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Previous issue date: 2014-05-21 / Amazon species identification in different ontogenetic stages by near infrared spectroscopy
Precise identification of species requires high level of knowledge by taxonomists and
presence of reproductive material. This represents a major limitation for those working with
seedlings and juveniles, which differ morphologically from adults and do not bear
reproductive structures. Near-infrared spectroscopy (FT-NIR) was previously shown to be
effective in species discrimination of adult plants, so if young and adults have the same
spectral signature, discriminant functions based on FT-NIR spectra of adults can be used to
identify young. We tested this with a sample of 419 plants in 16 species within Protium and
Crepidospermum (Burseraceae). We obtained 12 spectral readings per leaf, from adaxial and
abaxial surfaces of dried leaves and compared the rate of correct predictions of species with
discriminant functions for different combinations of readings. We obtained an average, over
all species, of 75% correct identifications of young plants by discriminant equations
developed based only on adults, when the most informative wavelengths were selected. Most
species were well predicted (75-100% correct identifications) and only three had poor
predictions (27-60%). This occurred despite of the spectra of young individuals being distinct
of those of adults when species were analyzed individually. When young and adults
individuals are included in the same discriminant function, correct predictions of external
samples attained 99%. Some of the poorly predicted species were re-evaluated by an expert in
the family in a blind procedure and proven to be a mixture of samples in different species.
Even considering some limitations, concluded that FT-NIR has a high potential in
identification of species even in different ontogenetic stages.
Key words:
Burseraceae, leaves, species discrimination, FT-NIR, ontogenetic stages / A identificação das espécies de plantas exige um alto nível de conhecimento de taxonomistas
e a presença de material reprodutivo. Isso representa uma das grandes limitações para quem
trabalha com plântulas e juvenis, os quais diferem morfologicamente dos adultos e ainda não
apresentam estruturas reprodutivas. Estudos prévios demonstraram que a espectroscopia do
infravermelho próximo (FT-NIR) é eficaz na discriminação de espécies de plantas em estádio
adulto, logo se indivíduos jovens e adultos possuirem uma assinatura espectral semelhante,
funções discriminantes baseadas em leituras espectrais de indivíduos adultos poderiam ser
usadas para identificar plântulas e juvenis. Testamos isto com uma amostra de 429 espécimes
de 16 espécies dentre os gêneros Protium e Crepidospermum (Burseraceae). Para isso
coletamos 12 leituras espectrais, abaxial e adaxial, de folhas secas e comparamos as taxas de
predições corretas das espécies para diferentes conjuntos de dados e modelos discriminantes.
Obtivemos uma média, sobre todas as espécies, de 75% de acertos nas identificações dos
jovens quando as funções discriminantes foram construídas com base nos adultos e com a
seleção dos comprimentos de onda mais informativos. A maior parte das espécies foi bem
predita (75-100% de identificações corretas) e apenas três espécies tiveram baixas predições
(27-60%). Isso ocorreu devido os espectros dos jovens serem distintos dos espectros dos
adultos quando as espécies foram analisadas individualmente. Quando jovens e adultos foram
incluídos na função discriminante, amostras externas foram preditas corretamente, alcançando
99% de acerto. Algumas das espécies mal preditas foram novamente avaliadas por um perito
da família por um procedimento cego e comprovou-se uma mistura de amostras de diferentes
espécies. Mesmo considerando algumas limitações, concluimos que a FT-NIR tem um
elevado potencial na identificação de espécies, mesmo em diferentes estádios ontogenéticos.
Palavras chave:
Burseraceae, folhas, discriminação de espécies, FT-NIR, fases ontogenéticas
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2339 |
| Date | 21 May 2014 |
| Creators | Lang, Carla |
| Contributors | Costa, Flávia R. C., Camargo, José Luís C. |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Ciências Biológicas (Botânica), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -4946571689165666571, 600, 600, 3806999977129213183 |
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