Peneliti biologis menggunakan spektrometri untuk membedakan spesies hawthorn.
Di belakang duri dan bunga putih atau merah muda kecil mereka, hawthorn menyembunyikan teka -teki ilmiah yang nyata. Dengan hampir 300 spesies di Amerika Utara, semak -semak umum ini masih sangat sulit untuk diidentifikasi, bahkan untuk spesialis.
Étienne Léveillé-Bourret, Profesor Biologi dan Kurator Marie-Victorin Herbarium, dan mahasiswa doktoralnya Marc-Aurèle Vallée telah mengembangkan metode inovatif yang dapat mengubah situasi dan berkontribusi pada identifikasi spesies yang kurang dikenal ini.
“Hawthorns berbunga sangat awal di musim semi. Kesulitannya adalah berbunga sangat cepat. Kami memiliki jendela pendek satu hingga dua minggu untuk mengidentifikasi mereka”, komentar Marc-Aurèle Vallée. Setelah jendela singkat ini, identifikasi menjadi hampir mustahil, tanpa adanya bunga atau buah, penting untuk membedakan spesies.
Kendala ini membuat inventaris keanekaragaman hayati tidak lengkap: “Tidak seperti kebanyakan spesies tanaman berbunga lainnya, ini adalah spesies yang sangat sedikit dipelajari, sering diabaikan”, katanya. Namun, beberapa bentuk lokal tampaknya menurun saat ini, terutama karena persaingan dari spesies eksotis invasif seperti Buckthorn Eropa. Hawthorn juga disukai oleh petani: duri rendah mereka dapat menusuk ban traktor dan merusak cat pada mesin. Terlebih lagi, Buckthorn memiliki keuntungan: “Ini terus melakukan fotosintesis di akhir musim dan mengumpulkan cadangan, sedangkan Hawthorn sering telah kehilangan daun mereka pada pertengahan September”, jelas Marc-Aurèle Vallée.
Di Taman Longueuil Michel-Chartrand, rumah bagi banyak spesies Hawthorn, tim étienne Léveillé-Bourret menempelkan label logam ke semak-semak untuk membuatnya lebih mudah untuk mempelajari dan memantau individu yang sama dari satu musim ke musim berikutnya.
Untuk mengatasi kesulitan identifikasi ini, para ilmuwan telah lama mengandalkan herbarium yang mereka buat. “Kami mengumpulkan cabang, bunga dan daun. Kami juga mencatat keberadaan duri, arsitektur semak, yang kami rekam pada label herbarium”, menggambarkan Marc-Aurèle Vallée.
Spesimen ini kemudian dikeringkan dan disimpan di herbarium Marie-Victorin dari Université de Montréal, menambah koleksi yang dimulai pada 1900-an oleh Brother Marie-Victorin.
“Pada saat itu, Montreal adalah salah satu pusat hawthorn di dunia. Para ahli botani bahkan datang dari Amerika Serikat untuk mempelajarinya,” kata Étienne Léveillé-Bourret. “Para ahli botani ini menemukan dan menggambarkan spesies, seperti Kanada Hawthorn, yang tampaknya sangat melimpah di wilayah Montreal. Hari ini, banyak dari spesies ini telah menurun cukup bagi kita untuk khawatir tentang kelangsungan hidup mereka. Memiliki akses ke koleksi historis membantu kita sangat mengetahui di mana dan apa yang harus dicari,” jelasnya.
Tapi apa itu spesies?
Mengidentifikasi hawthorn lebih dari sekadar melihat daun atau duri. Biologi mereka memperumit tugas: “Beberapa hawthorn memiliki tiga atau empat salinan masing -masing kromosom dan juga dapat bereproduksi tanpa seksualitas, menghasilkan benih yang merupakan klon dari induk tanaman,” jelas profesor. Kekhasan ini memfasilitasi produksi ratusan atau ribuan orang dengan perbedaan genetik yang sama … tanpa harus membentuk spesies yang benar -benar berbeda.
“Ahli Botanis di Hari Marie-Victorin cenderung menyebut setiap variasi kecil spesies yang berbeda. Hari ini, kita harus menyelesaikan semuanya,” kata Marc-Aurèle Vallée. Dia sendiri mendefinisikan spesies hawthorn sebagai “garis keturunan evolusi yang berbeda yang dapat dibedakan secara morfologis dan genetik”. Dia mengakui, bagaimanapun, bahwa batas tetap kabur: “Masih ada beberapa perdebatan tentang apa sebenarnya spesies itu.”
“Barcode bercahaya” untuk membedakan mereka
Dihadapkan dengan kesulitan-kesulitan ini, Étienne Léveillé-Bourret dan muridnya muncul dengan ide orisinal: menggunakan cahaya untuk mengidentifikasi hawthorn. “Kami menganalisis bagaimana daun memantulkan cahaya dalam spektrum yang terlihat dan inframerah. Hasilnya adalah sejenis barcode bercahaya, berbeda dari satu spesies ke yang lain,” jelas Marc-Aurèle Vallée.
Teknik ini, yang dikenal sebagai spektrometri, bahkan dapat diterapkan pada spesimen lama. “Seiring waktu, warna dan karakteristik yang terlihat lainnya menghilang pada herbarium. Tetapi spektrometri masih mengungkapkan informasi kimia dan struktural dalam daun kering,” tambahnya.
Awalnya, teknologi ini digunakan untuk memetakan vegetasi hutan tropis dari drone. Tetapi kinerjanya meyakinkan tim untuk menyesuaikannya dengan Hawthorns. “Ini bekerja dengan sangat baik sehingga saya menggunakan pendekatan ini hampir lebih sering daripada laboratorium Étienne Laliberté, meskipun mereka awalnya membeli perangkat”, canda étienne léveillé-bourret.
Lebih cepat dan lebih murah dari genetika
Pendekatan ini juga memiliki keuntungan besar: biaya. “Perangkat spektrometri berharga puluhan ribu dolar, tetapi sekali diperoleh, satu-satunya biaya adalah waktu analisis. Kita dapat memproses lebih dari tiga puluh spesimen sehari,” kata Marc-Aurèle Vallée. Di sisi lain, analisis genetik dapat berharga $ 30 atau lebih per sampel, dan memerlukan penundaan beberapa minggu sebelum hasilnya diterima.
Di atas segalanya, “Barcode Spektral” kadang -kadang tampaknya berkinerja lebih baik daripada “Barcode Genetik”, yang bekerja lebih baik pada hewan. “Dengan barcode genetik, kita tahu itu adalah hawthorn, tetapi tidak selalu yang mana. Barcode spektral tampaknya melakukan pekerjaan yang lebih baik untuk membedakan mereka”, mengamati Étienne Léveillé-Bourret.
Metode yang menjanjikan untuk spesies lain
Metode ini dapat membantu menyelesaikan teka -teki taksonomi lainnya. “Hawthorn adalah kelompok yang ideal untuk menguji teknik ini, karena daunnya cukup besar untuk melakukan pengukuran. Tetapi dapat diterapkan pada banyak tanaman lain yang sulit dibedakan,” kata Marc-Aurèle Vallée.
Bagi peneliti, di luar klasifikasi, salah satu masalahnya adalah konservasi. “Tidak masalah apakah kita menyebut entitas ini spesies atau genotipe, mereka adalah bagian dari keragaman yang ingin kita lindungi. Dan ini kemudian dapat berdampak pada ekosistem, dengan menampung berbagai serangga atau patogen. Dan bahkan langsung pada kesehatan kita, mengingat bahwa hawthorn banyak dipelajari untuk potensi obat mereka.”
