Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu bankas izstrāde

Sākums

Par projektu

Aktualitātes

Īstenotās aktivitātes

Kontaktinformācija

Noderīgas saites

Sadarbības partneri

Informatīvie materiāli

Latvijas Valsts augļkopības institūts

Projekts

"Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu bankas izstrāde"

Projekta pilns apraksts

Pašreizējās situācijas attiecīgajā nozarē apraksts un projekta zinātniskie mērķi

Latvija 1994. gadā ratificēja Riodežaneiro konvenciju „Par bioloģiskās daudzveidības aizsardzību” un 2004. gadā Latvija ratificēja” Starptautisko līgumu par sugu ģenētisko resursu aizsardzību, tādējādi uzņemoties atbildību par augu ģenētiskās daudzveidības aizsardzību Latvijā.

Ņemot vērā starptautiskās saistības un nozaru kompetenci, Zemkopības ministrija (ZM) ir atbildīga par Dabas resursu aizsardzību un ilgtspējīgu izmantošanu. 2005. gadā ZM izveidoja Ģenētisko resursu padomi un ir uzsākusi „Lauksaimniecības un pārtikas augu, lauksaimniecības dzīvnieku, meža un zivju ģenētisko resursu aizsardzība un ilgtspējīga izmantošana” programmas izstrādi.

Kokaugu ģenētisko resursu apzināšana un izpēte

Pašlaik kokaugu ģenētiskie resursi tiek glabāti Latvijas Valsts augļkopības institūtā (LVAI), A/S „ Pūres Dārzkopības izmēģinājumu stacija” (Pūres DIS) un atsevišķās privātās kolekcijās, meža koku sēklas - Meža pētīšanas stacijā Jaunkalsnavā.

Meža koku sugu ģenētiskās daudzveidības saglabāšanas (meža ģenētisko resursu (MĢR) aizsardzības) galvenais mērķis ir populāciju evolucionējošās pielāgošanās spējas saglabāšana daudzu paaudžu garumā, tai ir arī ļoti būtiska nozīme saistībā ar cilvēka nākotnes vajadzību apmierināšanu. MĢR aizsardzība un ilgspējīga izmantošana ietver mežā sastopamo koku sugu apzināšanu, raksturošanu, izvērtēšanu, izpēti un saglabāšanu. Zināmas aktivitātes MĢR apzināšanā un izpētē un dažādu aizsardzības un saglabāšanas režīmu izstrāde uzsākta jau 20. gs. 80-os gados, veicot fenotipiski labāko un produktīvāko mežaudžu apzināšanu un nosakot tām ģenētisko resursu mežaudžu statusu. Ģenētisko resursu apzināšanas un izpētes darbi, īstenojot galvenokārt ZP grantu finansējumu, turpinās kopš 1992.gada. Ir savākta apjomīga informācija par galveno – saimnieciski nozīmīgo meža koku sugu ģenētisko daudzveidību, adaptīvajām īpašībām. Kopš 2003. gada uzsākta dažu koku sugu ģenētisko īpašību reksturošana ar molekulārajiem marķieriem.

Organizēta kultūraugu ģenētisko resursu apzināšana un izpēte uzsākta 1993.gadā. 1997.gadā sāka darboties Latvijas kultūraugu gēnu banka, kas veic ar sēklām pavairojamo kultūraugu (galvenokārt graudaugi, zālaugi, lini, cukurbietes) saglabāšanu.

Īpaša augu ģenētisko resursu grupa ir kokaugi, kas ietver meža koku, augļaugu un dekoratīvos kokaugu ģenētiskos resursus.

Augļukoku un to savvaļas radinieku apzināšana un izpēte (uz saglašana ex situ kolekcijās) tiek īstenota LVAI un Pūres DIS. Arī par augļukokiem ir savākta apjomīga informācija par ģenētisko daudzveidību, adaptīvajām īpašībām.
Kokaugu ģenētisko resursu aizsardzības un izpētes darbā ir izveidojusies cieša sadarbība ar Eiropas organizācijām: EUFORGEN (mežu ģenētiskie resursi, bet no 2000. gada finansējuma nepietiekamības dēļ Latvija tajā ir apturējusi aktīvu līdzdalību), ECP/GR (Eiropean Cooperative Programme for Crop Genetic Resources Networks) (Fruit Network), NGB (Ziemeļvalstu gēnu banka, kas koordinē augu ģenētisko resursu aktivitātes Skandināvijā), kurās jau notiek Eiropu aptverošu informācijas sistēmu izstrāde un ieviešana, balstoties uz nacionālajām informācijas sistēmām, tās integrējot. 2001.gadā Latvija iesaistījusies EURISCO projektā (Eiropas vienotā augu ģenētisko resursu informācijas sistēma). Lai Latvija spētu pilntiesīgi iekļauties šajā darbā, nepieciešama savas datu bankas izstrāde.

Sekmīga un konkurētspējīga kokaugu ģenētisko resursu aizsardzība un ilgspējīga izmantošana nav iespējama bez viegli pieejamas un izsmeļošas informācijas par paraugiem, bez iespējām šo informāciju piedāvāt plašam potenciālo lietotāju lokam. Dažādu pētniecisko iestāžu ilglaicīgas darbības rezultātā ir uzkrāta plaša informācija par kokaugu (augļu koku un meža koku) ģenētiskajiem resursiem. Uzkrātā informācija nav sistematizēta, tā daļēji ir publicēta specializētā zinātniskā literatūrā dažādās valodās. Tomēr vispārējā pieejamība šai informācijai ir ierobežota, jo nav izveidota vienota, integrēta informācijas sistēma, kas, izmantojot modernos sakaru līdzekļus, sniegtu detalizētu informāciju gan mežsaimniecības, lauksaimniecības un dabas aizsardzības nozares speciālistiem, mežu attīstības politikas veidotājiem, gan citām ieinteresētām personām (studenti, mācībspēki, u.c.) Latvijā un ārpus tās.

Projekta vispārīgais mērķis ir: Jaunu informācijas apkopošanas, analīzes un izplatīšanas sistēmu, to nodrošinošo programmatūras tehnoloģiju izstrāde un ieviešana Latvijas kokaugu ģenētisko resursu aizsardzībā un ilgtspējīgā izmantošanā, kas nodrošinātu:
1. Latvijas kokaugu ģenētisko resursu konkurētspējas palielināšana un inovācijas to aizsardzībā, kas nodrošina efektīvu mežu un augļkopības attīstību un
2. Latvijas kokaugu ģenētisko resursu iekļaušana starptautiskajās datu apmaiņas sistēmās.

Projekta zinātniskais un tehniskais mērķis:
-    Izveidota starptautiski savietojama Latvijas kokaugu ģenētisko resursu (in situ, ex situ, in vitro) datu banka, kas nodrošina kompleksu informācijas glabāšanu, meklēšanu un analīzi.

Izveidotā Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu banka (LKĢRDB) paredzēta, lai nodrošinātu:
1) kompleksas, sistematizētas Latvijas kokaugu ģenētisko resursu informācijas glabāšanu, apskati un meklēšanu;
2) kompleksās Latvijas kokaugu ģenētisko resursu informācijas analīzes iespējas;
3) paplašinot Latvijas kokaugu ģenētisko resursu aizsardzību un ilgtspējīgu izmantošanu.

Tāpēc informācijas sistēmas realizēšanai tiks izmantotas divas tehnoloģijas:
1) datu bāzes tehnoloģija;
2) datu noliktavas (datawarehouse) un datu vitrīnu (data marts) tehnoloģija.

Datu bāzes tehnoloģija nodrošinās efektīvas transakciju vadības sistēmas (OLTP – On-Line Transaction Processing system) realizēšanu, bet datu noliktavas tehnoloģija (OLTP – On-Line Analytical Processing) ļaus lietotājiem analizēt datus dažādos veidos. Pēdējos gados šīs tehnoloģijas ļoti plaši tiek izmantotas kopā, gan organizāciju vadībā, gan pētniecības jomā.

Lai šo mērķi sasniegtu un nodrošinātu vajadzīgo informatīvo infrastruktūru, izvirzīti sekojoši darba uzdevumi, kuru risināšana atbilst galvenajām projekta aktivitātēm:
1) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu bāzes konceptuālā modeļa izstrādi. Lietojot CASE (Computer Aided System Engineering) tehnoloģiju izveidot datu bāzes konceptuālo modeli ER (Entity Relationship) modeļa veidā, lai varētu automatizēt datu bāzes struktūras izstrādes procesu;
2) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu noliktavas konceptuālā modeļa izstrādi. Lietojot CASE (Computer Aided System Engineering) tehnoloģiju izveidot datu noliktavas konceptuālo modeli ER (Entity Relationship) modeļa veidā, lai varētu automatizēt datu noliktavas struktūras izstrādes procesu;
3) izvērtēt jaunākās starptautiski lietoto augu ģenētisko resursu informācijas sistēmas, to iespējas, priekšrocības un trūkumus;
4) veikt starptautiski lietoto augu ģenētisko resursu informācijas sistēmu savietojamības (kopējas analīzes) iespējas;
5) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu bāzes struktūras izstrādi lietojot CASE tehnoloģiju;
6) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu noliktavas struktūras izstrādi lietojot CASE tehnoloģiju;
7) veikt Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu apkopošanu un sistematizēšanu;
8) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu bāzes esošo datu ielādi;
9) veikt kokaugu ģenētisko resursu datu noliktavas esošo datu ielādi;
10) iedarbināt kokaugu ģenētisko resursu datu bāzes un datu noliktavas parastos un Interneta lietojumus;
11) izstrādāt tehniskos risinājumus Latvijas kokaugu ģenētisko resursu informācijas sistēmas savietojamības nodrošināšanai ar starptautiskajām augu ģenētisko resursu informācijas sistēmām.

Latvijas kokaugu datu banka ietvertu sekojošas sastāvdaļas:
1) Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu bāze;
2) Latvijas kokaugu ģenētisko resursu datu noliktava (datawarehouse), datu pilnvērtīgas analīzes iespēju nodrošināšanai;
3) Interneta lietojumi, informācijas sistēmas datu izmantošanas nodrošināšanai lietojot Internetu vai intranetu;
4) parastie (ne Interneta) lietojumi, informācijas sistēmas datu izmantošanas nodrošināšanai lokālajos skaitļotāju tīklos.

Datu bāzes kodolu veidos SQL datu bāze, publicējama on-line režīmā tīklā pieejama apskatei, meklēšanai, kuras pamatdati būs kokaugu ģenētisko resursu pases dati (atbilstoši FAO Multicrop Passport Descriptor List prasībām – savietojama ar starptautiskajām datu bāzēm). Šim datu bankas pamatam kā atsevišķi moduļi tiktu pievienotas:
-    raksturošanas un vērtēšanas datu bāze (ieskaitot molekulāro marķieru dati) – vismaz sākotnēji pieejama tikai šauram lokam. Augļaugu gadījumā izmantojami UPOV deskriptori, kuri vairumam kultūru ir jau gatavi.
-    glabāšanas datu bāze - pieejama tikai ierobežotam lietotāju lokam. Katra institūcija, kas nodarbojas ar ģenētisko resursu glabāšanu veido savu moduli – specifisku katras vajadzībām. Šādu moduļu esamība nodrošina ātru un efektīvu paraugu sameklēšanu un kolekciju monitoringu.
Tīklā pieejamā jeb publiskā datu bankas daļa būs mājas lapa „Latvijas kokaugu ģenētiskie resursi”, kas ietvertu vispārējo informāciju par kokaugu ģenētiskajiem resursiem Latvijā (kas, kur atrodas apraksta veidā, vēsture, atbildīgās iestādes), sasaisti ar SQL datu bāzi, kā arī piedāvāto informāciju: attēlus, literatūru, publikācijas, oficiālos dokumentus, pielietojumus utt.

Tā kā kokaugu starptautisko augu ģenētisko resursu datu bāzu, kas darbojas pēc vienotas koncepcijas, struktūras un datu apmaiņas standarta, joprojām ir attīstības stadijā, viens no projekta uzdevumiem ir veikt esošo datu sistēmu izpēti un analīzi, vērtējot to priekšrocības un trūkumus, savstarpējo savietojamību, lietošanas ērtību un efektivitāti. Šādas informācijas ieguve un konceptuālu risinājumu meklējumi dotu ieguldījumu ne tikai nacionālās augu ģenētisko resursu datu sistēmas izveidē, bet arī starptautiskajā sadarbībā.

Projekta prognozējamā ietekme

Latvijas meža koku sugu ģenētiskos resursus veido tās koku sugas, kuru dabiskais izplatības areāls ietver Latviju. Vietējie ģenētiskie resursi nodrošina klimatiskajiem apstākļiem adaptētu augu materiālu. Kvalitatīvai un ekonomiski pamatotai vietējā materiāla izmantošanai kopējai mežsaimniecības attīstībai nepieciešama plaša novērtējuma informācija. Izveidotā kokaugu datu banka spētu ar šādu informāciju nodrošināt plašu speciālistu loku.

Kokaugu ģenētisko resursu informācijas sistēma nodrošinās pamatu sistemātiskai ģenētisko resursu izpētei, saglabāšanai un izmantošanai. Meža kokiem tā ir pielietojama tieši vietējās izcelsmes genofonda aizsardzībai. Informācija, kas iegūta veicot to izpēti ģenētiskā līmenī ar molekulāro marķieru palīdzību un uzkrāta sistēmā, ir pielietojama meža reproduktīvā materiāla ražošanas un pārvietošanas kontroles veikšanai.

Kokaugu ģenētisko resursu informācijas sistēmas izveide veicinās efektīvas un ilgspējīgas in situ un ex situ saglabāšanas sistēmas izveidi, nodrošinot atbilstošu paraugu dokumentāciju, informācijas apstrādi ģenētisko resursu raksturojumam, atjaunošanai, izvērtēšanai, kas uzlabotu lauksaimniecībā un mežsaimniecībā izmantojamo augu ģenētisko resursu ilgspējīgu izmantošanu, veidos informācija bāzi ilgtermiņa nozaru politisku izstrādē.

Sabiedrības informētība par augu ģenētisko resursu aktivitātēm ir nepietiekama, jo izpēte notiek šaurā nozares speciālistu lokā. Tāpēc iedzīvotāju ieinteresētība ģenētisko resursu saglabāšanā ir niecīga. Interneta resursu lietošana pēdējos gados ir strauji pieaugusi un šī tendence arvien pastiprinās. Tāpēc informācijas tehnoloģiju loma sabiedrības informēšanā pieaugs. Ņemot vērā augu ģenētisko resursu informācijas dinamiskumu, praktiski vienīgais veids kā operatīvi informēt sabiedrību ir dinamiskas datu bankas ar piesaistītu datu noliktavu. Ņemot vērā plašās informācijas apkopošanas iespējas, šāda informācijas sistēma varētu būt interesanta un pielietojama arī citās, ar ģenētiskajiem resursiem tieši nesaistītās nozarēs, piemēram, izglītībā. Informācijas sistēmas ietvaros izveidotā un sistematizētā „informācijas krātuve” būs labs papildinājums Latvijas Bibliotēku informācijas tīklam (kā gatavs modulis), tādējādi informējot ļoti plašu sabiedrību par ģenētisko resursu aktualitātēm.

Publicējamā informācija uzlabos zemnieku, mežu īpašnieku un vietējās sabiedrības zināšanas par savās saimniecībās vai pašvaldību teritorijās esošajiem kokaugu ģenētiskiem resursiem, sekmējot to aizsardzību un potenciālo izmantošanu gan kā neatņemamu vietējās ainavas sastāvdaļu, gan pielietojumu ražošanā. Plaša informācijas pieejamība sekmēs lauksaimniecībā un mežsaimniecībā izmantojamo augu ģenētisko resursu paraugu vākšanu, kā arī informācijas, kas saistīta ar apdraudētajiem vai potenciāli izmantojamiem ģenētiskajiem resursiem, vākšanu.

Ņemot vērā līdzšinējo zinātnes finansējuma struktūru, ko pārsvarā veido izolēti, uz konkrētu problēmu risināšanu vērsti projekti un granti, sadarbība projekta ietvaros starp attālu nozaru zinātniekiem ir stimulējama un atbalstāma. Šī projekta realizācijā iesaistīti zinātnieki no ļoti atšķirīgām nozarēm: dabas zinātnēm un informācijas tehnoloģiju jomas. Šāda kopdarbība veido labu pamatu tālākai šo nozaru pārstāvju sadarbībai. Ņemot vērā arvien pieaugošo informācijas tehnoloģiju nozares īpatsvaru, šādai sadarbībai ir liela perspektīvā nozīme visu iesaistīto nozaru integrētā attīstībā.

Projektu līdzfinansē Eiropas Savienības Reģionālās attīstības fonds