Multispectral görüntüleme ve Uzamsal-Spektral Makine öğrenimini kullanarak bitki virüs enfeksiyonlarının erken tespiti üzerine bir makale

24 Şubat 2022

Özgün Makale Adı : Early detection of plant virus infection using multispectral imaging and spatial–spectral machine learning

Yazarlar : Peng, Y., Dallas, M.M., Ascencio-Ibáñez, J.T. et al. Early detection of plant virus infection using multispectral imaging and spatial–spectral machine learning. Sci Rep 12, 3113 (2022).

DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-022-06372-8


Uzamsal veri ve Spektral veri nedir?


Uzamsal veri ; bir görüntünün ya da veri setinin coğrafi konumuna ya da yapısına ait veri iken
Spektral veri ; Farklı dalga boylarındaki ışığın incelenen nesne tarafından emilme-yansıtılma miktarına ilişkin verileri ifade eder.


Cassava (Manyok) kahverengi çizgi virüsü, cassava üretimine darbe vurabilecek önemli bir viral hastalıktır. Aslında diğer tüm bitki hastalıklarında olduğu gibi CBSD’nin erken teşhisi daha iyi ürün yönetimi ve daha iyi mücadeleyi sağlar. Hali hazırdaki teknikler yoğun emek gerektiren ve çoğu zaman hatalı sonuçlar verebilen laboratuvar cihazları gerektirir. Makaleyi yazan araştırıcılar el tipi aktif bir multispektral görüntüleme cihazı geliştirdiler. (a handheld active multispectral imaging (A-MSI) device) Bu cihazdan elde edilen verileri de makine öğrenmesi ile birlikte kullanarak gerçek zamanlı bir erken tanı cihazı yapmış oldular. Aktif Multispectral görüntüleme cihazının, pasif MSI cihazından temelde farkı ve avantajı gelişmiş spektral sinyal/gürültü oranı ile Temporal (zamansal) tekrarlanabilirliktir. Makine öğrenmesinde Informasyon birleştirme teknikleri kullanılarak, aktif multispectral görüntüleme ile elde edilmiş olan uzamsal (spatial) ve spektral bilgiler; sağlıklı ve CBSD+ bitkilerin hem duyarlı hem tolerant çeşitlerine inokulasyondan 28 gün gibi kısa bir süre sonra ayrımının yapılabilmesini sağlar. Sözkonusu cihazın uygulamaları çiftçilerin sağlıklı bitkilere ulaşma şansını artırır ve Afrika kıtasında CBSD kaynaklı verim kayıplarını engelleyebilir. Ayrıca yazarlar cihazın başkaca abiyotik ve biyotik stres unsurlarının tespiti için kullanılabileceğini düşünüyorlar. Malum, gerçek dünyada bitkiler bir sürü çevresel, patojen ve çoklu zararlı tehtidi altındadırlar.

Deneme 2’ye ait enfeksiyon sonuçları. (a) TME204 bitkisinin yapraklarına ait 7, 28, 52 ve 87 dpi. lık görüntüler. Her yaprak için simptom skorları parantez içindedir. Beyaz oklar simptom skoru 2 olan örneklerin karakteristik soluk sarı lekelerini göstermektedir. (b) 7 ve 87 günler arası ortalama skorlar (c) Total RNA extractlarının End-point RT-PCR izolatları; Muamelesiz (U), yalancı inokulasyon (M), ve UCBSV-aşılanmış bitkinin 88 dot per inch görüntüsü. Üst panelde UCBSV’ye karşılık gelen 445-bp’lik bir bant gösterilmektedir. Alt panel pozitif kontrol görevi görmektedir.

(a) Araştırmacılarca geliştirilmiş A-MSI sistemi ve (b) bu sisteme ait LED halka ile sensör and sensör odacığı (sensing chamber)

Sharable link :

https://rdcu.be/dBcEX


Telif : This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons CC BY license, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. You are not required to obtain permission to reuse this article.

“Bitkilerdeki viral enfenksiyonların hızlı tanılaması için micro-XRF ve portable-XRF araçlarının birlikte kullanımı: Vaka Çalışması – Çiçekli dişbudakta(Fraxinus ornus L) ASa-Virüs “

1 Eylül 2023

Makale orjinal adı : “Combining micro- and portable-XRF as a tool for fast identification of virus infections in plants: The case study of ASa-Virus in Fraxinus ornus L.”

Yazarlar : Carlo Porfido, Kira Köpke, Ignazio Allegretta, Martina Bandte, Susanne von Bargen, Malgorzata Rybak, Gerald Falkenberg, Tanja Mimmo, Stefano Cesco, Carmen Büttner, Roberto Terzano

DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2023.124680


  • Micro-XRF, Sağlıklı ve ASa-Virüslü yapraklar arasındaki elementel homeostaz dengesizliğini gösterebilir.
  • Yapraklardaki Ca ve P konsantrasyonları ASa-Virüs ile enfekte Çiçekli dişbudak yapraklarında korelasyon gösterir.
  • Portable-XRF ve K:Ca oranları kullanılarak erken in-situ enfeksiyonları tespit edilebilir.

Bitki virüsleri mikro ve makro besin elementlerinin enfekte bitkideki konsantrasyonlarını odunsu bitkilerde etkileyebilirler. Bu olay doğrudan patojen faaliyeti ya da bitkinin patojene karşı gösterdiği fizyolojik tepki sonunda da olabilir. Bu çalışmada Fraxinus ornus L bitkisinin enfekte (simptomatik) ve sağlıklı (asimptomatik) yaprakları arasında büyük farklılıklar gözlendi. ASaV+ (simptomatik) örneklerde; Fosfor, Kükürt ve Kalsiyumda ciddi miktarda azalma, Potasyum miktarında ise bilakis artış (yoğunlaşma) gözlenmiştir.

139 simptomatik ve asimptomatik yaprak örneği 3 yıl boyunca Potasyum ve Kalsiyum miktarları bakımından portable-XRF cihazı ile incelendi, bu çalışma sonucu K:Ca oranının simptomatik örneklerde kayda değer miktarda fazla bulunduğu gözlendi. Bu eğilim bütün örneklerde ve 3 yıl boyunca gözlendi.

Araştırmacıların yorumuna göre; K:Ca oranı, ASa-Virus için diğer simptomlarla birlikte hızlı, ucuz, indirekt, non-invasive bir teşhis yöntemi olarak kullanılabilir.

Kaynak : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914023004319

For all open access content, the Creative Commons licensing terms apply.