Количественный анализ морфологии растений: новый рубеж биоинформатики

Наука всё больше становится наукой о данных. В ботанике биоинформатика и биометрика применяются во всех областях, помогая исследователям работать с разнообразными источниками данных, а не только в геномике.

В июле 2013 года на конференции Botany 2013 был организован специальный симпозиум, объединивший морфологов, палеоботаников, компьютерных учёных и математиков. Целью был междисциплинарный обмен идеями о количественном анализе морфологии растений.

"Количественный анализ морфологии — это следующий рубеж биоинформатики. Люди хорошо распознают форму и текстуру, но для точности и последовательности часто недостаточно качественных экспертных оценок", — объясняет Суранги Пуньясена.

Результаты этой сессии легли в основу специального выпуска журнала Applications in Plant Sciences (август 2014) под названием "Биоинформатические и биометрические методы в морфологии растений". Объекты исследований в выпуске варьируются от микроскопических пыльцевых зёрен до макроскопических листьев и корневых систем.

Представленные методы включают:

• Автоматическую классификацию и идентификацию.
• Геометрическую морфометрику.
• Анализ скелетных сетей.
• Сравнение возможностей человека и компьютера.

Примеры исследований из выпуска:

• Палинология: Онлайн-база данных пыльцы миоцена с семантическим поиском изображений (Han et al., 2014); тестирование автоматического классификатора пыльцы (Holt and Bebbington, 2014); сравнение человеческой и автоматической классификации текстуры пыльцы злаков (Mander et al., 2014).
• Морфология растений: Использование скелетных сетей для анализа корней (Bucksch, 2014); новый протокол измерения округлости листа (Krieger, 2014); сравнение методов оценки жилкования листа (Green et al., 2014); морфометрия обугленных растительных остатков (Crawford and Belcher, 2014).

Выпуск демонстрирует важность как вычислительных, так и морфометрических подходов.

"Я думаю, что мы наблюдаем ренессанс морфометрических подходов, — отмечает Пуньясена. — Новые методы, используя доступ к цифровой визуализации, мощным компьютерам и машинному обучению, меняют способ сбора и анализа морфологических данных".

С развитием технологий сбор морфологических и визуальных данных ускоряется. Биометрические и биоинформатические методы позволяют анализировать их быстро, точно, последовательно и объективно, раскрывая, что данные о форме растений могут быть таким же богатым источником информации, как и генетические данные.