مطالعه میتوزی برخی از گونه‌های بخشDC. Hymenobrychis از جنس اسپرس Miller) (Onobrychisدر ایران

نویسندگان

دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

جنس Onobrychisیکی از جنس‌های بزرگ تیره Fabaceae است که از 9 بخش تشکیل شده است. گیاهان این جنس اساساً در نواحی معتدل شمالی پراکنش دارند، لیکن مرکز اصلی تنوع آنها نواحی شرق مدیترانه و جنوب غربی آسیاست. بسیاری از گونه‌های این جنس به دلیل ارزش تغذیه‌ای بالا و نیز ارزش زینتی خود بسیار مورد توجه هستند. بخشDC. Hymenobrychis با حدود 15 گونه، یکی از مهمترین بخش‌های این جنس است. در این مطالعه عدد کروموزومی پنج گونه از این بخش، Onobrychis sintenisii Bornm. ، Onobrychis subnitens Bornm.،Onobrychis chorassanica Bunge ،Onobrychis hohenackeriana C. A. Mey. و Onobrychis michauxii DC. مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه، اولین گزارش کروموزومی در مورد این تاکسون‌ها در ایران است. همه گونه‌های مورد مطالعه دیپلوئید بوده، عدد کروموزومی 14 = x2 = n2 را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mitotic study of some species of Onobrychis sect. Hymenobrychis DC. in Iran

نویسندگان [English]

  • Massoud Ranjbar
  • Fatemeh Hajmoradi
  • Roya Karamian
Department of Biology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

The genus Onobrychis Miller is a large genus belonging to Fabaceae family and comperises 9 sections. The genus is distributed mainly in north temperate regions, but centers of its diversity are in the eastern Mediterranean area and south-western Asia. Many species of the genus are cultivated as fodder or for ornamental value. Onobrychis sect. Hymenobrychis DC. with about 12 species is one of important sections of the genus. In this study, chromosome number of 5 species belonging to the section, Onobrychis sintenisii Bornm., Onobrychis subnitens Bornm., Onobrychis chorassanica Bunge, Onobrychis hohenackeriana C. A. Mey. and Onobrychis michauxii DC. were analyzed. This report is the first cytogenetic analysis of these taxa. Results showed that all taxa are diploid and possess 2n = 2x = 14 chromosome number.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chromosome number
  • Hymenobrychis
  • Mitosis
  • Onobrychis

 

جنس اسپرس Miller)  (Onobrychisیکی از جنس‌های بزرگ تیره Fabaceae است که از130 گونه و 9 بخش تشکیل شده است. گیاهان این جنس اساساً در نواحی معتدل شمالی پراکنش دارند، لیکن مرکز اصلی تنوع آنها نواحی شرق مدیترانه و جنوب غربی آسیاست. بسیاری از گونه­های این جنس به دلیل ارزش تغذیه‌ای بالا و نیز ارزش زینتی خود بسیار مورد توجه هستند. جنس Onobrychisاز بقولات علوفه‌ای با ارزشی است که قرن‌هاست در سطوح وسیعی از ممالک مختلف، به ویژه مناطق معتدل آسیا و از جمله ایران کشت می­شود؛ اگر چه در رویشگاه­های مناطق سرد کوهستانی نیز به طور خودرو دیده می­شود. جنس Onobrychisشامل گیاهانی یک­ساله یا دایمی، اغلب ایستاده و به ندرت به صورت بوته­های تیغ‌دار بوده که اغلب دارای کرک­های ساده و گاهی بدون کرک هستند (Rechinger, 1984; Lock and Simpson, 1991; Mabberley, 1997).

در سال­های اخیر گونه­های جدید متعددی از بخش­های مختلف این جنس برای فلور ایران گزارش شده است (Ranjbar et al., 2004, 2007, 2009a, 2009b).

بخشHymenobrychis DC. با حدود 15 گونه در دنیا و تقریباً 12 گونه در ایران، یکی از مهمترین بخش‌های این جنس است. گونه O. sintenisii از بخش Hymenobrychis یکی از بقولات مناطق نیمه­خشک کشور است که با پراکندگی نسبتاً محدود به عنوان یک گیاه همراه در ترکیب تیپ­های مرتعی دیده می­شود. گونه O. sintenisii گیاهی دگرگشن است که عامل اصلی باروری و تلقیح گل­های آن زنبورهای Bumbus هستند و در صنعت زنبورداری از اهمیت در خور توجهی برخوردار است. این گیاه بسیار خوش­خوراک بوده، با توجه به طولانی بودن دوره رشد و گلدهی، علوفه زیادی تولید می‌کند که مورد چرای انواع دام قرار می‌گیرد. همچنین از این گونه برای تقویت خاک و به عنوان کود سبز نیز استفاده می­شود. چنین ویژگی­هایی، این گونه را به عنوان گیاهی ارزشمند برای اصلاح و توسعه مراتع و نیز تبدیل دیم­زارهای کم بازده به مراتع دست کاشت، به ویژه در کشت مخلوط، در اقالیم نیمه خشک و مدیترانه­ای معتدل و سرد معرفی می­نماید (مقیمی، 1384).

سایر گونه‌های این بخش مانندO. subnitens  نیز واجد فرم رویشی بزرگ و قابل­توجه و محتوای پروتئینی بالا هستند. اولین مطالعه کروموزومی از جنس Onobrychis بر روی گونهO. cristagalli انجام گرفت و عدد کروموزومی 14 = x2 = n2 برای این گونه گزارش شد. در تحقیقات بعدی انجام شده بر روی این گونه، اعداد کروموزومی 14 = x2 = n2 و 14 = x2 = n2 گزارش شد (1955; Darlington and Wylie, 1955; Cao, 1984; Goldblatt and Johnson, 1998).

اکثر مطالعات صورت گرفته بر روی این جنس تنها محدود به گزارش عدد کروموزومی است و اعلب به گونه‌های متعلق به سایر بخش­ها، به ویژه بخش Onobrychis (گونه­های O. viciaefolia و altissimaO. )مربوط می­شود. (Ornduff, 1966; Baltisberger, 1991; Karshibaev, 1992; Abou-El-Enain, 2002). نتایج حاصل از این مطالعات اعداد کروموزومی 14 = x2 = n2، 28 = x4 = n2، 56 = x8 = n2، 16 = x2 = n2 و 32 = x4 = n2 را برای گونه­های موجود در این جنس نشان می­دهد (Fedorov, 1969; Romano et al., 1987; Goldblatt and Johnson, 1991; Diaz-Lifante et al., 1996; Ranjbar et al., 2009b، حسام­زاده حجازی و ضیایی­نسب، 1388).

انجام مطالعات سیتولوژیکی در سطح جمعیت­های گیاهی، به ویژه گیاهان وحشی و بومی، به دلیل فراهم نمودن اطلاعات کمی در مورد تاریخچه تکاملی گیاه، تعیین قرابت­های بین­گونه‌ای، تعیین مشخصات کاریولوژیک و غیره از اهمیت بسیاری برخوردار است. عدد کروموزومی، خود ویژگی سیستماتیک مفیدی است. اعداد کروموزومی مشابه می­توانند نشانه خویشاوندی نزدیک باشند و اعداد کروزومی متفاوت اغلب با کاهش زاد­آوری دورگه­ها، جدایی تولید­مثلی ایجاد می­کنند. برخی ویژگی‌‌های کروموزومی، مانند تعداد کروموزوم­ها، اندازه کروموزوم­ها، ریخت‌شناسی کروموزوم­ها و رفتار آنها در میوز از اهمیت تاکسونومیکی زیادی برخوردارند .(Stebbins, 1971; Sharma, 2004)

مطالعه حاضر به منظور افزایش اطلاعات و داده­ها در مورد عدد پایه کروموزومی در برخی گونه­های بخش Hymenobrychis از جنس Onobrychis انجام شده است. ارایه این گونه گزارش­ها برای سایر گونه­های جنس Onobrychis و در نهایت، آنالیز فیلوژنتیک بعدی می‌تواند در تعیین روایط بین­گونه­ای در این جنس بسیار مؤثر  باشد.

 

مواد و روش­ها

مطالعه میتوزی

مطالعه میتوزی سلول­های مریستمی انتهای ریشه در پنج گونهO. michauxii (13626) ،O. hohenackeriana (13630)، O. chorassanica (13639)، O. subnitens (13631) وO. sintenisii (13638) انجام گرفت. بذور نمونه­های مورد مطالعه پس از تیمار کوتاه 1 دقیقه­ای با اسیدسولفوریک و شستشو با آب مقطر (5-3 بار)، در محیط‌کشت آب- آگار کشت و در انکوباتور در دمای 25-20 درجه سانتی­گراد نگهداری شدند. پس از جوانه­زنی و رشد ریشه به طول 2-1 سانتی­متر، قسمت انتهایی ریشه­ها در ساعات مختلف روز (9 صبح تا 2 بعد از ظهر) قطع و در محلول 8- هیدروکسی کینولین 002/0 مولار به مدت 3 ساعت پیش­تیمار شدند. سپس ریشه­ها به مدت 30-20 دقیقه در آب مقطر قرار گرفته، آن گاه به مدت 24 ساعت در محلول تثبیت­کننده فارمر (3 حجم اتانول و 1 حجم اسیداستیک گلاسیال) تثبیت شدند(Fukui and (Nakayama, 1996.

ریشه­ها پس از خارج شدن از محلول تثبیت­کننده در اتانول 70% در یخچال نگهداری شدند .(Wilson, 1945) هنگام مطالعه ریشه­ها پس از هیدرولیز اسیدی با رنگ استواورسئین 2% رنگ آمیزی شدند. در نهایت، سلول­های متافازی توسط میکروسکوپ نوریOlympus BX-41 و لنز X100 بررسی گردیدند. عکس‌برداری توسط دوربین دیجیتال Olympus انجام شد. اطلاعات مربوط به گونه­های مورد مطالعه در جدول 1 ارائه و نمونه­های آنها در هرباریوم دانشگاه بوعلی سینا نگهداری شده است.

 


 

جدول 1- مشخصات تاکسون­های مورد مطالعه از بخشHymenobrychis.


گونه مورد مطالعه

محل جمع­آوری

جمع­آوری کننده

تاریخجمعآوری

ارتفاع

(متر)

شماره

هرباریومی

O. michauxii

اردبیل: سراب به اردبیل، بعد از گردنه صائین

رنجبر و حاج‌مرادی

19/4/1386

1770

BASU13626

O. hohenackeriana

اردبیل: مشکین­شهر به اهر، 20 کیلومتر به اهر

رنجبر و حاج‌مرادی

20/3/1386

1280

BASU13630

O. chorassanica

خراسان: مشهد به چناران، روستای فریزی بعد ازآب قد

رنجبر و حاج‌مرادی

22/3/1386

1540

BASU13639

O. subnitens

زنجان: قیدار به ابهر، 5 کیلومتر به ابهر

رنجبر و حاج‌مرادی

18/3/1386

1717

BASU13631

O. sintenisii

سمنان: شاهرود به بجنورد، 85 کیلومتری آشخانه، بعد از پارک جنگلی

رنجبر و حاج‌مرادی

21/3/1386

925

BASU13638

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتایج و بحث

مطالعه میتوزی سلول‌­های مریستمی انتهای ریشه در پنج گونهO. michauxii (13626) ،O. hohenackeriana (13630)، O. chorassanica (13639)، O. subnitens (13631) وO. sintenisii (13638) انجام گرفت. نقشه پراکنش گونه­های مورد مطالعه در ایران در شکل 1 ارائه شده است.

 

 

 

شکل 1- نقشه پراکنش گونه­های مورد مطالعه از بخشHymenobrychis در ایران

 

 

 


گونه O. chorassanica (13639)

این گونه اندمیک شرق و شمال شرق ایران است. ویژگی­های ریخت­شناختی این گونه عبارتند از:

گیاهی چند­ساله، علفی اغلب در قاعده چوبی. برگچه‌ها 4 تا 5 جفت، بیضوی تا سر نیزه­ای به ندرت دایره‌‌ای تا تخم­مرغی، سطح فوقانی فاقد کرک تا پوشیده از کرک­های بسیار پراکنده و سطح تحتانی پوشیده از کرک‌های کمابیش متراکم. گل­ها کرم­رنگ با رگه­های ارغوانی (بنفش). نیام واژگون و پوشیده از کرک­های سفید­رنگ، دارای تزیینات و تا حدودی دایره­ای، حاشیه دیسکی با حجره­های چهار­گوش و دارای خارچه.

نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی در سلول­های مریستمی انتهای ریشه یک جمعیت از این گونه نشان داد که مجموعه کروموزومی در این گونه 14 = n2 است(شکل C-A2).

گونه O. subnitens (13631)

این گونه اندمیک غرب و شمال ایران است. ویژگی‌های ریخت­شناختی این گونه عبارتند از:

گیاهی چند­ساله. برگچه­ها 5 تا 8 جفت، سطح فوقانی و تحتانی برگ فاقد کرک. گل­ها کرم رنگ با خطوط مشخص، نیام واژگون، فاقد خارچه و پوشیده از کرک­های سفید­رنگ.

نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی در سلول­های مریستمی انتهای ریشه یک جمعیت از این گونه نشان داد که مجموعه کروموزومی در این گونه 14 = n2 است (شکل F-D2).

گونه O. sintenisii (13638)

این گونه اندمیک شرق و شمال ایران است. ویژگی­های ریخت­شناختی این گونه عبارتند از:

گیاهی چند­ساله، علفی با ساقه راست. برگچه­ها 9 تا 11 جفت، بیضوی تا سر نیزه­ای، سطح فوقانی برگ پوشیده از کرک­های بسیار پراکنده و سطح تحتانی برگ پوشیده از کرک‌های تقریباً متراکم و بلند. گل­ها کرم­رنگ با رگه‌های ارغوانی (بنفش)، نیام واژگون، پوشیده از کرک، دارای خارچه‌های بسیار کوچک.

نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی در سلول­های مریستمی انتهای ریشه یک جمعیت از این گونه نشان داد که مجموعه کروموزومی در این گونه 14 = n2 است (شکل I-G2).

گونه O. michauxii (13626)

این گونه اندمیک شمال و شمال غرب ایران است. ویژگی­های ریخت­شناختی این گونه عبارتند از:

گیاهی چند­ساله، علفی. برگچه­ها 6 تا 7 جفت، بیضوی، تخم­مرغی تا سر­نیزه­ای، سطح فوقانی برگچه­ها فاقد کرک و سطح تحتانی پوشیده از کرک­های کمابیش متراکم، گل‌ها کرم­رنگ با رگه­های ارغوانی (بنفش)، نیام واژگون و پوشیده از کرک­های سفید رنگ و دارای خارچه.

مطالعه میتوزی روی یک جمعیت از این گونه نشان داد که مجموعه کروموزومی در این گونه 14 = n2 است (شکل K-J2).

 

 

گونه O. hohenackeriana (13630)

این گونه اندمیک شمال و شمال غرب ایران است. ویژگی­های ریخت­شناختی این گونه عبارتند از:

گیاهی چند­ساله، علفی، برگچه­ها 6 تا 7 جفت، بیضوی به ندرت گرد، سطح فوقانی برگ فاقد کرک و دور تا دور برگ دارای کرک، سطح تحتانی برگ پوشیده از کرک، گل­ها کرم­رنگ، نیام دارای کرک­های سفید­رنگ و خارچه.

نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی در سلول­های مریستمی انتهای ریشه یک جمعیت از این گونه نشان داد که مجموعه کروموزومی در این گونه 14 = n2 است (شکل L2).

در مجموع، نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که گونه‌های مورد مطالعه از نظر سطح پلوئیدی، دیپلوئید بوده، تعداد کروموزوم­ها در آنها 14 = n2 و عدد پایه کروموزومی 7 = x است. اغلب مطالعات انجام شده در این جنس تنها محدود به گزارش عدد کروموزومی است و اعلب به گونه های متعلق به سایر بخش­ها، به ویژه بخش Onobrychis مربوط می­شود (Baltisberger, 1991; Karshibaev, 1992; Abou-El-Enain, 2002).

مطالعه حاضر و سایر مطالعات انجام شده، اعداد پایه کروموزومی (8 = x و 7 = x) و سطوح پلوئیدی (14 = x2 = n2، 28 = x4 = n2، 56 = x8 = n2، 16 = x2 = n2 و
32 = x4 = n2) را برای گونه­های موجود در این جنس نشان می­دهد (Fedorov, 1969; Romano et al., 1987; Goldblatt and Johnson, 1991; Diaz-Lifante et al., 1996; Ranjbar et al., 2009b، حسام­زاده حجازی و ضیایی­نسب، 1388).

مطالعات تکاملی محدودی بر مبنای عدد کروموزومی در جنس Onobrychis وجود دارد. Goldblatt (1981) عدد پایه کروموزومی 8 = x را در این جنس اجدادی دانسته، معتقد است که گونه­های دارای عدد پایه کروموزومی 7 = x، در اثر کاهش آنیوپلوئیدها به وجود آمده­اند. در حالی کهFalistocco  (1991( و Gomurgen (1996) معتقدند که تکامل در این جنس، با افزایش عدد پایه کروموزومی از 7 = x به 8 = x صورت پذیرفته است.

نتایج حاصل از این مطالعه و نیز داده­های موجود در مورد عدد کروموزومی در این جنس نشان می­دهد که از میان 50 گونه مورد مطالعه، تقریبا 40 درصد دیپلوئید و 60 درصد بقیه پلی­پلوئید هستند. حالت پلی­پلوئیدی در بخش Hymenobrychis بر خلاف Onobrychis مشاهده نمی­شود. اعضای پلی­پلوئید جنس Onobrychis اساساً در جنوب غربی آسیا، به ویژه آناتولی، ایران، ترکیه، ترکمنستان و ازبکستان و گونه‌های دیپلوئید در سرتاسر مناطق معتدل آسیا و مدیترانه پراکنش دارند.

بر اساس داده‌های حاصل از مطالعات فیلوژنتیک به نظر می‌رسد، مرکز تنوع ژنتیکی Onobrychis، ناحیه مدیترانه بوده، تفکیک اکولوژیک این ناحیه به بخش­های غربی و شرقی، مهمترین عامل در روتد تکامل این جنس است (Ashurmetov and Normatov, 1998).

 

 

 

 

 

 


شکل 1- مراحل میتوز در گونه‌های مورد مطالعه از بخشHymenobrychis.C-A:O. chorassanica (13639)،F-D: O. subnitens (13631)،IG: O. sintenisii (13638)،K-J: O. michauxii (13626) و L: O. hohenackeriana(13630)(مقیاس = 3 میکرومتر).

 

 

 

مقیمی، ج. (1384) معرفی برخی گونه­های مهم مرتعی. انتشارات آرون.

حسام‌زاده حجازی، م. و ضیایی نسب، م. (1388) بررسی کاریولوژیکی یعضی از جمعیت­های گونه­های تتراپلوئید جنس اسپرس (Onobrychis) موجود در بانک منابع طبیعی ایران، مجله زیست‌شناسی. 321–332: 22.

Abou-El-Enian, M. M. (2002) Chromosomal criteria and their phylogenetic implications in the genus Onobrychis Mill, Sect. Lophobrychis (Leguminosae), with species reference to Egyptian species. Botanical Journal of the Linnean Society 139 (4): 409-414.

Ashurmetov, O. A. and Normatov, B. A. (1998)Embryology of annual species of the genus Onobrychis Mill. Flora193:259-267.

Baltisberger, M. (1991)IOPB chromosome data 3. International Organization of Plant Biosystematists Newsletter17: 5-7.

Cao, Z. (1984) Study of the karyotype of Onobrychis viciaefolia. Zhongguo Caoyuan Grassland of China, No. 1, 54-55.

Diaz-Lifante, Z., Luque, T. and Santa-Barbara, C. (1992) Chromosome numbers of plants collected during Iter Mediterraneum II in Israel. Bocconea 3:229-250.

Darlington, C. D. and Wylie, A. P. (1955) Chromosome atlas of flowering plants. George Alien and Uuwin. Ltd.

Falistocco, E. (1991)Chromosome study and genome relationships in perennial species of Onobrychis. Genetics and Breeding45:25-31.

Fedorov, A. A. (1969)Chromosome numbers of flowering plants. Leningrad: Komarov, V. L., Botanical Institute.

Fukui, K. and Nakayama, S. (1996) Plant chromosomes. (eds.), Laboratory methods. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.

Goldblatt, P. (1981)Cytology and the phylogeny of Leguminosae. In: Polhill, R. M. and Raven, P. H. (eds.), Advances in legume systematics. Part 2. Kew: Royal Botanic Gardens 427-463.

Goldblatt, P. and Johnson, D. E. (1991)Index to plant chromosome numbers 1988-89. Monographs in Systematic Botany. V. 40. Saint Louis: MissouriBotanical Garden.

Gomurgen, A. N. (1996)Meiotic analysis of selected material of sainfoin and its progeny with branched and unbranched peduncles. Turkish Journal of Botany20:399- 411.

IPCN. Index to plant chromosome numbers data base. MissouriBotanical Garden. http://mobot.mobot.org/W3T/Search/ipcn.html.

Karshibaev, H. K. (1992)Chromosome numbers of some Fabaceae in Uzbekistan. Tezisy 3 Soveshchanie Po Kariologii Rastenii27:1-2.

Lock, J. M. and Simpson, K. (1991).Legumes of West Asia.Kew: Royal Botanic Gardens.

Mabberley, D. J. (1997) The plant book: a portable dictionary of the vascular plants, 2nd edn. Cambridge: Cambridge University Press.

Orndufff, R. (1966) Index to plant chromosomes. J. Cramer, In: der A. R. Gantener verlag kommanditagesellschaft FL-9490 UADUZ.

Ranjbar, M., Amirabadizadeh, H., Karamian, R. and Ghahremani, M. A. (2004) Notes on Onobrychis sect. Heliobrychis (Fabaceae) in Iran. Willdenowia 34: 187-190.

Ranjbar, M., Karamian, R., Tolui, Z. and Amirabadizadeh, H. (2007) Onobrychis assadii (Fabaceae), a new species from Iran. Annales Botanici Fennici 44: 481-484.

Ranjbar, M., Karamian, R. and Hajmoradi, F. (2009a) Taxonomic Notes on Onobrychissect. Hymenobrychis (Fabaceae, Hedysareae) in Iran. Novon 19: 215-218.

Ranjbar, M., Karamian, R. and Hadadi, A. (2009b) Biosystematic study of Onobrychis vicifolia Scop. and Onobrychis altissima Grossh. (Fabaceae) in Iran. Iranian Journal of Botany 15 (1): 85-95.

Rechinger, K. H. (1984) Flora Iranica.157 (2):449-459, Graz.

Romano, S., Mazzola, P. and Raimondo, F. M. (1987)Numeri cromosomici perla flora Italiana. Informatore Botanico Italiano19:173-180.

Sharma, O. P. (2004) Plant taxonomy. 12th Edition, Tat MC Graw-Hill.

Stebbins, G. L. (1971) Chromosomal evolution in higher plants. Edward Arnold Publisher, London, Ltd.

Wilson, G. B. (1945) The ventian turpentine mounting medium. Stain Technology 20: 133-135.