3D-визуализация открывает дверь в удивительную сложность листа

Новые технологии визуализации и моделирования глубоко трансформируют науку о растениях. Эти инструменты позволяют учёным заглянуть внутрь листа с невообразимой для прошлого поколения чёткостью и разрешением.

Недавно команда австралийских и американских учёных продемонстрировала, как трёхмерная (3D) визуализация теперь может воспроизвести внутреннюю реальность листа, включая динамические процессы обмена углеродом и водой.

Профессор Джон Эванс из Исследовательской школы биологии Австралийского национального университета (ANU) отметил, что хотя листья и клетки растений трёхмерны, биологи используют сильно упрощённые 1D или 2D модели, избегая сложной и прекрасной 3D-реальности.

«Лист — это удивительно сложный ландшафт, где вода и газы движутся во многих направлениях в зависимости от таких переменных, как температура, качество света и ветер. 3D-изображения дают понимание того, что происходит на самом деле», — сказал профессор Эванс.

Изображения создаются из биологических образцов путём интеграции 2D-измерений листа для создания 3D-объёмов и поверхностей. Это трёхмерное представление обеспечивает анатомически корректную основу для моделирования и биофизических симуляций, давая динамический взгляд на процессы внутри клеток и тканей растений.

«В этой статье мы показываем огромный потенциал, который может дать принятие 3D-сложности для улучшения нашего понимания листьев на разных уровнях биологической организации, включая использование этих знаний для повышения фотосинтетической продуктивности сельскохозяйственных культур», — сказала профессор Маргарет Барбур из Сиднейского университета.

Учёные прогнозируют, что используя совместный подход, они смогут в течение следующего десятилетия ответить на ключевые вопросы о том, как трёхмерное пространственное расположение органелл, клеток и тканей влияет на фотосинтез и транспирацию.

Исследование было недавно опубликовано в международном журнале Trends in Plant Science.