Las estructuras de las flores y otras partes de las plantas representan una fuente rica y compleja de información botánica con un gran potencial para responder a una variedad de preguntas taxonómicas, evolutivas y ecológicas. A medida que los enfoques computacionales se vuelven cada vez más centrales para la investigación biológica, existe una presión apremiantees necesario traducir esta información en datos digitales manejables para su análisis. En una investigación presentada en un número reciente de Aplicaciones en Ciencias de las plantas Phillip Klahs y sus colegas refinaron un método para crear representaciones digitales tridimensionales 3D de alta calidad de las estructuras de las plantas. Demostraron la efectividad de esta técnica al crear modelos de las flores de tres especies de la familia de las gramíneas, Poaceae.
Las flores de pastos polinizadas por el viento son notoriamente difíciles de estudiar debido a su estructura pequeña, compacta y oculta. "Los pastos a menudo se subestiman como plantas con flores. Las claves taxonómicas son difíciles, hay tanta diversidad y porque sonlas flores están polinizadas por el viento y están etiquetadas como 'no llamativas' ", dijo Klahs, un estudiante graduado de la Universidad Estatal de Iowa y autor principal del estudio. Las representaciones digitales en 3D de estas estructuras podrían ayudar a los estudiantes de botánica a aprender a identificar diferentes especies de hierba por estructura floral"Mi aplicación principal personal está devolviendo un poco de amor a la botánica estándar. Realmente quiero ayudar a las personas a entusiasmarse con las plantas, especialmente las plantas aterradoras como los pastos y las juncias", dijo Klahs.
Más allá del aula, las enigmáticas flores de los pastos tienen una enorme importancia económica, ya que su polinización adecuada conduce a la producción de granos como el arroz, el trigo y el maíz. "Puede haber enormes implicaciones para la agricultura. Comprender el conjunto de semillas y las condicionesen el que ciertos granos están siendo fertilizados es valioso desde el punto de vista biológico y económico ", dijo Klahs. También señaló la aplicación inversa, señalando que" hay muchas malezas polinizadas por el viento, y también es importante comprender su tiempo de dispersión y sexual."
La técnica desarrollada por Klahs y sus colegas consiste en tomar imágenes de secciones delgadas de material vegetal con un microscopio óptico y reconstruir estas imágenes bidimensionales en un modelo 3D usando un software de diseño asistido por computadora CAD; una animación de los pasos de modelado 3Dse puede ver en el video. Este método tiene varias ventajas sobre las técnicas existentes para crear modelos 3D de estructuras de plantas, como la fotogrametría óptica y la tomografía de rayos X. Es más económico que la tomografía de rayos X, produce simultáneamente portaobjetos de microscopio utilizables, y a diferenciaFotogrametría óptica, produce un modelo de la estructura interna de la flor.
La revolución bioinformática que se ha extendido por la botánica en las últimas décadas siguió a la digitalización de la información botánica, como el ADN o las secuencias de proteínas. La anatomía y la morfología de las plantas han sido más difíciles de representar digitalmente de una manera rentable y precisa. Pero la información conteníaen representaciones detalladas de la anatomía de la planta puede responder preguntas que el ADN no puede, por ejemplo, sobre los determinantes ambientales de la polinización efectiva del viento.
La técnica presentada en este estudio ayuda a llevar la morfología de las plantas más allá de la era digital. Las representaciones digitales 3D de alta calidad de las estructuras de las plantas que se presentan aquí, una vez creadas, se pueden poner a disposición de los científicos y educadores de todo el mundo de manera barata y fácil de usar.los científicos que crean estos modelos probablemente no se han imaginado todos los usos potenciales para ellos, al igual que los datos de secuencias de ADN en décadas pasadas. En cuanto a Klahs, "actualmente está emprendiendo un enfoque sistemático utilizando los modelos 3D para abordar preguntas macroevolutivas,con los beneficios secundarios de mostrar cómo las flores de hierba son realmente hermosas ".
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Materiales proporcionados por Sociedad Botánica de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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