Гиперспектральное фенотипирование для отбора сеянцев сосны обыкновенной

Гиперспектральная отражательная способность выявляет ключевые функциональные признаки листьев, указывающие на физиологический статус растения, что позволяет различать сеянцы, адаптированные к конкретным условиям среды.

Исследование, опубликованное в Plant Phenomics, использовало два неразрушающих метода для измерения гиперспектральной отражательной способности у 1788 сеянцев сосны обыкновенной из низменных и возвышенных экотипов Чехии.

Методы измерений

• На уровне листа (иглы): Спектрорадиометр с контактным зондом (CP) для измерения двуконического фактора отражения (BCRF).
• На уровне кроны: Тот же спектрорадиометр с оптоволоконным кабелем (OC) при естественном освещении для измерения полусферического конического фактора отражения (HCRF).

Ключевые результаты

• Обнаружены статистически значимые различия между популяциями сосны во всем спектральном диапазоне.
• Наиболее выраженные различия для BCRF наблюдались в видимой (VIS) и красной граничной (RE) областях спектра.
• Для HCRF больше вариаций было в коротковолновой инфракрасной (SWIR) области.
• С помощью алгоритмов машинного обучения (Random Forest и Support Vector Machine) удалось предсказать принадлежность к популяции с точностью до 83% по проксимальным данным (HCRF).
• Модели на основе HCRF показали более высокую точность предсказания, чем на основе BCRF.

Выводы и значение

Оба метода (BCRF и HCRF) пригодны для гиперспектрального фенотипирования с целью дифференциации фенотипической и генетической изменчивости у сеянцев сосны. Эти инструменты ценны для лесной селекции и питомниководства, позволяя проводить неразрушающую генетическую оценку. Исследование демонстрирует потенциал сочетания гиперспектральной отражательной способности и машинного обучения для точной классификации популяций деревьев.