Haben Sie schon einmal von Genbanken gehört? Es handelt sich dabei um unschätzbare Sammlungen von Pflanzenproben aus aller Welt. Manche Genbanken konzentrieren sich auf eine bestimmte Nutzpflanze, wie beispielsweise Bananen in Gewebekultur, während andere sich auf Saatgut oder eine bestimmte Methode der Probenlagerung spezialisieren, sei es im Freiland oder im Labor. in vitro.

Diese Organisationen setzen sich für den langfristigen Erhalt der Nutzpflanzenvielfalt für zukünftige Generationen ein und gewährleisten gleichzeitig den Zugang für die gegenwärtige Generation.Anders ausgedrückt: Sie lagern Pflanzenmaterial nicht nur sicher ein, sondern ermöglichen es Forschern, Züchtern und Naturschützern, dieses Material zu finden, anzufordern und zu nutzen. Diese Sammlungen bergen viele Antworten und werfen gleichzeitig Fragen zur Erhaltung der landwirtschaftlichen Biodiversität, zur Pflanzenzüchtung, zur globalen Ernährungssicherheit und vielem mehr auf. 

Es sind fast Weltweit gibt es 900 Genbanken, die etwa 5.9 Millionen einzelne Sammlungen (oder Zugänge) beherbergen., wobei mehr als 2 Millionen Exemplare allein in Europa erhalten bleiben.

Von Feldparzellen und Herbarmaterial bis hin zu Laborkulturen und gelagertem Saatgut – Genbanken sind sowohl auf physische Sammlungen als auch auf sorgfältig verwaltete Daten angewiesen. Quelle: IPK Leibniz-Institut

Diese wertvollen Sammlungen stellen immense Ressourcen dar, deren Aufbau, Pflege und Nutzung jedoch ständige Arbeit und Ressourcen erfordern. Neben den physischen Pflanzenproben müssen Genbanken auch die zugehörigen Daten erfassen, aufbereiten und verwalten, um diese Sammlungen optimal nutzen zu können. Dazu gehören zunehmend umfangreiche „Multi-Omics“-Daten: Informationen aus Genomik, Phänomik, Metabolomik und anderen Ansätzen, die zur Beschreibung der Gene, Merkmale und der biochemischen Zusammensetzung einer Pflanze beitragen. Die Verknüpfung dieser Daten mit den Genbank-Akzessionen kann deren Wert für Forschung und Pflanzenzüchtung erheblich steigern, stellt aber gleichzeitig neue Herausforderungen an Datenmanagement, Standardisierung und langfristige Nutzung dar.

Wer schon einmal eine Pflanze im Gartencenter gekauft hat, kennt vielleicht das Etikett, den Barcode oder den Pflanzenpasscode. Diese Informationen helfen, die Pflanze und ihre Herkunft zu bestimmen. In Genbanken spielen „Passdaten“ eine ähnliche Rolle, allerdings in viel größerem Umfang: Jede Akquisition benötigt einen zuverlässigen Nachweis ihrer Identität, Herkunft, Sammlungsgeschichte und Verfügbarkeit, bevor sie gefunden, geteilt und genutzt werden kann.

Für unsere Themenschwerpunkt-Ausgabe „Digitale Botanik“ hat Botany One ein Interview geführt. Dr. Stephan Weise, Wer koordiniert den Europäischen Suchkatalog für pflanzengenetische Ressourcen?EURISCO), ein Informationssystem, das Daten für Millionen von Nutzpflanzen von mehr als 400 Instituten in ganz Europa bereitstellt.

Könnten Sie kurz Ihren Werdegang und Ihre aktuelle Rolle im Bereich Genbank-Datenmanagement und in der Koordination von EURISCO vorstellen?

Ich leite die Forschungsgruppe Genbank-Dokumentation am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK). Unser Institut betreibt die deutsche Bundes-Genbank-Dokumentation. Ex-situ Genbank für landwirtschaftliche und gartenbauliche Nutzpflanzen. Mein akademischer Hintergrund liegt in der Informationstechnologie. Ich habe Wirtschaftsinformatik studiert und in integrativer Bioinformatik promoviert. Ein Schwerpunkt meiner Dissertation lag auf der Integration und Qualität von Daten aus den Lebenswissenschaften. Diese Themen spielen seither eine immer wichtigere Rolle in meiner täglichen Arbeit. 

Im Jahr 2014 erhielt ich die einmalige Gelegenheit, im Auftrag des Europäischen Kooperationsprogramms für pflanzengenetische Ressourcen (EPPGR) den Europäischen Suchkatalog für pflanzengenetische Ressourcen (EURISCO) zu koordinieren.ECPGREURISCO ist ein Informationsaggregatorsystem, das einen zentralen Zugangspunkt für Informationen über pflanzengenetische Ressourcen (PGR) bietet, die in mehr als 450 europäischen Instituten sowie in mehreren Nachbarländern aufbewahrt werden. 

Dies beinhaltet das Zusammentragen Passdaten und bis zu einem gewissen Grad phänotypische Beobachtungen [beobachtbare Merkmale wie Pflanzenhöhe, Samenfarbe oder Krankheitsresistenz] von mehr als zwei Millionen ex situ Zugänge und in situ EURISCO umfasst Populationen von Wildverwandten von Kulturpflanzen aus 43 Ländern, die in Zusammenarbeit mit engagierten Kollegen vor Ort regelmäßig aktualisiert werden. Die Sammlungen umfassen zwischen einigen Hundert und über Hunderttausend Exemplaren. Insgesamt bietet EURISCO einen wichtigen Überblick über das prinzipiell für Forschungs- und Züchtungszwecke verfügbare Pflanzenmaterial.

Saatgutreferenzmaterial wird in Schubladen in der Genbank des IPK aufbewahrt. Physische Proben werden zusammen mit der zugehörigen Dokumentation kuratiert, um Forschung und Sammlungsmanagement zu unterstützen.  Quelle: IPK Leibniz-Institut

Welche Hauptengpässe stellen sich aus Ihrer Sicht derzeit auf dem Weg von der Sammlung von Feldkeimplasma und der ersten Kennzeichnung bis hin zur Registrierung, der Erfassung von Pass- und Charakterisierungsdaten, der Genehmigungsdokumentation, der Erstellung des ersten digitalen Datensatzes und schließlich der Aufnahme der Daten in EURISCO dar?

Je umfangreicher und besser die verfügbaren Daten sind, desto besser lassen sich die beschriebenen pflanzengenetischen Ressourcen für Forschung und Züchtung nutzen. Angesichts der ohnehin begrenzten Zeit- und Personalressourcen vieler Institutionen wird die Datenarbeit jedoch verständlicherweise oft vernachlässigt. Aus Sicht des Datenmanagers bedeutet dies, dass sowohl Passdaten als auch phänotypische Daten häufig nicht im gewünschten Umfang verfügbar sind. Insbesondere die Zusammenstellung und Pflege phänotypischer Daten ist in der Regel sehr arbeitsintensiv. Dies wirkt sich natürlich auch auf die in EURISCO verfügbaren Daten aus.

Die weltweite Nutzpflanzenvielfalt ist enorm; die Daten, die benötigt werden, um sie zu beschreiben, zu vergleichen und zu nutzen, sind ebenso komplex. Quelle: canva

Hier erweisen sich Genbankdaten als gleichermaßen wertvoll wie komplex. Ein einzelner Datensatz kann Auskunft über eine Pflanzenart, ihre Herkunft und ihr Verhalten geben. Um jedoch Datensätze hunderter Institutionen vergleichen zu können, müssen die Daten vollständig, korrekt, aktuell und in einem für andere Systeme verständlichen Format vorliegen. Welche zentralen Herausforderungen und Ziele ergeben sich bei der Integration solch vielfältiger Datensätze in eine zentrale Datenbank wie EURISCO? Wie lässt sich die Verfügbarkeit und Qualität der Daten auf Akzessionsebene verbessern, sodass diese gleichzeitig standardisiert und interoperabel bleiben?

Zu den Herausforderungen gehören beispielsweise das Schließen von Datenlücken zu Sammlungen, die noch nicht in EURISCO dokumentiert sind, sowie die Verbesserung der Datenqualität. Datenqualität umfasst Aspekte wie Vollständigkeit, Genauigkeit und Aktualität. Meine Arbeitsgruppe entwickelt derzeit ein Metrikensystem, das es uns ermöglicht, Qualitätsprobleme schneller und umfassender als bisher zu identifizieren und so die Datenqualität gezielt und schrittweise zu verbessern.

Eine weitere zentrale Herausforderung ist die Vergleichbarkeit der Daten. Im Bereich der Passdaten existieren etablierte und weithin akzeptierte Datenstandards. Für phänotypische Daten hingegen gibt es zwar Austauschformate, aber keine allgemein anerkannten Standards für die Erfassung solcher Daten, einschließlich Metadaten. Obwohl zahlreiche kulturspezifische Vorschläge und Empfehlungen vorliegen, wurden diese in der Praxis häufig an die spezifischen Anforderungen einzelner Genbanken angepasst. Dies schränkt die Vergleichbarkeit der Daten ein und erschwert zudem die übersichtliche und ansprechende Datenpräsentation für die Systemnutzer. Zukünftig müssen verstärkte Anstrengungen unternommen werden, um das Bewusstsein von Forschern und Datenanbietern zu schärfen und sie zu einer stärkeren Einhaltung der bestehenden Empfehlungen zu bewegen. Gleichzeitig müssen trotz aller damit verbundenen Schwierigkeiten neue Methoden zur Verknüpfung vorhandener Daten in Betracht gezogen werden. Dies würde auch dazu beitragen, dass die Daten pflanzengenetischer Ressourcen den FAIR-Prinzipien (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable – Auffindbar, Zugänglich, Interoperabel und Wiederverwendbar) besser entsprechen.

Mais-Akzessionen in EURISCO Sie zeigen, wie die Vielfalt von Nutzpflanzen anhand von Daten und visuellen Zusammenfassungen erforscht werden kann. Solche Diagramme helfen Nutzern zu verstehen, wie Akzessionen gespeichert und klassifiziert werden, während die Nutzpflanze selbst uns daran erinnert, warum klare und vergleichbare Genbankdaten für Forschung und Züchtung so wichtig sind. Quelle: EURISCO/canva

Die Zukunft von Genbanken besteht nicht nur in der Lagerung von Saatgut oder Pflanzenmaterial. Zunehmend geht es darum, diese physischen Ressourcen mit digitalen Informationsebenen zu verknüpfen: genetische Daten, Merkmalsdaten, Bilder, Beobachtungen, Herkunft, Verfügbarkeit und Analysewerkzeuge. eine kürzlich von Ihnen verfasste Arbeit In Bezug auf die Geschichte und Mission der deutschen Ex-situ-Genbank beschreiben Sie deren Wandel zu einem „biodigitalen Ressourcenzentrum“. Könnten Sie dieses Konzept näher erläutern und seine praktischen und strategischen Implikationen darlegen?

Vor einigen Jahren beschloss das IPK, seine Genbank schrittweise in ein biodigitales Ressourcenzentrum umzuwandeln. Konkret bedeutet dies die Transformation der Genbank in eine integrierte wissenschaftlich-technische Infrastruktur, in der biologisches Material (Samen, Gewebe, DNA-Proben usw.) eng mit einer umfassenden digitalen Datenarchitektur verknüpft ist. Meine Forschungsgruppe ist an diesem Prozess beteiligt. 

Dies beinhaltet die Aufwertung vorhandener Daten durch umfassende Kuratierung und Anreicherung mit zusätzlichen Informationen. Darüber hinaus werden zunehmend Daten aus anderen Bereichen, wie beispielsweise Genotypisierungsdaten, genutzt und mit traditionellen Genbankdaten verknüpft. Es werden auch Werkzeuge zur Visualisierung und Analyse solcher integrierter Daten entwickelt. All dies dient dazu, pflanzengenetische Ressourcen immer besser zu beschreiben und ihre Nutzung für Forschung und Züchtung zu optimieren.

Genbanken sind längst nicht mehr nur Orte zur Saatgutlagerung. Dieser Überblick über die deutsche Bundes-Ex-situ-Genbank zeigt, wie physische Sammlungen – von Saatgut und Feldpflanzen bis hin zu Kryokonservierung, Belegexemplaren und DNA-Proben – zunehmend mit digitalen Systemen, Datenkuratierung und Plattformen wie EURISCO verknüpft werden. (Abbildung aus) Weise et al. 2025

Gibt es Pläne, die Verbindungen zwischen Genbankdaten und Informationen aus anderen Pflanzensammlungen, wie z. B. In-situ-Konservatorien, Feldsammlungen, Herbarien sowie Saatgutbanken für Erhaltung und Renaturierung, zu stärken? Was wäre technisch und institutionell erforderlich, um eine solche Integration zu ermöglichen?

Im Rahmen der ECPGR wurde beispielsweise vor einigen Jahren mit der Erweiterung des EURISCO-Aggregatorsystems begonnen, sodass zusätzlich zu den Daten von ex situ Sammlungen, es kann nun auch Material dokumentieren, das erhalten geblieben ist als in situ Populationen von Wildpflanzenarten (CWR). Dies lässt sich auch auf andere Arten des Artenschutzes ausweiten. Aus IT-Sicht ist dies mit überschaubarem Aufwand machbar. Gleiches gilt für die Verknüpfung von Informationen aus den verschiedenen Bereichen. Eine große Herausforderung besteht jedoch in der konsequenten Verwendung eindeutiger Identifikatoren (stabile digitale Etiketten, die es ermöglichen, Datensätze aus verschiedenen Systemen auf dieselbe Zugangsnummer zu verweisen), ohne die Integration und Verknüpfung nicht möglich sind. Es gibt technische Lösungen hierfür, wie zum Beispiel … DOIs Für pflanzengenetische Ressourcen gilt dies leider noch nicht; diese werden jedoch weltweit oft nicht in dem wünschenswerten Umfang genutzt. Darüber hinaus sind die großen Naturschutznetzwerke hier natürlich gefordert; sie müssen bereit sein, die notwendigen Daten zu erheben und bereitzustellen.

Aktuelle EURISCO-Zugangsdatensätze nach Ländern der Datenlieferanten. Die Grafik verdeutlicht sowohl die Vielfalt der datenliefernden Länder als auch die unterschiedliche Größe der Sammlungen – von sehr umfangreichen Beständen bis hin zu kleineren, aber dennoch wichtigen Datensätzen. Genau deshalb ist die Integration so wichtig: EURISCO führt verstreute Genbankdatensätze in einem durchsuchbaren System zusammen. Quelle: Stephan Weise/EURISCO

Vielen Dank, Weise, für die anregende Diskussion und Ihre Gedanken zur Zukunft von Genbanken und ihren Daten! Die Erhaltung und der Austausch dieser Pflanzensammlungen, zusammen mit möglichst umfassenden und qualitativ hochwertigen Daten zu jeder einzelnen Akzession, sind entscheidend, um Forschern, Landwirten und Pflanzenzüchtern – und letztendlich auch den Verbrauchern – mehr Vielfalt zu bieten und so ein nachhaltigeres und produktiveres Agrarsystem aufzubauen. EURISCO und seine Bemühungen, Daten aus Genbanken, Wildpflanzenpopulationen und phänotypischen Charakterisierungen zu integrieren, sind dabei ein wichtiger Schritt in diese Richtung. 

Genbanken werden oft als wahre Schatzkammern der Pflanzenvielfalt beschrieben, doch dieses Interview zeigt, dass dieser Schatz nur dann nutzbar ist, wenn er gefunden, verstanden und mit anderen Informationen verknüpft werden kann. Könnte diese kleine Pflanze, versteckt in der Ecke, zur Züchtung einer widerstandsfähigeren Nutzpflanze beitragen? Besitzt sie nützliche Eigenschaften wie Trockenheitsresistenz, Krankheitsresistenz oder Nährstoffreichtum? Ist sie bereits gut dokumentiert oder wartet sie noch auf die richtigen Daten, um nutzbar zu werden?

Deshalb sind Datenbanken wie EURISCO so wichtig. Sie helfen dabei, Millionen von konservierten Pflanzenproben für Forscher, Züchter und Naturschützer zugänglich zu machen und sie vergleichen und nutzen zu können. Sie zeigen auch, warum die digitale Botanik so viel Arbeit macht: Die Herausforderung besteht nicht nur darin, Pflanzenmaterial zu speichern, sondern es auch so klar zu beschreiben, dass es auch von anderen verstanden und seine Bedeutung erfasst werden kann.

Wenn Sie also ein paar Minuten Zeit haben, Erkunden Sie EURISCO doch einfach selbst.Suchen Sie nach einer Nutzpflanze, die Sie häufig essen, wie Reis, Weizen, Kartoffeln oder Bohnen. Sehen Sie sich an, wie viele Sorten vorhanden sind, woher sie stammen und welche Informationen verfügbar sind. Die Tabellen und Aufzeichnungen mögen auf den ersten Blick einfach erscheinen, doch dahinter steckt eine enorme internationale Anstrengung, die Vielfalt der Nutzpflanzen sichtbar zu machen – und zukünftige Optionen für Landwirtschaft, Ernährungssicherheit und Pflanzenwissenschaft offenzuhalten.

WEITERLESEN:

Weise S, Blattner FR, Börner A, et al.. 2025 Die deutsche Bundes-Ex-situ-Genbank für landwirtschaftliche und gartenbauliche Kulturpflanzen – Erhaltung, Nutzung und Schritte hin zu einem bio-digitalen Ressourcenzentrum. Genetische Ressourcen: 91-105. https://doi.org/10.46265/genresj.gydy5145

Gastautor

Filippo Guzzon ist Pflanzenbiologe und beschäftigt sich mit Saatgutbiologie und Genbankmanagement. Sein Nebeninteresse gilt der Ethnobotanik. Er hat mit verschiedenen Organisationen in Europa, Lateinamerika und dem Südpazifik zusammengearbeitet und ist derzeit an der Millennium Seed Bank der Royal Botanic Gardens, Kew (Großbritannien), tätig.

Spanische Übersetzung von Filippo Guzzon.

Titelbild von IPK Leibniz-Institut.