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Nachhaltige Nutzung von Forschungsdaten in den Pflanzenwissenschaften

Das IPK in Gatersleben macht erstmals eine umfängliche Bilddatensammlung zur Erforschung von Pflanzenarchitektur und -wachstum öffentlich verfügbar. Diese Form der Veröffentlichung von Forschungsdaten ist etwas Neues. Hier stehen der Wert der sehr umfangreichen Daten selbst im Vordergrund, sowie ihre nachgewiesene Validität und ihre nach anerkannten Standards dokumentierte Form. Auf diese Weise wird eine öffentliche Verfügbarkeit der Daten für weiterführende Analysen sichergestellt. Die Onlinezeitschrift Scientific Data - Teil des renommierten Nature Research Journal Portfolios - welche die Daten publiziert, bestätigt damit die Rolle des IPK als digitales Ressourcenzentrum.

 

Die nun veröffentlichten Daten wurden im Rahmen sogenannter Phänotypisierungsexperimente in Form von Bildaufnahmen erhoben. Werden diese zerstörungsfrei aufgenommenen Daten Computer-gestützt mit Bildanalyseverfahren ausgewertet, können Informationen über die Ausprägung vielfältiger pflanzlicher Merkmale über bestimmte Entwicklungszeiträume hinweg gewonnen werden. In vollauto-matisierten Gewächshäusern, die im Rahmen des Deutschen Pflanzenphänotypisierungsnetzwerkes (DPPN) mit besonderen Kamera- und Sensorsystemen ausgestattet wurden, wird bei festgelegten Wachstumsbedingungen der Einfluss verschiedener Faktoren, wie Trockenheit, Temperatur, Lichtin-tensität oder Nährstoffangebot auf verschiedene Pflanzensorten untersucht. Dadurch können im Hochdurchsatz Sorten ausgewählt werden, die besonders gute Leistungsmerkmale aufweisen. Es können in drei Anlagen bis zu 4600 Pflanzen gleichzeitig unter kontrollierten Bedingungen wachsen und kontinuierlich mit vier verschiedenen Kamerasystemen Bilder dieser Pflanzen aus verschiedenen Perspektiven und mit unterschiedlichen Belichtungssystemem aufgenommen werden. Durch die fachübergreifende Arbeit von Wissenschaftlern, IT-Experten, Datenzentren und Verlagen wurde am IPK in Gatersleben im Rahmen von DPPN eine Datenbank zum öffentlichen Zugriff auf Phänotypisierungsdaten etabliert. Hier kann auf umfängliche Experimentbeschreibungen, die jeweils erhobenen Bilddaten und die daraus gewonnenen Werte für die verschiedensten Merkmale der Pflanzen zugegriffen werden.

 

Durch die Mitarbeit des IPK Gatersleben in internationalen Normungskommissionen ist es gelungen diese für die Pflanzenforschung wichtigen Daten mittels sogenannter Digital Object Identifier (DOI) im standardisierten Metadaten-Format ISA-TAB über Jahrzehnte hinaus zugreifbar und auswertbar zu machen. Als erstes Referenzexperiment wurden mehr als 30.000 Bilder von 484 Pflanzen ausgewertet und in der „Plant Genomics and Phenomics“ Datenbank des IPK öffentlich bereitgestellt (http://dx.doi.org/10.5447/IPK/2016/7). In der Onlinezeitschrift Scientific Data der renommierten Nature Publishing Group wurde dieser Datensatz mit weiteren Hintergrundinformationen veröffentlicht und bestätigt damit nicht nur die Rolle des IPK als digitales Ressourcenzentrum sondern ermöglicht somit einzigartige Einblicke in die Vermessung der Pflanzen.

 

Für Dr. Astrid Junker, als Koordinatorin des Deutschen Pflanzenphänotypiserungsprojektes am am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und Dr. Matthias Lange als Koordinator des wissenschaftlichen Datenmanagements am IPK, ist dieses Projekt zukunftsweisend: „Der Wissenschaft als auch der Öffentlichkeit stehen Forschungsdaten nun dauerhaft und nachvollziehbar für weiterführende Arbeiten zur Verfügung. Somit trägt das IPK mit den Möglichkeiten des sogenannten Big Data Zeitalters dazu bei, dass umfangreiche qualitativ hochwertige Forschungsdaten einer intensiveren Wertschöpfung zugeführt werden können, indem sie mit anderen Daten verknüpft werden können und auch mit anderen Analyseverfahren ausgewertet werden können. Dass die Nature Publishing Group den Datensatz veröffentlicht und unsere Datenbank anerkennt setzt ein wichtiges Zeichen für die Entwicklung der Pflanzenforschung in Sachsen-Anhalt und des Forschungsstandortes Deutschland.“

 

 

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Arend D, et al. (2016):

Quantitative monitoring of Arabidopsis thaliana growth and development using high-throughput plant phenotyping. Scientific Data. 2016.

DOI: 10.1038/sdata.2016.55 Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung www.nature.com/articles/sdata201655