Europäische Infrastruktur für Phänotypisierung fördert Pflanzenwissenschaft und Innovation
Zu verstehen, wie Pflanzen wachsen, sich anpassen und in verschiedenen Umgebungen funktionieren, bildet eine wesentliche Voraussetzung, um einige der dringlichsten Herausforderungen unserer Zeit, etwa die Themen Klimaresistenz, Ernährungssicherheit, biologische Vielfalt und nachhaltige Landnutzung anzugehen. Außerdem ist dieses Verständnis erforderlich, um Innovationen auf pflanzlicher Basis in Bereichen wie Biomaterialien, funktionelle Lebensmittel und pflanzliche Arzneimittel voranzubringen. Die europäische Forschungsinfrastruktur für Pflanzenphänotypisierung (European Research Infrastructure for Plant Phenotyping; EMPHASIS) ist die koordinierte Antwort Europas auf diesen Bedarf. Sie vereint modernste Kapazitäten zur Pflanzenphänotypisierung in einem einzigen, gemeinsamen Rahmen, der europaweit Forschenden, Züchtungsunternehmen und Innovationswilligen zur Verfügung steht. Das Team des EU-finanzierten Projekts EMPHASIS-GO(öffnet in neuem Fenster) legte den Grundstein für die langfristige Nachhaltigkeit von EMPHASIS, wobei der rechtliche, finanzielle und organisatorische Rahmen für den zukünftigen Betrieb als Konsortium für eine europäische Forschungsinfrastruktur (European Research Infrastructure Consortium; ERIC) erschaffen wurde.
Einheitsfront zur Pflanzenphänotypisierung
Phänotypisierung umfasst die Messung beobachtbarer Pflanzeneigenschaften, die sich aus Wechselwirkungen zwischen Erbgut, Umweltfaktoren und Anbauverfahren ergeben. Sie ist von grundlegender Bedeutung, um die Leistungsfähigkeit von Pflanzen zu verstehen. Während sich die Gentechnologien rasch weiterentwickelt haben, bildet die Phänotypisierung nach wie vor einen Engpass. Ohne eine qualitativ hochwertige, großmaßstäbliche Pflanzenphänotypisierung kann ein Großteil des pflanzengenetischen Potenzials Europas nicht in resiliente, produktive Nutzpflanzen umgesetzt werden. EMPHASIS ermöglicht den Zugang zu Technologien und Fachwissen, über die kein einzelnes Institut oder Land allein verfügen könnte. Das qualitätsgesicherte Netzwerk aus modernsten Pflanzenphänotypisierungseinrichtungen in den Mitgliedsländern verwandelt die zuvor fragmentierten nationalen Kapazitäten in eine kohärente europäische Infrastruktur. Susie Robinson von VIB(öffnet in neuem Fenster), neu ernannte Interimsgeneraldirektorin von EMPHASIS, erklärt dazu: „Diese gemeinsame Infrastruktur, die gemeinsamen Normen und das gebündelte Fachwissen gestatten es uns, biologische Fragen zu stellen, die zuvor undenkbar waren, und Phänotypisierungsdaten in echte Fortschritte bei der Optimierung von Kulturpflanzen umzusetzen.“
Anlagen, Protokolle, FAIR-Datenverwaltung und Ausbildung
„EMPHASIS stützt sich auf vier miteinander verbundene Säulen: Vor-Ort- und Fernzugang zu Anlagen und Dienstleistungen, fortgeschrittene Phänotypisierungsverfahren mit genormten Protokollen, FAIR-Datenverwaltung (auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar) sowie Aus- und Weiterbildung“, erklärt Stijn Dhondt vom VIB, der scheidende Direktor von EMPHASIS. Die Nutzenden können auf Abruf oder über EU-finanzierte Aufrufe auf Einrichtungen und Dienstleistungen zugreifen. Die strategische Koordinierung in Belgien gewährleistet europaweite Kohärenz. Zu den Anlagen zählen Hightech-Plattformen mit kontrollierter Umgebung, intensiv instrumentierte Feldstandorte, schlanke Feldnetzwerke sowie digitale und Datenplattformen. Dazu die Mitverwalterin des EMPHASIS-Programms, Inês Pinho, ebenfalls von VIB: „In ihrer Gesamtheit ermöglichen sie es, die Leistung von Pflanzen in verschiedenen Maßstäben von Zellen bis hin zu Ökosystemen, von Laborbedingungen bis zu echten Feldern und von kurzen Experimenten bis hin zur Langzeitüberwachung in verschiedenen Umgebungen zu erforschen.“ Gemeinsame Instrumente, genormte Protokolle und FAIR-Datenpraktiken verbessern Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit. Zusammen mit innovativen Ausbildungsprogrammen stärkt EMPHASIS die Qualität der Forschung sowie die Kompetenzen der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft.
Pionierforschung, die bisher unmöglich war
Das Team von EMPHASIS-GO baute auf dem Erfolg der vorangegangenen, EU-finanzierten Projekte der Vorbereitungsphase auf: EMPHASIS-PREP und EPPN2020. Über diese drei Projekte konnten dank Hunderter transnationaler Zugangsprojekte Forscherinnen und Forscher, auch aus unterrepräsentierten Regionen, hochmoderne Einrichtungen nutzen, die ansonsten unzugänglich gewesen wären. „Mit EMPHASIS-GO wurde die langfristige Nachhaltigkeit dieser nutzungszentrierten europäischen Infrastruktur für die Pflanzenphänotypisierung sichergestellt und sie als ein weltweit führendes Zentrum für pflanzenbasierte Innovation, nachhaltige Landwirtschaft und Klimaresistenz positioniert“, fügt Enric Belles-Boix von VIB, EMPHASIS-Programmmanager und Koordinator des Projekts EMPHASIS-GO, hinzu. Dieser einheitliche Ansatz ermöglicht bereits jetzt neue Arten von Forschung und Innovation, die zuvor nicht realisierbar waren, wobei es um die Prüfung stresstoleranter Sorten über Klimagradienten bis hin zur Kombination von hochauflösender Bildgebung mit realer Leistung auf dem Feld geht. Susie Robinson fasst zusammen: „EMPHASIS steht für integrierte Forschung über verschiedene Umgebungen, Standorte und Länder hinweg, und rückt Europa für die kommenden Jahrzehnte in der klimabewussten Pflanzenwissenschaft, Agrartechnologie und der Bioökonomie im weiteren Sinne in eine führende Position.“
