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自然博物馆馆藏珍稀动物组织标本库规范化管理
作者:杨佳、蒋霜霜、陈苍松    来源:自然博物   发布时间:2017-12-19    点击数:     【字体:

作者:杨    佳(浙江自然博物馆)

      蒋霜霜(上海万格生物科技有限公司)

      陈苍松(浙江自然博物馆)

      欢迎转载,须注明作者与来源(《自然博物》第4卷)

  【摘要】自然博物馆馆藏珍稀动物组织标本是自然博物馆发挥展示教育和科学研究功能的重要资源,建立组织标本库是自然博物馆保存珍稀动物遗传资源的有效途径。医学组织标本库的研究对珍稀动物组织标本库的规范化、标准化管理具有借鉴意义。自然博物馆组织标本库的建设和规范化管理包括组织标本采集规范化、组织标本库数字化管理和温度监测系统规范化管理。

  【关键词】自然博物馆;珍稀动物;组织标本库;规范化

  1 引言

  自然博物馆是制作、收藏天文、地质、植物、动物、古生物和人类等方面具有历史意义的标本,并以其开展陈列展示、文化教育和科学研究的机构。馆藏标本是自然博物馆开展业务活动的物质基础。珍稀动物的形成是由于自然环境遭受破坏、动物栖息地狭窄等因素,造成其个体总数较少,使之成为稀有和珍贵的动物。将正常或者意外死亡的珍稀动物个体制成标本进行保存、展示教育和科学研究,是自然博物馆的职责所在。同时,确保珍稀馆藏动物标本既有完好的外部形态,又有较为完整的遗传信息,是自然博物馆面对科学研究新形势而拓展的一项新技术。馆藏珍稀动物组织标本库能够比较好地保存个体的遗传信息,为开展相关研究提供了物质资料和有力保障。

  组织标本库最初主要用于保存医疗样本,供研究分析等使用。组织标本库的相关研究也多是医学方面的。齐惠颖等在《医学标准化组织标本库管理系统的设计和实现》一文中对医学标准化组织标本库管理系统的设计和实现,从软件技术方面进行了介绍(齐惠颖、周宇飞等,2004)。医学组织标本库的研究对珍稀动物组织标本库的规范化、标准化管理具有借鉴意义。同时,珍稀动物组织标本库的管理也有其自身的特点。馆藏珍稀动物组织标本的来源有特殊性,对于长期馆藏的干制或者液浸标本来说,在作为组织标本保存前,应先对采集到的组织标本进行相应处理, 再进行保存,在采集时应选择不影响外观的部位进行,采集后应分类别进行管理。也就是说,珍稀动物组织标本库的管理在组织标本的采集前、采集中、采集后区别于医疗样本的管理。

  2  组织标本采集的规范化

  2.1采集组织

  2.1.1 馆藏动物标本的组织采集

  馆藏动物标本是指经过标本制作流程、杀菌消毒和化学药剂防腐防虫处理,具有一定的形态并已经保存一定时间的标本。对于这类动物标本,应先选择对外观影响不大的部位采集组织标本。干制皮毛类标本可选择腹部(腹部贴地的形态)、腋下等处剪取,干制有蹄类和有爪类标本可采集脚垫;液浸标本可将其腹部开口,从腹部内取组织样品,采集后将腹部进行缝合。

  2.1.2 新鲜动物标本的组织采集

  新鲜动物标本的组织采集,是指对正常或者意外死亡的珍稀动物,在制作成干制或者液浸标

  本之前所进行的组织标本采集。这种形式对于组织标本的保存比较理想,不但组织标本所保存的组织新鲜,采集部位的选择范围较大,携带的遗传信息等比较全面,而且做出来的标本也比较完整(主要指干制标本),无损伤。

  在采集组织标本过程中,一方面要注意避免采集个体间的交叉污染,另一方面要注意采集者自身的防护。采集个体间交叉污染的防护,应通过采用一次性采集工具及更换采集个体时对采集工具进行充分清洗灼烧来实现;采集者自身的防护,应通过穿着防护服、配戴口罩和手套等防护工具来实现。

  2.2 登记信息、打印标签

  所采集组织标本的个体信息是进行后续研究工作的基础,应力求准确全面,一般包括物种名、拉丁名、采集号、样本编号、采集地、采集时间、采集人、经纬度、海拔、初次保存时间及个体信息(根据不同动物种类信息内容有所不同)等。

  标签应用统一的防水标签,由标签打印机打印。标签上应包括物种名、采集时间、样本编号等信息。

  2.3 组织标本的保存

  将采集好的组织标本放入1.5 mL 的冻存管中,贴好标签后放入冻存盒中,录入组织标本库管理系统后,尽快放入-80℃冰箱中保存。

  3 组织标本库管理的规范化

  信息时代数字化技术高速发展,组织标本库的规范化管理应采用数字化管理系统进行管理。管理系统应采用直观简便的图形化管理界面,使管理员能够直观看到组织标本的保存情况,形成对每一份组织标本的虚拟位置与物理位置的一一对应。同时,管理系统具有信息录入、信息查询、信息修改、组织标本入库、组织标本出库、组织标本移动以及批量操作等功能。由于医疗方面的需求比较大,组织标本库管理系统发展迅速,功能已经较为完善。这对珍稀动物组织标本库管理系统的构建具有借鉴作用,因二者原理基本相同。但是在管理上,珍稀动物组织标本库在分类方面强调系统性,须按照动物分类系统进行管理。以下文章将借鉴医用样本管理系统的功能,结合动物组织标本的特点对珍稀动物组织标本库管理系统做一梳理分析。

  3.1 图形化设备管理

  管理系统中采用直观的图形化管理界面,能够设置保存载体(超低温冰箱和液氮罐)的型号、冻存架及冻存盒分布情况等,同时能够设定冻存架、冻存盒的编号方式,并根据不同的装载情况,系统能够显示不同的颜色来直观地表现。这样,管理员在管理首页就能直观看到组织标本的整体保存分布情况(图1)。


  在系统实现组织标本的入库、出库、打印标签等功能时,其操作界面也是图形化的显示。在管理珍稀动物组织标本库时应考虑对长期保存的干制、液浸标本和新鲜组织标本进行分类管理。新鲜组织标本因其携带遗传信息较为全面, 应采用更加能够保证遗传信息不丢失的储存方式(如液氮)来保存,同时按照动物分类系统来进行分类管理。


  3.2 管理系统功能说明

        管理系统功能包括样本信息设置、样本源信息表设置、样本编号规则设置、样本入库、信息维护、信息查询、样本出库、统计分析、权限管理、日志管理、条码标签打印以及其他辅助功能等。以下对主要功能进行详解

  3.2.1 样本信息设置

  管理系统可对组织标本信息进行设置,能够自定义组织标本信息添加或者删除,同时能够定义显示顺序,配置的标本信息项能够进行编辑并分配不同的权力级别(图2)

  对于珍稀动物组织标本来说,样本信息应包括中文名、拉丁名、系统分类信息(如界、门、纲、目、科、属等)、采集号、样本编号、采集时间、采集人、采集地点、经纬度、海拔、个体信息(根据不同动物种类内容不同)等。

图2    标本字段及显示设置

  3.2.2 编号规则设置

  管理系统可以自定义标本编号体系,可同时设置多种不同的编号规则,并自由切换,可设置自动切换下一分管、下一类型等自动功能

(图3)。

  珍稀动物组织标本的编号,第一步需进行编号分类,一般可分为鸟类、兽类、两栖类、爬行类、鱼类、昆虫、无脊椎等。每一类别可用英文首字母来表示,采集部位也可用英文首字母表示,然后根据分类各自编号。


图3    标本编号规则设置界面

  3.2.3 编号标签打印

  编号标签是连接管理系统与实物组织标本的介质。管理系统应设置多种不同打印模板,预存多标签打印模板,可打印编号、文字、一维或者二维码、图形等多种形式。

  3.2.4 标本入库、出库

管理系统能够接收少量标本和批量标本的入库,可逐个分管扫描入库,也可以整盒扫描入库,同时也应支持多种出库方式(图4)。


图4    冻存盒标本存入界面

  3.2.5 信息维护及查询

  管理系统应能通过EXCEL 表格导入对单个标本或多个标本的信息编辑,可搬移调整单一标本、整盒标本及整架标本的位置信息。应能支持多种查询方式及查询逻辑,支持列表和图形化的查询结果显示方式。

  3.2.6 统计分析
  
  管理系统应能够对组织标本进行多种统计分析,为管理员提供后续收集和采集组织标本计划的依据,并能够根据分析的需要显示出不同的形式,如饼状图、柱状图、表格等。

  3.2.7 权限管理

  组织标本量较大的组织标本库,通常会有多名管理人员,不同的管理员有各自的管理内容, 这就需要对不同的管理员设置不同的管理权限。管理系统应可设置多个权限组,并分配不同的权限级别。每个权限组仍可设置不同的权限级别, 每个权限级别可添加多个管理员,并且都有不同权限。权限可针对系统菜单、快捷功能、设备容器等进行划分。

  4 温度监测系统管理的规范化

  对于珍稀动物组织标本来说,不仅要做到保存管理规范,而且还需对保存载体超低温冰箱、液氮罐的内部环境(主要是温度)进行实时监测。温度监测系统应能具备数据可靠、远程报警及记录查询报告的功能,能够用于超低温冰箱、液氮罐的监测中。温度监测系统包括数据采集模块、记录读取模块、日志注释模块、信息及账号模块、账号管理模块、数据备份模块、通道配置模块、多功能报警模块、APP 应用模块。

  数据采集模块用于对冰箱内部温度、开关门频率、气体浓度、压力数据的采集。监测系统应能够实时采集以上数据,以不同颜色表示,具有自动滚屏巡检功能,闲置的设备通道可以方便切换到待检或维修模式。

  记录读取模块应能够显示实时或历史的运行状态曲线图,可多种形式输出数据报表,方便查询和数据分析,具有历史最大值、最小值的索取功能。

  信息及账号模块的界面显示软件注册信息和登录用户信息。可在此界面切换登录账号,以便交接班管理。可设定和修改电子格式的签名信息,签名信息将自动附于输出报告中,以论证数据的有效性。此界面可以设定密码强制更新的周期、界面自动锁定的时间。

  账号管理模块可添加和删除账号,并对用户组别设定不同的权限,规定账号的权限级别和有效期。

  多功能报警模块能够利用多种途径;包括音乐报警、短信报警、拨号报警、E-mail 报警及APP 实时监测等。

  APP 应用模块能够通过手机联网实时监控设备运行情况,还可查询历史运行数据,数据异常时还可进行报警。

  5 结语

  对于自然博物馆馆藏珍稀动物组织标本库的构建,虽然医疗用组织标本库的标准化、规范化建设为其提供了范本和借鉴,但是在实际运用中必须考虑馆藏珍稀动物组织标本的特殊性。首先,较之于医疗组织标本库的组织来源基本统一、样本组织新鲜程度相差不大等特点,馆藏珍稀动物标本的情况更为复杂,既有已经长期存放的经处理的标本,也有新近收集的标本,这两种情况的处理方式,诸如保存条件、取样部位、取样方法等都不相同,因而须分别对待。其次,在样本信息设置上,馆藏珍稀动物组织标本亦有其自身的特点,如样本分类较为复杂,大类包括脊椎动物(鸟类、兽类、鱼类、两栖类、爬行类等) 和无脊椎动物等,同时还要考虑界、门、纲、目、科、属等。再次,在取样部位不同的情况下,珍稀动物组织标本库还应考虑不同的取样部位,不同的样品条件应采用不同的保存方式,样本信息中还应标明取样部位。

  在科技不断发展的当今社会,保存珍稀动物遗传信息的方式也不断发展。2004 年英国建立首个濒危动物基因库,又称为“冷冻方舟”, 分别设立在英国自然历史博物馆和伦敦动物园内。该基因库将储藏来自世界各地的濒危动物的DNA 样本,用于科学研究,为未来的科学家重新培育出已经灭绝的珍稀动物提供可能(郑晓春, 2004)。2016 年9 月22 日,我国建立了迄今为止世界上最大的国家基因库。与美国、欧盟国家、日本三大世界级的基因库不同,中国国家基因库不仅仅是数据库,而且是国际上现有的各类生物样本库、数据库、生物多样性库、疾病库等的综合升级版。除了“干库”(即基因、蛋白、分子、影像等多组学生物信息数据库)、“湿库”(多样性生物样本和物种遗传资源库)之外,国家基因库还引入了“活库”,即生物活体库,包括动物资源、植物资源、微生物资源和海洋资源等(刘传书,2016)。这些基因库的建立充分说明世界各国都已经开始行动起来保护遗传资源,珍稀动物组织标本库是这些基因库很好的补充,对于保护遗传资源有着重要的意义。

  (原载于《自然博物》第4卷,第110-115页。)

 
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