The Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) is dedicated to basic and application-oriented research on crop plants. Its work focuses on the conservation, research and utilization of the genetic diversity of important crop plants. The operation of an ex-situ gene bank plays a central role in this. This gene bank makes it possible to preserve valuable seeds outside their natural habitat in order to maintain genetic diversity. The seeds are carefully stored in glass jars under controlled conditions and are cultivated when it is necessary to preserve seed quality, for example to ensure germination. At the IPK, this valuable resource is combined with research approaches in the fields of genome research, molecular plant biology, systems biology, bioinformatics and modeling. The result is an interplay of genetic conservation and innovative research that both deepens our understanding of genetic diversity and opens up new avenues for the breeding and use of cultivated plants.

At the IPK, this valuable resource is combined with research approaches in the fields of genome research, molecular plant biology, systems biology, bioinformatics and modeling. The result is an interplay of genetic conservation and innovative research that both deepens our understanding of genetic diversity and opens up new avenues for the breeding and use of cultivated plants.

How we work together in NFDI4Biodiversity

In line with the general aim of the National Research Data Infrastructure (NFDI) to make research results permanent, structured and freely accessible, the IPK is already actively involved in various initiatives. These include participation in the consortia FAIRagro and DataPLANT. In addition to the NFDI4Biodiversity consortium, which promotes both this central idea and genetic diversity in the context of biodiversity, the IPK is also active in the German Network for Bioinformatics Infrastructure (de.NBI), which provides the NFDI4Biodiversity consortium with the de.NBI cloud for the development of the RDC. This makes the IPK not only a data center, but also a data and service provider.

The common goal

The aim of the use case is to integrate the biodiversity of the IPK's plant genetic resources (PGR) into the Research Data Commons (RDC) in order to enable analyses with or the networking of this data. In addition, access to tools is also to be facilitated. In addition to web applications for displaying genotypic and phenotypic data, workflows are also offered that enable the imputation of genotypic data or the genome-wide association of phenotypic to genotypic data.

The focus of these developments is on crops such as wheat, barley, oats and beans. However, the tools and workflows developed can also be used for other species and can therefore also be applied in the broader biodiversity community of NFDI4Biodiversity.

Standardization and processing of phenotypic data

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.

Previous work and next steps

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.

IPK website

The IPK on LinkedIn

Would you like to find out more about this Use Case? You can find contact persons here.

Use Case manager (NFDI4Biodiversity)

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

Use Case partners (IPK)

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