虚拟模型为草族提供真实知识

花和其他植物部分的结构代表了丰富而复杂的植物信息来源，具有回答各种分类学、进化和生态学问题的巨大潜力。随着计算方法在生物学研究中变得越来越重要，迫切需要将这些信息转换成易于处理的数字数据进行分析。在最近发表在《植物科学应用》杂志上的一项研究中，Phillip Klahs和他的同事提出了一种创建植物结构的高质量三维(3D)数字表示的方法。他们通过创建禾本科三种花的模型证明了这项技术的有效性。

众所周知的风草和花由于它们的小、紧凑和隐蔽的结构，很难研究。“禾本科植物经常被低估为开花植物。分类的关键很难，多样性有很多种。因为它们是风媒传粉，所以花朵被贴上‘不华丽’的标签，”爱荷华州立大学的研究生克拉斯说。这项研究的作者。这些结构的3D数字表示可以帮助植物学学生学习通过花的结构来识别不同种类的草。“我个人最喜欢的应用是给标准植物学带来一些爱。我真的想帮助人们对挖掘植物感到兴奋，特别是像草和莎草这样可怕的植物，”克拉斯说。

在课堂之外，神秘的草之花具有重大的经济意义，因为它们的适当授粉将导致水稻、小麦和玉米等谷物的生产。“这可能会对农业产生巨大影响。了解种子群体和一些谷物的受精条件在生物学和经济学上都是有价值的，”Klahs说。他还指出了相反的应用，并指出“风传杂草很多，知道它们的扩散和性时间也很重要。”

Klahs和他的同事开发的技术包括用光学显微镜拍摄薄植物材料的图像，并用计算机辅助设计(CAD)软件将这些二维图像重建为3D模型；您可以在视频中观看3D建模步骤的动画。该方法相对于用于创建植物结构的3D模型的现有技术具有几个优点，例如光学摄影测量和X射线断层摄影。它比X射线断层扫描便宜，同时还能生产出可用的显微镜载玻片。与光学摄影测量不同，它产生花的内部结构模型。

近几十年来，随着植物信息如DNA或蛋白质序列的数字化，席卷植物学的生物信息革命已经发生。更具挑战性的是以一种更具成本效益和更精确的方式数字化地表示植物的解剖和形态。然而，植物解剖学的详细表示中包含的信息可以回答DNA无法解决的问题，例如有效风传播的环境决定因素。

本研究引入的技术有助于推动植物形态学进入数字化时代。这里报道的植物结构的高质量3D数字表示表明，一旦被创建，它可以被全世界的科学家和教育工作者随意地廉价而容易地使用。创建这些模型的科学家可能没有想到它们所有的潜在用途，就像过去几十年的DNA序列数据一样。至于Klahs，他“正在采用一种系统的方法，使用3D模型来解决宏观进化问题，并展示草花有多漂亮的副作用。”

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