拓扑表型构成叶脉网络表型空间的一个新维度
定量方法
2016-06-23 v3
摘要
被子植物的叶片包含高度复杂的叶脉网络，由递归嵌套、层次化组织的环构成。我们基于嵌套环的拓扑结构，描述了网状维管网络的一种新表型性状。该表型性状编码的信息与广泛使用的几何表型性状正交，从而构成了叶脉表型空间的一个新维度。我们将该度量应用于一个包含 186 片叶和小叶、代表 137 个物种（主要来自橄榄科）的数据库，揭示了即使在这单一科内也存在多样的拓扑网络性状。我们表明，通过从拓扑和几何计算“叶脉指纹”，拓扑信息能显著改善从碎片中识别叶片的效果。此外，我们提出了一个现象学模型，表明拓扑性状可由每片叶子发育过程中特有的噪声效应来解释，这些效应将其印记留在了最终网络上。这项工作为超越简单几何性状（如叶脉密度）的叶片定量识别新技术开辟了道路，并可直接应用于其他平面或亚平面网络，如脑部血管。
引用
@article{arxiv.1507.04487,
title = {Topological phenotypes constitute a new dimension in the phenotypic space of leaf venation networks},
author = {Henrik Ronellenfitsch and Jana Lasser and Douglas C. Daly and Eleni Katifori},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.04487},
year = {2016}
}