مطالعه بیوسیستماتیک چهار جمعیت از گونه Astragalus macrostachys DC. از بخش Malacothrix Bunge در ایران

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

در این تحقیق رفتار میوز و ویژگی‌های ریخت‌شناختی و گرده‌شناختی چهار جمعیت از گونه Astragalus macrostachys DC. متعلق به Malacothrix Bunge از جنس Astragalus L. در ایران مطالعه گردیده است. نتایج حاصل از مطالعه میوز در جمعیت‌های مختلف این گونه نشان داد که سه جمعیت دیپلویید و دارای عدد کروموزومی 16=x2=n2 هستند؛ حال آن که یک جمعیت تتراپلویید و واجد عدد کروموزومی 32=x4=n2 است. هرچند جمعیت‌های مورد مطالعه رفتار منظمی طی میوز نشان دادند، لیکن بی‌نظمی‌هایی مانند کروموزوم‌های سرگردان و جدا افتاده در آنافاز/تلوفاز I و II، دیاکینز/متافاز I، سیتومیکسی در آنافاز/تلوفاز I و II، چند قطبی در تلوفاز II، دوهستکی در پروفاز و پل در آنافاز I و تلوفاز II نیز مشاهده شدند. تحلیل داده‌های حاصل از مطالعه میوز در چهار جمعیت این گونه به روش‌های UPGMA و PCO نشان داد که تاکسون‌های مورد مطالعه در دو گروه اصلی قرار می‌گیرند. نتایج حاصل از مطالعه ویژگی‌های ریخت‌شناختی و گرده‌شناختی نیز این گروه‌بندی را تأیید نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biosystematic study of 4 populations of Astragalus macrostachys DC. of Astragalus sect. Malacothrix Bunge in Iran

نویسندگان [English]

  • Massoud Ranjabr
  • Roya Karamian
  • Aghdas Enayati Akmal
Department of Biology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan
چکیده [English]

In this investigation, meiotic behavior, morphological and pollen morphological characters of 4 populations belonging to A. macrostachys DC. of Astragalus sect. Malacothrix Bunge in Iran were studied. Results showed that 3 populations were diploid and represented 2n=2x=16 chromosome number and the only tetraploid population showed 2n=4x=32 chromosome number. Although the taxa represented regular bivalent pairing at meiosis, some abnormalities such as laggard and fragmented chromosomes in anaphase/telophase I, II and diakinesis/methaphase I, cytomixis in anaphase/telophase I, II, multipolar cells in telophase II, binuclei cells in prophase I and bridges in anaphase I and telophase II were observed. Data analysis from meiotic study of four populations in the species using UPGMA and PCO methods showed that, in the taxa studied, there were two main groups.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Astragalus L
  • sect. Malacothrix
  • Meiotic behavior
  • Morphology
  • Pollen Morphology

 

جنس Astragalus L. با حدود 2500 گونه بزرگترین جنس گیاهان گل‌دار در دنیاست. ایران به تنهایی با 850 گونه یکی از مراکز اصلی تنوع این جنس است. بخش Malacothrix Bunge یکی از بزرگترین و پیچیده­ترین بخش­های جنسAstragalus  است که اغلب گونه­های آن در دنیای قدیم و به طور عمده در محدوده فلور ایران (بیش از 90 گونه) پراکنش دارند. اگرچه برخی از آن­ها در کشورهای همسایه، از جمله آذربایجان، ارمنستان، ترکمنستان، ترکیه، عراق و افغانستان نیز می­رویند. ایران یکی از مهمترین مراکز گونه­زایی و تنوع بخش Malacothrix است و این بخش به لحاظ سیستماتیک یکی از پیچیده­ترین بخش­ها به شمار می‌رود
(Maassoumi 1989; Maassoumi 1993; Ranjbar et al., 2002; Podlech and Maassoumi 2003; Ranjbar and Karamian, 2004; Ranjbar 2007).

اغلب مطالعات سیتولوژیک در این جنس بر روی شمارش عدد کروموزومی متمرکز شده است (Aryavand, 1983; Maassoumi, 1987; Maassoumi, 1989; Ranjbar et al., 2010). این جنس دارای عدد پایه کروموزومی 8=x با دو سطح پلوییدی 32=x4=n2 و 16=x2=n2 در دنیای قدیم است(Maassoumi, 1987, Maassoumi, 1989, Ranjbar et al., 2010). دانه­های گرده در این بخش منفرد، با اندازه کوچک یا متوسط، بیضی تا مستطیلی، سه شیاره و منفذ­دار هستند. در اکثر گونه­ها، دانه‌های گرده دارای تزیینات شبکه­ای هستند. گونه A. macrostachys یکی از گونه­های چند ساله بخش Malacothrix است. از آنجا که هر قسمت‌ و یا هر اندام‌ از گیاه در همه مراحل رشد و نموی خود می­‌تواند ویژگی‌های تاکسونومیک خاصی داشته باشد، به دست آوردن اطلاعات از منابع متنوع در مطالعات تاکسونومی گیاهی ارزشمند است. کاربرد اطلاعات حاصل از مطالعات مختلف اعم از ریخت­شناسی، سیتولوژی، گرده‌شناسی و ... اساساً باعث ارتقای سیستم­های رده‌بندی‌ جدید در این بخش شده و در نهایت، آنالیز آماری داده‌ها به منظور ارائه روابط فنتیک بسیار سودمند است.

 

مواد و روش­ها

مطالعه ریخت­شناسی

مطالعه ریخت‌شناسی بر روی 4 فرد از جمعیت متعلق به گونه A. macrostachys (18739)، 4 فرد از جمعیت متعلق به گونه A. macrostachys (18740)، 2 فرد از جمعیت متعلق به گونه A. macrostachys (18741) و 1 فرد از جمعیت متعلق به گونه A. macrostachys (18742) انجام شد.نمونه­ها از مناطق شمال غرب ایران جمع‌آوری شدند (جدول 1). نقشه پراکنش گونه­های مورد مطالعه در ایران در شکل 1 و ویژگی­های ریخت­شناختی مربوط به اندام‌های رویشی و زایشی مورد مطالعه در جدول 2 ارائه شده‌اند. در نهایت، داده­های حاصل از مطالعه ویژگی­های ریخت­شناختی، به روش UPGMA و با استفاده از نرم‌افزار MVSP تحلیل و سپس بهترین دندروگرام انتخاب شد. تحلیل داده­های ریخت­شناختی به روش PCO نیز انجام شد.

 

 

جدول 1- اطلاعات مربوط به جمعیت­های مختلف A. macrostachysدر این مطالعه

گونه

محل

جمع­آوری

نام

جمع­آوری کننده

تاریخ

جمع‌آوری

ارتفاع

(متر)

شماره

هرباریومی

A. macrostachys

آذربایجان غربی: ارومیه به سلماس، گردنه قوشچی، قره­باغ

رنجبر و عنایتی اکمل

25/2/1387

1296

BASU18740

A. macrostachys

آذربایجان غربی: جاده قطور، 2 کیلومتر به دره­خان

رنجبر و عنایتی اکمل

25/2/1387

1375

BASU18742

A. macrostachys

آذربایجان غربی: قطور به رازی

رنجبر و عنایتی اکمل

26/2/1387

1750

BASU18741

A. macrostachys

آذربایجان شرقی: مرند به صوفیان

رنجبر و عنایتی اکمل

27/2/1387

1626

BASU18739

 

 

شکل 1- پراکنش جمعیت­های مختلف A. macrostachysدر ایران: جمعیت 18741 (o)، جمعیت 18740 (n)، جمعیت 18742 (˜) و جمعیت 18739 (p).

 

 

مطالعه گرده­شناسی

به منظور مطالعه گرده­شناسی از روش استولیز استفاده شد (Erdtman, 1960). گل‌های جدا شده از نمونه‌ها توسط انتهای همزن شیشه‌ای تا حدی خرد شد و سپس به آن 6 میلی لیتر محلول استولیز اضافه گردید. زمان لازم برای تیمار دانه‌های گرده با محلول استولیز به مقاومت دانه‌های گرده و بویژه به ضخامت اگزین بستگی دارد. این روش برای از بین بردن محتوای سیتوپلاسمی، انتین و هر نوع پوشش سطحی به کار برده می‌شود. محلول استولیز تقریباً همه بخش‌ها را حل می­کند، ولی اسپوروپولنین در مقابل آن مقاوم است. پس از اضافه کردن محلول استولیز، نمونه‌ها به مدت 5 دقیقه در بن­ماری حرارت داده شد. هنگام حرارت دادن، محلول مرتب به هم زده شد. آنگاه لوله‌های آزمایش محتوی محلول فوق با دستگاه سانتریفیوژ Hettich مدل D-7200 با 3000 تا 3500 دور در دقیقه به مدت 15 تا20 دقیقه سانتریفیوژ گردید. سپس محلول رویی دور ریخته شد و به باقیمانده آب مقطر اضافه و مجدداً سانتریفیوژ گردید. این کار سه بار تکرار شد. در نهایت، چند قطره محلول حاوی گرده روی لام قرار داده شد و پس از خشک شدن و قرار دادن قطره­ای از محلول گلیسیرین-ژل روی آن، پس از 24 ساعت بامیکروسکوپ نوری مطالعه گردید. ویژگی­های مختلف دانه گرده مانند قطر قطبی، قطر استوایی، طول شیار، عرض شیار، فاصله بین دو شیار و ضخامت اگزین برای 20 دانه گرده از هر تاکسون با اوکولر مدرج اندازه‌گیری شد. ویژگی­های طول قطر قطبی، قطر استوایی، ضخامت اگزین، طول شیار، فاصله بین دو شیار، ضخامت گرانول و نسبت طول قطر قطبی به قطر استوایی برای 20 دانه گرده از هر نمونه با استفاده از میکروسکوپ نوری اندازه‌گیری شد. در نهایت، تحلیل داده­های گرده‌شناختی مربوط به گونه­های مورد مطالعه به روش­های UPGMA و PCO انجام شد.

 

مطالعه میوز

به منظور مطالعه میوز، غنچه­های گل جمعیت­های مختلف گونه A. macrostachys از اواسط اردیبهشت تا اواسط تیر ماه از مناطق مختلف جمع­آوری شد. برای دستیابی به تمام مراحل میوز، از غنچه­هایی با اندازه­های مختلف و در ساعات مختلف روز نمونه­برداری شد. در این مطالعه از سلول­های مادر دانه گرده در بساک پرچم­ها استفاده شد. غنچه­های جوان به مدت 24-48 ساعت در محلول پینار تثبیت و پس از شستشو با استوکارمن رنگ‌آمیزی شدند. در نهایت، مراحل مختلف میوز به همراه بی­نظمی­های هر مرحله توسط میکروسکوپ Olympus BX-41 بررسی و عکس‌برداری با دوربین دیجیتال Olympus انجام شد. در پایان، تحلیل داده­های حاصل از رفتار میوز در چهار جمعیت مورد مطالعه به روش­های UPGMA و PCO انجام شد.

 

نتایج

مطالعه ریخت­شناسی

در مطالعهریخت­شناسی، 28 ویژگی کمّی وکیفی مختلف از چهار جمعیت ارزیابی گردید. این ویژگی­ها شامل موارد زیر بود:

طول گیاه، طول ساقه، کرک ساقه، طول برگ، طول دمبرگ، تعداد جفت برگچه، طول دم­گل­آذین، طول کرک دم­گل­آذین، طول براکته، عرض براکته، طول کرک براکته، طول دمگل، طول کرک دمگل، طول کاسه، عرض کاسه، طول دندانه کاسه، طول لوله کاسه، طول کرک کاسه، طول درفش، عرض درفش، طول ناو، عرض ناو، ناخنک ناو، طول بال، عرض بال، ناخنک بال، گوشک بال و طول پایک مادگی.

در دندروگرام حاصل از نرم‌افزار MVSP به روش UPGMA که بر اساس 28 ویژگی ریخت­شناختی به دست آمد، اگر خط فرضی تقریباً در سطح 93 رسم شود، تاکسون­های مورد مطالعه در دو گروه قرار می­گیرند (شکل 2). جمعیت A. macrostachys (18739) در گروه اول و جمعیت­های A. macrostachys (18740)،
A. macrostachys (18741) وA. macrostachys (18742) در گروه دوم قرار می­گیرند. جمعیت
A. macrostachys (18739) به دلیل دارا بودن برگ، دمبرگ، دم‌گل‌آذین و دندانه کاسه بلندتر، تعداد جفت برگچه­های کمتر و بال و ناو کوتاه‌تر از دیگر جمعیت­های A. macrostachys جدا می­شود. گروه­های فنتیکی حاصل از تحلیل PCO بر اساس ویژگی­های ریخت­شناختی نیز این گروه­بندی را تأیید می‌کند (شکل 3) که حاکی از ارزشمندی ویژگی­های مربوط به برگ (طول برگ، طول دمبرگ و تعداد جفت برگچه) و گل (طول دندانه کاسه، طول بال و طول ناو) در تعیین روابط میان تاکسون­های مورد مطالعه است.

 

 

جدول 2- ویژگی­های ریخت‌شناختی مورد مطالعه در جمعیت‌های مختلف A. macrostachys

mac18739

mac18741

mac18742

mac18740

ویژگی­های ریخت­شناختی*

600

220

260

265

طول گیاه (میلی­متر)

35/0

5/0

6/0

5/0

اندازه کرک کاسه (میلی‌متر)

40

40

45

55

طول ساقه (میلی­متر)

120

2/98

5/107

95

طول برگ (میلی­متر)

87/37

26

5/16

9/24

طول دمبرگ (میلی­متر)

11

13

16

14

تعداد جفت برگچه

139

117

105

112

طول دم­گل­آذین (میلی­متر)

4/0

5/0

6/0

4/0

اندازه کرک دم­گل­آذین (میلی­متر)

4

7/3

3

3

طول براکته (میلی­متر)

2/0

4/0

5/0

5/0

عرض براکته (میلی­متر)

1/1

5/0

1/1

6/0

اندازه کرک براکته (میلی متر)

9/0

8/0

1/0

7/0

طول دمگل (میلی­متر)

15/0

35/0

45/0

15/1

اندازه کرک دمگل (میلی‌متر)

8/11

5/11

11

7/11

طول کاسه (میلی­متر)

4/5

5/4

5/3

5

طول دندانه کاسه (میلی­متر)

7

7

5/5

7

طول لوله کاسه (میلی­متر)

5

5

5/4

6/5

عرض لوله کاسه (میلی­متر)

05/1

45/0

25/1

1

اندازه کرک کاسه (میلی­متر)

1/16

18

5/16

17

طول درفش (میلی­متر)

4/6

7/6

5/6

1/7

عرض درفش (میلی­متر)

5/13

5/14

14

5/14

طول ناو (میلی­متر)

9/1

3/2

2

3/2

عرض ناو (میلی­متر)

4/7

8/6

5/6

7/7

طول ناخنک ناو (میلی­متر)

9/14

3/17

15

16

طول بال (میلی­متر)

7/1

2

5/2

2/2

عرض بال (میلی­متر)

1/7

2/7

7

1/8

طول ناخنک بال (میلی­متر)

3/1

7/1

2/1

6/1

طول گوشک بال (میلی­متر)

7/0

5/0

5/0

5/0

طول پایک مادگی (میلی­متر)

٭ داده‌ها میانگین مقادیر مطالعه شده در افراد هر جمعیت است.

 

 

 

 

شکل 2- دندروگرام حاصل از تحلیل داده­های ریخت­شناختی با استفاده از MVSP به روش UPGMA در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

 

 

شکل 3- گروه­های فنتیکی حاصل از تحلیل PCO داده­های ریخت­شناختی در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


مطالعه گرده­شناسی

نتایج حاصل از مطالعه گرده­شناختی در چهار جمعیت از گونه A. macrostachys در جدول 3 و تصاویر دانه گرده در شکل 4 ارائه شده‌اند. به طورکلی، دانه­های گرده در گونه A. macrostachys بیضوی و سه­شیاری هستند و بر اساس اندازه طول قطبی می­توان آن­ها را به دو گروه تقسیم کرد. در تحلیل داده­های حاصل ازمطالعه گرده‌شناسی، جمعیت A. macrostachys (18739)، به دلیل دارا بودن قطر قطبی 47/38 میکرون، قطر استوایی 53/25 میکرون، طول شیار 47/30 میکرون، فاصله دو شیار 3/17 میکرون، ضخامت گرانول 76/4 میکرون و ضخامت اگزین 66/2 میکرون در یک گروه مجزا قرار گرفت (شکل 5). گروه دوم با دارا بودن گرده­هایی با قطر قطبی 42-87/43 میکرون و قطر استوایی 27/27-14/31 میکرون، شامل جمعیت­های A. macrostachys (18740)،
A. macrostachys (18741) وA. macrostachys (18742) است. در دانه­های گرده این گروه، فاصله دو شیار 4/18-83/19 میکرون و ضخامت اگزین 18/1-2/1 میکرون است (جدول 3). در مجموع قطر قطبی، قطر استوایی و فاصله دو شیار، ویژگی­های گرده­شناختی متمایزکننده­تری در مقایسه با سایر ویژگی­ها هستند.

 

 

 

شکل 4- دانه­ گرده در جمعیت­های مختلف A. macrostachys.

(A A. macrostachys (18740)؛ (B A. macrostachys (18740)؛ (C A. macrostachys (18742)؛ (D A. macrostachys (18742)؛
(E A. macrostachys (18741)؛ (F A. macrostachys (18739) (مقیاس= 3 میکرومتر).

 

 

 

جدول 3- داده­های گرده­شناختی مربوط به جمعیت­های مختلف A. macrostachys

mac18742

mac18740

mac18741

mac18739

ویژگی­های گرده­شناختی

87/43

42

93/42

47/38

قطر قطبی (μm)

28/29

27/27

14/31

53/25

قطر استوایی (μm)

5/29

2/31

73/31

62/30

فاصله بین گرانول­ها (μm)

47/30

6/30

73/31

47/30

طول شیار (μm)

68/5

6/4

53/5

47/4

طول شیار تا رأس (μm)

4/19

4/18

83/19

8/17

فاصله دو شیار (μm)

18/1

2/1

19/1

66/2

ضخامت اگزین (μm)

82/4

13/5

67/5

76/4

ضخامت گرانول (μm)

5/1

54/1

4/1

5/1

قطر قطبی/ قطر استوایی

 

 

 

شکل 5- دندروگرام حاصل از تحلیل داده­های گرده­شناختی با استفاده از MVSP به روش UPGMA در جمعیت­های مختلف .A. macrostach

 

 

شکل 6- گروه­های فنتیکی حاصل از تحلیل PCO داده­های گرده­شناختی در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

 


مطالعه میوز

مطالعه میوز بر روی جمعیت­های مختلف
A. macrostachys نشان داد که سه جمعیت
A. macrostachys (18739)،A. macrostachys (18740) و A. macrostachys (18742) دارای عدد کروموزومی 8=n و دیپلویید هستند، در­حالی­که تنها جمعیت A. macrostachys (18741) تتراپلویید و دارای عدد کروموزومی 16=n است. این جمعیت آلوتتراپلویید است زیرا در حالت متافاز I (شکل F7) دارای 16 کروموزوم و در تلوفاز I و II ( شکل M7) نیز دارای 16 کروموزوم است. گزارش کروموزومی گونه
A. macrostachysبرای اولین بار ارائه می­شود.

در این مطالعه از بین 8080 سلول شمارش­شده، 2899 سلول مرحله زیگوتن/پاکی­تن، 987 سلول مرحله دیاکینز/متافاز I، 1565 سلول مرحله آنافاز Iتلوفاز I، 81 سلول مرحله متافاز II و 2629 سلول مرحله آنافاز II/تلوفاز II را نشان دادند. بعلاوه، بی­نظمی­های متعددی مانند وقوع دوهستکی، سیتومیکسی، چسبندگی کروموزوم­ها، جدا افتادگی کروموزوم­ها، کروموزوم­های سرگردان، ناهمزمانی هسته­ها، دسیناپس، سه­هسته­ای، پنج­هسته­ای و ... در مراحل مختلف میوز مشاهده شد که به تفصیل در زیر ارائه شده است (شکل 7). از نظر رفتار کروموزوم­ها طی میوز، 3 جمعیت A. macrostachys (18740)، A. macrostachys (18741) و A. macrostachys (18742) در مقایسه با جمعیت A. macrostachys (18739) شباهت بیشتری به یکدیگر نشان دادند (جدول 4).

 

 

 

 

 

 

سیتومیکسی

سیتومیکسی پدیده­ای است که به طور عمده در نهاندانگان توصیف می­شود. مهاجرت اجزای کروماتینی بین سلول­های میوزی مجاور از طریق اتصالات سیتوپلاسمی که توسط پیش­‌ساختارهای پلاسمودسماتایی موجود در بافت بساک صورت می‌گیرد، سیتومیکسی نامیده می‌شود. این پدیده به ایجاد گیاهان آنوپلوییدی یا گامت‌های کاهش­نیافته (از نظر عدد کروموزومی) منجر می‌شود. تشکیل گامت کاهش ­نیافته از نظر تکاملی مهم است، زیرا به تولید گیاهانی با ویژگی‌های ریخت‌شناختی متفاوت و درجه پلوییدی بالا منجر می‌شود. گاهی مهاجرت کروموزوم ممکن است از طریق انحلال دیواره سلولی بین سلول‌های مجاور صورت گیرد که در این حالت تشکیل سینسیت را می‌دهد (Pagliarini, 2000). این پدیده در مرحله پروفاز با فراوانی 16/0 درصد در جمعیت
A. macrostachys (18742)، در مرحله دیاکنیز/متافاز I با فراوانی 35/0 درصد در جمعیتA. macrostachys (18742) و در مرحله آنافاز I/تلوفاز I با فراوانی 13/0 درصد در جمعیت macrostachys (18740) A. مشاهده شد (جدول 4).

 

کروموزوم­های سرگردان

کروموزوم­های سرگردان به معنی عقب افتادن یک یا چند کروموزوم از تفکیک آنافازی است و در مقابل اصطلاح کروموزوم پیشرو به معنی حرکت زود هنگام کروموزوم در آنافاز استفاده می‌شود. علت این عارضه عدم اتصال صحیح کروموزوم‌ها به رشته دوک و منتقل نشدن آنها به قطبین است و چون تمام این مراحل دارای ژن‌های مشخصی است که بر اثر برنامه‌های القایی جهش ژنی شناسایی شده است، علت این پدیده، جهش در ژن‌هایی ویژه است. Pagliarini (1990) گزارش داد که کروموزوم‌‌های سرگردان ممکن است در نتیجه دیر خاتمه‌ یافتن کیاسما ایجاد شود. کروموزوم­‌های سرگردان در صورتی که نتوانند در زمانی که باید در هسته تلوفاز باشند، به قطب­ ها برسند، می‌توانند تولید میکرونوکلئوس کنند که به تشکیل دانه‌های گرده کوچک و شاید گامت‌هایی منجر شود که تعداد کروموزوم‌های نامتعادل دارند. این حالت را می‌توان در گامت‌های آنوپلوییدی مشاهده کرد (Souza et al., 2006). این پدیده در مرحله آنافاز I/تلوفاز I در جمعیت A. macrostachys (18740) با فراوانی 08/0 درصد مشاهده شد (جدول 4).

 

چسبندگی کروموزوم­ها

چسبندگی کروموزوم‌ها به یکدیگر از ایجاد انتهای چسبناک بین دو یا چند کروموزوم و تشکیل پل‌های چسبناک در آنافاز ناشی می‌شود. البته، در شرایطی ممکن است کروموزوم یا کروماتیدها به یک قطب دوک کشیده شوند. احتمال بقای سلول‌های دچار چسبندگی کم است، زیرا به طور عمده تفکیک این کروموزوم‌ها در آنافاز و تأخیر چند مرحله‌ای آن­ها در میوز مشاهده می‌شود. عوامل ژنتیکی و محیطی به عنوان علت چسبندگی کروموزوم‌ها در نظر گرفته می‌شوند. به علت تفاوت در سلول­هایی که چسبندگی را نشان می­دهند، به نظر می­رسد برهم کنش ژنوم- محیط دلیل اصلی وقوع این پدیده باشد (Pagliarini, 2000). این پدیده در مراحل آنافاز/تلوفاز I و II در جمعیت A. macrostachys (18739) با فراوانی 29/1 درصد مشاهده شد (جدول 4).


دسیناپس

بسیاری از ناهمتایی­ها و ناهمگنی­های ژنومی ناشی از جفت نشدن در میوز (اسیناپس) و یا جفت شدن بدون تشکیل کیاسما (دسیناپس) است، به گونه­ای که بی­والان­ها پیش از متافاز کاهش می­یابند. در حقیقت، اسیناپس حالتی است که در آن کروموزوم­های همتا در مراحل زیگوتن و پاکی­تن جفت نمی­شوند و به صورت یونی­والان باقی می‌مانند. نتیجه اسیناپس ایجاد تعداد زیادی یونی­والان در مرحله متافاز است. دسیناپس حالتی است که در آن کروموزوم­هایی که طی مراحل زیگوتن و پاکی­تن جفت شده بودند، پیش از رسیدن به مرحله متافاز از هم جدا می‌شوند و در نتیجه، تعداد بسیاری یونی­والان در این مرحله پدید می­آید. به علت شباهت تأثیرات این دو پدیده و تولید یونی­والان­ها، به منظور تشخیص و تفکیک این دو، بررسی رفتار کروموزوم­ها در مرحله پاکی­تن ضروری است. این پدیده در مرحله دیاکینز در جمعیت­های
A. macrostachys (18739) وA. macrostachys (18740) مشاهده شد (شکل 7).

 

دوهستکی

این پدیده در مرحله پروفاز I با فراوانی 34/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18741)، 24/3 درصد در جمعیت A. macrostachys (18739)، 49/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18742) و 76/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18740) مشاهده شد (جدول 4).

 

کروموزوم­های جدا افتاده

این پدیده در مرحله دیاکینز/متافاز I با فراوانی 07/2 درصد در جمعیت A. macrostachys (18741)، 62/2 درصد در جمعیت A. macrostachys (18739)، 73/1 درصد در جمعیت A. macrostachys (18740) و 84/6 درصد در جمعیت A. macrostachys (18742)، در مرحله آنافاز/تلوفاز I با فراوانی 31/0 درصد در جمعیت
A. macrostachys (18739)، 16/0 درصد در جمعیت
A. macrostachys (18742)، 67/0 درصد در جمعیت
A. macrostachys (18740) و 28/0 درصد در جمعیت
A. macrostachys (18741) مشاهده شد (جدول 4).

 

ناهمزمانی هسته­ها

این پدیده در مرحله آنافازI/تلوفازI با فراوانی 22/1 درصد در جمعیت A. macrostachys (18740)، 88/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18741) و 51/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18742) مشاهده شد (جدول 4).

 

بی‌والان‌های حلقوی

بی‌والان‌های حلقوی در مرحله متافاز I با فراوانی 62/0 درصد در جمعیت A. macrostachys (18739) و 34/0 در جمعیت A. macrostachys (18740) مشاهده شد (جدول 4).

به طورکلی، نتایج حاصل از تحلیل داده‌های مربوط به رفتار میوز، دو گروه را مشخص نمود. جمعیت
A. macrostachys (18739) در گروهی مجزا و جمعیت‌های A. macrostachys (18740)،
A. macrostachys (18741) وA. macrostachys (18742) در گروهی دیگر قرار گرفتند. جمعیت
A. macrostachys (18739) در مقایسه با سایر جمعیت‌های مطالعه شده، بیشترین فراوانی سیتومیکسی و چندقطبی بودن را نشان داد.

 

 

 

جدول 4- داده­های مربوط به عدد کروموزومی و رفتار میوز در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

mac18739

mac18740

mac18742

mac18741

ویژگی­های کروموزومی طی میوز

1296

2372

1227

3185

تعداد سلول­های شمارش شده

37/42

15/27

11/32

16/41

پروفاز

24/3

76/0

49/0

34/0

دوهستکی

25/5

5/1

07/8

68/5

اتصالات سیتوپلاسمی

77/0

88/0

57/0

22/0

پل سیتوپلاسمی

0

13/0

16/0

0

سیتومیکسی

11/34

64/5

86/20

14/14

دیاکنیز و متافاز I

62/0

34/0

0

0

بی­والان حلقوی

62/0

38/0

0

0

بی­والان میله­ای

62/2

73/1

84/6

07/2

جدا افتادگی کروموزوم

1

63/0

95/1

29/1

اتصالات سیتوپلاسمی

0

59/0

0

0

پل سیتوپلاسمی

0

0

35/0

0

سیتومیکسی

41/12

31/22

45/9

91/21

آنافاز I و تلوفاز I

31/1

69/1

93/2

42/2

اتصالات سیتوپلاسمی

38/1

94/1

08/0

63/0

پل سیتوپلاسمی

0

13/0

0

0

سیتومیکسی

31/0

67/0

16/0

28/0

جدا افتادگی کروموزوم

0

08/0

0

0

کروموزوم سرگردان

07/0

51/1

83/0

97/1

متافاز II

0

22/1

41/0

88/0

ناهمزمانی هسته­ها

0

08/0

0

03/0

جدا افتادگی کروموزوم

8/33

38/43

75/36

82/20

آنافاز II و تلوفاز II

54/0

33/3

36/2

07/2

اتصالات سیتوپلاسمی

1

5/0

9/0

85/0

پل سیتوپلاسمی

31/1

84/0

24/0

06/0

سه هسته­ای

15/0

46/0

16/0

06/0

پنج هسته­ای

8

8

8

16

عدد کروموزومی

 

 

شکل 7- مراحل مختلف میوز در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

(A پروفاز در A. macrostachys (18739)؛ (B دیاکینز در A. macrostachys (18741)؛ (D-C دسیناپس دردیاکینز در A. macrostachys (18741)؛ (E دیاکینز در A. macrostachys (18741)؛ (F متافاز I در A. macrostachys (18740)؛ (G جدا­افتادگی کروموزوم در متافاز I در A. macrostachys (18742)؛ (H چسبندگی کروموزوم در متافاز I در A. macrostachys (18740)؛ (I سیتومیکسی در تلوفاز I در
A. macrostachys (18742)؛ (J متافاز II در A. macrostachys (18742)؛ (L-K ناهمزمانی هسته­ها در A. macrostachys (18740)؛
(M کروموزوم سرگردان در تلوفاز I درA. macrostachys (18740)؛ (O سلول سه­هسته­ای در تلوفاز II در A. macrostachys (18740)

 

 

 

شکل 8- دندروگرام حاصل از تحلیل داده­های میوز با استفاده از MVSP به روش UPGMA در جمعیت‌های مختلف A. macrostachys

شکل 9- گروه­های فنتیکی حاصل از تحلیل PCO داده­های میوز در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

 

 

 

 

 

شکل 10- دندروگرام حاصل از تحلیل کلی ویژگی­ها با استفاده از MVSP به روش UPGMA در جمعیت­های مختلفA. macrostachys

شکل 11- گروه­های فنتیکی حاصل از تحلیل کلی ویژگی­ها به روش PCO در جمعیت­های مختلف A. macrostachys

 

 

بحث

در این تحقیق نتایج حاصل از مطالعه میوز بر روی جمعیت­های مختلف A. macrostachysنشان داد که سه جمعیت از چهار جمعیت مورد مطالعه دیپلویید و دارای عدد کروموزومی 16=x2=n2 هستند، در­حالی­که تنها یک جمعیت تتراپلویید و دارای عدد کروموزومی 32=x4=n2 است. عدد کروموزومی این گونه در این مطالعهبرای اولین بار گزارش می­شود. نتایج حاصل از تحلیل داده­های حاصل از مطالعات ریخت­شناسی، میوز و گرده­شناسی در توافق با یکدیگر نشان دادند که اعضای چهار جمعیت مورد مطالعه در دو گروه قرار می­گیرند. جمعیت A. macrostachys (18739) در گروه اول و جمعیت­های A. macrostachys (18740)، A. macrostachys (18741) وA. macrostachys (18742) در گروه دوم قرار می­گیرند. جمعیت A. macrostachys (18739) از نظر ویژگی­های ریخت­شناختی، به دلیل داشتن برگ، دمبرگ، دم‌گل‌آذین و دندانه کاسه بلندتر، تعداد جفت برگچه­های کمتر و بال و ناو کوتاه‌تر، از نظر ویژگی­های ریخت­شناختی دانه گرده، به دلیل دارا بودن قطر قطبی و قطر استوایی کوچک‌تر و فاصله بین دو شیار کوتاه‌تر و در نهایت،از نظر ویژگی‌های رفتاری میوز، به دلیل برخی بی­نظمی­های میوزی با فراوانی بیشتر مانند دوهستکی در پروفاز، پل سیتوپلاسمی و سه هسته­ای در آنافاز II و تلوفاز II و عدم ناهمزمانی هسته‌ها در متافاز II از دیگر جمعیت­های A. macrostachys جدا می‌شود.

 
 

Aryavand, A. (1983) IOPB Chromosome Number Reports LXXX. Taxon 32: 504-511.

Erdtman, G. (1960) The acetolysis method. Svensk Botanisk Tidskrift 54: 561-564.

Maassoumi, A. A. (1987) Notes on the genus Astragalus in Iran I, cytotaxonomic studies on some species. Iranian Journal of Botany 3: 117-128.

Maassoumi, A. A. (1989) The genus Astragalus in Iran. Vol. 2, Research Institute of Forests and Rangelads, Tehran.

Maassoumi, A. A. (1993) Revision of Astragalus L. sect. Malacothrix Bunge (Leguminosae) in Iran. Sendtnera 1: 157-240.

Pagliarini, M. S. (1990) Meiotic behavior and pollen fertility in Aptenia cordifolia (Aizoaceae). Caryologia 43: 157-162.

Pagliarini, M. S. (2000) Meiotic behavior of economically important plant species: the relationship between fertility and male sterility. Genetics and Molecular Biology 23 (4): 997-1002.

Podlech, D. and Maassoumi, A. A. (2003) New species of Astragalus L. (Fabaceae) from Iran, mainly of sects. Incani and Malacothrix. Feddes Repertorium 11: 320-349.

Ranjbar, M. (2007) A new species of Astragalus sect. Malacothrix (Fabaceae) from Iran, with supplementary notes on the section. Nordic Journal of Botany 24: 533-538.

Ranjbar, M. and Karamian, R. (2004) Taxonomic study of Astragalus sect. Erioceras (Fabaceae) in Iran, additional notes and key to the species. Nordic Journal of Botany 22: 177-181.

Ranjbar, M., Karamian, R. and Enayati Akmal, A. (2010) Meiotic behavior and chromosome number of 5 species of the Astragalus sect. Megalocystis Bunge (Fabaceae) in Iran. Cytologia 75(1): 49-58.

Ranjbar, M., Maassoumi, A. A. and Podlech, D. (2002) Astragalus sect. Alopecuroidei (Fabaceae) in Iran, complementary notes with a key to the species. Willdenowia 32: 85-91.

Souza, M. M., Martins, E. R., Pereira, T. N. S. and Olivera, L. O. (2006) Reproductive studies on Ipecac (Cephalis ipecacuanha (Brot.) A. Rich, Rubiaceae): Meiotic behavior and pollen viability. Brazilian Journal of Biology 66 (1A): 151-159.