Область науки о растениях находится в процессе глубокой трансформации благодаря новым технологиям визуализации и моделирования. Эти инструменты позволяют ученым заглянуть внутрь листа с ясностью и разрешением, невообразимыми поколение назад.
В недавней публикации группа австралийских и американских ученых продемонстрировала, как трехмерное (3D) изображение теперь может воспроизводить внутреннюю реальность листа, включая динамические процессы углеродного и водного обмена.
Профессор Джон Эванс из Исследовательской школы биологии Австралийского национального университета (ANU) и один из авторов исследования сказал, что, хотя листья и растительные клетки трехмерны, биологи растений используют очень упрощенную 1D-графику. или 2D-модели, избегая сложной, запутанной и прекрасной 3D-реальности.
«Лист - это удивительно сложный ландшафт, где вода и газы текут во многих направлениях в зависимости от таких переменных, как температура, качество света и ветер. 3D-изображения дают вам представление о том, что происходит на самом деле», - сказал профессор Эванс., главный исследователь Центра передового опыта по трансляционному фотосинтезу (CoETP) Австралийского исследовательского совета.
Эти технологии позволяют ответить на очень интересные вопросы, некоторые из которых ускользали от внимания ученых на протяжении многих лет», - сказал он.
Изображения создаются из биологических образцов путем интеграции 2D-измерений листьев для создания 3D-объемов и поверхностей. Трехмерное представление обеспечивает анатомически правильную основу для моделирования и биофизических симуляций, чтобы обеспечить динамическое представление процессов внутри растительных клеток и тканей.
«В этой статье мы показываем огромный потенциал, который может иметь трехмерная сложность в улучшении нашего понимания листьев на нескольких уровнях биологической организации, включая использование знаний для улучшения фотосинтетических характеристик сельскохозяйственных культур», - сказала профессор Маргарет. Барбур из Сиднейского университета и младший исследователь CoETP.
"Это похоже на то, как если бы вы могли ходить внутри листа, вместо того, чтобы смотреть на него в двух измерениях", - сказал профессор Барбур.
Ученые предсказывают, что, используя совместный подход, они смогут ответить в течение следующего десятилетия на нерешенные вопросы о том, как трехмерное особое расположение органелл, клеток и тканей влияет на фотосинтез и транспирацию.