光谱学和Kubelka-MUNK理论检查花色

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荷兰格罗宁根大学的研究人员将物理学和生物学结合起来，对花的反射光谱进行定量分析。

关于智利风汶花的着色的最新工作对传染案和植物之间的关系以及进化生物学研究具有重大影响。此外，这项工作提高了我们对光散射和色素沉着的理解，以及为此添加有价值的反射谱数据Nolana paradoxa到世界的参考光谱数据目录。

应用生物学与物理学

Kubelka-Munk层堆栈理论对植物着色分析的应用还具有与材料，涂料，染料和涂料相关的工业和商业影响;亚博网站下载特别是在汽车和汽车零部件的世界制造和半导体制造中。

花瓣解剖和堆模型

人们在研究植物的物理结构，特别是花的颜色方面付出了大量的努力，这在很大程度上是因为传粉者信号之间的关系。格罗宁根生命进化研究所(Groningen Institute for Evolutionary Life)的植物生理学教授卡斯帕·j·范德科伊(Casper J. van der Kooi)博士做了大量工作，以进一步定量分析光的相互作用，以解释花的颜色。

培养基的外层皮层和内部着色层和光散射层一起组成花的花瓣。入射光通过特定波长内的颜料层选择性地吸收，而空泡和光散射结构在所有方向上反向散射入射光。当从多个角度观察时，通过该漫反射率产生一致的视觉效果。

在他的最新工作中，与Groningen大学的Zernike Mational，Groningen大学的Zernike Institute博士博士博士博士博士，van der Koois博士学习了智利风铃草，亚博网站下载Nolana paradoxa它有明显的颜色区分，在未着色的背面(下)表面和饱和的，鲜艳的紫色的正面(上)表面。

早些时候努力解释植物内的光相互作用，以产生花卉颜色依赖于几何光学器件，但是植物结构不是均匀的，使光学分析不方便。另外，这些方法需要了解重要的光学参数，例如部件结构的折射率和吸收系数;然而，植物样本的光学常数，例如这些植物样本在现有的知识体内不可用。或者，用于吸收和漫射散射介质的Kubelka-Munk理论使得能够导出来自测量的传输和反射光谱的吸收和散射系数。

Stavenga和van der Kooi在早期的工作中成功地使用了这种方法，利用Kubelka-Munk理论，将植物叶片作为一堆吸收和反射板来估计叶绿素含量的非侵入性方法。在此相关光谱中，分析工作为花的着色策略的比较和未来的定量分析奠定了基础。

方法和结果

博士。Van der Kooi和Stavenga通过开发一种将花瓣作为一叠层处理的光学模型描述了花色，然后使用Kubelka-Munk理论用于将散射散射和吸收介质的层。该方法使用组合的堆叠反射率和传输光谱。它能够基于对层的数量和相对厚度的认识来估计每个层的反射率和透射光谱。

这些研究人员通过在放大率下检查风铃草花瓣的横截面来测量颜料的分布和物理结构，并发现了Nolana paradoxa花瓣具有着色，强烈散射的性叶蛋白层和未呈现的中度反射性厌氧层。

研究人员通过采用氘 - 卤素灯（Avalight-D（H））来捕获光学层测量来提供光线通过光纤到积分球(AvaSphere-50-Refl)。通过将花冠(一朵花的花瓣的总和)放置在球体中并进行定向照明，反射的光随后被另一根光纤捕获并收集AvaSpec-ULS2048XL-USB2光谱仪使用2048像素背部变薄CCD图像传感器。

然后，使用Kubelka-Munk吸收堆叠层模型来分析Corolla的该测量的传输和反射光谱，以估计观察到的花瓣内部层的传输和反射光谱。

随后的测量试图通过分别测量着色近轴层的吸收光谱和未着色近轴层的反射特性来验证层叠加理论的结果。这些随后在隔离层上进行的实验似乎证明了利用叠加层建模所得到的谱分析。

结论和持续研究

Casper van der Kooi和Doekele stavga极大地提高了我们对植物如何利用光的理解。该团队与其他经常参与研究的人一起，不断增加的工作，已经研究了光的物理相互作用，使花朵呈现出五颜六色的外观，以及花朵的光谱显示如何受到授粉者竞争的影响。

对Kubelka-Munk方法有效性的研究可能会对堆栈计量的其他应用的潜在相关性和具有潜在农业应用的植物研究产生广泛的影响。

参考和进一步阅读

• Van der Kooi，CJ;elzengajtm;staal m;斯塔万达DG。（2016）如何给花上色:关于花着色的光学原理。英国皇家学会学报B283:20160429
• Van der Kooi，CJ;笔，我;;摊位，M。（2016）传粉者的竞争和花的群落内光谱差异。植物生物学杂志18:1 10.111/plb12328
• ozawa，a .;uehara，t。sekiguchi，f .;等等。（2009）鲜花瓣散射光的光谱分析光学16:458审查。doi: 10.1007 / s10043 - 009 - 0088 - 2
• van der Kooi，C .;威尔特，b .;leertouwer，h ;;staal，m ;;elzenga，t .;斯塔万达，DG。（2014）彩虹色的花吗?表面结构对光信令的贡献。新植物学家203：2 10.1111 / NPH.12808
• 花色的解剖学（2016）2016年5月10日的Phy.org获得2017年2月24日

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