Jak system informatyczny wspomaga bank genów w codziennej działalności

O tym, czym są banki genów i dlaczego są ważne można dowiedzieć się z wielu źródeł. Pisze się o nich w mediach społecznościowych, umieszcza artykuły w gazetach, kręci filmy promocyjne, udziela wywiadów w radiu. Banki genów gromadzą, przechowują i utrzymują w stanie żywym nasiona roślin użytkowych ważnych dla celów wyżywienia i rolnictwa.

W bankach genów pracuje wykwalifikowany personel, który obsługuje procesy związane z nasionami. Każdy obiekt banku genów posiada swoją dokumentację, a dodatkowo każdy dzień pracy z nasionami generuje ogromną ilość nowych danych. Gdyby nie systemy informatyczne obsługujące banki genów, zapiski znajdowały by się w niezliczonych zeszytach, notesach, kartkach, których nie sposób śledzić i przeszukiwać. Podejmowanie decyzji związanych z zarządzaniem przechowywanymi kolekcjami na podstawie ręcznych zapisków, przy skali dziesiątków tysięcy obiektów, byłoby niemożliwe. O zapleczu informatycznym banków genów nie mówi się często.

Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych (KCRZG) posiada rozbudowany system informatyczny, umożliwiający obsługę banku genów. Dane generowane podczas pracy z kolekcjami banku genów trafiają do systemu, żeby później można było łatwo je wydobyć i wykorzystać. System przechowuje informacje w relacyjnej bazie danych, a oprogramowanie i interfejsy pozwalają pracownikom obsługiwać procesy, którym poddawane są obiekty banku genów. System posiada moduły dedykowane między innymi do: przyjmowania i wysyłki nasion, pomiarów czystości, liczebności i wilgotności próbek, nadawania unikalnych numerów obiektom, suszenia nasion w określonych warunkach temperatury i wilgotności, pakowania nasion do przechowywania w kolekcji bazowej lub aktywnej i lokalizacji miejsca przechowywania, wykonywania testów żywotności i regeneracji materiałów.

System informatyczny zapewnia przede wszystkim szybki dostęp do zgromadzonych w nim informacji. Bez tego banki genów nie mogłyby wydajnie realizować swoich zadań. Dane o przechowywanych obiektach są potrzebne zarówno pracownikom, jak i użytkownikom zasobów genowych, różni się tylko cel pozyskania informacji, jej rodzaj i sposób wykorzystania. System informatyczny pracuje nieprzerwanie, a jego wykorzystanie dobrze ilustrują poniższe przykłady.

Lokalizacja obiektów

Nasiona w banku genów KCRZG są przechowywane w dwóch kolekcjach: aktywnej, czyli w jednej z 5 komór o temperaturze 0°C oraz bazowej – jednej z 3 komór temperaturze -18°C. W sumie jest 8 komór, w których mogą znajdować się nasiona, a każda z komór mieści kilkanaście tysięcy obiektów. W przechowywaniu mamy ponad 60 000 obiektów, w tym część z nich jest przechowywana w dwóch różnych lokalizacjach.

Pracownicy KCRZG codziennie muszą odnajdywać w komorach określone obiekty, żeby realizować zadania banku genów, m.in.: weryfikację dostępności obiektu (ilości nasion), przygotowania materiałów do regeneracji (namnożenia), przeprowadzenia testów żywotności nasion, czy dystrybucji obiektów zamówionych przez wyszukiwarkę https://wyszukiwarka.edu.pl. Średnio każdego dnia pracownicy muszą zlokalizować 50 obiektów, a przecież nikt dokładnie nie pamięta lokalizacji każdego z 60 000 obiektów. System informatyczny umożliwia odnalezienie takiego obiektu z dokładnością do półki. Dzięki informatyzacji przechowalni i zastosowaniu kodów kreskowych, każdemu obiektowi do fizycznego położenia nadawana jest lokalizacja, np. kolekcja aktywna (1), komora nr 3, regał nr 2, słupek nr 5, półka nr 1. W skrócie: 1/3/2/5/1. Każdy obiekt banku genów można szybko namierzyć, sprawdzając w systemie jego lokalizację i wyciągnąć z odpowiedniej półki. Lokalizacje obiektów można sprawnie nadawać i zmieniać za pomocą przenośnego czytnika kodów kreskowych – wystarczy zeskanować kod kreskowy obiektu oraz kod kreskowy półki, na której go umieszczamy.

Przygotowywanie kopii zapasowych

Zadaniem banku genów, oprócz utrzymania nasion roślin w stanie żywym jest też zachowanie ich przed utratą wskutek zdarzeń losowych, takich jak powódź czy pożar. Pomieszczenia, w których przechowuje się materiały, są specjalnie usytuowane i zabezpieczone instalacjami przeciwpożarowymi, kontroli dostępu i podtrzymania napięcia, co znacząco zwiększa bezpieczeństwo, ale go nie eliminuje. Dlatego banki genów tworzą kopie zapasowe (ang. safety duplicates) przechowywanych materiałów w oddalonych geograficznie miejscach.

9 października 2019 roku KCRZG podpisało umowę z Globalnym Bankiem Nasion (Svalbard Global Seed Vault) na Spitsbergenie dotyczącą wysyłki 406 obiektów dawnych i lokalnych odmian zbóż w celach zabezpieczenia ich na wypadek klęski. Żeby można było wysłać kopie bezpieczeństwa, najpierw należało skompletować dokumentację i wysłać ją do Svalbard Global Seed Vault. Dzięki gromadzeniu szczegółowych danych w jednym systemie informatycznym kompletowanie dokumentacji zajęło kilka chwil.Wysłane obiekty musiały być opisane zestawem informacji: kodem instytucji zachowującej, unikalnym numerem stałym, pełną nazwą botaniczną, krajem pochodzenia/zbioru, liczbą wysłanych nasion, datą ostatniej regeneracji (ostatniego namnażania nasion), nazwą obiektu oraz linkiem do pełnych danych paszportowych obiektu. Aktualne dane o polskich obiektach znajdujących się na Svalbardzie są dostępne pod tym linkiem

Podsumowanie depozytów Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB w Svalbard Global Seed Vault [źródło]

Dystrybucja obiektów

Dane o obiektach są udostępniane przez stronę https://wyszukiwarka.ihar.edu.pl/. Na podstawie zapisanych w systemie informatycznym informacji pracownicy banku genów decydują o dostępności obiektów do zamówienia. Na przykład spośród 2 631 obiektów owsa przechowywanych w KCRZG, 2 083 jest dostępnych do zamówienia do celów nauki, hodowli i edukacji, w tym 111 dawnych lub lokalnych odmian owsa jest dostępnych również dla hobbystów. Obiekty, które są w trakcie procesu regeneracji lub nie posiadają wystarczającej liczby nasion są wyłączone z dystrybucji do czasu ich namnożenia.

Wyszukiwarka obiektów banku genów oferuje 44 105 obiektów do zamówienia pochodzących z przechowalni KCRZG i 3 753 obiektów utrzymywanych w formie kolekcji polowych lub in-vitro (stan na dzień 03.08.2020 r.).

__
inż. Magdalena Małecka
Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB