تشریح مقایسه‌ای و ریزریخت‌شناسی برگ و دمبرگ جنس Geum از تیرة Rosaceae در ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، صفات تشریحی و ریزریخت‌شناسی برگ و دمبرگ 5 گونه از جنسGeum L. متعلق به دو زیر‌جنس Orthostulus و Geum با میکروسکوپ نوری (LM) و الکترونی (SEM) بررسی شد. برای مطالعة تشریحی، نخست برش‌های عرضی برگ و دمبرگ تهیه شد؛ سپس بهترین برش‌ها برای رنگ‌آمیزی انتخاب شد و از آن‌ها عکس‌برداری به عمل آمد. برای مطالعة ریزریخت‌شناسی، قطعات برگ و دمبرگ شستشو داده شدند و پس از خشک‌شدن، برای تصویر‌برداری با میکروسکوپ الکترونی آماده شدند. صفات تشریحی و ریزریخت‌شناسی به‌دقت ارزیابی و اندازه‌گیری شدند. نتایج بررسی حاضر، صفات تشریحی (کرک غده‌ای، تعداد سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه، نوع دستجات آوندی در پهنک، شکل سلول‌های زمینه، الگوی دستجات آوندی و شکل مقطع عرضی در دمبرگ) و ریزریخت‌شناسی (طول، الگوی تزئینات موم روی بشره، پراکنش موم روی روزنه‌ها، شکل حاشیة بیرونی و درونی، لبه و حاشیة دریچة روزنه در پهنک، کرک‌دار‌بودن یا نبودن، جهت کرک و نوع تزیینات موم روی کوتیکولی در دمبرگ) دارای ارزش تاکسونومیک را آشکار کرد. این صفات برای تفکیک دو زیر‌جنس و گونه‌های آنها کارآمد هستند. یافته‌های بررسی حاضر، رده بندی‌های رایج را تایید می‌کند. بر‌اساس صفات مطالعه‌شدة تشخیصی، کلید شناسایی ارائه شده است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparative leaf and petiole anatomy and micro morphology of the genus Geum (Rosaceae) from Iran

نویسندگان [English]

  • Marzieh faghir
  • Fatemeh Ashori
  • Atefeh Mehrmanesh
Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

In the present study leaf anatomical and micro morphological characters of 5 species of Geum L. belonging to two subgenera Orthostylus and Geum were studied using light (LM) and scanning electron microscopy (SEM). For anatomical analysis, cross section of basal leaves and their petioles were prepared. The best sections were selected for staining and their photograph were taken. For micro morphological study, leaf and petiole pieces were washed and dried, then prepared for scanning electron microscope. Anatomical and micro morphological characters were carefully examined and measured. The result revealed taxonomically valuable anatomical (glandular hairs, number of epidermal cell around stoma and types of vascular bundle in blade; shape of crust cell, vascular bundle pattern and shape of cross section in petiole) and micro morphological evidences (trichome length, epicuticular was sculpturing, distribution of wax on outer, inner and peristomatal rim and stomata ledge aperture in blade; presence or absence of hairs and their direction, epicuticular was sculpturing types of petiole). These characters are useful for separating the two subgenera and their species. Our findings support the current classifications. An identification key was presented based on the diagnostic studied characters.
 
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anatomy
  • Geum
  • Iran
  • Leaf
  • Micro morphology
  • Petiole
  • Rosaceae

جنس Geum L. به تیرة Rosaceae، زیرتیرة Rosoideae و طایفة Colurieae تعلق دارد. این گیاهان در مناطق معتدله، قطبی و بیشتر در ارتفاعات نیمکرة شمالی پراکنش دارند؛ اما تعداد معدودی از آن‌ها نیز در آمریکای جنوبی، نیوزیلند، استرالیا و تاسمانی رشد می‌کنند (Smedmark and Eriksson, 2002). این جنس یکی از پیچیده‌ترین جنس‌های تیرة گل‌سرخیان است. محدودة سیستماتیک این جنس، پیوسته بازنگری شده است. Scheutz (1870) نخستین مونوگراف این جنس را نوشت که شامل 43 گونه و 8 بخشه بود. او همة گونه‌های دارای خامة پایا را (مانندDryas pentapatala و Anemone pusilla) در بخشة Sieversia قرار داد. Focke (1894) جنس Geum را به دو زیرجنس Geum (دارای خامة نیمه‌افتان) و Sieversia (دارای خامة پایا) تقسیم کرد. Rydberg (1913) ضمن پذیرفتن محدودة تاکسونومیک جنس Sieversia، گونه‌های بدون خامة طویل را به جنس Acomastylis منتقل کرد و محدودة سیستماتیک جنس Geum را تنها به گونه‌های دارای میوة شبیه به قلاب ماهیگیری (Fish hook) (Smedmark and Eriksson, 2006) کاهش داد. Bolle (1933) در دومین مونوگراف این جنس‌، تعدادی از گونه‌ها را به سطح جنس ارتقا داد و جنس‌های جدیدی مانند Novosieversia و Oncostylus را معرفی کرد. محققان بسیاری، همواره برای یافتن صفات پایدار و مناسب، به مطالعة صفات با ماهیت‌های مختلف پرداختند. برخی از این مطالعات عبارتند از: مطالعات سیتوژنتیک Gajewski (1958)؛ فیلوژنی مولکولی Smedmark و Eriksson (2002)؛ تکامل میوه و آلوپلی‌پلوییدی Smedmark و همکاران (2003)، Smedmark و Eriksson ( 2006)؛ مطالعة صفات ریز‌ریخت‌شناسی گرده، پوستة بذر و ریخت‌شناسی میوة Faghir و همکاران ( a2015). در بررسی حاضر، برای نخستین بار صفات تشریحی و ریزریخت‌شناسی برگ و دمبرگ این گیاهان مطالعه شد. مهم‌ترین اهداف این پژوهش، شناسایی صفات تشریحی و ریزریخت‌شناسی برگ و دمبرگ و صفات تشخیصی و دارای ارزش تاکسونومیک این گیاهان هستند.

 

مواد و روشها

در پژوهش حاضر، از نمونههای تازه و هرباریومی استفاده شد. گیاهان تازه در سال‌های1392 تا 1394 جمع‌آوری و در هرباریوم دانشکدة علوم پایة دانشگاه گیلان نگهداری شد. نمونههای خشکشده نیز از دانشکدة داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران (TEH)، موسسة جنگلها و مراتع کشور (TARI) و دانشگاه گیلان (GUH) تهیه شدند (جدول1). برای مطالعة تشریحی، برگهای قاعدهای انتخاب شدند؛ سپس برای نرمشدن، بافت برگ‌ها در الکل 96 درصد و گلیسیرین (به نسبت 1:1) قرارداده شدند؛ سپس برش‌گیری آنها با روش دستی، با تیغ‌های تجاری و از ناحیة یکسوم میانی انجام شد. برشهای مناسب با سبز متیل و قهوهای بیسمارک رنگآمیزی شدند. برای مطالعة ریزریختشناسی، ابتدا قطعات برگ و دمبرگ با آب نیمهگرم و مادة شوینده شستشو داده شدند. پس از خشک‌کردن نمونهها، آنها با چسب دو سویه روی پایههای ویژه قرار داده شدند و پس از طلاپوشکردن، برای تهیة تصاویر میکروسکوپ الکترونی به پژوهشکدة متالوژی رازی تهران فرستاده شدند. اطلاعات ریزریخت‌شناسی از Barthlott و همکاران (1998)، Ergen Akin و همکاران ( 2013)، Kumar و Murugan ( 2015) اقتباس شدهاند.

 

جدول 1- فهرست نمونه‌های مطالعه‌شده (گونه‌های جنس Geum)

جمع‌آوری‌کننده

شمارة هرباریومی

محل جمع‌آوری و ارتفاع

گونه

شماره

منصف

(TEH) 6738

خراسان: سرخ‌چشمه، روئین، 2100 متر

G. heterocarpum

1

پارسا

(TEH) 2892

مرکزی: اراک، 1760 متر

باباخانلو، امین

20506 (TARI)

تهران: دربند، 1730 متر

وندلبو، فروغی

012647 (TARI)

گرگان: پارک جهان‌نما آلمه، 1850 متر

شاهی

GUH)) 5751

خراسان: جادة بجنورد به اسفراین، گردنة اسدی، 1738 متر

G. kokanicum

2

شاهی

(GUH) 5752

خراسان: بجنورد، کنار پتروشیمی، 659 متر

معصومی، میر‌حسینی

59428 (TARI)

تهران: کرج، کندوان، توچال، بالای کلک‌چال، 3000 متر

مظفریان، محمدی

49183 (TARI)

تهران: دربندسر، 3400 تا 2700 متر

منصف

(TEH) 6714

خراسان: منطقة گرایل، امامزاده زکریا ، شیروان

G. iranicum

3

منصف

(TEH) 6715

خراسان: منطقة گرایل، امامزاده زکریا ، شیروان

شاهی

(GUH) 5753

گیلان: 14 کیلومتری لنگرود به اطاقور

G. rivale

4

اسدی، معصومی

51385 (TARI)

مازندران: 20 کیلومتری جنوب رامسر، 2000 تا 3000 متر

اسدی، سردابی

24037 (TARI)

آذربایجان: ارسباران، 2500 تا 2800 متر

شاهی

(GUH) 5754

گیلان: روستای بیشه‌گاه

فقیر، عاشوری

(GUH)5749

گیلان: لاهیجان، سیاهکل، روستای لونک، 476 متر

G. urbanum

5

عاشوری

(GUH) 5750

گیلان: لاهیجان، روستای سیاهرودبار

خاتم‌ساز، صالح‌نیا

56779 (TARI)

گیلان: جادة آستارا به اردبیل، موشن، 800 متر

پابو

7521 (TARI)

گرگان: 11 کیلومتری جنوب شرق شاه‌پسند، 280 متر

 


نتایج.

مطالعة تشریحی برگ: ساختار تشریحی برگ گونه‌های مطالعه‌شدة جنس Geum (شکل‌های 1-A1 تا E3) متشکل از دو بخش پهنک و رگبرگ اصلی است. الف) بشره: بشرة فوقانی و تحتانی متشکل از سلول‌های مستطیل - مربعی‌شکل است که با لایة کوتیکولی پوشیده می‌شود. در همة گونه‌ها کرک پوششی، از نوع تک سلولی، استوانه‌ای نوک تیز وکرک غده‌ای پایه‌دار 2 تا 4 سلولی با سر کروی شناسایی شد. همچنین گونه‌های زیر جنس Orthostulus، کرک غده‌ای پایه‌بلند 3 تا 4 سلولی و دو گونة زیر‌جنس Geum، کرک غده‌ای پایه‌کوتاه 2 سلولی و سر کروی دارند. تعداد سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه در زیر‌جنس Geum، ‍4 و در زیر‌جنس Orthostulus،5 عدد و نحوة آرایش آن‌ها به‌صورت شعاعی نامنظم است. شکل دیوارة سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه در دو زیر‌جنس، موج‌دار است. حداکثر تراکم روزنه‌ای به گونة‌ G. rivale (2/231 میلی‌متر مربع) و حداقل آن به گونة‌ G. kokanicum (7/130 میلی‌متر مربع) تعلق دارد. بیشترین و کمترین ضخامت بشرة فوقانی به‌ترتیب در گونة G. iranicum(14/35 میکرومتر) وG. urbanum (59/12 میکرومتر)، حداقل ضخامت بشرة تحتانی درگونة‌G. urbanum (10/18 میکرو‌متر) و بیشترین ضخامت بشرة تحتانی در گونة G. iranicum(35/26 میکرومتر) مشاهده شد.
ب) میانبرگ برگ: این قسمت از زیر بشرة بالایی شروع و روی بشرة پایینی ختم می‌شود و به‌ترتیب شامل 1 تا 2 ردیف پارانشیم نردبانی و 3 تا 5 ردیف پارانشیم اسفنجی است. پهنک در همة گونه‌های بررسی‌شده، دوسویه است. G. heterocarpum،ضخیم‌ترین (27/141 میکرومتر) و G. urbanum، نازک‌ترین (45 میکرومتر) پارانشیم نردبانی را دارد. در همة گونه‌ها، بلور اگزالات کلسیم چند‌وجهی منفرد به‌طور پراکنده مشاهده ‌شد.
ج) رگبرگ اصلی: متشکل از بشرة فوقانی و تحتانی است. پس از آن، 1 تا 3 لایه کلانشیم فوقانی و تحتانی، 1 تا 3 لایه پارانشیم فوقانی و تحتانی، آوند آبکش و چوبی دیده می‌شود. حداکثر ضخامت کلانشیم فوقانی در گونة G. iranicum(95/43 میکرومتر) و حداقل ضخامت در گونة G. rivale (01/21 میکرومتر) مشاهده شد؛ در‌حالی‌که کلانشیم تحتانی در گونة G. rivale،بیشترین (96/58 میکرومتر) و در گونة G. iranicum،با 24/16 میکرومتر کمترین ضخامت را دارد.

 

شکل 1- ستون 1، برش عرضی رگبرگ اصلی:A1- MADC (کوتیکول سطح فوقانی)، MADE (بشرة سطح فوقانی)، MADCO (کلانشیم سطح فوقانی)، MADP (پارانشیم سطح فوقانی)، MXY (آوند چوب)، MPH (آوند آبکش)، MABP (پارانشیم سطح تحتانی)، MABCO (کلانشیم سطح تحتانی)، MABE (بشرة سطح تحتانی)، MABC (کوتیکول سطح تحتانی (مقیاس = 100 میکرومتر))؛ ستون 2، دستة آوند رگبرگ اصلی (مقیاس = 20 میکرومتر)؛ ستون 3، برش عرضی پهنک (مقیاس = 20 میکرومتر)، BADC (کوتیکول سطح فوقانی)؛ BADEC (بشرة سطح فوقانی). Pp (پارانشیم نردبانی)، Ps (پارانشیم اسفنجی)، BABC (بشرة سطح تحتانی)، BABEC (کوتیکول سطح تحتانی)- ردیف A (G. kokanicum)، ردیف B
(G. heterocarpum)، ردیف C (G. iranicum)، ردیف D
(G. rivale) و ردیف E  (G. urbanum)

 

شکل کلی رگبرگ اصلی "V" شکل
(G. kokoanicum) (شکل 1-A1) نیم‌دایره
(G. heterocarpumوG. urbanum) (شکل‌های
1-E1 و B2)،" U" شکل (G. rivale) (شکل 1-D1) و نامنظم (G. iranicum) (شکل 1-C1) است. دستجات آوندی در برخی از گونه‌ها
(G. heterocarpum، G. kokoanicum و
G. iranicum) (شکل‌های 1-A2، B2 و C2) از نوع کولاترال (هم پهلو) و در برخی دیگر ( G. rivaleو
G. urbanum) از نوع آمفی‌کریبرال است (شکل‌های 1-E2 و D2).

مطالعة تشریحی دمبرگ: برش عرضی دمبرگ (شکل‌های 2-A1 تا E3) در این جنس به‌شکل تقریبا سه‌گوش (G. heterocarpum،G. kokoanicum و
G. rivale) و در برخی از گونه‌ها (G. iranicum و
G. urbanum) به‌صورت بال‌دار است.

 

شکل 2- ستون 1، برش عرضی دمبرگ (مقیاس = 100 میکرومتر)؛ ستون 2، بافت زمینه‌ (مقیاس = 20 میکرومتر)؛ ستون 3، دستة آوند بزرگ (مقیاس = 20 میکرومتر)- ردیف A
(G. heterocarpum)، ردیف B (G. kokanicum)، ردیف C
 (G. iranicum)، ردیف D (G. rivale) و ردیف E
(G. urbanum)

 

دمبرگ شامل سه بخش اصلی بشره، بافت زمینه و بافت هادی است. شکل سلول‌های بشره از مستطیلی - مربعی تا گرد متغیر است. ضخیم‌ترین بشره ( 2/18 میکرومتر) در G. kokanicumو نازک‌ترین آن (5/13 میکرومتر) در G.urbanum یافت می‌شود. روی سلول‌های بشره، لایة کوتیکول مشاهده می‌شود. بیشترین ضخامت کوتیکول (8/3 میکرومتر) در
G. rivale و کمترین آن (4/1 میکرومتر) در
G. iranicum شناسایی شد. کرک‌های پوششی و موقعیت روزنه‌های دمبرگ مشابه پهنک است. بافت زمینه متشکل از 1 تا 3 لایة کلانشیم است که تعداد این لایه‌ها در زوایای دمبرگ به 4 تا 7 لایه می‌رسد. بیشترین ضخامت کلانشیم دمبرگ در G. iranicum(7/45 میکرومتر) و کمترین آن (8/20 میکرومتر) در G. kokanicumدیده شد. همچنین ضخامت کلانشیم در زوایا در G. urbanum(7 /131 میکرومتر) و
G. iranicum(5/75میکرومتر)به‌ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را نشان داد. در همة گونه‌های Orthostylus تعداد لایة کلانشیم از 1 تا 3 و در زوایا از 6 تا 8 متغیر است؛ در‌حالی‌که در زیر‌جنس Geum، کلانشیم، 2 و در زوایا 6 لایه است. سلول‌های بافت زمینه به‌شکل مدور و منظم (گونه‌های زیر‌جنس Geum) (شکل‌های 2-D2 و E2) یا چند‌ضلعی و نامنظم (گونه‌های زیر‌جنس Orthostylus) (شکل‌های 2-A2، B2 و C2) ‌هستند. درون این سلول‌ها بلور چندوجهی و منفرد اگزالات کلسیم یافت می‌شود که به‌ویژه در گونه‌های زیر‌جنس Geum مشاهده شد. تعداد دسته‌ آوندها در گونه‌های مختلف جنس بین 5 تا 11 عدد متغیر است. هر دستة آوند متشکل از چوب، آبکش و فیبر خارج از چوب و به‌صورت کولاترال است (‌شکل‌های 2-A3 تا E3). قطورترین دستة آوند مرکزی در G. iranicum (9/493 میکرومتر) و باریک‌ترین (5/302 میکرومتر) در G. kokanicum شناسایی شد. همچنین وسیع‌ترین آبکش در
G. iranicum(3/118 میکرومتر) و گسترده‌ترین چوب (9/250 میکرومتر) در G. urbanum مشاهده شد. ضخیم‌ترین فیبر خارج از چوب دستة آوند مرکزی به G. iranicum(3/82 میکرومتر) و باریک‌ترین (2/42 میکرومتر) به G. urbanum تعلق دارد. بزرگ ترین قطر دستة آوند فرعی (2/344 میکرومتر) درG. kokanicum و کوچک‌ترین (2/196 میکرومتر) در urbanumG.تشخیص داده شد. ضخامت آبکش دستة آوند فرعی در G. iranicum (5/102 میکرومتر) به بیشترین و در G. urbanumبه کمترین (9/56 میکرومتر) میزان می‌رسد. ضخیم‌ترین فیبر خارج از چوب دستة آوند فرعی (9/72 میکرومتر) درG. rivale و باریک‌ترین (3/52 میکرو‌متر) در
G. urbanum دیده شد.

مطالعة ریزریختشناسی برگ: تصاویر میکروسکوپ الکترونی (شکل‌های 3-A1 تا E3) نشان داد که کرک پوششی دو سطح برگ گونه‌هایG. heterocarpum،G. kokanicum(شکل‌های 3-A1، A2، B1 و B2) وG. urbanum(شکل‌های 3-E1 و E2) نیمه‌افراشته و خوابیده و در دو گونة G. iranicum(شکل‌های 3-C1 و C2) و
G. rivale (شکل‌های 3-D1 و D2) خوابیده است. همچنین این کرک‌ها به سه حالت راست در دو گونةG. heterocarpumوG. kokanicum (شکل‌های 3-A1، A2، B1 و B2)، موج‌دار در گونه‌های G. iranicum و G. rivale (شکل‌های
3-C1، C2، D1 و D2) و خمیده در G. urbanum (شکل 3-E2) مشاهده می‌شوند. علاوه بر این، روی دو سطح برگ، کرک‌های غده‌ای سرگرد نیز دیده شد.

 

شکل 3- تصاویر SEM سطح برگ گونه‌های Geum: ستون 1، سطح فوقانی برگ (مقیاس = 20 میکرومتر)؛ ستون 2، سطح تحتانی برگ (مقیاس - 20 میکرومتر)؛ ستون 3، الگوی تزیینات و نوع موم سطح بشره (مقیاس = 10 میکرومتر)- ردیف A
(G. heterocarpum)، ردیف B (G. kokanicum)، ردیف C
(G. iranicum)، ردیف D (G. rivale) و ردیف E
 (G. urbanum)

 

تعداد سلول‌های پایة کرک غده‌ای در
G. heterocarpum، G. kokanicum وG. iranicum3 تا 4 و در دو گونةG. rivaleو G. urbanum 1 تا 2 سلول است. سلول‌های بشرة سطح برگ در همة گونه‌ها ناجور قطر، نامنظم، دارای دیوار موج‌دار و الگوی تزیینات موم روی سطح بشره، مشبک است. نوع موم دو سطح برگ در گونه‌های G. heterocarpumوG. rivale، لایه‌ای صاف، دارای تعداد اندکی گرانول و صفحات کوچک (شکل‌های 3-A3 و D3) و در سه گونة G. kokanicum،G. iranicum و G. urbanum پوسته‌پوسته، دارای گرانول و صفحات کوچک (شکل‌های 3-B3، C3 و E3) است. نتایج بررسی حاضر نشان داد که الگوی پراکنش موم روی روزنه‌ها در سه گونة
G. heterocarpum،G. kokanicumو G. urbanum (شکل‌های 4-A1 تا B2) مشابه است (سلول‌های بشره‌ای، لبه و منفذ روزنه بدون موم)؛ درحالی‌که در گونة
G. iranicum، الگوی پراکنش موم در دو سطح برگ، متفاوت است (سطح فوقانی برگ با لبه و سلول‌های بشره‌ای پوشیده از موم و منفذ بدون موم؛ سطح تحتانی برگ با لبه، منفذ و سلول‌های بشره‌ای پوشیده از موم) (شکل‌های 4-C1 و C2). همچنین گونة G. rivale،لبه و منفذ بدون موم دارد؛ اما سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه پوشیده از موم هستند (شکل‌های 4-D1 و D2). یافته‌های مطالعة حاضر نشان داد که روزنه در چهار گونة
G. heterocarpum، G. kokanicum،G. iranicum وG. urbanum لبة بیرونی برجسته و لبة درونی هم‌پوشان دارد (شکل 4-E)؛ درحالی‌که در G. rivale،روزنه‌ها با لبة بیرونی برجسته و لبة درونی افراشته هستند. علاوه‌بر‌این، دهانة منفذ در دو گونة G. heterocarpum و
G. kokanicum، با حاشیة موج‌دار - دندانه‌دار؛ در
G. iranicum، صاف؛ در G. rivale، بریده‌بریده-دندانه‌دار(شکل‌های 4-D1 و D2) ودر G. urbanum به‌صورت موج‌داراست (شکل 4-E). همچنین در گونة G.kokanicumبزرگ‌ترین (21/16×31/5 میکرومتر) و در G. heterocarpumکوچک‌ترین (25/12×99/0 میکرومتر) ابعاد دهانة روزنه مشاهده شد. اطلاعات ریزریخت‌شناسی برگ در جدول 2 ارائه شده است.

 

شکل 4- تصاویر SEM روزنه‌های برگ گونه‌های Geum: A (گونة G. heterocarpum): A1 (سطح فوقانی)، A2 (سطح تحتانی)؛ B (گونة G.kokanicum): B1 (سطح فوقانی)، B2 (سطح تحتانی)؛ C (گونة G. iranicum): C1 (سطح فوقانی)، C2 (سطح تحتانی)؛ D (گونة G. rivale):D1 (سطح فوقانی)، D2 (سطح تحتانی)؛ E (سطح تحتانی گونة G. urbanum) (مقیاس=10 میکرومتر)

 

جدول 2- صفات کرک، پوشش موم روی‌کوتیکولی و روزنه در گونه‌های مطالعه‌شدة Geum

نوع موم سطح فوقانی/ سطح تحتانی

نوع کرک

گونه

لایه‌ای صاف، دارای گرانول و صفحات کوچک در دو سطح

کرک پوششی بلند وکوتاه، نوک‌تیز، راست، نیمه‌افراشته و خوابیده؛ کرک غده‌ای دارای پایة چندسلولی

G. heterocarpum

پوسته‌پوسته، دارای گرانول و صفحات کوچک در دو سطح

کرک پوششی بلند و کوتاه، نوک‌تیز، راست، نیمه‌افراشته و خوابیده؛ کرک غده‌ای دارای پایة چندسلولی

G. kokanicum

پوسته‌پوسته، دارای گرانول/ لایه‌ای صاف، دارای صفحات کوچک

کرک پوششی بلند و کوتاه، نوک‌تیز موج‌دار، خوابیده؛کرک غده‌ای دارای پایة چندسلولی

G. iranicum

لایه‌ای صاف، دارای صفحات کوچک در دو سطح

کرک پوششی، استوانه‌ای بلند و کوتاه، موج‌دار، خوابیده، کرک غده‌ای دارای پایة تک‌سلولی و کوتاه

G. rivale

پوسته‌پوسته، دارای گرانول فراوان و صفحات کوچک در دو سطح

کرک پوششی نیمه افراشته و خوابیده، راست و خمیده؛ کرک غده‌ای دارای پایه یک سلول و کوتاه

G. urbanum

 

گونه

ابعاد منفذ روزنه در سطح فوقانی (میکرومتر)

ابعاد منفذ روزنه در سطح تحتانی (میکرومتر)

شکل دریچه

G. heterocarpum

22/14×56/6

25/12×99/0

بیضی

G. kokanicum

21/16×31/5

78/12×20/3

بیضی

G. iranicum

26/4×50/11

80/17×49/3

بیضی -
تخم‌مرغی

G. rivale

84/10×62/3

98/10×36/6

تخم مرغی

G. urbanum

-----

01/13×22/4

بیضی

 

گونه

حاشیة درونی لبة روزنه

حاشیة بیرونی لبة روزنه

لبة دریچه

G. heterocarpum

هم‌پوشان

برجسته

موج‌دار — دندانه‌دار

G. kokanicum

هم‌پوشان

برجسته

موج‌دار — دندانه‌دار

G. iranicum

هم‌پوشان

برجسته

صاف

G. rivale

افراشته

برجسته

بریده‌بریده - دندانه‌دار

G. urbanum

هم‌پوشان

برجسته

موج‌دار

 


مطالعة ریزریخت‌شناسی دمبرگ: سلول‌های بشرة سطح دمبرگ به‌صورت راه‌راه(شکل‌های 5-A1 تا E2) دیده می‌شوند. دمبرگ در G. heterocarpumکرک ندارد(شکل 5-A2)؛ درحالی‌که دو گونة
G. iranicumوG. kokanicumکرک پوششی کوتاه و افقی(شکل‌های 5-B2 و C2) دارند. همچنین دمبرگ دو گونة زیرجنس Geum کرک‌های انبوه دارند که در گونة G. rivale کوتاه، بلند، موج‌دار و افراشته (شکل‌های 5-D1 و D2) و در G. urbanum (شکل‌های 5-E1 و E2) کوتاه، بلند و افقی است. روی دمبرگ سه گونة Orthostylus، کرک‌های غده‌ای چندسلولی به‌وضوح مشاهده می‌شوند. وجود کرک‌های انبوه روی دمبرگ گونه‌های زیر‌جنس Geum از نمایان‌شدن کرک غده‌ای جلوگیری می‌کند. موم دمبرگ، از نوع پوسته‌پوسته است. در سه گونة
G. heterocarpum،G. kokanicum(شکل‌های 5-A2 و B2) و G. iranicum(شکل 5-C2) گرانول‌ها و صفحات کوچک به‌صورت محدود و پراکنده دیده می‌شوند؛ اما در دو گونة G. rivaleو G. urbanum (شکل‌‌های 5-E2 و D2) گرانول‌ها و صفحات کوچک به‌صورت انبوه روی سطح دمبرگ وجود دارند.

 

شکل 5- تصاویر SEM دمبرگ گونه‌های Geum: ستون 1، بشرة دمبرگ (مقیاس- 200 میکرومتر)؛ ستون 2، الگوی پراکنش موم دمبرگ (مقیاس- 20 میکرومتر)؛ ستون 3، کرک دمبرگ از نمای نزدیک (مقیاس- 10 میکرومتر)- ردیف A
(G. heterocarpum)، ردیف B (G. kokanicum)، ردیف C (G. iranicum)، ردیف D (G. rivale) و ردیف E
(G. urbanum)

 

بحث.

صفات تشریحی برگ و دمبرگ در تیره‌های مختلف گیاهان دو لپه‌ای، به‌ویژه تیرة Rosaceae و جنس‌های مختلف آن حائز اهمیت هستند(Metcalfe (and Chalk, 1957; Saquaro, 2005; Singh, 2010. در مطالعة ساختار تشریحی برگ، صفات کرک پوششی و غده‌ای، ضخامت بشره و کوتیکول، تعداد سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه و شکل دیوارة آن‌ها، ضخامت لایه‌های نردبانی و اسفنجی، نوع دستجات آوندی و حضور بلور یا وجود‌نداشتن آن در پهنک بررسی شدند. در مطالعة صفات تشریحی، کرک پوششی تنوع نشان نداد؛ اما کرک غده‌ای در گونه‌های دو زیر‌جنس، متفاوت بود (در زیر‌جنس Geum پایة 1 تا 2 سلولی و در زیر‌جنس Orthostylus پایة 3 تا 4 سلولی دارد). این صفت اهمیت تاکسونومیک دارد (Faghir et al., 2011) و برای تفکیک دو زیر‌جنس، مناسب است.

یافته‌های بررسی حاضر نشان داد که به‌طور‌کلی گونه‌های زیر‌جنس Orthostylus بشره و کوتیکول ضخیم‌تری نسبت به زیر‌جنس Geum دارند. طبق نتایج پژوهش‌های P'yankov و Kondrachuk (2003)، شرایط محیطی مانند دما، خشکی، نور و ارتفاع، کاملا بر ضخامت بشره و کوتیکول تاثیر می‌گذارند. بر‌اساس گزارش‌های Khatamsaz (1993) و Schönbech-Temesy (1969) و مقایسة شرایط اکولوژیک این دو زیر‌جنس مشخص شد که سه گونة زیر‌جنس Orthostylus بیشتر در استان‌های خراسان و تهران، در شرایط آب و هوایی خشک و دو گونة ‌زیر‌جنس Geum بیشتر در استان‌های شمالی کشور (تا حدودی در استان‌های آذربایجان، کرمانشاه و کردستان) و در شرایط آب و هوایی مرطوب رشد می‌کنند. تغییرات ساختار تشریحی برگ به‌ویژه ضخامت بشره و کوتیکول، در پاسخ به شرایط اکولوژیک و برای سازگاری به شرایط محیطی متفاوت اتفاق می‌افتد Faghir et al., 2011؛(P'yankov and Kondrachuk, 2003).

تعداد سلول‌های اطراف روزنه، از ‌‌جمله صفات مهمی است که در زیرجنس Orthostylus (5 عدد) و زیرجنس Geum، (4 عدد) متفاوت است. این صفت ارزش تشخیصی دارد (Carpenter, 2006) و برای تفکیک در سطح زیرجنس مناسب است.

در پژوهش حاضر، گونه‌ها براساس تعداد لایه‌های پارانشیم نردبانی و اسفنجی به دو گروه تقسیم می‌شوند: 1) 2 تا 3 لایه پارانشیم نردبانی و 3 تا 4 لایه پارانشیم اسفنجی دارند و شامل گونه‌های زیرجنس Orthostylus هستند؛ 2) 1 لایه پارانشیم نردبانی و 4 تا 5 لایه پارانشیم اسفنجی دارند و گونه‌های زیرجنس Geum را شامل می‌شوند. گونه‌های گروه اول به‌دلیل رشد در شرایط نیمه‌خشک، میانبرگ متراکم و لایة اسفنجی محدود دارند. گونه‌های گروه دوم، با شرایط اکولوژیک معتدل و آب و هوای نسبتاً مرطوب سازگاری یافته‌اند و از‌ این رو بافت اسفنجی وسیع دارند. نسبت توسعة بافت پارانشیم نردبانی به اسفنجی در گونه‌های مختلف، برحسب شرایط محیط رشد گیاه، متفاوت است (Ivanova and P'yankov, 2002)؛ به‌همین‌دلیل این صفت، از نظر تاکسونومیک ناکارآمد است.

ضخامت کوتیکول فوقانی و تحتانی، ضخامت بشرة فوقانی و تحتانی، ضخامت کلانشیم تحتانی، طول آوند چوب و آبکش از جمله صفات بررسی‌شدة رگبرگ اصلی هستند. ضخامت کوتیکول و بشره در رگبرگ اصلی، مشابه ضخامت کوتیکول و بشرة پهنک است. مقایسة دستجات آوندی رگبرگ اصلی در گونه‌های این پژوهش به شناسایی دو نوع دسته آوند کولاترال (هم‌پهلو) و آمفی کریبرال منتج شد. گونه‌های زیر‌جنس Orthostylus دسته آوند نوع اول و زیر‌جنس Geum دسته آوند نوع دوم را دارند. این صفت اهمیت تشخیصی دارد و برای جداسازی دو زیر‌جنس مفید است.

مهم‌ترین صفات بررسی‌شدة دمبرگ در بررسی حاضر عبارتند از: نوع کرک و غده، ضخامت کوتیکول و اپیدرم، شکل دمبرگ، شکل و ضخامت کلانشیم، ابعاد سلول اپیدرمی، ضخامت چوب و آبکش در دستجات آوندی بزرگ، متوسط و کوچک، ضخامت فیبر خارج از چوب در دسته آوندهای بزرگ و فرعی (شامل دستجات متوسط وکوچک)، طول محور پشتی، طول محور پشتی - شکمی و نوع دسته‌آوند. شکل سلول‌های کلانشیم بافت زمینه (به‌شکل مدور و منظم در زیر‌جنس Geum و چند‌ضلعی و نامنظم در زیر‌جنس Orthostylus) و حضور بلور‌های اگزالات کلسیم (وجود بلور، تنها در گونه‌های زیر‌جنس Geum) از‌ جمله صفات با ارزش تاکسونومیک و کاربردی برای تفکیک دو زیرجنس هستند (Metcalfe and Chalk, 1957). الگوی قرارگرفتن دستجات آوندی نیز از دیگر صفات تشریحی، با اهمیت تشخیصی در این گیاهان هستند. براساس این،Metcalfe  و Chalk (1957) چهار الگوی قرارگرفتن دستجات آوندی دمبرگ را در Rosaceae گزارش کردند و دمبرگ Geum را با Agrimonia، Fragaria و Potentilla، در گروه اول (دستجات آوندی آرایش‌یافته به‌صورت قوس، درون مقطع دمبرگ) قرار دادند. بر‌اساس یافته‌های بررسی حاضر، الگوی نوع اول در گونه‌های G. rivaleو
G. heterocarpum مشاهده شد؛ در حالی‌که آرایش دستجات آوندی در سه گونة G. urbanum،
G. kokanicum
وG. iranicum از الگوی نوع III (شامل یک دسته‌آوند منفرد هلالی درشت و چند دستة آوندی کوچک که در دو بال دمبرگ قرار دارند) پیروی می‌کند. شکل مقطع عرضی دمبرگ در گونه‌های دارای الگوی نوع سوم، به‌ویژه
G. iranicum،باله‌دار و "V" شکل است. بنابراین، شیوة قرارگرفتن دستجات آوندی و شکل مقطع دمبرگ از صفات مهم تشخیصی در این جنس و مفید برای جداسازی در سطح گونه هستند.

محققان بسیاری اهمیت بررسی صفات ریزریخت‌شناسی بشرة برگ و دمبرگ را در تیره‌های گیاهی به‌ویژه تیرة Rosaceae گزارش کرده‌اند (Metcalfe and Chalk, 1957; Eriksen and Yurtsev, 1999; Ganeva and Uzunova, 2010; (Faghir et al., 2010. مطالعة ریزریخت‌شناسی تنوع کرک در گونه‌های بررسی‌شده را آشکار کرد. کرک‌های راست در دو گونه، موج‌دار در دو گونه و خمیده در گونة‌ G. urbanum، همچنین کرک‌های خوابیده در دو گونه و کرک‌های نیمه‌افراشته و خوابیده در سه گونه شناسایی شدند. از نظر میزان بلندی کرک نیز گونه‌ها به دو گروه اصلی تقسیم شدند. گونه‌های زیرجنس Orthostylus، کرک‌های کوتاه‌تری (19/173 تا 9/294 میکرومتر) نسبت به زیرجنس Geum (03/394 تا 22/420 میکرومتر) دارند. بنابراین، صفات کرک در این گیاهان مانند سایر گونه‌های تیرة گل‌سرخیان (2014 Faghir et al., 2010,) ارزش تاکسونومیک دارد و برای تفکیک در سطح گونه و دو زیرجنس مفید است.

بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی، وجود موم روی کوتیکولی (Epicuticular wax) را روی سطوح برگ‌ها آشکار کرد. محققان قبلی بر اهمیت تاکسونومیک موم روی کوتیکولی در تیرة Rosaceae (Eriksen and Yurtsev, 1999; Barthlott, et al., (1998; Fehrenbach and Barthlott, 1988 تاکید کرده‌اند.

بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی، دو الگوی پوشش موم را روی بشرة پهنک در گیاهان مطالعه شده نشان داد. این دو الگوی ترکیبی ‍(Barthlott et al., 1998)، شامل الف) پوسته‌پوسته با صفحات کوچک و گرانول (در گونه‌های G. kokanicum،G.iranicumوG. urbanum)؛ ب) لایه‌ای صاف با صفحات کوچک و گرانول (در دو گونة G. heterocarpum و
G. rivale) هستند. بنابراین، این صفت برای شناسایی و تفکیک گونه‌ها مناسب است.

از جنبة پراکنش موم روی روزنه‌ها، گونه‌های این جنس به سه گروه تقسیم شدند: گروه اول، لبه و سلول‌های نگهبان پوشیده از موم و منفذ بدون موم است که این الگو در گونه‌های G. heterocarpum،
 G. kokanicum و G. urbanum مشاهده شده است. گروه دوم، لبه، منفذ و سلول‌های نگهبان، پوشیده از موم هستند و این الگو تنها در گونة G. iranicum وجود دارد. گروه سوم، لبه و منفد، بدون موم ولی سلول‌های نگهبان روزنه، پوشیده از موم هستند؛ این الگو تنها در گونة G. rivale دیده می‌شود. براساس مشاهدات، نوع پراکنش موم روی روزنه‌ها در این جنس ارزش تاکسونومیک دارد و برای تفکیک در سطح گونه استفاده می‌شود.

مطالعات قبلی، از اهمیت تاکسونومیک صفات ریز‌ریخت‌شناسی روزنه حمایت می‌کند (Kumar and (Murgan, 2015; Ergen Akin et al., 2013. براساس نتایج این پژوهش، حاشیة بیرونی، درونی و شکل لبه برای جداسازی گونه‌ها و نوع حاشیة دریچه برای تفکیک دو زیر‌جنس و نیز گونه‌ها کاربرد دارد.

از صفات شاخص کرک پوششی دمبرگ؛ طول کرک، وجود‌داشتن یا وجود‌نداشتن کرک و جهت آن ارزش تشخیصی دارند. طول کرک (در زیرجنس Orthostylus، 29/87 تا 88/107 و در زیرجنس Geum،93/161 تا 57/398 میکرومتر) برای تفکیک در سطح زیر‌جنس، وجود‌داشتن یا وجود‌نداشتن کرک (گونة G. heterocarpum تعداد بسیار اندک یا تقریبا بدون کرک) و جهت آن (G. rivale کرک‌های افراشته و G. urbanum کرک‌های افقی دارند) برای تفکیک در سطح گونه کاربرد دارند
(et al., 2014, 2015b Faghir).

بر اساس نتایج حاصل از این بررسی، دو الگوی ترکیبی Barthlott و همکاران (1998) در موم دمبرگ شناسایی شدند. الگوی اول، لایه‌ای صاف، به‌ندرت پوسته‌پوسته با گرانول در دو گونة G. heterocarpumوG. kokanicumوجود دارند. الگوی دوم، پوسته‌پوسته با گرانول در گونه‌های G. iranicum،
G. rivaleو G. urbanumدیده می‌شوند.مطابق گزارش‌های قبلی (Faghir et al., 2014; Fehrenbach and Barthlott, 1988) و نتایج حاصل از پژوهش حاضر، الگوهای متفاوت موم برای تفکیک و شناسایی گونه‌ها کاربرد تاکسونومیک دارند.

کلید شناسایی گونه‌های Geum براساس صفات تشریحی و ریزریخت‌شناسی برگ و دمبرگ:
1. بشرة دمبرگ با کرک‌های غده‌ای 2 تا 4 سلولی، سلول‌های بافت زمینه چند‌ضلعی و نامنظم، بلور، دستجات آوندی رگبرگ اصلی کولاترال، تعداد سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه 5 عدد.................................. (زیرجنسOrthostylus) 2

بشرة دمبرگ با کرک‌های غده‌ای 2 سلولی، سلول‌های بافت زمینه گرد و منظم، دارای بلور، دستجات آوندی رگبرگ اصلی از نوع آمفی‌کریبرال، تعداد سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنه 4 عدد........ (زیرجنس Geum) 4

2. مقطع عرضی دمبرگ "V" شکل، لبه، منفذ و سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنة پهنک پوشیده از موم، حاشیة دریچة روزنه صاف......................G. iranicum

- مقطع عرضی دمبرگ سه‌گوش، لبه و سلول‌های بشره‌ای اطراف روزنة پهنک پوشیده از موم (منفذ بدون موم)، حاشیة دریچة روزنه موج‌دار - دندانه‌دار...........3

3. تزیینات موم بشره در پهنک از نوع لایه‌ای صاف...........................................G. heterocarpum

- تزیینات موم بشره در پهنک از نوع لایه‌ای صاف و پوسته‌پوسته.......................................G. kokanicum

4. کرک دمبرگ افراشته، حاشیة دریچة روزنه بریده‌بریده دندانه‌دار،حاشیة درونی لبة روزنه افراشته...................................................... G. rivale

- کرک دمبرگ افقی، حاشیة دریچة روزنه موج‌دار، حاشیة درونی لبة روزنه هم‌پوشان............G. urbanum

 

سپاسگزاری

در اینجا از جناب آقای دکتر غلامرضا امین، مسئوول محترم هرباریوم دانشکدة داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران (TEH)، همچنین همکاران موسسة تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور (TARI) برای در اختیار قرار دادن نمونه‌های گیاهی سپاسگزاری می‌شود.

 

Barthlott, W., Neinhuis, C., Cutler, D., Ditsch, F., Meusel, I., Theisen, I. and Wilhelmi, H. (1998) Classification and terminology of plant epicuticular waxes. Botanical Journal of the Linnean Society 126: 237-260.

Bolle, F. (1933) Eine obersicht über die Gattung Geum L. und diebihr nahestehenden Gattungen. Feddes Repertorium Beih 72: 1–119.

Carpenter, K. J. (2006) Specialized structures in the leaf epidermis of basal angiosperms: morphology, distribution, and homology. American Journal of Botany 93(5): 665-681.

Ergen Akin, ö., Şenel, G. and Akin, Y. (2013) Leaf epidermis morphology of some Onosma (Boraginaceae) species from Turkey. Turkish Journal of Botany 37: 55-64.

Eriksen, B. and Yurster, B. A. (1999) Hair types in Potentilla sect. Niveae (Rosaceae) and related taxa, terminology and systematic distribution. Skrifter Utgitt av det Norske Videnskaps-Akademi  Oslo. Matematisk-Naturvidenskapelig Klasse. Skrifter. Ny Serie 38: 201-221.

Faghir, M. B.,Armodian, M. and Shahi Shavvon, R. (2015a) Micro–Macro morphology of the genus Geum L. (Rosaceae) in Iran and their taxonomic significance. Iranian Journal of Botany 21(2): 103-117.

Faghir, M. B., Attar, F. and Ertter, B. (2011) Foliar anatomy of the genus Potentilla L. (Rosaceae) in Iran and its taxonomic implication.Iranian Journal of Science and TechnologyA3: 243-256.

Faghir, M. B., Attar, F., Farazmand, A., Ertter, B. and Eriksen, B. (2010) Leaf trichome types in Potentilla L. (Rosaceae) and related genera in Iran. Acta Societatis Botanicorum Poloniae 79: 139 -145.

Faghir, M. B., Khairkhah Chaichi, K. and Shahi Shavvon, R. (2014) Foliar epidermis micromorphology of the genus Alchemilla (Rosaceae) in Iran. Phytologia Balcanica 20(2): 215 – 225.

Faghir, M. B., Khairkhah Chaichi, K. and Shahi Shavvon, R. (2015b) Petiole indumentum types of the genus Alchemilla L. (Rosaceae) from Iran. Taxonomy and Biosystematics 2: 23-31.

Fehrenbach, S. and Barthlott, W. (1988) Mikromorphologie der epicuticularwachse der rosales s.l. und deren systematische gliederung. Botanische Jahrbücher für Systematik 109: 407-428.

Focke, W. O. )1894 (Rosaceae (Ed. Engler, A.) Die Natürlichen Pflanzenfamilien. vol. 3. Engelmann, Leipzig.

Gajewski, W. (1958) Evolution in the genus Geum. Evolution 13: 378–388.

Ganeva, T. and Uzunova, K. (2010) Comparative leaf epidermis study in species of genus Malus Mill. (Rosaceae). Botanica Serbica 34: 45-50.

Ivanova, L. A. and Pyankov, V. I. (2002) Structural adaptation of the leaf mesophyll to shading. Russian Journal of Plant Physiology 49(3): 419–431.

Khatamsaz, M. (1993) Flora of Iran, Rosaceae. vol. 6. Research Institute of Forests and Rangeland, Tehran (in Persian).

Kumar, V. S. A. and Murugan, K. (2015) Taxonomic implications with special references to stomatal variations in Solanum species using light and scanning electron microscope. International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology 6(2): 113-125.

Metcalfe, C. R. and Chalk, L. (1957) Anatomy DicotyledonsII. Claredon press, Oxford.

P'yankov, V. I. and Kondrachuk, A. V. (2003) Basic types of structural changes in the leaf mesophyll during adaptation of Eastern Pamir plants to mountain conditions. Russian Journal of Plant 50: 28-35.

Rydberg, P. A. (1913) Rosaceae In: North American flora vol. 22. The New York Botanical Garden, New York.

Saquaro, A. (2005) Leaf morphology and anatomy of the Ficus plant. African Journal of Biotechnology 5(10):331-346.

Scheutz, N. J. (1870) Monographiae Georum. Uppsala, Berling.

Schönbech-Temesy, E. (1969) Rosaceae Ι: Geum. In: Flora Iranica (Ed. Rechinger, K. H.) vol. 66: 116-121. Akademische Druck-U Verlagsanstalt, Graz.

Singh, G. (2010) Plant Systematics.1-702. 3th edition, Science Publishers Enfield, New Hampshire.

Smedmark, J. E. E. and Eriksson, T. (2002) Phylogenetic relationships of Geum (Rosaceae) and relatives inferred from the nrITS and trnL-trnF regions. Systematic Botany 27(2): 303- 317.

Smedmark, J. E. E. and Eriksson, T. (2006) Early stage of development shed light on fruit evolution in allopolyploid species of Geum (Rosaceae). International Journal of Plant Science 167(4): 791–803.

Smedmark, J. E. E., Eriksson, T., Evans, R. C. and Campbell, C. S. (2003) Ancient allopolyploid speciation in Geinae (Rosaceae): evidence from nuclear granule-bound starch synthase (GBSSI) gene sequences. Systematic Biology 52: 374–385.