PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Innerhalb der letzten Jahre hat sich das Datenaufkommen in der Biologie exponentiell vervielfacht. Der Einsatz moderner Hochdurchsatzmethoden verdrängt die traditionelle Art der Forschung in zunehmendem Maße. Der wissenschaftliche Fokus bewegt sich dabei von der Untersuchung einzelner Datendomänen (Bereiche) und problemorientierter Arbeit hin zur domänenübergreifenden und ergebnisoffenen Analyse. Obwohl bioinformatische Werkzeuge die Datenanalyse in hohem Maße unterstützen, sind umfangreiche, experimentell gewonnene Datensätze nur noch schwer manuell zu handhaben. Dies trifft insbesondere auf genetische Daten zu. Daher ist in den letzten Jahren eine große Anzahl verschiedener Informations- und Analysesysteme entwickelt worden. Der Fokus dieser Systeme liegt häufig nur auf einer Datendomäne; eine integrierte Analyse fehlt vielfach. Unter dem Begriff der integrierten Analyse wird die Zusammenführung (Integration) von Daten aus verschiedenen Domänen mit dem Ziel der gemeinsamen Auswertung verstanden. Während der Blickpunkt der wissenschaftlichen Gemeinschaft vorrangig auf der Erforschung des Menschen und von Organismen wie der Fruchtfliege oder der Maus liegt, sind Pflanzen vielfach unterrepräsentiert. Dies betrifft sowohl die Gewinnung als auch die Speicherung und Auswertung von Daten. Pflanzen haben jedoch als Nahrungsgrundlage für Mensch und Tier sowie als erneuerbare Energiequellen eine große Bedeutung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in der Entwicklung eines Konzepts zur Ermöglichung der flexiblen, integrierten Analyse pflanzenbiologischer Daten. Dabei sollen potenzielle Wechselwirkungen zwischen den Datendomänen, beispielsweise Genotyp-Phänotyp-Korrelationen, aufgezeigt werden. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist die Qualität der zugrunde liegenden Daten, insbesondere die Vergleichbarmachung von Daten aus unterschiedlichen Quellen. Hierzu werden spezifische Herausforderungen und Lösungsansätze diskutiert sowie existierende Ansätze betrachtet. Es werden Vorschläge zur integrierten Analyse biologischer Daten unter Berücksichtigung von Spezifika der Pflanzenbioinformatik erarbeitet und erörtert. Besonderes Gewicht wird dabei auf Qualitätsaspekte dieser Daten sowie auf domänenübergreifende Analysemöglichkeiten gelegt. Diese Problematiken werden durch existierende Ansätze in dieser Wissensdomäne häufig nicht zufriedenstellend berücksichtigt. Als Ergebnis der Arbeit wird der Entwurf eines Konzepts zur integrierten Analyse pflanzenbiologischer Daten unter Verwendung von Datawarehouse-Methoden präsentiert. Anschließend werden die einzelnen Elemente des Konzepts anhand eines Prototypen erläutert. Dieser dient der Integration von phänotypischen, genetischen und Passportdaten von Braugerstensorten mit dem Ziel der flexiblen Durchführung von Assoziationsstudien zur Aufdeckung potentieller Genotyp-Phänotyp-Korrelationen. Besondere Beachtung erfährt dabei die Sicherstellung einer hohen Datenqualität.