مطالعه مراحل تکوین دانه گرده و تخمک در DC. Inula aucheriana

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

در این پژوهش مراحل و چگونگی تکوین تخمک و دانه گرده در گیاه Inula aucheriana بررسی گردید. گل‌ها و غنچه‌ها در مراحل مختلف نمو برداشت شده، در FAA70 تثبیت و سپس در الکل 70% نگهداری شدند. نمونه‌ها پس از آماده‌سازی و قالب‌گیری در پارافین، با میکروتوم برش‌گیری گردید. رنگ آمیزی با پریودیک اسید شیف و نیز با هماتوکسیلین انجام گرفت. نتایج نشان داد که در این گیاه بساک‌ها دارای 4 کیسه گرده بوده و لایه مغذی آن از نوع پری‌پلاسمودیومی کاذب است. سیتوکینز همزمان بوده و تترادهای میکروسپور فقط از نوع چهار گوش (تتراگونال) است. دانه‌های گرده در زمان انتشار دو یاخته‌ای، دارای سه شکاف رویشی و با تزیینات سوزنی شکل هستند. تخمک از نوع واژگون، تک پوسته‌ای و کم خورش است. لایه اندوتلیوم از یک ردیف یاخته تشکیل شده است. نمو کیسه رویانی بر اساس الگوی مونوسپوریک و تیپ پلی‌گونوم صورت می‌گیرد. پس از تقسیم میوز تترادهای مگاسپور آرایش T شکل دارند. در این گونه، مگاسپور عملکردی موقعیت شالازی دارد. کیسه رویانی ابتدا بسیار کوچک است، به طوری که هسته‌های آن آرایش خطی فشرده را به خود می‌گیرند. در جریان بلوغ کیسه رویانی هرچند باریک باقی می‌ماند، اما رشد طولی درخور توجهی پیدا می‌کند. هسته‌ یاخته-های آنتی‌پود حجیم و حالت پلی‌پلوییدی دارد. بر اساس نتایج این پژوهش،کریستال‌های سوزنی شکل در سلول‌های اپیدرم دیواره مادگی مشاهده شد، که از اختصاصات این گونه است. همچنین در سطح بیرونی مادگی نیز کرک‌های تک‌رشته‌ای، تک‌سلولی و بسیار طویل مشاهده گردید. گزارش حاضر، اولین گزارش دقیق درباره مراحل تکوین تخمک و دانه گرده این گونه است که می‌تواند در تفکیک آن از گونه‌های مجاور راه گشا باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on the developmental stages of ovule and pollen grains of Inula aucheriana DC.

نویسندگان [English]

  • Abdolkarim Chehregani rad
  • Somayeh Hajisadeghian
  • Fariba Mohsenzadeh
Department of Biology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan
چکیده [English]

In this research, developmental stages of ovule and pollen grains of Inula aucheriana were studied. The flowers and buds, in different developmental stages, were removed, fixed in FAA70, stored in 70% ethanol, embedded in paraffin and then sliced at 7-10 µm by microtome. Staining was carried out with PAS and contrasted with Hematoxylin. The results indicated that anthers were tetra-sporangiate and anther tapetum type was as secretory type one. Pollen tetrads were tetragonal. Pollen grains, when shed had three colpes and needles on the surface. Ovule was anatropous, unitegumic and tenuinucellate. Endothelium was uni-seriate. Endothelium layer was composed of monolayer cells. Embryo sac development was of monosporic and Polygonum type. The shape of megaspore tetrads was both tetrahedral and T-form. Functional megaspore was the chalazal one. Embryo sac was very small at the beginning of development, so that their nuclei were arranged as linear, but its size was increased in later of development. Antipodal nuclei were massive and exhibited polyploidy. Results of this research showed the presence of needle formed crystals in the epidermal cells of ovary that was species specific characteristic. On the outer surface of ovary long, filamentous and one-celled trichoms were visible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pollen grain
  • Ovule
  • Megasporogenesis
  • Microsporogenesis
  • Asteraceae
  • Inula aucheriana

 

زیست‌شناسی تکوینی زایشی که مطالعه مراحل مختلف تکوین گل، یعنی اندام‌زایی گل، تکوین پرچم و دانه گرده، تکوین مادگی، تکوین تخمک و مگاگامتوفیت را شامل می­شود، در سال‌های اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. توسعه دانش زیست‌شناسی تکوینی و مطالعه چگونگی و مراحل تکوین اندام‌های تولید مثلی، برای حفظ گیاهان، به ویژه گیاهان نادر و در حال انقراض و نیز مهم در بخش کشاورزی ضروری است (Batygina, 1987).
تیره مرکبان Asteraceae بزرگترین تیره گیاهی است (Bremer, 1994). بر اساسگزارش‌های باغ گیاه‌شناسی سلطنتی کیو، این تیره بیش از 1600 سرده و 23000 گونه دارد(Watanabe, 2002; Kadereit and Jeffrey 2007; Crawford et al., 2009). در این تیره تقسیم‌بندی سرده‌ها و تشخیص مرز بین آنها اغلب مشکل­زاست و برخی از آنها باید پی در پی به زیر گروه­های کوچک‌تر تقسیم شوند (Hind et al., 1995). یکی از مشکلات اساسی آرایه شناختی در این تیره ارتباطات بین سرده­ها، طایفه­ها و همچنین وجود گونه­های چند شکل (پلی‌مورف) است (Hind, 1995)، که مطالعات تکوینی و رویان‌شناختی می‌تواند به حل مشکلات آرایه‌شناختی نیز در این تیره کمک نماید.

پراکنش جهانی و وجود سرده­ها و گونه­های فراوان در این تیره که بسیاری از آنان خواص دارویی دارند، تیره مرکبان را موضوع مطالعات متعددی نموده است (Torrell et al., 1999). بسیاری از گیاهان این تیره از جملهInula aucherianaاز نظر خواص دارویی و داشتن اسانس و مواد مؤثره، ارزش ویژه­ای دارند (Maoz et al., 1999; Zhao et al., 2006; Khan et al., 2008). مطالعات متعدد کاریولوژیک و فیتوشیمی در این آرایه صورت گرفته است (Vallès et al., 2003; Vallès et al., 2005)، اما با وجود این، به نظر می­رسد که مطالعات تکوینی و رویان‌شناختی محدودی در این تیره انجام شده است، بنابراین هنوز انجام مطالعات جدید تکوینی برای افزایش دانش و آگاهی در مورد گیاهان این تیره ضروری است (Shamrov, 1998). همچنین پیش‌بینی می­شود مطالعات تکوینی و رویان شناختی بتواند در کنار سایر مطالعات در حل مشکلات آرایه‌شناختی این گروه نیز همانند سایر تیره‌های گیاهی استفاده گردد (Shamrov, 1998; Johri et al., 1992). مطالعات رویان‌شناختی محدود انجام شده، ویژگی­های استثنایی و نادر متعددی را در گیاهان این تیره نشان داده که عبارتند از: وجود پدیده Nemec؛یعنی تشکیل ساختارهای شبیه کیسه رویانی در دانه گرده (Davis, 1964)، افزایش یاخته­های قرینه (سینرژید­ها) در کیسه رویانی (Batygina 1987; Cichan and Palser, 1982)، افزایش یاخته­های آنتی‌پود (Richards, 1997; Pandey, 2001)، تکوین کیسه­ رویانی 4 یاخته‌ای (Harling, 1951) و وجودآپومیکسی (Davis, 1968; Chaudhury et al., 2001). بنابراین، انجام مطالعات تکوینی به منظور توسعه دانش زیست‌شناسی تولید مثلی در گیاهان این تیره ضروری است. با توجه به ارزش دارویی و وجود اسانس در
Inula aucheriana |(Maoz et al., 1999; Zhao et al., 2006; Khan et al., 2008)، این گونه به منظور مطالعات تکوینی در پژوهش حاضر انتخاب شده است. بر اساس مطالعات مرجع‌شناختی به عمل آمده، پژوهش حاضر اولین گزارش در مورد تکوین اندام‌های زایشی گونه
Inula aucheriana است.

 

مواد و روش­ها

برای مطالعه تکوین اندام‌های زایشی I. aucheriana، گیاهان از زیستگاه‌های طبیعی در همدان جمع‌آوری شده، در هرباریوم دانشگاه بو‌علی سینا (BASH)نگهداری می‌شوند. مشخصات محل جمع‌آوری آن به صورت زیر مشخص شد: همدان، جاده رزن به آوج، روستای امیرآباد، ارتفاع 1400 متری. علاوه بر این گل‌ها و غنچه‌های گیاه مورد مطالعه از گیاهان طبیعی رویش یافته در منطقه ذکر شده، در مراحل مختلف نمو برداشت شده، در تثبیت‌کنندة FAA70 تثبیت و در الکل 70% نگهداری شدند. نمونه‌ها پس از قالب‌گیری در پارافین با میکروتوم برش‌گیری گردید. رنگ‌آمیزی با پریودیک اسید شیف و نیز با هماتوکسیلین طبق روش پیشنهادی توسط Yeung (1984) انجام گرفت. هر یک از مراحل تکوین تخمک و پرچم در چندین برش به وسیله میکروسکوپ نوریZeiss Axiostar Plus (Germany) مجهز به دوربین دیجیتال بررسی شد.برای هر مرحله حداقل 20 گل برش‌گیری و از بهترین آنها عکس‌برداری شد.

 

نتایج

تشکیل مادگی و تخمک در I. aucheriana

بلافاصله پس از ایجاد پریموردیوم پرچم، برجستگی مریستمی برای تشکیل مادگی شکل می­گیرد؛ به طوری­ که تشکیل پرچم و مادگی تقریباً همزمان به نظر می­رسند، اما رشد مادگی بسیار سریع صورت می‌گیرد و قبل از تکوین پرچم، پریموردیوم تخمک به صورت برجستگی کوچک پایه­گرا دیده می­شود (شکل 1). در این گونه، برچه­ها دو عدد و پیوسته است و هنگامی که پریموردیوم تخمکی به وجود می­آید، برچه­ها باز است (شکل 1)، همچنین، مادگی دارای کاکل ریش­ مانند یا تار ­مانند است که همزمان با تشکیل پرچم و مادگی شروع به تشکیل می­کند (شکل 1)؛ خامه دو شاخه­ای، بلند، در انتها مدور، و بافت کلاله­ای به شکل دو خط حاشیه­ای بر روی هر شاخه خامه دیده می‌شود و تا پایین خامه امتداد دارد (شکل 2)؛ دو شاخه خامه در محل کلاله به هم نزدیک شده­اند (شکل 2).

تخمک از نوع واژگون است و پریموردیوم تخمک، خمیدگی را از همان مراحل اولیه آغاز می­کند. بنیان‌گذاری پوشش تخمک در زمانی آغاز می­شود که تخمک حدود 90 درجه چرخش حاصل کرده است (شکل 3). با افزایش میزان خمیدگی ضمن رشد، تخمک به حالت خمیده در می­آید؛ به طوری که درآغاز تشکیل کیسه‌ رویانی، تخمک کاملاً واژگون شده است (شکل 7) و در نتیجه با اتصال بخشی از پوسته به بند، رافه تشکیل می­شود (شکل‌های 7-9).

تخمک تک­ پوسته­ای است و با تقسیمات شعاعی یاخته­های سطحی پریموردیوم تخمک، بنیان‌گذاری پوسته تخمک در طرفین جسم تخمک و در قاعده خورش به صورت برجستگی چند­یاخته­ای انجام می­شود (شکل 3). اپیدرم خورشی در نمونه مورد بررسی فقط شامل لایه دیواره مگاسپورانژ است که یاخته مادر مگاسپور را احاطه می­کند (شکل 4). اپیدرم خورشی در این نمونهقبل از لقاح تجزیه می­شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1-13- نشان‌دهندة مراحل تکوین تخمک، مگاسپورزایی و تکوین مگاگامتوفیت در Inula aucherianaاست: 1) برش طولی از غنچه گل که نشان‌دهندة تکوین پرچم­ها و مادگی است. در قاعده مادگی پریموردیوم تخمک قابل رؤیت است. پریموردیوم تخمکی زمانی به وجود می­آید که هنوز تکوین پرچم کامل نشده است و در این زمان برچه­ها باز است. تشکیل کاکل نیز همزمان با این تحولات آغاز می­شود. 2) خامه دو­شاخه­ای و بلند و در انتها مدور است. بافت کلاله­ای به شکل دو خط حاشیه­ای بر روی هر شاخه خامه قرار گرفته و تا پایین کشیده شده است، دو شاخه خامه در محل کلاله به هم نزدیک شده‌اند. 3) تخمک جوان در حال تکوین، تشکیل پوسته تخمک و سلول آرکئوسپور دیده می­شود. 4) برش طولی از تخمک جوان با یاخته مادر مگاسپور (me) (↑) و پوسته‌های تخمکی در حال تشکیل. 5) سلول‌های حاصل از اولین تقسیم میوزی (دیاد) (↑↑). 6) تخمک در مرحله تتراد T شکل (↑)، پوسته‌ تخمک بخش عمده­ای از جسم تخمک را فرا گرفته ­است. 7) برش طولی تخمک با مگاسپور عملکردی شالازی (fme) (↑). 8) برش طولی تخمک نشان‌دهندة کیسه رویانی دو هسته‌ای (↑↑). قبل از تکمیل تکوین بخش‌های فوقانی تخمدان و تشکیل خامه و کلاله، به تدریج اولین آثار تشکیل تخمک (پریموردیوم تخمک) در کف جدار تخمدان پدیدار می‌شود، یعنی تمکن از نوع قاعده­ای است. 9) برش طولی تخمک نشان‌دهندة کیسه رویانی چهار هسته­ای است. هر هسته با یک پیکان نشان داده شده است. 10) برش طولی از کیسه رویانی بالغ، دستگاه تخم متشکل از یاخته تخمزا (os) و قرینه­ها (syn) در مجاورت مجرای سُفت (↑) است. هسته­های قطبی (pn) قابل رؤیت است. 11) تخمک واژگون، کم‌خورش، تک‌پوسته­ای و با بندی نسبتاً کوتاه (F). خورش در این نمونه دارای پوستامنت (Ps) و ضخامت دیواره تخمدان (Ov) زیاد است. پیکان مجرای سُفت را نشان می‌دهد. 12) سلول­های اپیدرم حاوی کریستال­های سوزنی شکل­اند (↑). 13)سطح مادگی پوشیده از کرک­های رشته­ای تک­ سلولی بسیار کشیده (↑) است. شاخص معادل 50 میکرومتر است.

An: بساک؛ Pe: گلبرگ؛ Tr: کرک؛ Ca: برچه؛ Po: پریموردیوم برچه؛ Sty: خامه؛ In: پوسته تخمک؛ Ar: آرکئوسپور؛ Ov: تخمدان؛ Og: دستگاه تخم؛ R: رافه؛ Mi: مجرای سُفت؛ Me: مگاگامتوسیت؛ en: اندوتلیوم؛ mc: یاخته مادر مگاسپور؛ fme: مگاسپور عملکردی؛ pn: هسته قطبی (بعد از تلقیق هسته ثانویه)؛ ant: آنتی‌پودها؛ syn: قرینه‌ها؛ os: تخمزا؛ Ps: پوستامنت.

 

 

در رأس خورش تنها یک یاخته آرکئوسپوری وجود دارد که در داخل پریموردیوم تخمک، این یاخته به واسطهحجم زیاد، سیتوپلاسم متراکم و هستهبزرگ آن قابل تشخیص است (شکل 3). یاخته مادر مگاسپور از یاخته آرکئوسپوری تمایز یافته و موقعیت آن در لایه سوم است (شکل 4).

تخمک I. aucherianaاز نوع کم­خورش است که دارای یاخته­های به مقدار کم توسعه یافته با دیواره نازک است. یاخته­های دیپلویید بافت خورش در این نمونه، کروی ­شکل و فشرده است (شکل 11). از نکات متمایزکننده در این نمونه وجود پوستامنت در خورش است (شکل 11). پوستامنت بافتی با خاستگاه خورشی است که به صورت یک ستون از سلول‌های طویل مستقر در بخش زیرین انتهای آنتی­پودی کیسه رویانی قرار گرفته است. سلول‌های پوستامنت از سلول‌های اطراف به وسیله سیتوپلاسم متراکم‌تر و دیواره‌های رنگ­پذیرتر قابل تشخیص هستند.

 

مگاسپورزایی و نمو گامتوفیت ماده I. aucheriana

مگاسپوروسیت با حجم زیاد، هسته درشت، متراکم و حجیم و شکل چند وجهی خود به خوبی از سایر یاخته‌های خورش قابل تشخیص می­باشد (شکل 4). مگاسپوروسیت با انجام میوز مگاسپورها را تشکیل می‌دهد که ضمن رشد گامتوفیت ماده یا کیسه­رویانی را تولید می‌کنند.

اولین تقسیم میوزی مگاسپوروسیت موجب تشکیل دو یاخته دیاد هاپلویید می­گردد (شکل 5) و دومین تقسیم میوزی موجب تشکیل چهار یاخته تتراد می­شود. بررسی تعداد زیادی از برش­ها نشان داد که تترادها در این گونه از نوع از نوع T شکل هستند (شکل 6). در I. aucheriana وقتی میوز با تشکیل تترادها به پایان می­رسد، پوسته تخمک حدوداً تمام جسم تخمک را می­پوشاند (شکل 6) و این نشان می­دهد که رشد پوسته­های تخمک در این نمونه سریع است.

از چهار یاخته حاصل از میوز (تتراد)، سه یاخته تحلیل می­روند و در این نمونه موقعیت یاخته باقی­مانده یا مگاسپور عملکردی در ناحیه شالازی قرار گرفته است و در نهایت به کیسه­رویانی تحول می­یابد (شکل 7). هسته یاخته بنیادی کیسه­رویانی سه تقسیم میتوزی متوالی را انجام می­دهد. نخستین تقسیم میتوزی، موجب تشکیل دو هسته هاپلویید جدید شده، کیسه رویانی دو هسته­ای را ایجاد می­کند (شکل 8). هر هسته نسبتاً حجیم بوده، دارای هستک یا هستک­های حجیم و باز­دوست است. دومین تقسیم میتوزی نیز موجب پیدایش چهار هسته هاپلویید و در نتیجه کیسه رویانی چهار هسته­ای می­شود (شکل 9). در نهایت، تقسیم سوم، کیسه­رویانی هشت هسته­ای را به وجود می­آورد. در این مرحله کیسه رویانی به قدر کافی رشد نکرده است و بنابراین، هسته­های کیسه رویانی به صورت خطی فشرده و نزدیک هم قرار دارند. با رشد طولی کیسه رویانی، در بین هشت هسته ذکر شده، واکوئل­هایی ایجاد می­شود و در نتیجه، چهار هسته در انتهای سُفتی و چهار هسته در انتهای بُنی قرار می­گیرند. سپس یاخته­ای ­شدن در کیسه ­رویانی رخ داده، موجب تشکیل کیسه­رویانی بالغ می­شود. پدیده یاخته­ای شدن کیسه رویانی همزمان با مهاجرت هسته­های قطبی صورت می­گیرد. سه یاخته در قطب مجاور سُفت دستگاه تخم­ را ایجاد می­کند (شکل 10)، که شامل یک یاخته میانی (تخم­زا) و دو یاخته کناری قرینه­ها (سینرژیدها) است (شکل 10).

یاخته تخم­زا کروی­ شکل بوده، به واسطه استقرار یک هسته درشت در قطب بُنی خود قابل تشخیص است و دو یاخته سینرژید کشیده و گلابی­شکل­اند (شکل 10). در قطب بُنی یاخته­های آنتی­پود به وجود می­آید (شکل 11). دو هسته قطبی جدا شده از قطب‌های سُفتی و بُنی در قسمت مرکزی کیسه رویانی قرار می­گیرند و یاخته مرکزی را تشکیل می­دهند (شکل 10).

در I. aucheriana یاخته­های آنتی­پود افزایش پیدا نمی­کند و تعداد آنها از سه سلول تجاوز نمی­کند و تا زمان تشکیل رویان از بین نمی­روند (شکل 11). آنتی­پودها یا یاخته­های قطب بُنی کوچک‌ترین یاخته­های کیسه­رویانی هستند و در این گونه گیاهی به صورت خطی در قطب بُنی ردیف می‌شوند (شکل 11). دو هسته قطبی (یاخته مرکزی) به تدریج به سمت دستگاه تخم مهاجرت کرده، به طور معمول دو هسته قطبی نزدیک هم قرار می­گیرند (شکل 10). در این نمونه دو هسته قطبی در مجاورت دستگاه تخم­زا و بعد از لقاح با هم تلفیق می­شوند و ایجاد یک هسته ثانوی را می­کنند که دارای n2 کروموزوم است. کیسه‌ رویانی در این نمونه از نوع پلی­گونوم، و دوکی شکل منظم است (شکل­های 10-11).

با توسعه یافتن پوسته پوشاننده خورش، مجرای سُفت به وجود می­آید که در این نمونه مورد بررسی، مجرای سُفت شکل خطی صاف دارد (شکل­ 11). یاخته­های لایه اندوتلیوم به صورت شعاعی امتداد یافته، چسبیده به کیسه رویانی است و دارای هسته‌ایکاملاً واضح و سیتوپلاسمی متراکم است (شکل­های 10-11) و از پایداری زیادی برخوردارند؛ به طوری که در زمان تشکیل رویان نیز حضور دارند. در هر تخمدان یک عدد تخمک وجود دارد (شکل 11).

از نکات متمایز­کننده در این نمونه، حضور کریستال‌های سوزنی شکل در سلول­های اپیدرم مادگی است (شکل­های 12-13). علاوه بر این، در I. aucheriana ضخامت دیواره مادگی بسیار زیاد است و سطح آن پوشیده از کرک­های تک ­رشته­ای تک ­سلولی بسیار کشیده است(شکل 13).

در مرحلة­ کیسه­رویانی بالغ ، چند ویژگی ارزشمند تاکسونومیک در 20 نمونه مورد اندازه‌گیری و ارزیابی قرار گرفت و میانگین مربوط به آنها محاسبه شد که به این شرح است: میانگین طول تخمدان، عرض تخمدان و ضخامت دیواره تخمدان در این مرحله از نمو به ترتیب 515، 5/221 و 5/55 میکرومتر (μm) اندازه­گیری شد.

میانگین محور طولی تخمک در این مرحله از نمو حدود mµ 5/329، میانگین محور عرضی تخمک
mµ 5/110، میانگین طول بند تخمک mµ 5/26 و میانگین قطر بند تخمک µm 5/ 30محاسبه شد. همچنین میانگین محور طولی کیسه­ رویانی بالغ mµ 76 و میانگین محور عرضی کیسه­ رویانی بالغ mµ 5/16 است.

 

 

میکروسپورزایی و تکوین دانه گرده در I. aucheriana

در این گونه، یاخته­های بافت ‌هاگزای به وجود آمده از یاخته­های آرکئوسپور مستقیماً به میکروسپوروسیت تمایز می­یابند. میکروسپوروسیت­ها با سیتوپلاسم متراکم، اندازه بزرگ و هسته­های مشخص با یاخته­های بافت احاطه‌کننده متفاوتند و در این گونه گیاهی در دو ردیف قرار گرفته­اند (شکل 14). با شروع میوز، در اطراف میکروسپوروسیت­ها، کالوز شروع به تشکیل می­کند که در تصاویر میکروسکوپی تهیه شده به صورت یک لایه ضخیم و شفاف در اطراف میکروسپوروسیت­ها (شکل­های 16-19) و تترادها (شکل 20) قابل رؤیت است. با تقسیم میوز I، در یاخته­های مادر گرده، ابتدا 2 یاخته n کروموزومی و با تقسیم میوز II، 4 یاخته n کروموزومی (هاپلویید) که تتراسپور نام دارد، به وجود می­آید.

هر میکروسپور از مراحل میوز به طور واضح عبور می‌کند، به طوری که ابتدا وارد پروفاز I شده (شکل 15)، و سپس به ترتیب از مراحل متافاز I (شکل 16)، آنافاز I (شکل 17) و تلوفاز I (شکل 18) عبور می‌کند و به این ترتیب تقسیم اول میوز کامل می­شود. یاخته­های هاپلویید حاصل از میوز I بلافاصله وارد تقسیم دوم میوز می­شوند و از مراحل متافاز II، آنافاز II و تلوفاز II (شکل 19) عبور می‌کنند که به تشکیل تترادهای میکروسپوری منجر می‌شود. بین هسته­های حاصل از تلوفاز II دیواره به وجود نمی­آید (شکل 19). تترادها فقط از نوع تتراگونال هستند (شکل 20).

پس از تکمیل میوز II تقسیم سیتوپلاسم به طور همزمان صورت گرفته (سیتوکینز از نوع همزمان)، چهار یاخته میکروسپور (تتراد) به وجود می­آید. در این مرحله، دیواره کالوزی در اطراف تترادها و لابه لای مونادها به خوبی مشخص است. میکروسپورها در زمان آزاد ­شدن هنوز واکوئوله نیست و دارای سیتوپلاسم متراکم، شکل منظم با یک هسته مشخص و قرار­ گرفته در مرکز یاخته هستند (شکل 21).

اطراف هر میکروسپور را دیواره­ای اگزینی فرا گرفته است. پس از تحلیل دیواره کالوزی از اطراف تتراسپورها و آزادی میکروسپورهای جوان، دیواره انتین در مجاورت سیتوپلاسم تشکیل می­شود (شکل 22). در این گونه، سه­ شیار رویشی بر روی دیواره گرده وجود دارد. با توسعه واکوئل مرکزی، هسته به موقعیت کناری رانده می­شود؛ یعنی یک واکوئل بزرگ، سیتوپلاسم و هسته دانه گرده را به کناره­ها می­راند (شکل 23). سپس، هسته به روش میتوز تقسیم می­شود و دو هسته نابرابر را به وجود می­آورد: یک هسته بزرگ رویشی و یک هسته کوچک زایشی که به تشکیل دانه­گرده دو هسته­ای و نهایتاً دو­ یاخته­ای منجر می‌شود.

بنابراین، در گونه I. aucherianaدانه­های ­گرده بالغ آزاد شده از بساک دو ­یاخته­ای است، که دانه­های نشاسته نیز در آنها به چشم می­خورد. در این دانه­های گرده، علاوه بر نشاسته، دانه­های روغنی نیز وجود دارد (شکل 22). در این نمونه، حضور کریستال­های سوزنی در دانه گرده مشهود است (شکل 23). دانه­های گرده تقریباً کروی شکل و دارای سه شیار بر روی دیواره گرده است که در محل شیارها اگزین وجود ندارد و انتین ضخیم­تر است. سطح اگزین پوشیده از تزیینات خار مانند است.

 

ویژگی‌های تکوینی پرچم در I. aucheriana

در این گونه تمایز و تکوین پرچم خیلی زود صورت می­گیرد؛ به طوری که در مرحله­ای که هنوز طرح اولیه مادگی تشکیل نشده، پرچم به صورت توده­ای از یاخته­های مریستمی تشکیل شده است. پرچم­ها پنج عدد هستند (شکل 25) و بساک آنها پیوسته است. بساک تتراسپورانژی یا دارای چهار کیسه گرده است (شکل 24). در مراحل اولیه نمو بساک در زیر اپیدرم، 5 تا 8 ردیف یاخته آرکئوسپوری تمایز پیدا می­کند. دیواره بساک در این نمونه متشکل از چهار لایه است که شامل لایه روپوست، لایه مکانیکی، لایه میانی و لایه مغذی است، که تعداد هر یک از این لایه­ها از یک عدد تجاوز نمی­کند (شکل 15). از نکاتی که در این نمونه جالب توجه است، حضور کریستال‌های سوزنی شکل در لایه مکانیکی است که باعث شده است این لایه به صورت کنگره­ای دیده شود (شکل‌های 24-25). ضخیم­شدگی­های فیبری لایه مکانیکی در مرحله پایانی نمو دانه‌های گرده دویاخته­ای، صورت می‌گیرد. یاخته­های لایه مغذی یک لایه مشخص را تشکیل می­دهند که بافت ‌هاگزای بساک را احاطه می­کند (شکل‌های 14-19). در این گونه یاخته­های لایه تاپی بیضی شکل و دو هسته­ای هستند.

از آنجایی که یاخته­های لایه تاپی در مراحل ابتدایی نمو بساک و دانه­های گرده در جای خود ثابت باقی مانده، تحلیل نمی­روند (شکل­های 14-21) و وقتی که میکروسپورها در حال نمو به دانه­گرده بالغ هستند، ضمایمی از یاخته­های تاپی به سمت حفره بساک تشکیل می­شود (شکل 22)، بنابراین، می­توان گفت لایه تاپی از نوع ترشحی است. در مرحله دانه­های گرده دو یاخته‌ای، یاخته‌های تاپی تقریباً تحلیل می­روند (شکل­های 23-24).

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل14-25- نشان‌دهندة تکوین پرچم و دانه گرده درInula aucheriana : 14) برش طولی از بساک، سلول­های میکروسپوروسیت که در این نمونه در دو ردیف در برش طولی در بساک قرار می­گیرند. در این برش به خوبی چهار لایه تشکیل‌دهندة دیواره بساک؛ یعنی تاپی (Ta)، لایه مکانیکی (En)، لایه میانی (Me) و اپیدرم (Ep) دیده می­شود. 15) برش طولی از بساک که نشان‌دهندة آغاز تقسیم میوز (پروفاز I) در یاخته­های مادر گرده است. 16) مرحله متافاز I (↑).17) آنافاز I. 18) تلوفاز I. 19) تلوفاز II (↑).20) برش طولی بساک در مرحله تتراد میکروسپور. تتراد فقط از نوع تتراگونال است. 21) برش طولی بساک در مرحله میکروسپورها (گرده‌های جوان) رها شده از تتراد. شکل میکروسپورها منظم و هسته منفرد آنها قابل مشاهده است. لایه مغذی هنوز از بین نرفته است. 22) در دانه­های گرده­ جوان تشکیل دیواره خارجی (اگزین) مشهود است. دانه­های­ گرده حاوی قطرات روغنی بزرگ (↑) و دانه­های نشاسته هستند. 23) دانه­گرده بالغ حاوی کریستال­های سوزنی شکل (↑) و اگزین دارای خارهای درشت است. 24) لایه تاپی به طور کامل تحلیل رفته است. لایه مکانیکی به علت حضور کریستال کنگره­ای دیده می­شود (↑). 25) برش عرضی گل نشان‌دهندة بساک با چهار کیسه گرده (تتراسپورانژی) در مرحله دانه­های گرده بالغ. شاخص معادل 30 میکرومتر است.

ep: اپیدرم؛ en: لایه مکانیکی؛ Ta: تاپی؛ Me: لایه میانی؛ Ca: لایه کالوز؛ pe: گلبرگ‌ها؛ Sta: بساک؛ Po: دانه گرده؛ Sty: خامه ؛ pm: یاخته مادر گرده؛ sta: پرچم؛ ta: لایه مغذی.

 

 

 

 

 

 

 

 


بحث و نتیجه‌گیری

تخمک و گامتوفیت ماده

نتایج این مطالعه نشان داد که در هر تخمدان فقط یک تخمک واژگون کم خورش وجود دارد. در لایه زیر اپیدرمی تخمک فقط یک یاخته آرکئوسپوری وجود دارد که با پیشرفت رشد و تکوین تخمک، مستقیماً به یاخته مادر مگاسپور تمایز می­یابد. موقعیت زیر اپیدرمی یاخته مگاگامتوسیت در سایر گیاهان این تیره نیز گزارش شده است (Johri et al., 1992). موقعیت مگاسپوروسیت در این نمونهدر لایه سوم زیر اپیدرمی قرار گرفته است که با گزارش­ قبلی از گونه­ دیگر این جنس مغایر است (Yurukova-Grancharova et al., 2006).

مطالعه بر روی مگاسپورانژ نشان می­دهد که شکل تترادها در این تیره دارای تنوع بسیار زیادی است. نتایج این پژوهش نشان داد در گونه مورد مطالعه تتراد مگاسپورها از نوع
T شکل است. مگاسپور شالازی تتراد که به وسیله دیواره کالوزی پوشیده نشده است، موجب تشکیل کیسه رویانی مونوسپوری تیپ پلی‌گونوم می­شود و سه مگاسپور دیگر به سرعت از بین می­رود. وجود تترادهای خطی در گیاهان این تیره به وسیله پژوهشگران متعددی گزارش شده است (Rangaswamy and Pullaiah, 1986; Lakshmi and Pullaiah, 1979; Kapil and Bhatnagar, 1981). اما وجود تتراد T شکل یک حالت نسبتاً نادر است. مگاسپور پایا، کیسه رویانی هشت هسته­ای را به وجود می‌آورد که سپس به کیسه رویانی بالغ تمایز می­یابد. در کیسه رویانی بالغ سه یاخته در مجاورت سُفت تمایز می‌یابند که شامل یک تخمزا و دو یاخته قرینه است. در این مطالعه، هر دو یاخته قرینه در کیسه رویانی بالغ قابل مشاهده است. دو هسته آزاد قطبی در بخش میانی کیسه رویانی قرار دارند که به سمت دستگاه تخم مهاجرت می­کنند که تلفیق آنها در مجاورت دستگاه تخم و قبل از لقاح صورت می­گیرد و باعث تشکیل هسته ثانویه می­شود. در این گیاه، تقسیمات تخم ضمیمه قبل از تخم اصلی آغاز می­شود. در کیسه رویانی تیپ پلی‌گونوم، یاخته­های آنتی‌پود در قطب مقابل دستگاه تخم قرار دارند که معمولاً سه عدد هستند و از نظر اندازه(Maheshwari, 1950; Xiao and Yuan, 2006; Cameron and Prakash, 1994) و همچنین از نظر تعداد (Rangaswamy and Pullaiah, 1986)، در گونه­های مطالعه شده این تیره تنوع نشان داده­اند. اندوتلیوم در این گونه یک لایه­ای است همان طور که قبلاً برایگونه
Inula cuspidateنیز گزارش شده است(Sood and Neelam, 2000). از ویژگی‌های گونه مورد مطالعه، حضور کریستال­های سوزنی شکل در سلول­های اپیدرم مادگی است که برای اولین بار گزارش می­شود. براساس مطالعات مرجع‌شناختی ما وجود کریستال از سین‌آپومورفی­های عمده در طایفه Inuleae است
(Judd et al., 1999). همچنین Meric (2009) حضور کریستال‌های اگزالات کلسیم را در قسمت­های مختلف گیاهان این طایفه نشان داده ­است. از نکات جالب توجه دیگر این است که در I. aucheriana، درسطح مادگی کرک­های تک ­رشته­ای تک­ سلولی بسیار کشیده دیده می­شود که به فراوانی در سطح مادگی پراکنده­اند.

 

 

بساک و دانه گرده

در گونه­ مورد مطالعه، نمو چهار لایه­ای دیواره بساک بر اساس تیپ دو لپه­ای انجام می­گیرد (Davis, 1964). یاخته‌های آرکئوسپوری با سیتوپلاسم متراکم و هسته حجیم خودشان قابل تشخیص­اند. این یاخته­ها به صورت مماسی تقسیم شده، یاخته جداری بیرونی و‌ هاگزای درونی را تشکیل می­دهند (Xue and Li, 2005). ضخیم شدگی‌های فیبری لایه مکانیکی با مشاهدات میکروسکوپی به خوبی قابل تشخیص نیست(Yurukova-Grancharova, et al., 2006). بر اساس نتایج ما در گونه مورد مطالعه، لایه میانی نمو پیدا می­کند و بساک دارای چهار لایه است که با برخی گزارش‌های قبلی همسو است: Sood و Neelam (2000) با بررسی گونه Inula cuspidate و Pullaiah (1979) با مطالعه روی تعدادی از جنس­های­ طایفه Inuleae، وجود چهار لایه بساک را برای این گونه­ها گزارش کرده­اند. همبستگی آشکاری بین تقسیمات میوزی در یاخته­های مادر گرده و نمو لایه تاپی بساک وجود دارد که برای سایر گونه‌های این تیره نیز گزارش شده است (Steil, 1950). یاخته­های لایه تاپی درجه بالایی از پلوییدی را نشان می‌دهند که نمایانگر فعالیت متابولیسمی بالای آنهاست و از این نظر شبیه به یاخته‌های آنتی­پود کیسه رویانی هستند (Maheshwari, 1950). در نهاندانگان دو تیپ اصلی نمو لایه تاپی بساک قابل تشخیص است(Pacini et al., 1985): ترشحی (جداری) و آمیبی (periplasmodial).

در گیاه مورد مطالعه، لایه تاپی از نوع ترشحی است که در آن تکثیر هسته­ها صورت گرفته، و تعداد هسته­ها در هر یاخته به دو یا سه افزایش می­یابد. لایه تاپی آمیبی برای گونه­های متعددی از تیره Asteraceae گزارش شده است (Lakshmi and Pullaiah, 1979)، که با نتایج ما همسویی ندارد. در گیاه مورد مطالعه، یاخته­های اولیه ‌هاگزا مستقیماً به یاخته­های مادر گرده تمایز پیدا می­کنند که به صورت دو ردیفه در بخش میانی بساک استقرار دارند. گونه­های معدودی وجود دارند که استقرار یک ردیفه یاخته­های مادر گرده را از خود نشان دهند (Hu, 1982). متأسفانه، هنوز اهمیت استقرار یک یا چند ردیفه یاخته­های مادر گرده از نظر تبارزایی گیاهی ناشناخته است (Pan et al., 1997). میوز در هر میکروسپورسیت به تشکیل تتراد منجر می‌شود. تترادها فقط از نوع تتراگونال هستند. وجود تترادهای تتراهدرال و صلیبی شکل نیز در گیاهان تیره Asteraceae گزارش شده است (Maheshwari, 1950). تکوین میکروسپورهای همه کیسه­های گرده همجوار، همزمان است. میکروسپورها در زمان آزاد شدن از تترادها هیچ واکوئلی نداشته، دارای یک سیتوپلاسم متراکم، شکل منظم با یک هسته حجیم قرار گرفته در بخش میانی هستند. هسته­ها با روش میتوز تقسیم شده و دو هسته نابرابر را به وجود می­آورند که هسته بزرگتر رویشی و هسته کوچک‌تر زایشی است. بنابراین، دانه گرده دو هسته­ای و سپس دانه گرده دو یاخته­ای تشکیل می­شود. نتایج پژوهش­های Neelam و Sood (2000) نشان داده است که دانه­های گرده در این جنس، در مرحله بلوغ سه یاخته­ای­اند که با یافته‌های ما متفاوتند. دانه­های گرده بالغ دارای ذرات نشاسته و  قطرات روغنی هستند. دانه­­های گرده گونه مورد مطالعه، واجد کریستال­های سوزنی­شکل نیزهست.یکی از ویژگی­های شاخص گونه مورد مطالعه، حضور کریستال در لایه مکانیکی بساک است که باعث شده است اپیدرم در این گونه کنگره‌دار دیده شود.  Mericو Dane (2004) نیز حضور کریستال­های سوزنی شکل اگزالات کلسیم را در گونه Helianthus annuus و Meric (2009) در برخی گونه­های طایفه Inuleae گزارش کرده­اند.

 
Batygina, T. B. (1987) Embryology of flowering plants: terminology and concepts. Science Publishers, New York.

Bremer, K. (1994) Asteraceae, Cladistics and Classification. Timber Press, Portland, Oregon.

Cameron, B. G. and Prakash, N. (1994) Variations of the megagametophyte in the Papilionoidea. Advances in legume systematic. Structural Botany 6: 97-115.

Chaudhury, A. M., Koltunow, A., Payn, T., Luo, M., Tucker, M. R., Dennis, E. S. and Peacock, W. J. (2001) Control of early seed development. Annual review of cell and developmental biology 17: 677-699.

Cichan, M. A. and Palser, B. F. (1982) Development of normal and seedless achenes in Cichorium intybus (Compositae). American Journal of Botany 69: 885-895.

Davis, G. L. (1964) Embryological studies in the compositae: Sporogenesis, gametogenesis, and embryogeny in Brachycome ciliaris (Labill.) Less. Australian Journal of Botany 12: 142–151.

Davis, G. L. (1968) Apomixis and abnormal anther development in Calotis lappulacea Benth. (Compositae).  Australian Journal of Botany 16: 1-17.

Crawford, D. J., Tadesse, M., Mort, M. E., Kimball, R. T. and Randle, C.P. (2009) Coreopsideae (eds. Funk, V.A., Susanna, A., Stuessy, T. F. and Bayer, R. J.) 713-730. International Association of Plant Taxonomy, Washington D.C.

Harling, G. (1951) Embryological studies in the Compositae: Anthemideae-Chrysantheminae. Acta Horticulture Bergiani 16: 1-56.

Hind, D. J. N. (1995) Compositae (ed. Stannard, B. L.) 187-278. Royal Botanical Gardens, Kew.

Hu, S. Y. (1982) Embryology of angiosperms. High Education Press, Beijing.

Johri, B. M., Ambegaokear, K. and Srivastava, P. S. (1992) Comparative embryology of angiosperms. Speringer-Verlag, Germany.

Judd, W. E. S., Campbell, C. S., Kellogg, E. A. and Stevens, P. F. (1999) Plant systematic: a phylogenetic approach. Massachusetts, USA.

Kadereit, J. W. and Jeffrey, C. (2007) Flowering plantsvol. VIII. Eudicots. Asterales. Springer- Verlag Press, Berlin Heidelberg.

Kapil, R. N. and Bhatnagar, A. K. (1981) Ultrastructure and biology of female gametophyte in flowering plants. Cytology 70: 291-337.

Khan, A. L., Gilani, S. A., Fujii, Y. and Watanabe, K. N. (2008) Monograph on Inula britannica L. Mimatsu Corporation, Tokyo.

Lakshmi S. P. and Pullaiah T. (1979) Embryology of Senecio tenuifolius Burm. f. (Asteraceae). Taiwania32: 208-213.

Maheshwari, P. (1950). An introduction to the embryology of angiosperms. McGraw-Hill, New York.

Maoz, M., Kashman, Y. and Neeman, I. (1999) Isolation and identification of a new antifungal sesquiterpene lactone from Inula viscosa. Planta Medica 65:281-282.

Meric, C. and Dane, F. (2004) Calcium oxalate crystals in floral organs of Helianthus annulus L.and H.tuberosus L. (Asteraceae). ActaBiologica Szegediensis 48:19-23.

Meric, C. (2009) Calcium oxalate crystals in some species of the tribe Inuleae (Asteraceae). Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica 51: 105-110.

Pacini, E., Franchi, G. G. and Hesse, M. (1985) The tapetum: its form, function and possible phylogeny in Embryophyta. Plant Systematic and Evolution 149: 155-185.

Pan, K. Y., Wen, J. and Zhou, S. L. (1997) Embryological study on Mosla chinensis (Lamiaceae). Acta Botanica Sinica 39: 111–116.

Pandey, B. P. (2001) A textbook of botany, Angiosperms. Taxonomy, anatomy, embryology (including tissue culture) and economic botany. McGrew-Hill, New York.

Pullaiah, T. (1979) Studies in the Embryology of Compositae. IV. The Tribe Inuleae.American Journal of Botany66:1119-1127.

Rangaswamy, V. and Pullaiah, T. (1986) Studies in the embryology of Senecio candicans DC. (Compositae). Journal of Indian Botanical Society 65: 509-512.

Richards, A. J. (1997) Plant breeding systems. Chapman and Hall, New York.

Shamrov, I. (1998) Ovule classification in flowering plants - new approach and concepts. Botanische Jahrbucher fur Systematik 120: 377-400.

Sood, S. K. and Neelam, K.  (2000) Investigations on embryology of Inula cuspidata Clarke (Asteraceae). Journal of Indian Botanical Society 79: 93-95.

Steil, W. N. (1950) Some Evidences for the Interaction of Tapetal and Sporogenous Cells in Certain Vascular Plants. Botanical Gazetti 111: 300-306.

Torrell, M., Bosch, M., Martin, J. and Vallès, J. (1999) Cytogenetic and isozymic characterization of the narrow endemic species Artemisia molinieri (Asteraceae, Anthemideae): Implications for its systematic and conservation. Canadian Journal of Botany 77:51-60.

Vallès, J., Garnatje, T., Garcia, S., Sanz, M. and Korbkov, A. A. (2005) Chromosome numbers in the tribes Anthemideae and Inuleae (Asteraceae) from Kazakistan. Botanical Journal of the Linnean Society 148: 77-85.

Vallès, J., Torrell, M., Garcia-Jacas, T., Yilatersana, N. and Susanna, A. (2003) The genus Artemisia and its allies: phylogeny of subtribe Artemisineae (Asteraceae) based on nucleotide sequence on nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacers (ITS). Plant Biology 5: 274-278.

Watanabe, W. (2002) Index to chromosome numbers in Asteraceae. Retrieved from http://www-asteraceae.cla.kobe-u.ac.jp/index.html. On 15 Aug 2008.

Xiao, D. X. and Yuan, Z. (2006) Embryogenesis and seed development in Sinomanglietia glauca (Magnoliaceae). Journal of Plant Research 119: 163-166.

Xue, C. Y. and Li, D. Z. (2005) Embryology of Megacodon stylophorus and Veratrilla baillonii (Gentianaceae): descriptions and systematic implications. Botanical Journal of the Linnean Society 147: 317-331.

Yeung, E. C. (1984) Histological and histochemical staining procedures. (ed. Vasil, I. K.) 689-697. Academic Press, New York.

Yurukova-Grancharova, P., Robeva-Davidova, P. and Vladimirov, V. (2006) Study on the embryology and mode of reproduction of selected diploid species of Hieracium (Asteraceae) from Bulgaria. Flora 201: 668-675.

Zhao, Y. M., Zhang, M. L., Shi, Q. W. and Kiyota, H. (2006) Chemical constituents of Plants from the Genus Inula. Chemical Biodiversity 3: 371-384.