全 文 ：一个植物分类数据库＊
汪　庆　凌萍萍
(江苏省中国科学院植物研究所 , 南京 210014)
摘　要　本文介绍了一个苔藓植物分类数据库的设计及其结构 , 是使用 Visual Basic 4.0 , 以中国
苔藓植物的标本 , 学名 , 分布 , 文献 , 分类性状等为基本资料 , 以打印标签 、名录 、文献索引 ,
构成分类性状的原始数据矩阵 , 并与数量分类程序 , 以及 DELTA , PAUP 和 CLUSTAN 等应用程
序的连结为目标进行开发的 。其基本构想是在这样一个框架之下 , 逐渐积累中国苔藓植物的基本
资料 , 能够完成大部分的标本室和分类学工作 , 并在使用过程中进一步扩展和完善其结构和功能 ,
从而为中国苔藓植物的研究提供极大的便利 。
关键词　植物分类数据库;苔藓植物
　1997-06-06收稿
　第一作者简介:汪　庆 , 男 , 1965年出生 , 硕士, 主要从事华东地区苔藓植物的研究。
＊江苏省自然科学基金资助项目的部分工作
A taxonomic database for Chinese Bryophyta
Wang Qing　Ling Pingping
(Institute of Botany , J iangsu Prov ince & Academ ia Sinica , Nanjing 210014)
Abstract　A plant taxonomy database for Chinese Bryophy ta was introduced for thedesign and construction ,
databases are included for the nomenclature , bibliography , curato rial , phy togeography and the character de-
scriptions , DELTA format w as used in construction of the taxonomic morphological description of Bryophy-
ta , it is try to occupy a range of taxonomic activites in Bryophyta research , containing the outputs for the
label , checklist , bibliography , character description texts through filter and original data matrix w hich can
beused by other applied progroams , such as DELTA systems , PAUP or CLUSTAN et al .It is an experi-
mental taxonomic database , which can be justified only when the information stored is to be use frequently
by many people.We created the database by using the Visual Basic 4.0.
Key words　Plant taxonomic database;Bryophy ta
植物分类学作为植物学科中最基础和最综合性的一门分支学科 , 包含了大量的信息资料 , 借助于
数据库技术无疑能更有效的管理 , 分析 , 评价和利用这些信息资料 , 因此植物分类学领域内出现了各
种数据库 , 包括单一的资料性数据库 , 标本管理数据库 , 特征描述数据库 , 专著研究数据库 , 以及大
型的植物志数据库如 FV , FNA , ESFEDS等。植物分类数据库朝着包含植物信息愈来愈全面 , 所能执
广西植物 Guihaia　18 (4):357—361 1998 年 11月　
行的分类学任务愈来愈多的方向发展 , 即一个包含大量分类学信息的数据库系统和与之相连的可
以执行广泛的分类学任务的应用程序组。这样一个植物分类数据库中 , 信息资源可以反复使用 ,
为多种分类学目的服务 , 为多个用户所共享 , 同时让用户更方便地使用这些信息资源。显然建立
一个内容广泛的植物分类数据库是很有意义的。
苔藓植物是除被子植物之外最大的绿色植物群 , 但由于体形小 , 经济上的重要性不大而很少
受到支持 , 由于财力和人员的缺乏 , 苔藓植物的研究大大的滞后于其他分类群 , 因此更有必要在
苔藓植物研究中采用植物分类数据库以期加快其研究进程。
图 1　数据库界面示意
我们使用 Visual Basic 4.0 , 在中国苔藓植物
中 , 以标本 , 分布 , 学名 (模式 , 异名等), 文
献 , 分类学性状 (形态学 , 解剖学 , 细胞学 ,
和化学等)等分类学资料构成基本数据库;通
过筛选能够有选择的打印标签 , 名录 , 参考文
献;通过累积程序构成分类性状的原始数据矩
阵 , 进而与有关数量分类程序连接;通过格式
转换程序与 DELTA , PAUP 和 CLUSTAN 等应
用程序连结;从而实行多任务的目标。
1　中国苔藓植物分类信息
1.1　标本库 specim　标本号 , 国家 , 省 , 县 , 地
点 , 生境 , 习性 , 采集人 , 采集日期 , 植物名称 ,
鉴定人 , 鉴定日期 , 收藏标本馆 , 借出 (入), 借
阅日期 , 附记。该库目前包括江苏苔藓标本 3000
号 , 和中国苔藓志 1-2卷引用标本2000号。
1.2　文献库 bibilia　文献号 , 作者 , 第二作
者 , 发表日期 , 题目 , 刊号或书名 , 卷数 , 页
码 , 关键词 , 关键词 2。包括中国苔藓植物研
究文献和科属研究文献 1000余份。
1.3　分类群库 taxon　分类群代码 , 科名 , 属
名 , 种加词 , 种下等级 , 异名 , 定名人 , 原始
描述 , 参考文献 , 中国分布 (中国各省分布和参考文献)。该库主要依据 〈Moss Flora of China〉 建
立的。
1.4　分类性状　包括 3 个库 , 一标本特征库 (charact), 用于存放每一经过研究的标本的分类特征
记录;另两个是各级分类单元的分类特征库。用以构成特征的原始数据矩阵 , 是与 DELTA system
相对应的 , 描述库 (descrip)对应于 CHARS , 描述库-x (descrip-x)对应于 ITEMS , 目前描述库
包含了 118个分类特征 , 可根据所研究的具体对象对其进行修改 , 而后描述-x库自动修改;和描
述-x库的每个域的输入为下拉选择项。还可以通过累积程序来实现从标本特征库到描述-x库。
1.5　标本室 (herbar) 　IAPT 代号 , 标本室 , 收藏标本数目 , 联系地址 , 负责人 , 附记。收入
中国苔藓标本收藏的 25个中国标本馆和世界上收藏中国苔藓标本的 10个标本馆。
2　分类性状的DELTA格式
分类群分类性状的记录是整个数据库的关键 , 通过该库的建立才能够实现多任务的目标 , 但
358 广　西　植　物 18卷　　
由于分类性状数目多 , 类型各异 , 分类学的趋势更是利用的分类学资料愈多愈好 , 且在不同的分
类学任务中所需要的性状是不同的 , 同一性状在不同的分类群中其分类学价值也不同 , 并存在不
同的习惯表达形式 , 如何尽可能在整个数据库中保证分类学特征整体性和均一性是非常重要的。
#1　生境/
#2　习性/
#3　颜色/
#4　光泽/
#5　原丝体/
#6　主茎 〈排列〉 /
#7　茎枝 〈形状〉 /
#8　茎 〈长度〉 / cm/
#9　支茎 〈排列〉 /
#10假根 〈类型〉 /
#11假根 〈程度〉 /
#12假根 〈位置〉 /
#13中轴 〈分化〉 /
#14茎横切面 〈形状〉 /
#15分枝/
#16分枝 〈排列〉 /
#17鳞毛 〈程度〉 /
#18鳞毛 〈形状〉 /
#19茎叶 〈与枝叶〉 /
#20叶 〈长度〉 /mm/
#21叶片 〈宽度〉 /mm/
#22叶片 〈细胞层数〉 /
#23叶对称性/
#24叶列/
#25叶/ 〈干〉 / 〈排列〉 /
#26叶/ 〈湿〉 / 〈排列〉 /
#27枝叶/ 〈干〉 / 〈排列〉 /
#28叶 〈形状〉 /
#29叶尖 〈形状〉 /
#30叶缘 〈形状〉 /
#31叶缘 〈锯齿〉 /
#32叶缘 〈分化〉 /
#33分化边缘/
#34叶基部 〈形状〉 /
#35叶面皱摺/
#36中肋 〈形态〉 /
#37中肋 〈颜色〉 /
#38中肋长度/mm/
#39中肋宽度/mm/
#40中肋 〈细胞层数〉 /
#41中肋背面/
#42中肋腹面/
#43栉片 〈位置〉 /
#44栉片细胞/
#45栉片顶部细胞 〈具疣〉 /
#46栉片顶部细胞 〈形状〉 /
#47叶上部细胞 〈形状〉 /
#48叶中部细胞 〈长度〉 /
#49叶中部细胞 〈宽度〉 /
#50叶中部细胞 〈形状〉 /
#51叶缘细胞 〈形状〉 /
#52叶基部细胞 〈形状〉 /
#53叶细胞 〈层数〉 /
#54叶细胞 〈排列〉 /
#55叶细胞 〈具疣〉 /
#56叶基近中肋细胞/
#57叶角细胞 〈分化〉 /
#58叶角细胞 〈形状〉 /
#59两性分化/
#60雄苞/
#61 雄苞 〈配丝〉 /
#62 雌苞 〈位置〉 /
#63 雌苞 〈配丝〉 /
#64 鳞叶 〈外雌苞叶〉 /
#65 内雌苞叶 〈长度〉 /
#66 内雌苞叶 〈形状〉 /
#67 内雌苞叶基部/
#68 内雌苞叶上部/
#69 内雌苞叶边缘/
#70 内雌苞叶细胞/
#71 内雌苞叶中肋/
#72 蒴柄 〈长度〉 / 〈cm〉 /
#73 蒴柄 〈具疣〉 /
#74 蒴柄 〈状态〉 /
#75 蒴柄 〈颜色〉 /
#76 孢蒴 〈状态〉 /
#77 孢蒴 〈长度〉 /mm/
#78 孢蒴 〈宽度〉 /mm/
#79 孢蒴 〈位置〉 /
#80 孢蒴 〈形状〉 /
#81 孢蒴口部 〈缢缩〉 /
#82 孢蒴外壁/
#83 孢蒴外壁 〈气孔〉 /
#84 环带 〈分化〉 /
#85 环带 〈宿存〉 /
#86 蒴齿 〈层数〉 /
#87 蒴齿 〈数目〉 /
#88 蒴齿 〈位置〉 /
#89 齿片 〈排列〉 /
#90 齿片 〈分裂〉 /
#91 齿片 〈形状〉 /
#92 齿片 〈颜色〉 /
#93 齿片 〈具疣〉 /
#94 齿片 〈外面〉 / 〈横脊〉 /
#95 齿片 〈内面〉 / 〈横隔〉 /
#96 内齿层 〈颜色〉 /
#97 基膜 〈与齿片〉 /
#98 基膜 〈具疣〉 /
#99 齿条与齿片/
#100 齿条 〈形状〉 /
#101 齿条 〈隆起〉 /
#102 齿条 〈宽度〉 /mm/
#103 齿条 〈穿孔〉 /
#104 齿毛/
#105 蒴盖 〈形状〉 /
#106 蒴盖 〈具喙〉 /
#107 蒴盖/
#108 蒴帽/ 〈形状〉 /
#109 蒴帽基部/
#110 蒴帽纵摺/
#111 蒴帽 〈覆盖孢蒴〉 /
#112 蒴帽 〈开裂〉 /
#113 孢子 〈形状〉 /
#114 孢子 〈颜色〉 /
#115 孢子 〈形态〉 /
#116 孢子 〈直径〉 /μm/
#117 染色体 〈数目〉 /
#118 分布区类型/
DELTA (DEscriputive Language for TAxonomy)是一个对所有植物特征进行编码的系统。由
Dallwitz (1980)发表 , 被 International Working Group on Taxonomic Databases for plant sciences
(TDWG)作为植物特征编码的标准格式。该系统对分类单位无特殊要求 , 对于特征类型也无特
殊要求 , 所能够进行的分类学工作比较全面 , 并能转换为其他分类应用程序如 PAUP所要求的数
据格式。使用 DELTA 系统需要建立 3 个文件 CHARS , ITEMS 和 SPECS。描述库和描述库 -x
359　　4期 汪　庆等:　一个植物分类数据库 　
分别对应于 CHARS和 ITEMS , SPECS则根据具体的研究对象编写。
2.1　苔藓植物分类特征 (CHARS)　描述库 (descrip)对应于 CHARS , 选择了 118个基本特征
作为特征输入的起点 , 在以后使用过程中增删。可根据所研究的具体对象对描述库进行修改 , 之
后描述-x库自动进行修改。
2.2　分类群分类特征的描述 (ITEMS) 　描述库-x(descrip -x)对应于 ITEMS ;为其另行设
计了一个输入界面 , 每个域的输入为下拉选择项 , 大大简化了输入的工作量。描述库-x 的结
构 , 即域的多少及其定义是由描述库决定的。一个植物特征表达为 c , v , c为特征的序号 , 即域
的名;v 为该特征状态的取值 , 即域值。
例如:钟帽藓 Venturiella sinensis (Vent)C.Muell.植物体深绿色 , 纤细而交织的树生藓
类。茎匍匐 , 不规则密羽状分枝 , 随处有稀疏假根;分枝直立等长 , 叶密集 , 叶干时覆瓦状排
列 , 湿时倾立 , 阔卵形或长卵形 , 内凹 , 有毛状短尖 , 尖部有时无色透明;叶边平直 , 全缘 , 仅
近尖端有细齿;无中肋;叶细胞卵形或六边形 , 无疣 , 叶边细胞四方形 , 叶角细胞由多列方形或
扁方形构成。雌雄异株。雌苞生于分枝顶端。雌苞叶较大 , 直立 , 具长毛尖。蒴柄短 , 直立 , 黄
色。孢蒴半隐于苞叶内 , 成熟后始伸出 , 卵长形。环带永存。蒴齿单层 , 靠近蒴口着生;齿片成
对排列 , 披针形 , 棕红色 , 有密疣及横隔。蒴盖基部宽 , 有纵摺 , 基部分瓣 , 孢子有密疣。
#345 11 , 1 12 , 1 13 , 2 14 , 2 16 , 3 23 , 6/8 20 , 1 21 , 2 25 , 1 32 , 1 36 , 1 37 , 2 38 , 1/2 39 ,
1 40 , 1 41 , 1 59 , 1 60 , 1 61 , 1 62 , 1 65 , 2 70 , 1 71 , 2 73 , 1 74 , 6 79 , 1 80 , 1 82 , 1 83 , 1
85 , 1 86 , 1 87 , 2 90 , 1 101 , 3 103 , 1 104 , 2 106 , 4 110 , 3
3　分类过程与累积程序
分类性状一是源于现成的植物描述 , 例如原始描述 , 专著 , 订正 , 植物志等 , 二是标本。前
者是前人研究的结论 , 使用比较方便 , 但特征描述不全面 , 格式不统一 , 也不能反映该分类群的
图 2　数据库的流程
变异情况;植物分类学研究的过程 , 也就是从标本获取分类信息 , 然后进行分析评价的过程 , 如
果将两者结合起来 , 并能够在两者之间进行选择则更为方便和全面。据此建立一个从标本上获取
分类信息直至分类群的 DELTA 的 ITEMS的累积程序 , 在进行分类学研究时使用。
3.1　标本特征录入　标本特征输入界面被用来将标本的分类特征存放在标本记录库中 , 该库中
的一个记录为一个标本的分类特征数据。第一个域是标本代码 , 紧接着是每一个特征的记录。不
允许使用广幅的数量特征或关联的或交替的定性特征 , 但可以用文件中的几个域来表达。
3.2　特征累积　分烟特征累积程序以重复的方式 , 依据标本鉴定所确定的归属 , 自动产生每一
360 广　西　植　物 18卷　　
分类群的特征 , 这一过程参考 Mated等 (1992)的算法。对于一个给定的分类群算法的外循环是
标本循环 , 特征循环相互嵌套使程序从标本 1特征 1 开始 , 然后进行标本 1 特征 2 , 直到最后一
个标本的最后一个特征。当一个分类群的累积过程完成 , 计算每一定量特征的平均数。每一标本
的每一特征状态的次数 (包括特征 0=缺失特征)给予每一分类群 , 缺失数据的标本数目也予以
记录 , 和数量特征的最小和最大值和所有记录值的平均。在对这个临时数据文件进行必要的修改
之后进行下一步。
3.3　格式转换　格式转换程序以与累积程序相同的方式工作。该程序从每一分类群的分类特征
库中获取所需要的数据 , 以特征的序号排 , 然后拷贝每一分类群的分类特征为一个 DELTA items
file , 包括了每一分类群在累积过程中积累的数据 , 可直接使用于 DELTA 相关程序。
3.4　地理分布资料的累积　植物分布资料的累积过程同分类性状的累积一样 , 程序通过标本鉴
定结果来确定标本的归属 , 并计算每一分类群在每一地理单元的标本数目。在这里每一标本的产
地作为定性特征 , 与同一分类群的其他标本进行累积而获得分类群的分布。该程序可以从小到大
的地理单元上进行累积 , 同样也可用于不同分类等级的分类单元 , 如从种到组 、 系 、 属 、 科等。
4　讨　论
Visual Basic是采用可视化工具 、 面向对象 、 事件驱动编程的高级程序设计语言。VB提供的
可视化设计工具 , 使得图形用户界面编程变得异常的简单 , 应用了面向对象的编程思想 , 更多的
考虑对象之间的逻辑关系 , 没有明显的主程序 , 只是由一些图形对象和对象的事件程序组成。执
行时 , 也是操作这些对象的事件而实现这些功能。操作具有随机性。这些特点为设计一个较开发
的数据库系统提供了很多方便。
面对日益浩繁的标本和文献 , 植物分类数据库无疑是一个很好的选择。以上是一个苔藓植物
分类数据库的基本结构 , 其基本构想是在标本室的日常事物性工作中 , 出就是在标本积累过程
中 , 逐步积累和完善每一分类群的分类特征和分布资料等;通过累积程序进而形成原始数据矩
阵 , 直接用为数量分类程序的数据文件;还可以通过格式转换程序 , 用作如 DELTA系统的 items
file;从而达成多任务的目标 , 如特征描述 、 各种诊断检索表 、 匹配鉴定 、 表型分析的 distance矩
阵 , 上线鉴定的数据组和可以转换进入其他程序的数据组如 PAUP or CLUSTAN 。
参 考 文 献
1　Allkin R , Bisby F A.The structure of monographic database.Taxon , 1988 , 37:756 ～ 763
2　Allkin R , Moreno N P , Gama Campillo L , Mejia T.Multiple uses fo rcomputer-stored taxonomic descrip-
tion:key s fo r Veracruz.Taxon , 1992 , 41:413 ～ 435
3　Bisby F A.Automated tax onolmic information sy stems.1984 , Pp.301 ～ 322 in:Heywood , V.H.&
Moore , D.M.(ed.).Current conceptsin plant taxonomy.London &Orlando
4　Cutibill J L.New methods fo r handling biololgical information.Bot J.L inn.Sco , 1971 , 3:253 ～ 260
5　Dallwitz M J.A general sy stem for coding tax onomic descriptions.Taxon , 1980 , 29:41～ 46
6　Max ted N.Towards defining a tax onomic revision methodology.Taxon , 1992 , 41:653～ 660
7　Maxted N , White R J , Allkin R.The automatic synthesis of descriptive data using the taxonomic hierarchy.
Taxon , 1993 , 42:51～ 62
8　Pankhurst R J.A method for data capture.Taxon , 1972 , 21:549 ～ 558
9　Pankhurst R J.Database design for monographs and floras.Taxon , 1988 , 733～ 746
361　　4期 汪　庆等:　一个植物分类数据库