전국의 육종 데이터를 하나로, 데이터 육종 플랫폼 ibreeder를 소개합니다!

 

아이브리더(ibreeder)란?

 

아이브리더(ibreeder)는 작물의 유전자원, 표현형 그리고 유전형을 관리하기 위한 웹 기반 디지털 육종 플랫폼입니다.
기존에 육종가들이 야장(field note)이라는 것에 일일이 손으로 기록하는 번거로움을 보완하고 종자산업 경쟁력 확보를 위해 설계 및 구축된 시스템입니다.

 

[그림.1]은 아이브리더의 메인화면입니다. 다양한 기능이 있으며 이 중 2023년 한국육종학회에서 주목받았던 메뉴들을 소개하고자 합니다.
(한국육종학회 참가 후기: 2023 한국육종학회에 참가한 인실리코젠)
아이브리더는 프로젝트(과제)를 기준으로 야장 데이터를 수집하고 관리할 수 있습니다. 더 나아가 인공지능과 기계학습을 통해 효과적 작물 재배와 육종이 가능하도록 준비하고 있습니다.

 

 

모든 데이터를 정형화, 정형 온톨로지

 

아이브리더에서는 여러 다양한 명칭들을 정형화 시키기 위한 동의 명이 존재합니다.
예를 들어, 어떤 사용자는 과실 길이라고 칭한다면, 다른 사용자는 길이로만 사용되는 경우가 있습니다. 이는 아이브리더에서 표현형 명을 통합하여 대표 표현형 명을 선정하고 나머지 표현형 명을 동의 명으로 관리하고 있습니다.
또한 아이브리더는 다양한 정형 온톨로지 데이터와 각 온톨로지의 데이터 타입 등의 정보를 제공합니다.

 

현재, 표현형 데이터 타입은 항목형, 수치형, 날짜 형, 문자형 총 4가지의 타입을 제공하고 있습니다. 이는 최종적으로 야장 데이터에 모든 개체와 집단의 평균 수치를 나타낼 때 사용됩니다.
예를 들어, [그림. 2]에서 보시는 바와 같이 항목형에는 1~5의 순서로 항목들이 존재합니다. 이는 측정날짜, 개체 등 여러 가지 요인으로 달라질 수 있습니다.
즉, 한 집단 개체들의 평균치를 조사해 사용자가 가장 우선시하는 품종의 집단과 개체를 선별하고 기록할 수 있는 기능을 제공합니다.

 

 

정형화된 데이터에 없다면? 커스텀 온톨로지

 

아이브리더를 사용하는 사용자는 정형 온톨로지에 없는 자신만의 온톨로지를 만들어 관리할 수 있습니다. 이를 위해 아이브리더는 커스텀 온톨로지 기능을 제공하고 있습니다.
야장에 필요한 온톨로지를 계층형 구조로 등록하고 관리하실 수 있습니다.
이 중 수치형 데이터는 유효범위를 조절하여 야장데이터를 형성할 때, 이상치를 한눈에 판별할 수 있게 도와줍니다.
하지만 이상치라 해서 잘못된 게 아닙니다. 아이브리더는 이상치에 따라 재배환경을 기억해 더 나은 방향 재배환경 개선에 도움을 줄 것입니다.

 

집단들을 더 구체화할 '가계도' 기능

 

아이브리더는 집단이 어떻게 성장했는지 부/모 정보를 바탕으로 가계도를 표현해줍니다.
딱딱한 테이블이나 엑셀이 아닌 가시성 있게 사용자에게 제공하며 집단의 출처를 쉽고 빠르게 확인할 수 있습니다.
점차 해당 집단이 여러 프로젝트에 사용된다면 이 집단이 잘 성장하고 있는지, 좋은 품종인지 판별할 수 있는 시간이 훨씬 단축될 것입니다.

 

 

데이터들을 한 곳에 기록하는 '프로젝트'

 

아이브리더에는 프로젝트와 서브 프로젝트가 존재합니다. 육종 목표에 따라 프로젝트를 생성하며, 반복되는 세대별 데이터 관리를 위해 프로젝트 하위에 세대별 서브 프로젝트를 생성하여 파종, 정식, 야장 정보를 수집합니다.
세대별 데이터 수집 및 관리를 위해 서브 프로젝트는 파종대장, 정식대장, 표현형 등록, 야장대장, 영상정보 순으로 5개의 탭으로 구성되어 있습니다.

 

파종대장에서는 시설의 구역마다 어떤 집단을 심었고 파종, 가식, 정식에 대한 정보를 관리할 수 있습니다.

정식대장에서는 파종 단계를 거쳐 정식 된 집단별 개체 수를 기준으로 각 집단의 개체 정보를 데이터화 합니다. 정식 시 집단의 위치가 변경됨에 따라 집단별로 정식 된 시설 정보를 다시 매칭하는 단계입니다.

표현형등록에서는 육종 목표에 따라 수집할 표현형 항목 데이터 세트를 구성합니다. 정형/커스텀 온톨로지 조회를 통해 표현형 항목을 선택하여 데이터 세트를 구성할 수 있으며 이를 엑셀 템플릿으로 제공합니다.

야장대장에서는 프로젝트별 사전 정의된 수집 항목을 엑셀 템플릿으로 제공하고 수집된 야장정보를 손쉽게 일괄 업로드(또는 개별 등록)합니다. 개체별 등록된 야장정보의 요약정보(평균치)가 표시되며, 각 개체마다 일자별 수집된 야장정보도 확인할 수 있습니다.

영상정보에서는 집단별 관련 사진이나 영상 데이터를 등록합니다.

 

마지막으로 집단(계통) 조회를 통해 선택한 서브 프로젝트별 채종이 완료된 작물의 특성 및 집단을 조회하고 육종 목표(특성)에 따라 차세대 교배 집단을 선발합니다.

 

 

마치며

2023년 한국육종학회에서 주목받은 주요 기능으로는 프로젝트 기반의 야장 데이터 구축과 분석, 정형화된 표현형 명칭 및 커스텀 온톨로지 제공, 다양한 데이터 타입 활용 등이 있습니다. 이를 통해 효과적인 작물 재배 환경 개선과 육종 목표 달성을 지원하며, 가계도 표현과 세대별 데이터 관리를 시각적으로 제공하여 집단 성장 추이를 파악하는 기능도 제공합니다. 프로젝트와 서브 프로젝트를 통한 세대별 데이터 수집 및 관리, 영상정보 등록 등을 통해 더 나은 육종 결과 도출을 지원하며, 선택한 서브 프로젝트를 통해 작물의 특성과 육종 목표에 기반한 차세대 교배 집단을 선발합니다.

 

물론, 이 글로써 아이브리더의 모든 측면을 완전히 담아내는 것은 어렵습니다. 그러나, 육종가분들의 소중한 의견을 수렴하여 더 나은 디지털 육종 환경을 함께 발전시켜 나가길 바랍니다. 아이브리더는 앞으로도 지속적인 혁신과 발전을 통해 작물 육종 분야에서 더욱 높은 수준의 지원과 혜택을 제공하며, 육종가들의 성공적인 노력을 지원하고 함께 성장해 나가기를 기대합니다.

 

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EDITOR

이병준

Developer · Bioinformatics System Dept.