Корреляция спектральной отражательной способности листьев с экспрессией генов открывает новые возможности для мониторинга лесов

Исследователи из Университета Нотр-Дам установили прямую корреляцию между спектральной отражательной способностью листового покрова и экспрессией специфических генов у растений. Эта научная работа, опубликованная в издании Nature: Communications Earth & Environment, позволяет использовать спутниковые данные спектрального анализа для получения информации о молекулярном состоянии флоры. Потенциально, это дает возможность сигнализировать о стрессе у деревьев задолго до появления видимых признаков ухудшения состояния.

Исследование проводилось на образцах листьев сахарного клена (Acer saccharum) и красного клена (Acer rubrum) в лесных массивах Северного Висконсина и Верхнего полуострова Мичигана. Ведущий исследователь Натан Свенсон, руководитель Исследовательского центра окружающей среды Университета Нотр-Дам (UNDERC), сообщил о сильных взаимосвязях между определенными длинами волн отраженного света и генами, связанными с реакцией на засуху и взаимодействием с вредителями. Анализ показал, что для более чем половины исследованных генов существует четкая корреляция с конкретными спектральными характеристиками, что позволяет создать уникальный молекулярный «отпечаток».

Методология открывает возможность для геномно-масштабного мониторинга лесных экосистем с помощью сенсоров, размещенных на таких платформах, как Международная космическая станция (МКС), что подтверждается финансированием от NASA. В то время как традиционный отбор проб и геномика остаются трудоемкими и дорогостоящими для обширных территорий, дистанционное зондирование теперь может предоставить данные с большей глубиной. Это исследование дополняет существующие космические миссии, такие как GEDI, работающие с МКС для картографирования биомассы, добавляя молекулярный уровень понимания.

Интеграция этих спектральных данных с существующими картами видового состава деревьев, основанными на искусственном интеллекте, позволяет формировать исчерпывающие профили для каждого дерева. Это обеспечивает возможность своевременного и целенаправленного вмешательства при обнаружении признаков угасания здоровья леса, что критически важно для поддержания биомассы и углеродного баланса. Новый метод позволяет перейти от простого документирования физических свойств к оценке молекулярных процессов, лежащих в основе устойчивости лесов к стрессорам, таким как засуха и вредители.