Harmonisierung der Metabarcoding-Pipelines für Pflanzen in Europa zur Unterstützung von Biodiversitätsmonitoringaktivitäten im Bereich der Pflanzen und ihrer funktionellen organismischen Netzwerke

• Antragstellerin: Professorin Dr. Birgit Gemeinholzer
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing ; Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik ; Klinische Immunologie und Allergologie ; Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme ; Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532161749

Pflanzen als Autotrophe sind Triebkräfte terrestrischer Ökosysteme, wobei 2 von 5 Arten vom Aussterben bedroht sind, mit Auswirkungen auch auf andere Organismen. Metabarcoding von Pflanzen (die Analyse von Umwelt-DNA (eDNA) zur taxonomischen Identifizierung) kann standardisiert und automatisiert werden, eignet sich für groß-angelegte Hochdurchsatz-Langzeitüberwachungen und ermöglicht Monitoring der biologischen Vielfalt in einem bisher nie dagewesenem Umfang mit einer bisher unerreichten Genauigkeit. Alle europäischen Naturschutzinitiativen basieren auf Artvorkommen und Indikatorarten bilden die Grundlage für den Naturschutz. Akteure des öffentlichen und privaten Sektors benötigen jedoch schnelle, genaue und kostengünstige Methoden zur Überwachung der biologischen Vielfalt von Pflanzen. Das transnationale und transdisziplinäre METAPLANTCODE-Projekt testet, optimiert und stellt Best-Practice-Empfehlungen für paneuropäische Fallstudien zum Pflanzen-Metabarcoding bereit, optimiert Analyse-Pipelines und entwickelt Referenzdatenbanken, die in europäische und nationale Infrastrukturen implementiert werden. Lücken werden identifiziert und spezifiziert. Mit BIOSCAN Europe, den ELIXIR-Communities u.a., werden Best-Practice-Dokumente zur FAIR-Veröffentlichung von Pflanzen-Metabarcoding-Daten in GBIF- und den INSDC-Datenbanken bereitgestellt. Durch KI werden multimodale DL-Modelle in neuartige Tools für eigenständige Metabarcoding-Analysen implementiert (ELIXIR- kompatibel), um multiple Datenquellen für die Identifizierung auf Artniveau zu nutzen. Die Artenidentifizierung wird durch GBIF-Daten und Metadaten (GBIF, EUNIS, Biolflor) verbessert und regionale, nationale und internationale botanische taxonomische Checklisten, Rote Listen und Floren werden für die Identifizierung auf Artniveau einbezogen, indem wir den Catalogue of Life (COL) über die COL ChecklistBank nutzen. Taxonomische und floristische Literatur wird semantisch mit neuen Modulen zur Erkennung von Entitäten und zur Extraktion von Beziehungen angereichert, um Artidentifikation anhand von Domänen-spezifischen beschreibenden oder phänotypischen Merkmalen (z. B. Lebensräume, Pflanzenmerkmale, Bodeneigenschaften, biotische Interaktionen) zu optimieren. Schnittstellen für taxonomische Namen und Namensänderungen werden generiert (z.B. Homonyme, Synonyme) in Floren, Roten Listen und ökologischen Beschreibungen. Alle METAPLANTCODE-Produkte werden FAIR+ verfügbar sein. Von Projektbeginn an wird der Wissenstransfer mit den beteiligten Partnern und Interessengruppen gefördert. Stakeholder werden identifiziert, Prioritäten festgelegt, Kommunikationskanäle eingerichtet, überwacht und bei Bedarf überarbeitet. Wir bemühen uns um die breite Einbeziehung von Stakeholdern und führen Schulungen und Öffentlichkeitsarbeit durch, um sicherzustellen, dass Metabarcoding von Pflanzen in Zukunft routinemäßig als Standard für die Überwachung der biologischen Vielfalt in Europa und darüber hinaus eingesetzt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Frankreich, Griechenland, Niederlande, Norwegen, Portugal, Rumänien, Schweiz
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency; Belgian Science Policy Office (BELSPO); Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT); General Secretariat for Research and Innovation (GSRI); Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit; The Research Council of Norway (RCN); Schweizerischer Nationalfonds (SNF); UEFISCDI
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Eugeni Belda, Ph.D.; Hugo de Boer; Rui Figueira, Ph.D.; Dr. Barbara Gravendeel; Dr. Mihael Cristin Ichim; Professor Dr. Stefan Janssens; Panagiotis Madesis; Professor Dr. Patrick Ruch