等级 B2 – 中高级CEFR B2
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及早发现森林健康恶化有助于及时干预，但传统的实地取样难以覆盖整片森林，全面基因组学检测成本又很高；而现有遥感方法虽然覆盖面广，却常常无法提供足够早期或细致的信息。在这样的背景下，University of Notre Dame的团队（由NASA资助）开展了相关研究并将成果发表在《Nature: Communications Earth & Environment》。
研究者在叶片表面测量了光谱反射率（反射光与入射光的比率），包括可见光和近红外波段，然后对同一叶片进行了基因表达分析。样本来自威斯康星北部和密歇根上半岛的UNDERC野外站点，研究对象为糖槭和红槭。基因检测聚焦于与水分响应、干旱、光合作用以及植物与害虫或病原体相互作用相关的基因。
结果表明，对超过一半被分析的基因，研究团队在特定反射波长上发现了强相关性，意味着表达特定基因的叶片往往有一致的光谱特征。Nathan Swenson（UNDERC主任、第一作者）认为，这可以允许仅凭反射率预测数百到数千个具有生态学意义的基因。
为实现大规模应用，研究者提出将树种地图与反射率-基因模型叠加。参考一项2024年发表在PLOS Biology的研究（该研究用卫星影像和人工智能绘制了树种地图），叠加这些数据后可利用飞机、卫星甚至国际空间站上的传感器，在整片森林范围内绘制基因活动分布，从而实现基因组规模的快速应激评估并在危机发生前采取干预。
- 测量：叶片表面反射率（可见光与近红外）
- 检测：基因表达，含水分和干旱响应基因
- 目标：在大范围内绘制基因活动并早期干预
难词
- 光谱反射率 — 反射光与入射光强度的比率
- 基因表达 — 细胞将基因信息转化为产物的过程
- 近红外 — 肉眼看不见的较长波长的光
- 反射率-基因模型 — 用反射率预测基因活动的数学模型
- 基因组规模 — 涵盖全部或大部分基因的范围
- 应激评估 — 对生物遭受压力情况的评价
- 卫星影像 — 由卫星拍摄得到的地面图像
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讨论问题
- 如果用反射率监测森林基因活动，可能对森林管理有什么好处和限制？请举一两点说明。
- 在将树种地图与反射率-基因模型叠加时，数据准确性可能影响结果。你认为哪种不准确最重要？为什么？
- 这种方法在实际应用前还需要哪些额外验证或步骤？请列出两项并说明原因。
