Die Erhaltung der pflanzlichen Biodiversität ist die Aufgabe der rund 1,750 gen-Banken, die über die Welt verteilt. So weit, speichern Sie die Anlage Proben, und manchmal zusätzliche phänotypische oder genetische Informationen von rund 7,4 Millionen Beitritte von Pflanzenarten insgesamt. Es wird erwartet, dass mit dem erleichterten Zugang zu verbesserter, schneller und billiger sequenzieren und andere omics-Technologien, die Anzahl von gut charakterisierten Erweiterung und die Menge an detaillierten Informationen, die gespeichert werden muss, zusammen mit dem biologischen material wächst schnell und kontinuierlich. Ein team von Wissenschaftlern vom Leibniz-Institut für pflanzengenetik und kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben hat nun blickte nach vorn in die kommenden Herausforderungen und Möglichkeiten der Zukunft der gen-Banken durch die Veröffentlichung eine Perspektive ein Papier in Nature Genetics.
In den frühen bis Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, wurde es immer deutlicher, dass die Ernte Landsorten wurden langsam abgelöst von modernen Sorten und waren in Gefahr zu verschwinden. Um zu verhindern, dass der Verlust der genetischen Vielfalt und der Biodiversität, das erste gen, Banken wurden gegründet, mit der mission, den Erhalt dieser pflanzengenetischen Ressourcen. Heute Genbanken Funktion als biorepositories und Sicherheitsvorkehrungen, die die pflanzliche Biodiversität, sondern vor allem als Bibliotheken, die wiederum die genetische Anlage Informations-und Pflanzenmaterial in einem frei zugänglichen, aber gleichwohl wertvolle Ressource. Als solche, Wissenschaftler, Pflanzenzüchter oder auch jemand aus der ganzen Welt können auf Anfrage und die Nutzung der gespeicherten Daten in mehr als 1,750 gen-Banken auf der ganzen Welt für die Forschung oder Pflanzen züchten.
Die GenBank des Leibniz-Instituts für pflanzengenetik und kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben hält derzeit eine der weltweit umfangreichsten Sammlungen von Nutzpflanzen und Ihren wilden verwandten, Zusammentragen insgesamt 151,002 Beitritte von 2,933 Arten und 776 Gattungen. Der überwiegende Teil der Anlage Keimplasma die Proben gelagert werden wie die trockenen Samen auf -18°C, während die Beitritte, die vegetativ vermehrt sind dauerhaft kultiviert im Feld (ex-situ) oder konserviert in flüssigem Stickstoff bei -196°C. das online-portal Der IPK-GenBank ermöglicht Benutzern das anzeigen und durchsuchen der gespeicherten Anlage Beitritte und die entsprechenden “passport-Daten”, sowie auf Anforderung Pflanzenmaterial auf einer nicht-kommerziellen Maßstab. Eine neue Perspektive auf Papier verfasst von Dr. Martin Mascher und Kolleginnen und Kollegen des IPK jetzt untersucht die aktuellen und kommenden Herausforderungen für die gen-Banken, sondern auch die Möglichkeiten für Ihre Weiterentwicklung.
Die Wissenschaftler identifizierten drei große Herausforderungen für die gen-Banken, die die Aufmerksamkeit brauchen. Zwei sind verursacht durch die grundlegenden Anforderungen der Verwaltung von Zehntausenden von saatgutpartien, nämlich die Verfolgung der Identität der akzessionen, und die Notwendigkeit der Vermeidung von unnötigen doppelspurigkeiten innerhalb und zwischen den Genbanken. Die Dritte Herausforderung ist, dass die Aufrechterhaltung der genetischen Integrität der Beitritte, aufgrund der inhärenten Nachteile der Verwendung von ex-situ-Erhaltung, wie differenzielle überleben, drift und genetische erosion bei der Lagerung und regeneration.
Jedoch, die Autoren vermuten, dass eine stärkere genomische-driven Ansatz zur gen-Banken könnte helfen, wenn Sie die auf diese Herausforderungen. Zum Beispiel, dass traditionell die “passport-Daten” der gen-bank material beschreiben, die Taxonomie und die Herkunft der Erweiterung. Durch hinzufügen von Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) – von der Definition der Merkmale von einem Beitritt dieser genotypischen Informationen dienen könnte, die als molekulare Pass-Daten zu ergänzen und zu korrigieren traditionellen passport records, ebenso wie die Unterstützung bei der Reinigung und Vermeidung von Dubletten und zur Verbesserung der Qualität und Integrität der Sammlungen.
Durch die Umsetzung der Verlagerung in Richtung Bioinformatik und ” big data analytics in plant sciences der traditionellen gen-Banken, die sich auf die Erhaltung von Keimplasma-Sammlungen, wird in der Lage sein, zur Umwandlung in bio-digitale Ressourcen-Zentren, die kombinieren, die Lagerung und die Verwertung von pflanzlichen Materialien, mit deren genomische und molekulare Charakterisierung.
Die derzeitige Finanzierung Szenarien von gen-Banken noch nicht erlauben, für die systematische Generierung von molekularen passport-Daten für jeden eingereichten Anlage-Probe gen-Banken. Jedoch, die ersten Schritte in die Richtung von hoch-Durchsatz-Genotypisierung von ganzen Sammlungen sind bereits ergriffen worden. Dies war bisher präsentiert von einem internationalen Forschungs-Konsortium unter Federführung des IPK, das zeichnet eine Welt, die Sammlung von mehr als 22.000 Gerste-Sorten auf molekularer Ebene durch genotyping-by-sequencing. Einige der Autoren von der Perspektive Papier hatte auch schon an diesem Fall studieren und hatte mit dazu beigetragen, die Schaffung des web-information-portal-BRIDGE als Ergebnis. BRÜCKE, kurz für “Biodiversitäts-informatik, den Brückenschlag von Genom-Informationen zum gebildeten Nutzung der genetischen Vielfalt gehostet in gen-Banken”, ist eine Speicherung der Daten für die erlangte genomische Gersten-Informationen, die links zu den phänotypischen Informationen zusammengetragen und an das IPK gehostet Bundeszentrale Ex situ-GenBank für Landwirtschaftliche und Gärtnerische kulturarten.
Während die BRÜCKE ist bereits ebnet den Weg für die Entwicklung der Gaterslebener GenBank in eine “one-stop-shop erleichtert und informierte Nutzung von Kulturpflanzen Biodiversität,” die internationale Zusammenarbeit, wie etwa die organisation DivSeek, bauen die den internationalen Rahmen für die Genbanken, Züchtern und Forschern, die weltweit zu mehr effizient zu verarbeiten, zu mobilisieren und pflanze genetische Vielfalt, also ab zur überbrückung der Lücken zwischen bioinformatikern, Genetikern und gen-bank Kuratoren. Daher, einem weltweiten Netzwerk von bio-digitale Ressourcen-Zentren, gemeinsame Nutzung von Daten frei und helfen damit, die Förderung der Forschung Fortschritte in Pflanzenkunde und Pflanzenzucht kann sich eine Realität in der nahen Zukunft.
