Análisis cuantitativo basado en imágenes de la morfología epidérmica en hojas de papa silvestre
Autores: Zubairova, Ulyana S.; Fomin, Ivan N.; Koloshina, Kristina A.; Barchuk, Alisa I.; Erst, Tatyana V.; Chalaya, Nadezhda A.; Gerasimova, Sophia V.; Doroshkov, Alexey V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis cuantitativo basado en imágenes de la morfología epidérmica en hojas de papa silvestre
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Patrones epidérmicos de hojas
Plantas
Formas celulares
Tamaños
Disposiciones
Cambios adaptativos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
Los patrones epidérmicos de las hojas de las plantas exhiben una notable diversidad en formas, tamaños y disposiciones celulares, impulsados por interacciones ambientales que conducen a cambios adaptativos significativos incluso entre especies estrechamente relacionadas. La familia Solanaceae, conocida por su alta diversidad de estructuras epidérmicas adaptativas, ha sido tradicionalmente estudiada utilizando descripciones fenotípicas cualitativas. Para avanzar en esto, desarrollamos un flujo de trabajo que combina visión por computadora a múltiples escalas, procesamiento de imágenes y análisis de datos para extraer descriptores digitales de la morfología celular epidérmica de las hojas. Aplicado a nueve especies de papa silvestre, este flujo de trabajo cuantificó parámetros morfológicos clave, identificando descriptores para tricomas, estomas y células de pavimento, y revelando interdependencias entre estos rasgos. El análisis de componentes principales (PCA) destacó dos ejes principales, que explican el 45% y el 21% de la varianza, correspondientes a características como la forma de las células guardia, la longitud de los tricomas, la densidad estomática y la densidad de tricomas. Estos ejes se alinearon bien con los orígenes históricos y geográficos de las especies, separando las especies del sur de las de América Central y formando grupos distintos para grupos monofiléticos. Este flujo de trabajo establece así una base cuantitativa para investigar la morfología celular epidérmica de las hojas dentro de contextos filogenéticos y geográficos.
Descripción
Los patrones epidérmicos de las hojas de las plantas exhiben una notable diversidad en formas, tamaños y disposiciones celulares, impulsados por interacciones ambientales que conducen a cambios adaptativos significativos incluso entre especies estrechamente relacionadas. La familia Solanaceae, conocida por su alta diversidad de estructuras epidérmicas adaptativas, ha sido tradicionalmente estudiada utilizando descripciones fenotípicas cualitativas. Para avanzar en esto, desarrollamos un flujo de trabajo que combina visión por computadora a múltiples escalas, procesamiento de imágenes y análisis de datos para extraer descriptores digitales de la morfología celular epidérmica de las hojas. Aplicado a nueve especies de papa silvestre, este flujo de trabajo cuantificó parámetros morfológicos clave, identificando descriptores para tricomas, estomas y células de pavimento, y revelando interdependencias entre estos rasgos. El análisis de componentes principales (PCA) destacó dos ejes principales, que explican el 45% y el 21% de la varianza, correspondientes a características como la forma de las células guardia, la longitud de los tricomas, la densidad estomática y la densidad de tricomas. Estos ejes se alinearon bien con los orígenes históricos y geográficos de las especies, separando las especies del sur de las de América Central y formando grupos distintos para grupos monofiléticos. Este flujo de trabajo establece así una base cuantitativa para investigar la morfología celular epidérmica de las hojas dentro de contextos filogenéticos y geográficos.