Identificación de las subespecies de Magnolia cubensis (Magnoliaceae) mediante análisis digital de imágenes de las hojas / Identification of Magnolia cubensis (Magnoliaceae) subspecies by digital analysis of leaves images

Resumen

Resumen: Las hojas de Magnolia cubensis presentan variaciones de forma que en ocasiones dificultan la identificación a nivel de subespecies. Una de las soluciones emergentes ante esta dificultad puede ser la clasificación a través del análisis digital de imágenes, con el empleo de la morfometría geométrica. A partir de la caracterización de la forma de la hoja de ambas subespecies, la presente investigación tuvo como objetivo la evaluación de dos métodos de morfometría geométrica: puntos claves y contorno para la identificación de M. cubensis subsp. acunae y M. cubensis subsp. cubensis. Fueron escaneadas hojas de 20 individuos de cada subespecie, se colocaron 14 puntos claves y el contorno fue automáticamente extraído y caracterizado por los Coeficientes Elípticos de Fourier de los primeros 10 armónicos. A la matriz de coordenadas “x” y “y” de los puntos claves se les realizó un registro de Procrustes generalizado. La matriz estandarizada y los descriptores fueron reducidos con un análisis de componentes principales y con los puntajes de los autovalores se realizaron análisis de función discriminante para analizar la posibilidad de emplear la forma de la hoja para diferenciar las subespecies por ambos métodos. Los análisis de función discriminante mostraron como promedio un 78,94 % de discriminación correcta en el análisis de puntos clave y un 82,05 % en el de contorno. En el presente estudio no se logró la discriminación total de las subespecies mediante el empleo de la morfometría geométrica. En general, el análisis con puntos clave permite visualizar y caracterizar mejor las diferencias en la forma de las hojas, mientras que, el de contorno resulta más eficiente en la clasificación.

Palabras clave: contorno, elípticos de Fourier, forma de la hoja, morfometría geométrica, Procrustes, puntos clave

Abstract: The leaves of Magnolia cubensis have continuous variations, that makes difficult the identification at level of subspecies. One of the emergent solutions in front of this difficulty is the classification by digital analysis of images, with the use of the geometric morphometric. Starting from the characterization of leaf shape of both subspecies, the present investigation has the objective to evaluate two methods of geometric morphometric: landmarks and outline for the identification of M. cubensis subsp. acunae and M. cubensis subsp. cubensis. Were scanned leaves of 20 individuals of each subspecies, 14 landmarks were placed and the outline was automatically extracted and characterized by the Elliptic Fourier coefficients of the first 10 harmonics. Generalized Procrustes Analysis was performed to the coordinated “x” and “y” matrix of the landmarks. The standardized matrix and the descriptors were reduced with an analysis of principal components. To analyze the possibility to use leaf shape to differentiate the subspecies for both methods were carried out discriminant function analysis with the eigenvalues scores. The discriminant function analysis showed an average of 78.94% of correct discrimination in the analysis of landmarks and 82.05% in outline analysis. In this study was not achieved the total discrimination of the subspecies by means of geometric morphometric. In general, the analysis with landmarks allows to visualize and to characterize better the differences in the form of the leaves, while that, the analysis of outline is more efficient in the classification.

Keywords: outline, Elliptic Fourier, leaf shape, geometric morphometric, Procrustes, landmarks.