Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Redaktorların qeydləri
GIST
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Hiperspektral əksetmə və gen ifadəsinin nizamlanmış kanonik korrelyasiyaları. Müəllif: Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02696-1
Xüsusilə meşə yanğınlarına meylli ərazilərdə quraqlıq və xəstə floranın vaxtında müdaxiləsi və müalicəsi üçün meşə sağlamlığının azalmasının erkən aşkarlanması çox vacibdir. Lakin, çox gec olmamışdan əvvəl bütün ekosistem sağlamlığının etibarlı ölçüsünü əldə etmək meşə ekoloqları üçün davam edən bir problemdir.

Ənənəvi nümunə götürmə bütün meşə tədqiqatları üçün çox əmək tələb edir, müasir genomika isə aktiv genləri dəqiq müəyyən edə bilsə də, genişmiqyaslı tətbiq üçün hələ də çox bahadır. Məsafədən zondlama göydən yüksək qətnaməli bir həll təklif edir, lakin hazırda məlumatların təhlili üçün məhdud paradiqmalar əldə edilən görüntülərin kifayət qədər erkən olduğunu göstərmir.

Əks olunmanın gen ifadəsi ilə əlaqələndirilməsi
Notre Dame Universitetinin tədqiqatçılarının Communications Earth & Environment jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırması meşə sağlamlığının daha əhatəli mənzərəsini ortaya qoyur. Tədqiqat göstərir ki, peyk şəkillərindən əldə edilən spektral əksetmə müəyyən genlərin ifadəsi ilə uyğun gəlir.

Əksetmə , görünən və yaxın infraqırmızı diapazonda yarpaq materialından nə qədər işığın əks olunduğunu və hansı xüsusi dalğa uzunluqlarında əks olunduğunu göstərir. Əks olunan işığın daxil olan işığa nisbəti kimi hesablanan və xüsusi sensorlar istifadə edilərək ölçülən əksetmə məlumatları, yarpağın tərkibinə və vəziyyətinə xas olan unikal bir işarəni ortaya qoyur.

Tədqiqata rəhbərlik edən Notre Dame Universitetinin Ətraf Mühit Tədqiqatları Mərkəzinin (UNDERC) Gillen direktoru Neytan Svenson bildirib ki, “Bu, meşə sağlamlığının monitorinqində inqilab etmək potensialına malikdir. Əks olunmanı gen ifadəsi ilə əlaqələndirməklə, meşə sağlamlığının azalmasının erkən göstəricilərini müəyyən edən və onları hüceyrə səviyyəsində baş verən real dəyişikliklərlə əlaqələndirən genomik səviyyədə meşə sağlamlığının real vaxt ölçüsünü əldə edə bilərik.”

Əksetmə həm fiziki, həm də kimyəvi yarpaq xüsusiyyətlərinin güclü bir göstəricisi olsa da, bu xüsusiyyətləri bilməyin faydası onların molekulyar mənşəyini təyin etmək imkanı olmadan məhduddur.

Gillen, UNDERC-in direktoru və tədqiqatın aparıcı müəllifi Nathan Swenson. Müəllif: Barbara Johnston/Notre Dame Universiteti

Sahədə əlaqənin sınaqdan keçirilməsi
Biologiya Elmləri Departamentinin professoru Svenson bildirib ki, “İndi bütün meşə üzərindən təyyarə ilə uçmaq və hər bir ağacın örtüyünün xüsusiyyətlərini tez bir zamanda sənədləşdirmək imkanımız var, lakin müəyyən bir ağacın vəziyyəti haqqında əslində nə deyə biləcəyimiz hələ də olduqca sadədir. Beləliklə, biz bundan kənara çıxmaq və soruşmaq istədik: Bir yarpağın əks olunması ilə onun gen ifadəsi arasında əhəmiyyətli bir əlaqə varmı?”

Qısacası, cavab bəlidir.

Swenson, aspirantların və doktoranturadan sonrakı alimlərin köməyi ilə Universitetin Viskonsinin şimalındakı və Miçiqanın Yuxarı Yarımadasındakı UNDERC tarla sahəsində iki geniş yayılmış ağac növündən – şəkər ağcaqayın və qırmızı ağcaqayın – yarpaq nümunələri topladı.

Toplama nöqtəsində, nümunə qorunub gen ifadəsi təhlili üçün emal edilməzdən əvvəl hər bir yarpağın səthinin əks etdirmə məlumatları ölçülmüş və qeyd edilmişdir. Bu təhlil suyun reaksiyası , quraqlıq, fotosintez və bitki-zərərverici və ya bitki-patogen qarşılıqlı təsirləri ilə əlaqəli genlərə yönəlmişdir. Əks etdirmə məlumatları həmçinin müəyyən bir yarpaq tərəfindən əks olunan və ya udulan işığın dalğa uzunluqlarını müəyyən etmək üçün də emal edilmişdir.

Təhlil edilən genlərin yarısından çoxunda tədqiqatçılar spesifik əks etdirmə dalğa uzunluqları ilə güclü bir korrelyasiya aşkar etdilər . Bu o deməkdir ki, sorğu edilən ağacların əksəriyyətində müəyyən bir gen ifadə edən yarpaqları eyni geni ifadə edən digər yarpaqlarla eyni “imza” dalğa uzunluqlarını əks etdirir və ya udur.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

e-poçt
Bütün meşələrə qədər genişlənmə
“Biz bunu burada kiçik miqyasda etdik, lakin yüzlərlə və minlərlə ekoloji cəhətdən əhəmiyyətli genin əks olunmadan ifadəsini proqnozlaşdırmaq potensialı böyükdür”, – deyə Svenson bildirib. “Biz Beynəlxalq Kosmik Stansiyadakı sensorlar vasitəsilə bütün meşələri genom miqyasında izləyə bilərik.”

Bu yeni müəyyən edilmiş korrelyasiyanı bütün meşələrə tətbiq etmək üçün Swenson əvvəlki tədqiqatları genişləndirməyə çalışır. PLOS Biology jurnalında dərc olunmuş 2024-cü il tədqiqatında Milli Ekoloji Rəsədxana Şəbəkəsi üçün ağac növlərinin xəritələri yaratmaq məqsədilə peyk şəkilləri süni intellektlə işləyən hesablama şəbəkələri ilə birləşdirilib.

Swenson da daxil olmaqla çoxtəşkilati bir qrup tərəfindən hazırlanmış süni intellekt modeli, sensorlar tərəfindən toplanan bütün meşə örtüyünün şəkillərindən istifadə edərək müəyyən ağacları növlərə görə müəyyən etmək üçün öyrədilə bilər. Əksetmə və gen ifadəsi məlumatları ilə birlikdə qatlandıqda, model, növünə, əksetmə imzasına və həmin növ üçün gen ifadəsi xəritəsinə əsaslanaraq tək bir ağac üçün tam bir profil yaratmaq potensialına malikdir. Bunu etmək, tədqiqatçılara müdaxilə üçün mübarizə aparan fərdləri və ya qrupları daha səmərəli şəkildə ayırmağa imkan verərdi.

“Yarpaq səviyyəsində yaratdığımız bu modelləri götürüb təyyarədən və ya peykdən olsun, əks etdirmənin yeni məlumat dəstlərinə tətbiq edə bilərsiniz. Daha sonra milli meşə miqyasında gen ifadəsi xəritəsi qura bilərsiniz”, – deyə Svenson bildirib. “Buradakı son məqsəd ağacların stress faktorlarına necə reaksiya verdiyini tez bir zamanda qiymətləndirmək üçün düzgün məlumatlardan istifadə etməkdir ki, meşə böhran nöqtəsinə çatmazdan əvvəl müdaxilə edə bilək.”

Elmi sahələr üzrə əməkdaşlıq
Belə bir iş, Universitetin Bioloji Elmlər Bölməsindəki Swenson tədqiqat qrupunun üzvləri olan məsafədən zondlama, genomika və ekologiya üzrə mütəxəssislərin töhfəsini tələb edir. Nature Communications tədqiqatının həmmüəllifləri arasında postdoktorant alim Yanni Chen, aspirant Alexander Cox və keçmiş aspirantlar Logan Monks və Vanessa Rubio var.

Svenson dedi: “Bu iş tamamilə fərqli sahələrdən olan alimlər, ekoloqlar, genomistlər və məlumat alimləri ilə birlikdə bir masada oturub eyni suala fərqli bucaqlardan yanaşmadan irəli gəlmədən baş vermir. Bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün bütün fərdi gücümüzün bir araya gəlməsinə ehtiyacımız var.”

Daha çox məlumat: Yanni Chen və digərləri, Yarpaq hiperspektral əks olunmasının gen ifadəsinə bağlanması, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02696-1

Jurnal məlumatları: Kommunikasiyalar Yer və Ətraf Mühit , PLoS Biologiyası , Təbiət Kommunikasiyaları

Notre Dame Universiteti tərəfindən təmin edilir