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高光谱成像在无脊椎动物上的应用

日期: 2020-07-29
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高光谱成像在无脊椎动物上的应用

近端成像遥感技术可根据特定的外部反射特征对生物体进行表征和特征描述。这些成像技术引起了人们的关注,并广泛应用于植物和动物的生态、系统、进化以及生理研究中。然而,重要的因子可能会影响质量和体反射率特征的一致性,从而影响这些技术作为非侵入式表型和特征的部分能力。我们从3种昆虫中获得了高光谱体反射率,并研究了制备程序和保存时间如何影响反射率对性别,来源和年龄响应的能力。辐射光谱的不同部分对制备程序和保存时间的敏感性差异很大。基于3个昆虫物种的研究,我们成功确定了特定的辐射区域,基于以下两个方面,表型形状变得更加明显:(1)用蒸馏水轻轻清洗博物馆标本,或(2)用70%的乙醇杀死并保存昆虫标本。杀死和保存程序的标准化将极大地提高近端成像遥感技术在表征和研究无脊椎动物生态和进化上的能力。


【材料】83个叶蝉标本(41个雌性和42个雄性)(半翅目:叶蝉科),来源于西北农林科技大学昆虫博物馆。获取所有标本清洁前后的高光谱图像。新捕获的实验室饲养的西花蓟马标本,最初是2007从中国农业科学院蔬菜花卉研究所温室中甜瓜上采集的。新捕获的褐飞虱标本(半翅目:飞虱科)来自浙江省农业科学院稻田的实验室饲养群体。


【光谱成像】在标本上方20厘米安装推扫式高光谱相机(PIKA XC,Resonon),并在人工照明下以50 px/mm2的空间分辨率采集光谱图像。

高光谱成像在无脊椎动物上的应用

蒸馏水清洗前后叶蝉雄性和雌性代表图像(a)。在波长435-1008 nm范围的211个光谱带的平均反射率曲线(b)。211个清洁效果方差分析的F值(不同性别),超过4.0时等于P<0.05。

高光谱成像在无脊椎动物上的应用

叶蝉清洗前(a)后(b),在来源(省)、性别和年份组(储存年限)3个处理下的211个平均反射率(波长435-1008 nm范围的211个光谱带)方差分析的F值。由于自由度不同,在0.05水平下,每个处理因子的F值显著性有所不同:来源=2.40,性别=3.5,年份组=2.50(相同颜色的虚线表示)。清洁前后,在621 nm(c)和471 nm处(d)平均光谱分别对年份组合来源的响应。

高光谱成像在无脊椎动物上的应用

西花蓟马幼龄雌性(a)和雄性(b),老龄雌性(c)和雄性(d)用5种不同的方法杀死后在波长435-1008 nm范围的211个光谱带的平均反射率分布曲线。


高光谱成像在无脊椎动物上的应用

西花蓟马211个平均反射率(波长435-1008 nm的211个光谱带)方差分析的F值。我们研究了5种杀死方法在检测反射率对年龄(幼龄vs老龄)(a)和性别(b)响应能力上的影响。F值>4.0即在0.05水平上显著(黑色虚线)。

高光谱成像在无脊椎动物上的应用

褐飞虱(基于3种杀死方法)雌性和雄性的平均反射率分布曲线(a)。3个杀死方法中每种方法的211个平均反射率(波长435-1008 nm的211个光谱带)方差分析的F值(b)(性别作为处理因子)。F值>4.0即在0.05水平上显著。褐飞虱(70%酒精杀死)211个平均反射率(波长435-1008 nm的211个光谱带)方差分析的F值(c)(性别和保存时间作为处理因子)。由于自由度不同,在0.05水平下,每个处理因子的F值显著性有所不同:性别=4.0,保存时间=10.0(相同颜色的虚线表示)。


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