بررسی اندام‌زایی گل در گونه گل کاغذی (Bougainvillea spectabilis Willd.)

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی گیاهی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز

2 گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

گل کاغذی (Bougainvillea spectabilis Willd.) عضوی از تیره نیکتاژیناسه (Nyctaginaceae Juss.)، دارای اهمیتی اساسی در باغبانی و نیز علوم داروسازی، کشاورزی و محیطی است. علی‌رغم آن، نمو گل در این گونه هنوز به خوبی شناسایی نشده است. گل‌های دو جنسی و فاقد گلبرگ گل کاغذی، دارای یک گلپوش لوله‌ای پنج بخشی، 8 پرچم با میله‌های نابرابر و یک برچه است که توسط براکته‌های نمایان و قرمزرنگ احاطه می‌شود. اپی‌فیلی، فیلوتاکسی و تمکن از مسائل مورفولوژیک مهم در گل‌های این گونه است. برای درک بهتر این مسائل، برای اولین بار مطالعه دقیق اندام‌زایی گل در این گونه توسط میکروسکوپ نوری انعکاسی انجام گرفت. نتایج حاصله نشان داد بخش‌های مختلف گل به ترتیب از سمت خارج به داخل تکوین می‌یابند. گلپوش اولین اندامی است که با الگوی مارپیچی در حاشیه مریستم گل ظاهر می‌گردد. بلافاصله 8 پرچم به طور متوالی در مارپیچ 8/3 تشکیل می‌شوند. در نهایت، دیواره مادگی با رشد حاشیه‌ای اپکس گل تولید می‌گردد و سپس تخمک منفرد با برآمدگی تدریجی و تغییر شکل رأس مریستم گل ایجاد می‌‌گردد. بر مبنای نتایج به‌دست آمده، اپی‌فیلی که در گل کاغذی اتفاق می‌افتد، پس از کامل شدن نمو گل و در نتیجه الحاق بین بخش قاعده‌ای جوانه گل و براکته ایجاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The study of floral organogenesis in Bougainvillea spectabilis Willd.

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Gohari 1
  • Somayeh Naghiloo 1
  • Ali Movafeghi 1
  • Mohammad Reza Dadpour 2
1 Department of Plant Biology, Faculty of Sciences, Uneversity of Tabriz
2 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Uneversity of Tabriz
چکیده [English]

Floral development in Bougainvillea spectabilis Willd., (Nyctanginaceae), together with the horticultural, pharmaceutical and agroforestry importance, is not yet well understood. The hermaphroditic and apetalous flowers of B. spectabilis have a 5-lobed tubular perianth, eight stamens with unequal filaments and one carpel. Epiphylly, phyllotaxis and placentation are all important morphological problems in the flowers of this species. To understand these problems better, a detailed study on floral organogeny in the species was first completed using epi illumination light microscopy. Our results revealed that organs of one flower develop regularly from the outer to the inner. Tepals, were the first organs which appeared helically in the margins of floral meristem. Soon after, eight stamens arised sequentially in a 3/8 spiral. Finally, the gynoecial wall was produced by the peripheral growth of the floral apex and then, the single ovule was formed from the gradual upgrowth and transformation of the floral apex. Our results showed that epiphylly was a result of cellular fusion between the base of the floral bud and subtended bract in B. spectabilis, which occured when floral development was completed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epiphylly
  • Placentation
  • Phyllotaxis
  • Bougainvillea spectabilis
  • Floral development

 

گل کاغذی از تیرة نیکتاژیناسه (Nyctaginaceae Juss.) و مشتمل بر 18 گونه درختچه­ای، بوته­ای و پیچ است (Mabberley, 1997). از میان گونه‌های مختلف، گل کاغذی (Bougainvillea spectabilis Willd.)، از جمله گیاهان زینتی شناخته شده‌ای است که به‌طور رایج در مناطق مختلف جهان پرورش داده می­شود (Gillis, 1976). این گونه به لحاظ دارویی نیز از اهمیت ویژه­ای برخوردار است و مطالعات اخیر، وجود خاصیت ضد ویروسی را در آن نشان داده ­است .(Balasaraswathi et al., 1998; Joseph et al., 2005; Ali et al., 2005). بر پایة یافته پژوهشگران، شبه انسولین پینیتول (pinitol) که برای نخستین بار از برگ­‌های B. spectabilis به‌دست آمد، می‌تواند در مکمل­‌های غذایی بیماران دیابتی، به عنوان پیش­‌سازی برای انسولین استفاده شود (Sarah et al., 2000; Campbell et al., 2004).

محققانی که پیش از این گل کاغذی را بررسی کرده‌اند، بیشتر بر روی جنبه­‌های رده­بندی گیاهی (Standley, 1931)، به‌کار­گیری تیمار­های فیتوهورمونی برای بهبود گلدهی (Steffen et al., 1988; Norcini et al., 1994) و همچنین بر روی به نژادی و تولید و تکثیر کولتیوار­های جدید متمرکز شده­اند. علی‌رغم اهمیت زینتی گل­‌های این گونه، تاکنون مطالعه محدودی بر روی تکوین و نمو بخش­‌های مختلف گل انجام شده ­است. تنها مطالعه قابل ذکر در این زمینه، به سال 1982(Sattler and Perlin) بر می‌گردد که در آن نمو گل در چند گونة تیرة نیکتاژیناسه، از جمله گونة گل کاغذی مورد توجه قرار گرفته ­است. اگرچه این مطالعه تا حدی به روشن شدن الگوهای نموی گل در این گونه منجر شده، اما پیچیدگی‌های ریخت‌شناختی گل در این گونه، هنوز به‌طور کامل شناسایی نشده ­است.

از جمله ویژگی­‌های درخور توجه در گل کاغذی، پیدایش گل‌ها در بخش میانی براکته است که این حالت اپی‌‌فیلی نامیده می‌­شود. بروز اپی‌فیلی این سؤال را مطرح می‌کند که آیا گل از ابتدا در مرکز براکته ظاهر می‌گردد، یا این پدیده به دنبال جایگزینی تدریجی گل در مرکز براکته روی می­ دهد؟ (Cooper, 1932). وجود یک تخمک قاعده­ای که از ویژگی‌‌های تیرة نیکتاژیناسه است، از دیگر صفت‌های با ارزش تاکسونومیکی است که در طی بررسی نمو گل قابل پی‌گیری هستند.

با توجه به ویژگی­‌های خاص ریخت‌شناختی گل در گونه گل کاغذی و نیاز به بررسی‌های تکوینی جهت آشکارسازی این صفات، در پژوهش حاضر بررسی جزئیات اندام­زایی گل در این گونه مورد توجه قرار گرفت. هدف از این بررسی، تعیین الگوی نموی گل در گونه گل کاغذی و درک بهتر ویژگی­‌های ریخت‌شناختی این گونه، از جمله حالت اپی­فیلی و نمو تخمک­‌های قاعده­ای است.

 

مواد و روش­ها

ابتدا از گیاهان کشت شده در گلخانه ایستگاه تحقیقاتی خلعت‌پوشان، وابسته به دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز، در فصل گلدهی نمونه‌برداری انجام گردید. نمونه‌برداری از اوایل اردیبهشت ماه تا اواسط خرداد ماه سال 1388، از هر پنج روز یک‌بار انجام شد. انتهای شاخه­ها در اندازه­ها و سنین مختلف جمع­آوری و در تثبیت‌کنندة FAA تثبیت گردید. به دنبال دوره 24 ساعته تثبیت، آبگیری نمونه­ها به مدت 48 ساعت در غلظت‌های متوالی الکل 70 % و سپس الکل 96 % انجام گرفت. با پایان یافتن آبگیری از نمونه­ها، رنگ­آمیزی آنها توسط نیگروزین 5/0 % محلول در الکل 100 % صورت گرفت (Dadpour et al., 2008). در مرحله بعد، فلس­زدایی نمونه­ها در زیر استرومیکروسکوپ Nikon SMZ1500 انجام گردید. در پایان، نمونه­های آماده شده با بهره­گیری از میکروسکوپ نوری بازتابشی Nikon E600D که دارای فیلتر بازتابشی زمینه تاریک و ابژکتیوهای کاتادیوپتریک بود، بررسی شدند. بدین منظور، هر نمونه در ظرف مخصوص محتوی الکل 96 % که در بخش مرکزی آن سوزن ظریفی تعبیه شده بود، استقرار یافت. تصاویر خام دیجیتالی توسط دوربینNikon DXM1200 با وضوح 13 مگا پیکسل، از سطوح مختلف فوکال نمونه برداشت شده، از آنها لایه­های تصویری هم‌آوری شده به دست آمد. لایه­های تصویری برای بهبود عمق میدان و به دست آوردن تصویر نهایی با کیفیت مطلوب ادغام و فرآوری گردیدند. برای این منظور، از روش­‌های نوین فرآوری تصویر بهره­گیری شد (Dadpour et al., 2008).

 

نتایج

اندام­شناسی گل

گل کاغذی واجد گل­آذین­ گرزن سه گُله است (شکل A1). هر یک از این گل‌ها توسط یک براکته بزرگ قرمز رنگ احاطه شده که بخش قاعده­ای براکته به دمگل اتصال یافته است (شکلB1). برخلاف براکته­های رنگی و نمایان، گل‌ها کوچک و غیرمشخص‌اند. گل­‌های دو جنسی فاقد گلبرگ و دارای یک گلپوش 5 بخشی لوله­ای شکل هستند که اندام­های داخلی را احاطه می­‌کند (شکل C1). به‌دنبال حذف گلپوش، پرچم­ها و برچه که مشتمل بر یک تخمک قاعده­ای است، دیده می‌شوند (شکل D1).

 

تکوین گل

بررسی انجام گرفته نشان داد که اندام­های گل در توالی رو به محور تکوین می‌یابند. گلپوش، نخستین حلقه گل است که در بخش پیرامونی مریستم گل ظاهر می­گردد. دو بخش اول گلپوش با توالی سریع در بخش شکمی مریستم گل ظاهر می­شوند (شکل‌های B2 و A2). با فاصله اندکی، سومین پریموردیوم گلپوش در سطح پشتی تکوین می یابد (شکل C2). ظهور چهارمین پریموردیوم گلپوش در سطح شکمی و در فاصله گلپوش اول و دوم اتفاق می‌افتد و در نهایت، آخرین پریموردیوم گلپوش در سطح پشتی و مقابل گلپوش سوم تشکیل می­شود (شکل C2). بدین ترتیب، الگوی مارپیچی در جریان تشکیل حلقه گلپوش مشهود است. در ادامه، اندام‌زایی گل با ظهور پریموردیوم­‌های پرچمی دنبال می‌شود. الگوی مارپیچی در جریان تکوین پرچم­‌ها نیز قابل رؤیت است. دو پریموردیوم اول پرچمی به‌صورت دو برآمدگی کوچک در مقابل گلپوش اول و دوم در سطح شکمی ظاهر می‌گردند. به­ دنبال آن، ظهور سومین پریموردیوم پرچمی در سطح پشتی و در فاصله دو گلپوش سوم و پنجم اتفاق می‌افتد (شکل D2)، نمو خامة گل با تشکیل پریموردیوم پرچمی چهارم، در فاصله دو گلپوش اول و دوم و پریموردیوم پنجم در فاصله گلپوش اول و سوم دنبال می‌شود. ششمین پریموردیوم پرچم در فاصله گلپوش دوم و پنجم در سطح جانبی و هفتمین پریموردیوم پرچمی در مقابل چهارمین گلپوش ظاهر می‌گردند (شکل E2). در نهایت، پریموردیوم پرچم هشتم، آخرین پریموردیوم پرچمی است که در مقابل گلپوش سوم شکل می‌گیرد (شکل F2). با کامل شدن ظهور حلقه پرچمی و زمانی‌که هر هشت پریموردیوم پرچمی به‌طور متمایز قابل رویت­ اند، پریموردیوم برچه به‌صورت یک برآمدگی در مرکز گل نمایان می‌گردد (شکل‌های G2 و F2). ظهور برچه پایان بخش مرحله اندام‌زایی گل است. به دنبال کامل شدن تکوین اندام­‌ها الحاق بافتی بین بخش قاعد­ای گل و براکته آغاز می‌گردد (شکل I2) و نتیجة آن در نهایت جای‌گیری گل بالغ در مرکز براکته خواهد بود.

 


 

 

نمو اندام­ها

به دنبال کامل شدن حلقه گلپوش رشد بینابینی در قاعده گلپوش­‌های مجزا، به تشکیل حلقه پیوسته‌ای منجر می‌گردد (شکل A3). با ادامه نمو، این حلقه به شکل بخشی لوله‌مانند بالا آمده، کاملاً اندام­‌های داخلی را احاطه می‌کند؛ به طوری‌که برای رؤیت نمو اندام‌‌های داخلی باید اقدام به حذف آنها نمود (شکل B3). تشکیل کرک­‌ها بر روی حلقه گلپوش از مراحل میانی شروع شده، در نهایت، به‌صورت یکنواخت سطح لوله گل را می‌پوشاند (شکل C3).

به دنبال رشد پریموردیوم­‌های پرچمی، یک برجستگی در بخش رأسی پریموردیوم پرچمی نمایان می‌شود که نشانه تمایز بساک است (شکل‌های E3 و D3). به دنبال آن، دو شکاف جانبی و شکاف شکمی در بساک­‌ها تشکیل می‌گردد و همزمان با آن، رشد طولی میله پرچمی نیز اتفاق می­ افتد (شکل F3). در مراحل پایانی پرچم­‌های کاملاً تمایز یافته با بساک­‌های دو لوبی و میله‌های نابرابر که در بخش قاعده­ای اندکی به هم الحاق شده است، قابل رؤیت هستند (شکل G3).

نمو مادگی با رشد نابرابر بخش شکمی و پشتی پریموردیوم برچه دنبال می­شود که به تشکیل دیواره مادگی در بخش پشتی منجر می‌گردد و به دنبال آن، تخمک منفرد در مرکز حفره مادگی تکوین می‌یابد (شکل‌های G2 و H2). تشکیل این تخمک در بخش قاعده­ای، نتیجه رشد رأسی و تغییر شکل مریستم رأسی در این ناحیه است (شکل H3). به دنبال تشکیل تخمک، حفرة مادگی به واسطة الحاق حاشیه­‌های مجاور هم بسته می­شود (شکل I3). در این هنگام، بخش پشتی دیواره مادگی به سمت بالا رشد یافته، خامه کوتاه و کلاله طویل کُرک‌دار را تشکیل می‌دهد (شکل J3).


 

 

 

شکل 1- ریخت­شناختی گل: A و  (Bنمو گل­آذین­های گرزن سه گُله در سطح فوقانی براکته­های رنگی و نمایان (گل‌ها با پیکان نشان داده شده است)؛

 

ادامه شکل 1- ریخت­شناختی گل: (C بروز اپی­فیلی با اتصال دمگل با بخش قاعده­ای براکته (محل اتصال با پیکان نشان داده شده است)؛ (D مشاهده پرچم­های واجد بساک دو لوبی و میله­های نا برابر و مادگی واجد کلاله پَر مانند . A: پرچم، Ov: تخمدان،
Sl: خامه،St : کلاله.

 

شکل 2- روند تکوین اندام­های گل: (A تکوین اولین بخش گلپوش در سطح شکمی؛ (B تکوین دومین بخش گلپوش در سطح شکمی؛(C تکوین سومین بخش گلپوش در سطح پشتی و گلپوش چهارم و پنجم به ترتیب در سطوح شکمی و پشتی؛ (D ظهور اولین تا پنجمین پریموردیوم پرچمی با روند مارپیچی؛ (E تکوین ششمین و هفتمین پریموردیوم پرچمی در ادامه روند مارپیچی؛ (F کامل شدن تکوین پرچم­ها و ظهور پریموردیوم برچه؛

 

ادامه شکل 2- روند تکوین اندام­های گل: (G مشاهده پریموردیوم­های پرچمی نمو یافته و برچه پس از حذف گلپوش؛ (H ادامه نمو پرچم­ها و برچه و شکل­گیری پریموردیوم تخمک در قاعدة برچه (با پیکان نشان داده شده است)؛ I شروع الحاق سلولی بین بخش قاعده­ای گل نمو یافته و براکته (با پیکان نشان داده شده است). A: پرچم، B: براکته،C: برچه، T: گلپوش.

 

 

 

شکل 3- روند نمو اندام­های گل: (A آغاز به تشکیل حلقه گلپوش؛ (B کامل شدن لوله گلپوش و احاطه اندام­های داخلی توسط آن؛ (C پوشیده شدن لوله گلپوش توسط کرک؛ (D آغاز تمایز بساک با پهن­شدگی بخش انتهایی پریموردیوم­های پرچمی؛ (F کامل شدن نمو پرچم­ها با تشکیل شیار جانبی و میانی در بساک (با پیکان نشان داده شده است) و طویل شدن میله­های پرچمی با طول­های نابرابر؛

 

 

ادامه شکل 3- روند نمو اندام­های گل: (G کامل شدن نمو پرچم­ها با تشکیل شیار جانبی و میانی در بساک (با پیکان نشان داده شده است) و طویل شدن میله­های پرچمی با طول­های نابرابر؛ (H تشکیل تخمک قاعده­ای در حفره برچه (با پیکان نشان داده شده است)؛
(I الحاق بافتی حاشیه­های برچه؛  (J تمایز مادگی و خامه در برچه نمو یافته. A: پرچم، C: برچه، Ov: تخمدان، Sl: خامه،T : گلپوش.

 


بحث

نتایج بررسی حاضر در توافق با نتایج ارائه شده توسط Sattler و Perlin (1982) نشان داد که تکوین و نمو گل‌ها در هر گل­ آذین به صورت ناهمزمان اتفاق می­افتد و ظهور اندام­‌های هر گل در جهت رو به محور است.

از ویژگی­‌های بارز ریخت‌شناختی در گل کاغذی، وقوع حالت اپی‌فیلی است. اپی‌فیلی می­تواند نتیجه فرآیند‌های نموی کاملاً متفاوتی باشد؛ برای مثال در Phyllonoma integerrima (Turcz.) Brittonاز تیرة Phyllonomaceae گل­آذین در بخش فوقانی برگ جوان تکوین می‌یابد (Dickinson and Sattler, 1974). در بسیاری گونه‌های دیگر، مثل Helwingia japonica (Thunb.) F. Dietr. گل­آذین در قاعدة برگ تشکیل شده، سپس در طی نمو به بخش فوقانی برگ منتقل می‌شود (Dickinson and Sattler, 1975). به طور مشابهی دیده شد که در گل کاغذی نیز گل‌ها در قاعده براکته تکوین می‌یابند و به‌دنبال کامل شدن نمو گل در نتیجه الحاق سلولی بین بخش قاعده­ای گل درحال نمو و براکته، به تدریج در مرکز براکته جایگزین می‌شود. تشکیل تخمک قاعده­ای در گونة گل کاغذی، یکی از اختصاصات مهم تیره نیکتاژیناسه است که بحث­‌های زیادی درباره تعریف کلاسیک ارائه شده برای برچه به همراه داشته است. بر اساس این تعریف، مادگی مانند سایر اندام‌‌های گل، زایده‌ای برگی تلقی می‌شود که تخمک‌‌ها بر روی بافت‌های آوندی آن ظاهر می‌گردند. با وجود این، در تیره‌‌هایی مانند نیکتاژیناسه، اکثر محققان نشان داده­اند که تخمک مستقل از دیواره برچه و به عنوان قسمتی جدا شده از محور گل تکوین می‌یابد (Mcdonald and Sattler, 1973; Kam, 1974; Galle, 1977) و بنابراین، از تعریف کلاسیک برچه پیروی نمی­کند. در مقابل، اگر تعریف دیگر برچه به عنوان زایده­ای که تخمک­‌ها را احاطه می‌نماید، در نظر گرفته شود (Sattler and Perlin, 1982)، نمو برچه و تخمک در تیرة نیکتاژیناسه توجیه­پذیر است.

 

تشکر و قدردانی

بدینوسیله از مدیریت امور پژوهشی دانشگاه تبریز برای فراهم نمودن زمینه­های انجام این کار علمی تشکر و قدردانی می­شود.

 
 

Ali, M. S., Ibrahin, S. A., Ahmed, F. and Pervez, M. K. (2005) Color versus bioactivity in the flowers of Bougainvillea spectabilis (Nyctaginaceae). Natural Product Research 19 (1):1-5.

Balasaraswathi, R., Sadasivam, S., Ward, M. and Walker, J. M. (1998) An antiviral protein from Bougainvillea spectabilis roots; purification and characterisation. Phytochemistry 47(8): 1561-1565.

Campbell, W. W., Haub, M. D., Fluckey, J. D., Ostlund, E. J. R., Thyfault, J. P., Morse-Carrithers, H., Hulver, M. W. and Birge, Z. K. (2004) Pinitol supplementation does not affect insulin-mediated glucose metabolism and muscle insulin receptor content and phosphorylation in older humans. Journal of Nutrition 4: 2998-3003.

Cooper, D. C. (1932) The anatomy and development of the floral organs of Bougainvillea glabra. American Journal of Botany 19: 814-822.

Dadpour, M. R., Grigorian, W., Nazemieh, A. and Valizadeh, M. (2008) Application of epi-illumination light microscopy for study of floral ontogeny in fruit trees. International Journal of Botany 4(1): 49-55.

Dickinson, T. A. and Sattler, R. (1974) Development of the epiphyllous inflorescence of Phyllonoma integerrima (Turcz.) Loes.: Implications for comparative morphology. Botanical Journal of the Linnean Society69:1-13.

Dickinson, T. A. and Sattler, R. (1975) Development of the epiphyllous inflorescence of Helwingia japonica. (Helwingiaceae). American Journal of Botany69:962-973.

Galle, P. (1977) Untersuchungen zur Bliitenentwicklung der Polygonaceen. Botanische Jahrbiicher fur Systematik 98: 449-489.

Gillis, W. T. (1976) Bougainvilleas of cultivation (Nyctaginaceae). Baileya 20: 34-41.

Joseph, O., Adebay, O., Adesokan, A. A., Olatunji, L. A., Buoro, D. O. and Soladoye, A. O. (2005) Effect of ethanolic extract of Bougainvillea spectabilis leaves on hematological and serum lipid variables in rats. Biochemistry 17 (1): 45-50.

Kam, Y. K. (1974) Developmental studies of the floret in Oyzopsic uirescenr and 0. hpenoides. Canadian Journal of Botany52: 125-149.

Mabberley, D. J. (1997) The Plant Book. Cambridge University Press, Cambridge.

Mcdonald, A. D. and Sattler, R. (1973) Floral development in Myruagale and the controversy over floral concepts. Canadian Journal of Botany51:1965-1976.

Norcini, J. G., Aldrich, J. H. and McDowell, J. M. (1994) Flowering response of Bougainvillea cultivars to dickegulac. HortScience 29: 282-284.

Sarah, H. B., Jones, R. B. and Bailey, C. J. (2000) Insulin-like effect of pinitol. British Journal of Pharmacology 30: 1944-1948.

Sattler, R. and Perlin, L. (1982) Floral development of Bougainvillea spectabilis Willd., Boerhaavia diffusa L. and Mirabilis jalapa L. (Nyctaginaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 84: 161-182.

Standley, P. C. (1931) The Nyctaginaceae and Chenopodiaceae of northwestern South America. Botanical series Field Museum of Natural History 11: 73-114.

Steffen, J. D., Sachs, R. M. and Hackett, W. P. (1988) Growth and development of reproductive and vegetative tissues of Bougainvillea cultured in vitro as a function of carbohydrate. American Journal of Botany 75 (8): 1219-1224.