都要按照标准录入。”

信息技术极大地提高了标本采集和使用的便利性和效率。刘会元介绍说:“如今，在野外采集的标本可以使用专门的软件实时直接输入手机。附带的标准中还有地图软件、全球定位系统和专业相机；标本数字化极大地方便了查询和使用，研究人员可以在植物子平台网站上直接在线查阅标本。此外，由于物理标本的频率降低，采集标本的损失减少，更有利于长期保存。

植物标本的数字化并不仅限于中国蜡叶标本，有资质的机构仍在努力实现活体植物标本信息的数字化。深圳的国家兰科植物中心从去年开始拍摄并记录了活体兰花的动态生长过程。目前，正在对数据进行整理，用户今后可以直接进行搜索。“活体和蜡叶标本的数字化采集和利用，将有助于我们更快、更直观、更清晰地找到植物资源的‘家’，更有效地保护植物资源。”国家中心主任刘说。

工厂大数据的集成与应用

开展专项科研、提供数据共享和专业服务是目前植物大数据的主要应用形式。植物大数据成果已应用于许多领域，并支持许多科研项目

“植物对环境变化非常敏感。对地球环境变化最直观的反应之一可能是植物的分布。例如，当温度上升2℃时，哪些植物可能向北移动，哪些植物变小？这是每个地球人都应该掌握的信息。”不久前，在深圳举行的第19届国际植物大会上，国际著名植物学家道格拉斯和他的妻子出席了会议。Saltis作了题为“生命之树的重建和大数据时代生物多样性分布的研究”的主旨报告。“收集、整合和分析工厂大数据可以准确了解和预测工厂的现状和未来。”道格拉斯。索尔蒂斯说。

在道格拉斯？帕梅拉表示，工厂大数据信息复杂多样，整合工作相当困难。“除了科学家，各行各业的人都可以通过提供信息来参与工厂大数据的构建。”道格拉斯。帕米拉说，“未来工厂的大数据也应该完全公开。不仅植物学家，普通人也能使用它。例如，如果你用手机拍摄植物，你可以知道它是否濒临灭绝；工厂大数据也应该成为政府发布公共政策的参考，例如住宅区、工业区和保护区的规划和设计。

开展专项科研、提供数据共享和专业服务是目前植物大数据的主要应用形式。国家标本资源共享平台项目负责人马克平告诉记者，国家标本资源共享平台项目成立14年来，已经跨越了以原始数据积累为主体的“第一阶段”和标本数据快速增长与特色服务并存的“第二阶段”，进入了以数据积累为基础的“第三阶段”，突出了数据共享和有针对性的专业数据服务。

以植物子平台为例，植物大数据的结果已被应用于许多领域，如三峡库区物种多样性调查、濒危物种评估、保护区有效性评估、入侵物种预测、国家重点野生植物分布、中药植物分析等。支持的科研项目包括中国国家自然科学基金、国家科技基础条件平台项目、国家环保公益产业科研项目和美国自然科学基金项目。

中国科学院植物研究所的秦海宁说，始于2008年的“中国生物多样性红色名录——高等植物卷”是基于中国虚拟植物标本室。专家通过标本获得植物的分布范围，或通过标本信息直接评估受威胁的情况，并花了几年时间最终确定相关清单。

建设科学植物园的潜力很大

与普通公园不同，植物园是对珍稀濒危植物进行迁地保护和科学研究，提供科普教育和旅游服务的综合性机构。发展科学植物园，中国将大有可为

植物种质资源作为战略资源的重要性越来越受到重视。

“在成功提取青蒿素之前，没有人会想到人们眼中的‘杂草’青蒿含有如此多的能量。”中国科学院胡仙植物园园长张国宏说:“保护植物种质的多样性，拯救正在迅速消失的植物，实际上就是拯救我们自己。”同时，植物园作为中国保护植物多样性的最佳场所之一，越来越受到人们的重视。

植物园不同于普通公园。就迁地保护而言，中国190多个植物园共有乡土植物288科2911属约2万种，分别占乡土高等植物科的91%、属的86%和种的60%。有些植物在野外自然生长状态下已经灭绝，但它们在植物园中被栽培和保存，其保护成就可谓卓越。

张国宏介绍说，2007年以来，胡仙植物园由深圳市和中国科学院联合建立，现已升级为集科研、科普和生态旅游功能于一体的综合性植物园。近年来，胡仙植物园致力于植物种质资源的保护和高水平的科学研究，已保护近12000种植物。参与共建国家标本资源共享平台植物子平台，创新公共科学教育，在国内外形成了一定的影响力。今年6月，由胡仙植物园编辑出版了13年的《深圳植物志》,填补了当地植物区系的空空白。

在科学繁荣的时代，一流的植物园必须是一个具有科学内涵、重视科学研究和传播的综合性植物园。

“皇家植物园和爱丁堡皇家植物园已成为世界文化遗产，植物种类丰富，历史悠久，科研实力雄厚。”张国宏说，虽然今天胡仙植物园已经成为国际植物园保护联盟和中国植物园联盟的重要成员，但胡仙植物园与英美世界级植物园的差距仍然明显。“但可以肯定的是，中国在发展科学植物园方面将会有很大的贡献。”(《经济日报》？中国经济网记者于坚)