Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) widmet sich der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung an Kulturpflanzen. Im Zentrum der Arbeit steht die Erhaltung, Erforschung und Nutzbarmachung der genetischen Vielfalt wichtiger Kulturpflanzen. Eine zentrale Rolle spielt dabei der Betrieb einer Ex-situ-Genbank. Diese Genbank ermöglicht es, wertvolles Saatgut außerhalb seines natürlichen Lebensraums zu bewahren, um die genetische Vielfalt zu erhalten. Das Saatgut wird sorgfältig in Gläsern bei kontrollierten Bedingungen gelagert und dann angebaut, wenn es um den Erhalt der Samenqualität geht, beispielsweise um die Keimfähigkeit zu sichern.

Am IPK wird diese wertvolle Ressource mit Forschungsansätzen in den Bereichen Genomforschung, molekulare Pflanzenbiologie, Systembiologie, Bioinformatik und Modellierung verknüpft. So entsteht ein Zusammenspiel aus genetischer Konservierung und innovativer Forschung, das sowohl das Verständnis der genetischen Vielfalt vertieft als auch neue Wege für die Züchtung und Nutzung von Kulturpflanzen eröffnet.

Wie wir in NFDI4Biodiversity zusammenarbeiten

Im Einklang mit dem allgemeinen Ziel der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI), Forschungsergebnisse dauerhaft, strukturiert und frei zugänglich zu machen, engagiert sich das IPK bereits aktiv in verschiedenen Initiativen. Dazu zählen unter anderem Beteiligungen an den Konsortien FAIRagro und DataPLANT. Zusätzlich zum NFDI4Biodiversity-Konsortium, das sowohl diesen zentralen Gedanken als auch die genetische Vielfalt im Kontext der Biodiversität fördert, ist das IPK auch im Deutschen Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur (de.NBI) aktiv, welche dem NFDI4Biodiversity-Konsortium die de.NBI-Cloud zur Entwicklung des RDCs zur Verfügung stellt, aktiv. Damit ist das IPK zum einen Datenzentrum, aber auch Daten- und Service-Provider.

Das gemeinsame Ziel

Ziel des Use Case ist, die Biodiversität der pflanzengenetischen Ressourcen (PGR) des IPK in die Research Data Commons (RDC) zu integrieren, um Analysen mit bzw. die Vernetzung dieser Daten zu ermöglichen. Darüber hinaus soll auch der Zugang zu Tools erleichtert werden. Hierzu werden neben Webanwendungen zur Darstellung genotypischer und phänotypischer Daten auch Workflows angeboten, die etwa die Imputation genotypischer Daten oder die genomweite Assoziation phänotypischer auf genotypische Daten ermöglichen.

Der Fokus dieser Entwicklungen liegt dabei auf Kulturpflanzen wie z.B. Weizen, Gerste, Hafer und Bohnen. Die entwickelten Tools und Workflows sind dabei aber auch für andere Arten nutzbar und können so auch in der breiteren Biodiversitätscommunity von NFDI4Biodiversity angewendet werden.

Standardisierung und Aufbereitung phänotypischer Daten

Eine zentrale Rolle bei der Aufbereitung phänotypischer Daten und zur Weiterverwendung pflanzengenetischer Ressourcen ist der MIAPPE-Standard – ein Leitfaden, der Nutzenden dabei hilft, Daten über pflanzengenetische Ressourcen so zu ordnen, damit sie leichter genutzt und weiterverarbeitet werden können. Das IPK hat für die Arbeit mit diesem Standard schon vor einiger Zeit ein einfach zu bedienendes Programm entwickelt: den ISA-Wizard. Mit ihm können Forschende ganz einfach die benötigten Informationen des MIAPPE-Standards im ISA-Format erstellen. Zusätzlich arbeitet das IPK auch mit anderen Akteuren an der Weiterentwicklung der BrAPI-Spezifikation. BrAPI ist eine standardisierte RESTful-Web-Service-API-Spezifikation, die die Kommunikation von Pflanzenzüchtungsdaten ermöglicht und somit Interoperabilität zwischen verschiedenen Anwendungen schafft.

Bisherige Arbeiten und nächste Schritte

Aktuell wird noch weiter an der Entwicklung von Services und Workflows gearbeitet und das Konzept wurde bereits in einem ersten RDC-Piloten namens MIRA umgesetzt. Dieser Service ermöglicht es, phänotypische Daten, die nach dem MIAPPE-Standard strukturiert sind, aus einem Annotated Research Context (ARC) als BrAPI-Server bereitzustellen. Sind die Daten über BrAPI standardisiert abrufbar, wird der programmatische Zugang und somit die Nutzung vereinfacht. Dies ermöglicht es, in weiteren Schritten bestehende oder neu entwickelte Tools über die Schnittstelle anzubinden. Im Zuge eines Forschungsaufenthaltes wurde zusammen mit dem James Hutton Institute mit brapi2arc eine Anwendung entwickelt, die es erlaubt, Beobachtungen von der Phänotypisierungs-App GridScore über BrAPI in einen ARC abzulegen, was die standardisierte Erhebung neuer Daten erleichtert.

Webseite des IPK

Das IPK auf LinkedIn

Sie möchten mehr über diesen Use Case erfahren? Hier finden Sie Ansprechpartnerinnen.

Use-Case-Managerin (NFDI4Biodiversity)

Sarah Fischer (fischer.sarah@fbn-dummerstorf.de)

Use-Case-Partner (IPK)

Uwe Scholz (scholz@ipk-gatersleben.de)
Manuel Feser (feser@ipk-gatersleben.de)