بررسی آنتوژنی پرچم و مادگی در گل Falcaria vulgaris Bernh.

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

گیاه غازایاقی (Falcaria vulgaris) یکی از گیاهان مرتعی، یکساله و پایا از تیرة Apiaceae (چتریان)است که در طب سنتی ایران، گیاهی با خواص دارویی شناخته می‌شود. در پژوهش حاضر مراحل تشکیل گل و اجزای آن درگیاه غاز ایاقی بررسی شدند. گل‌ها و غنچه‌ها در مراحل مختلف نمو برداشت شدند و در FAA تثبیت و سپس در الکل 70 درصد نگه‌داری شدند. نمونه‌ها پس ازآماده‌شدن و قالب‌گیری در پارافین، با میکروتوم برش‌گیری و با هماتوکسیلین-ائوزین رنگ‌‌آمیزی شدند. نتایج نشان دادند توالی بنیان‌گذاری اندام‌های گل از ترتیب راس‌گرایی پیروی می‌کند و تشکیل پرچم و مادگی با فاصلة زمانی اندکی رخ می‌دهد. ساختار گل شامل پنج کاسبرگ، پنج گلبرگ سفید جدا، پنج پرچم، تخمدان دو برچه‌ای، دوخانه‌ای و زیرین است. کانال‌های ترشحی شیزوژنی در دیوارة تخمدان مشاهده شدند. میکروسپورزایی ازنوع هم‌زمان و بساک از نوع چهارکیسه‌ای است. دانة گردة، دوسلولی و سه‌شیاری است. تخمک از نوع واژگون، تک‌پوسته‌ای و کم‌خورش است. نمو کیسة رویانی براساس الگوی تک‌اسپوری و نوع پلی‌گونوم انجام می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of Stamen and gynoecium ontogeny in floral Falcaria vulgaris Bernh.

نویسندگان [English]

  • Ahmad Abdollahi
  • Fatemeh Mahmoodi kordi
Department of biology, Faculty of Science, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Falcaria vulgaris is a biennial herbaceous pastureland plant belongs to Apiaceae family, which has been recorded in Iranian traditional medicine. In this report developmental reproductive steps were studied. Flower buds at different developmental stages were collected and fixed in FAA then maintained in Ethanol (%70). After preparation and embedding samples in paraffin, the samples were sectioned by microtome and stained with Hematoxyline-Eosine respectively. Results showed that initiation patterns of flower and floral organ development is acropet. Stamen and gynoecium formation occurred with the time interval. Several schizogenical secretion channels exist in the ovary wall. The flower consists of five sepals, five isolated petals, five stamens and the inferior ovary with two carpels. The anthers are tetra sporangiate type and pollen grains are binuclear and have three colpates. Ovule is anatropous, unitegmic and tenuinucellate. Embryo sac is formed corresponding to the polygonum type.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Falcaria vulgaris
  • Floral development
  • Gynoecium
  • Pollen grain

نموگل، یکی از مباحث پیچیدة زیست‌شناسی است که به‌صورت تشکیل توده‌ای کوچک از سلول‌های تمایز‌نیافته شروع می‌شود؛ اما به ساختاری پیچیده سازمان می‌یابد که درآن اندام‌های مختلف، موقعیت‌های مشخص و دقیقی را اشغال می‌کنند. به‌علاوه، هر اندام، انواع سلول‌ها، سازمان‌یابی و عملکرد ویژة خود را دارد. بررسی ساختار و نمو گل و ویژگی‌های گرده‌افشانی آن در پیشرفت روش‌های دو رگ‌گیری، انجام بررسی‌های ژنتیکی و درنتیجه، بهبود کیفیت گل و گیاه مفید است. همچنین مجموعه‌ای مناسب برای درک تمایز سلولی و سازوکارهای سلولی لازم برای اندام‌زایی است (Rezanejad and Majd, 2012)..

گیاهان تیرة Apiaceae (چتریان) بیشتر در نیم‌کرة شمالی انتشار دارند و در مناطق استوایی گرمسیری بسیار کمیاب هستند. ایران یکی از مراکز اصلی تجمع و پراکنش انواع بی شماری از تیرة چتریان است(Ghahreman, 1993) . در ایران 114 جنس و 420 گونه از این تیره وجود دارد (Mozaffarian, 2003).گیاه غازایاقی با نام علمی Falcaria vulgaris Brnth. گیاهی علفی و پایا با خواص شناخته‌شدة دارویی و خوراکی از تیرة چتریان است (Korman, 2011). نام فارسی این گیاه، پنجه غازی و در زبان ترکی به‌نام غازایاقی معروف است (Khazaei and Salehi, 2006)33. این گیاه، خودرو است و تاکنون اهلی نشده است (Piya et al., 2012). پژوهش‌هایی دربارة گسترش جغرافیایی این گیاه (United States Department of Agriculture Animal and Plant Health. Inspection, 2012)، ترکیب شیمیایی (Kubeczka, K. H., 1979)، اثر آنتی اکسیدانی (Monfared et al, 2012) و تاثیر عوامل بیماری زا بر این گیاه (Koubek, 2011) انجام شده است. اما تا کنون پژوهشی دربارة ریخت‌زایی و چگونگی تشکیل اندام‌های رویشی و زایشی گیاه انجام نشده است. در پژوهش حاضر مراحل تشکیل گل، دانه‌های گرده، تخمک و کیسة رویانی بررسی شدند.

 

مواد و روش‌ها

بررسی‌های تکوینی نیازمند جمع‌آوری منظم و دقیق نمونه‌های گیاهی است تا امکان بررسی همة مراحل مد نظر فراهم باشد. گیاه F. vulgaris هر ساله از اواسط بهار تا اواسط تابستان (بسته به شرایط مکان رویش)، به مرحلة گل‌دهی وارد می‌شود. هرگونه تاخیر در جمع‌آوری نمونه می‌تواند به ازدست‌رفتن بخشی از مراحل ابتدایی تکوین منجر شود. باتوجه‌به زمان رویش و همچنین ظهور نخستین جوانه‌های گل‌آذین‌ساز تا مرحلة رسیدن میوه، موارد لازم پیش‌بینی‌ شد و از پایان اردیبهشت تا پایان مرداد، اندام‌های گیاهی از رویشگاه طبیعی واقع در مراتع چمن‌باشی، روستای گویجه‌سلطان، ازتوابع شهرستان ورزقان استان آذربایجان شرقی با مختصات جغرافیایی 46 درجه و 62 دقیقة طول شرقی و 38 درجه و54 دقیقة عرض شمالی جمع آوری شدند. تعدادی گیاه کامل (شامل: بخش‌های رویشی و زایشی) برای تهیة نمونة هرباریومی، جمع‌آوری و طبق راهنما برای نگهداری در هرباریوم آماده شدند. برای بررسی اندام‌های زایشی و بررسی به‌صورت برش‌های میکروتومی، نمونه‌ها پس از جمع‌آوری، درون محلول تثبیت‌کنندة  FAAقرار گرفتند؛ سپس تا انجام سایر مراحل آزمایش در الکل 70 درصد نگهداری شدند. پس از انجام مراحل متداول برای آماده‌کردن نمونه‌ها (Xue and Li, 2005)، نمونه‌ها در قالب‌های پارافینی قالب‌گیری و با دستگاه میکروتوم روتاری (مدل 4050، شرکت Micro tec، کشور آلمان) به ضخامت 5 تا 10 میکرون برش‌گیری شدند. شفاف‌کردن نمونه‌ها و رنگ‌آمیزی مضاعف هسته و سیتوپلاسم، با هماتوکسیلین و ائوزین مطابق روش Yeung (1984) انجام شد؛ سپس نمونه‌های مد نظر با میکروسکوپ نوری بررسی و عکس‌برداری شدند.

 

نتایج

تکوین گل:در مرحلة ظهور پریموردیوم گل، سلول‌ها بدون تمایز و هسته‌ها با رنگ‌پذیری زیاد دیده می‌شوند. در این مرحله بین سلول‌های سازندة گلبرگ‌ها و پرچم‌ها تمایزی دیده نمی‌شود (شکل‌های 1-A تا C)

تشکیل پرچم و تکوین بساک:در مراحل ابتدایی نمو، تمایز ویژه‌ای در بافت بساک دیده نمی‌شود و سلول‌ها همگن‌اند؛ به‌طوری‌که بساک جوان از یک تودة سلول‌های مریستمی بدون تمایز تشکیل می‌شود که یک لایة اپیدرمی، آن را احاطه کرده است (شکل‌های 1-C و D). درابتدا بساک دایره‌ای تا بیضی‌شکل است و هم‌زمان با نمو، ساختارچهارلوبی پیدا می‌کند که هر لوپ (لب)، یک میکروسپورانژیوم یا کیسة گردهرا به وجود می‌آورد. (شکل 1-E). سلول‌های لایة حاشیه‌ای با تعدادی تقسیمات پریکلینال (موازی با سطح)، لایه‌های دیوارة بساک را به وجود می‌آورند. این لایه‌ها از بیرون به درون شامل اپیدرم، لایة مکانیکی، لایة میانی و لایة مغذی یا تاپیهستند. سلول‌های هاگزای با تقسیمات میتوزی، سلول‌های مادر گرده را به وجود می‌آورند (شکل 1-F).

در مرحلة بعد به‌دنبال تقسیم میتوزی در تودة سلول‌های هاگزای که مرکز کیسة گرده را پر می‌کنند، سلول‌های مادر گرده (میکروسپوروسیت‌ها) ایجاد می‌شوند که آمادة ورود به تقسیم میوزند وبا اندازة درشت‌تر، سیتوپلاسم متراکم و هستة بزرگ و مشخص از سلول‌های اطراف قابل تشخیص هستند (شکل‌های 2-A وB ). با شروع میوز دیوارة کالوزی در اطراف آنها تشکیل می‌شود (شکل 2-B). در فرآیند میکروسپورزایی، هر سلول مادر میکروسپور، با گذراندن میوز I و تشکیل دیاد (شکل 2-C و D) و سپس میوز II و تتراد (شکل 3)، چهار میکروسپور را به وجود می‌آورد. تقسیم سیتوپلاسم از نوع هم‌زمان است. تترادهای میکروسپور از نوع چهار وجهی هستند و با دیواره‌های کالوزی احاطه می‌شوند. تخصص‌یافتگی سلول‌های لایه‌های دیوارة میکروسپورانژ هم‌زمان با میوز رخ می‌دهد و اندازة یاخته‌های لایة تاپی که نقش اصلی آنها رساندن مواد مغذی به میکروسپورهای درحال نمواست، درمرحلة تتراد افزایش می‌یابد.

 

شکل 1- گل و تشکیل بساک: A و B (پریموردیوم گل)، C و D (سلول‌های مریستمی سازندة بساک)، E (برش عرضی گل در مرحلة ایجاد دیواره‌های بساک)، F (دیواره‌های بساک)، PF (پریموردیوم گل)، Pa (پریموردیوم پرچم)، PPe (پریموردیوم گلبرگ)، Se (کاسبرگ)، Pe (گلبرگ)، Sty (خامه)، a (بساک)، Mc (سلول مریستمی)، en (لایة مکانیکی)، ml (لایة میانی)، Ta (لایة تاپی) و Sc (سلول هاگزای)

 

 

شکل 2- تشکیل کیسة گرده تا مرحلة دیاد: A (برش عرضی گل در مرحلة میوزI)، B (کیسة گرده و سلول مادر میکروسپور در آغاز میوزI)، C و D (کیسة گرده و پایان میوزI و تشکیل دیاد و ازبین‌رفتن لایة میانی، Se (کاسبرگ)، Pe (گلبرگ)، Sty (خامه)، a (بساک)، ep (اپیدرم)، en (لایة مکانیکی)، ml (لایة میانی)، Ta (لایة تاپی)، mmc (سلول مادر میکروسپور)، Cw (دیوارة کالوزی) و D (دیاد)

 

شکل 3- تکوین کیسة گرده و مرحلة تتراد: A (برش عرضی گل در مرحلة میوزII)، B (بساک درحال تشکیل تتراد)، C (کیسة گرده و تترادهای درون آن) Pe (گلبرگ)، Sty (خامه)، ep (اپیدرم)، en )لایة مکانیکی)، Ta  (لایة تاپی)، Cw (دیوارة کالوزی)، Te (تتراد)، vb (دستجات آوندی)، f (میله) و Sd (مجرای ترشحی)

 

 

در مرحلة بعد، دیوارة کالوزی تجزیه می‌شود؛ میکروسپورهای تتراد از هم جدا می‌شوند و دانه های گردة جوان را ایجاد می‌کنند. افزایش اندازة دانة گرده و تغییر شکل پس از تجزیة دیوارة کالوزی در شکل 4-A مشاهده شده است. لایة اپیدرمی بساک در مرحلة میکروسپورهای درحال بلوغ از لایة مکانیکی تشخیص‌ داده نمی‌شود، همچنین لایة مغذی به مقدار اندک رشد یافته است. بساک‌ها میکروسپورهای نابالغی دارند که به‌تدریج شکل دانة گردة بالغ پیدا کرده و در یک فضای فشرده و بدون فاصله از هم قرار می‌گیرند. لایة مغذی به‌صورت رشد‌یافته، لایة گذر (موقت) که قبل از مرحلة دیاد تجزیه می‌شود و لایة اپیدرم کاهش‌یافته و چسبیده روی لایة مکانیکی دیده می‌شوند (شکل 4).

 

 

 

شکل 4- تشکیل دانة گردة بالغ: A (تجزیة کالوز و آزادشدن دانه‌های گردة نابالغ و حذف تدریجی لایة اپیدرم)، B (دانه‌های گردة نابالغ با هستة مرکزی و حرکت سلول‌های تاپی در بعضی جاها بین آنها (تاپی آمیبی))، C (دانه‌های گردة بالغ و تاپی در اطراف آن)، ep (اپیدرم)، en (لایة مکانیکی)، Ta (لایة تاپی)، im (میکروسپور نابالغ) و pg (دانة گرده)

 

دانه‌های گردة بالغ آزادشده از بساک، بیضی‌شکل هستند و دو هستة رویشی و زایشی دارند (شکل 5). همة بساک‌های مشاهده‌شده در مقطع عرضی گل در مرحلة شکوفایی طولی قرار دارند. تیغة جداکنندة دو حفرة بساک در هر نیمة بساک، تجزیه می‌شود؛ درنتیجه، دو کیسة گرده به‌شکل یک ساختار واحد در می‌آیند و خانة گرده را تشکیل می‌دهند (شکل 5). در این مرحله دیوارة بساک تنها شامل لایة مکانیکی است که سلول‌های آن به میزان چشمگیری بزرگ شده‌اند و ضخیم‌شدگی‌های فیبری را روی دیواره‌های شعاعی و مماسی داخلی خود ایجاد کرده‌اند و بقایایی از سلول‌های اپیدرمی روی آنها مشاهده می‌شود. در محل شکوفایی، گسستگی سلول‌های لایة مکانیکی که تزیینات فیبری ندارند، به رهاکردن دانه‌های گرده منجر می‌شود (شکل 5).

 

 

 

شکل 5- ادامة بلوغ و رهاسازی دانة گرده: A (بساک با دانة گردة رسیده)، B (ازبین‌رفتن رابط بین دو خانة بساک و یکی‌شدن حفره‌ها)، C (لایة مکانیکی با ضخیم‌شدگی فیبری وU شکل و آثاری از سلول‌های اپیدرمی که درحال بازشدن است)، D (دانة گردة بالغ با هستة رویشی و زایشی و شیارهای رویشی)، en (لایة مکانیکی)، Ta (لایة تاپی)، vb (دستة آوندی بساک)، f (میله)، Sd (مجرای ترشحی)، Pe (گلبرگ)، pg (دانة گرده)، dnTa (تاپی دوهسته‌ای)، St (محل شکوفایی بساک)، Se (رابط بین دو خانة بساک)، Ex (اگزین)، In (انتین)، Gr (شیار رویشی)، Nv (هستة رویشی) و Ng (هستة زایشی)

 


مراحل تشکیل دستگاه زایشی ماده:برش‌های طولی گل نشان می‌دهند در مرحلة تشکیل برچه، اندکی پس از تشکیل پریموردیم پرچم، تودة مریستمی به‌شکل یک برآمدگی نیم‌کروی در قسمت مرکزی ظاهر می‌شود و حفرة تخمدانی را در پایین به وجود می‌آورد (شکل 6-A). به‌این‌ترتیب تشکیل پرچم و مادگی با فاصلة زمانی اندکی رخ می‌دهند (شکل 6-B). در مرحلة دوم، هنگامی‌که پریموردیوم تخمکی ازمحل جفت ایجاد می‌شود، سلول‌های پریموردیومی به داخل مهاجرت می‌کنند و پریموردیوم ایجادکنندة کلالة دو شاخه را به وجود می‌آورند. رنگ‌پذیری زیاد سلول‌ها و جهت حرکت به سمت داخل مریستم تشکیل‌دهنده دیده می‌شود (شکل 6-A). تشکیل کلالة دو شاخه و خامه تقریبا هم‌زمان با تخمک (پریموردیوم تخمک) انجام می‌شود (شکل‌های 6-A و B و شکل‌های 7-A تا C). در مرحلة سوم از مراحل تکوین مادگی، هر تخمک پس از تشکیل پایه و جسم تخمکی به‌تدریج پوستة تخمکی و بافت خورش تشکیل می‌شوند (شکل 8). سلول‌های مریستمی تشکیل‌دهندة مادگی با تقسیمات میتوزی افزایش می‌یابند و پریموردیوم‌های دو برچه رشد می‌کنند و محفظة تخمدان دوبرچه‌ای را به وجود می‌آورند (شکل 7-C). رنگ‌پذیری زیاد و تراکم سلول‌های پریموردیوم تخمکی، آنها را از سایر سلول‌ها متمایز می‌کند (شکل‌های 9- A تا C).

 

 

 

شکل 6- مرحلة اول تکوین مادگی و ایجاد حفرة تخمدان: A (پریموردیوم گل و ایجاد حفرة تخمدانی)، B (شکل‌گیری پریموردیوم کلاله و تخمک پس از پریموردیوم پرچم)، C (بنیان تخمکی که به‌صورت برآمدگی در سطح شکمی تخمدان تشکیل شده است.)، Se (کاسبرگ)، PPe (پریموردیوم گلبرگ)، PSt (پریموردیوم پرچم)، PSti (پریموردیوم کلاله)، COv (حفرة تخمدان)، PO (پریموردیوم تخمک)

 

 

شکل 7- مرحلة دوم تکوین مادگی و تشکیل بنیان تخمک و تخمدان دوخانه‌ای: A (گل در حالت پریموردیوم تخمک)، B (حفرة تخمدان با بزرگ‌نمایی بیشتر)، C (تخمدان دوخانه‌ای و تشکیل بنیان تخمکی در هرکدام از آنها)، Se (کاسبرگ)، Pe (گلبرگ)، PSt (پریموردیوم پرچم)، COv (حفرة تخمدان)، PO (پریموردیوم تخمک)، a (بساک)، Sd (مجرای ترشحی)، O (تخمک)

 

در مرحلة چهارم، یکی از سلول‌های خورش تمایزیافته و سلول مادر مگاسپور (آرکئسپور) را به وجود می‌آورد. مگاسپوروسیت با حجم زیاد، هستة درشت، متراکم و حجیم از سایر سلول‌های خورش متمایز و کاملاً قابل تشخیص است (شکل 9).

در مرحلة پنجم تکوین مادگی، سلول مگاسپوروسیت دو تقسیم میوزی را می‌گذراند و دیاد هاپلوئید و سپس چهار سلول تتراد ایجاد می‌کند که به‌شکل خطی، مجاور هم قرار می‌گیرند (شکل 10). از چهار سلول حاصل از میوز، سلول باقی‌مانده در موقعیت شالازی، مگاسپور عملکردی یا سلول مادرکیسة رویانی نامیده می‌شود و آغازکنندة کیسة رویانی هشت‌هسته‌ای است و هم‌زمان با به‌وجودآمدن مگاسپور فعال، شکل‌گیری دیوارة کیسة رویانی (آندوتلیوم) نیزآغاز می‌شود (شکل 10-C).

 

 

 

شکل 8- مرحلة سوم تکوین مادگی، A (تشکیل بافت خورش و پوستة تخمک)، B‌ (همان مرحله با بزرگ‌نمایی بیشتر)، Se (کاسبرگ)، Pe گلبرگ، PSti (پریموردیوم کلاله)، In (پوستة تخمک)، Nu (خورش)، PSt (پریموردیوم پرچم)

 

 

شکل 9- مرحلة چهارم تکوین مادگی و تشکیل آرکئسپور: A (برش طولی گل در مرحلة تشکیل آرکئسپور)، B‌ (تبدیل یکی از سلول‌های خورش به آرکئسپور)، C (تخمک هنگام تشکیل آرکئسپور با بزرگ‌نمایی بیشتر)، Se (کاسبرگ)، Pe (گلبرگ)، PSti (پریموردیوم کلاله)، Nu (خورش)، Pl (جفت)، a (بساک)، O (تخمک)، Arc (آرکئسپور) و COv (حفرة تخمدان)

 

شکل 10- مرحلة پنجم تکوین مادگی و تشکیل مگاسپور عملکردی: A (مادگی دوخانه‌ای و تخمک‌های درون آن درحال تقسیم میوز و تشکیل تتراد)، B (اواخر میوز II و تشکیل تتراد خطی)، C (ازبین‌رفتن سلول قطب سفتی و باقی‌ماندن مگاسپور عملکردی در سمت شالازی و تشکیل دیوارة آندوتلیوم)، Sd (مجرای ترشحی)، Te (تتراد)، Me (مگاسپور عملکردی) و RCs (سلول‌های مگاسپوری حذف‌شده)

 

 

باتوجه‌به‌اینکه از رویدادهای مهم در تشکیل کیسة رویانی و نخستین مرحله برای تبدیل مگاسپور زایا به کیسة رویانی، افزایش حجم این سلول است، به‌این‌ترتیب در مرحلة ششم حجم این سلول تا چندین برابر سلول‌های بافت خورش افزایش می‌یابد و در امتداد محورسفتی-شالازی کشیده می‌شود. به­تدریج بین سلول مادر کیسة رویانی و سلول‌های خورش فضای خالی بیشتری شکل می‌‌گیرد و لایة آندوتلیومی، منظم‌تر می‌شود (شکل 11). در ادامه، هستة سلول بنیادی کیسة رویانی، سه تقسیم متوالی میتوزی انجام می‌دهد. هم‌زمان با تغییرات نموی برای تشکیل کیسة رویانی، کانال‌های ترشحی از نوع شیزوژنی، اطراف هر برچه کامل می‌شوند (شکل 10-A).

 

 

 

شکل 11- مرحلة ششم تکوین مادگی و واکوئله وکشیده‌شدن سلول مادر کیسة رویانی: A و B (افزایش حجم سلول مگاسپور عملکردی و آمادگی برای تقسیم میتوز)، MP (قطب سفتی)، ChP (قطب شالازی)، Me (مگاسپور عملکردی) و end (آندوتلیوم)

 

در مرحلة هفتم از تکوین مادگی، مگاسپور عملکردی، نخستین تقسیم میتوزی را انجام می‌دهد که نتیجة آن تشکیل کیسة رویانی با دو هستة هاپلوئیدی حجیم است (شکل 12). در مرحلة هشتم، دومین تقسیم میتوزی، تشکیل کیسة رویانی چهارهسته‌ای را موجب می‌شود (شکل 13) و در مرحلة نهم، سومین تقسیم میتوزی، کیسة رویانی هشت هسته‌ای را ایجاد می‌کند (شکل 14).

 

 

 

شکل 12- مرحلة هفتم تکوین مادگی و نخستین تقسیم میتوز: A (تخمک درحال تقسیم اول میتوز)، B (دیاد کیسة رویانی)، end (آندوتلیوم)، D (دیاد)، Sd (مجرای ترشحی)

 

 

شکل 13- مرحلة هشتم تکوین مادگی وتقسیم دوم میتوز: A (تخمک درحال تقسیم دوم میتوز)، B (هسته‌های چهارتایی کیسة رویانی)، end (آندوتلیوم)، Sd (مجرای ترشحی)، es (کیسة رویانی)، In (پوستة تخمک) و TeN (هسته‌های چهارتایی)

 

 

شکل 14- مرحلة نهم تکوین مادگی و تقسیم سوم میتوز و ایجاد کیسة هشت‌هسته‌ای: A (تخمک درحال تقسیم سوم میتوز)، B (کیسة رویانی هشت‌هسته‌ای)، end (آندوتلیوم)، Sd (مجرای ترشحی)، es (کیسة رویانی)، In (پوستة تخمک) و COv (حفرة تخمدان)

 

در مرحلة دهم و آخرین مرحله از تکوین مادگی و ایجاد کیسة جنینی هفت‌سلولی،کیسة رویانی که به‌طورکامل تشکیل شده است، مرحلة سازمان‌دهی سلولی را می‌گذراند و هسته‌هایی که در مرحلة قبلی ایجاد شده‌اند، ساختارسلولی می‌یابند. سلولی‌شدن در کیسة‌ رویانی، هم‌زمان با مهاجرت هسته‌های قطبی انجام می‌شود. به‌تدریج سه هسته به سمت مجرای سفت مهاجرت می‌کنند و دستگاه تخم را می‌سازند. این دستگاه شامل یک سلول مرکزی به‌نام تخم‌زا و دو سلول مجاور آن یا قرینه‌ها است. سلول تخم‌زای کروی‌شکل در قطب سفتی تشخیص داده می‌شود و دو سلول قرینه، تقریبا کروی یا بیضی‌شکل هستند و در دوسوی تخم‌زا قرار دارند و تا حدی تخم‌زا را دربرگرفته‌اند. در قطب شالازی، سلول‌های آنتی‌پود دیده می‌شوند. دو هستة قطبی به سوی میانة کیسة رویانی حرکت می‌کنند و هستة دوتایی (هستة ثانویه) را می‌سازند. به‌این‌ترتیب محل هفت سلول هشت‌هسته‌ای کیسة جنینی تعیین می‌شود (شکل 15). در این مرحله، تخم‌زا آمادة لقاح است و در صورت آماده‌بودن شرایط دیگر، ازجمله رویش لولة گردة سازگار و وقوع لقاح، جنین به وجود می‌آید. در گیاه بررسی‌شده، سلول‌‌ای آنتی‌پود تقسیم می‌شوند و تعداد آنها افزایش مییابد؛ به‌طوری‌که در برش‌های مختلف، تعداد آنها بین 6 تا 8 عدد متغیر است.

 

 

 

شکل 15- مرحلة دهم تکوین مادگی و سازمان‌دهی کیسة رویانی هشت‌سلولی: A (برش طولی گل در حالت سلولی‌شدن هسته‌های کیسة رویانی و تشکیل سلول تخم‌زا)، B (کیسة رویانی و تشکیل سلول تخم‌زا با بزرگ‌نمایی بیشتر)، end (آندوتلیوم)، Sd (مجرای ترشحی)، es (کیسة رویانی)، COv (حفرة تخمدان)، F (بند)، M (سفت)، Ch (شالاز)، EA (دستگاه تخم‌زا)، PN (هسته‌های قطبی)، An (آنتی‌پودها) و Nu (بافت خورش)

 


بحث

مراحل تکوین بساک: در نهاندانگان دو نوع اصلی نمو لایة تاپی بساک تشخیص داده شده‌اند که شامل ترشحی (سلولی یا جداری) و آمیبی (پلاسمودیومی) هستند (Batygina, 2002 ;Sheikhbahaei et al., 2014). در گیاه غازایاقی، لایة تاپی بیشتر از نوع ترشحی است و در مراحلی نوع آمیبی نیز مشاهده می‌شود. لایة تاپی تا مراحل پایانی نمو میکروسپورها در دیوارة بساک حضور دارد که این با نتایج پژوهش‌های Majd و همکاران (2014) و Naderi و همکاران (2015) مطابقت دارد. سلول‌های لایة تاپی که هستة درشت دارند و بیشتر دو هسته‌ای هستند، در ارتباط مستقیم با دانه‌های گرده قرار دارند. گاهی سلول‌های تاپی، بین دانه‌های گردة درحال تجزیه و حرکت مشاهده شدند که این مسئله، نوع پلاسمودیومی سلول‌های تاپی را در بخشی از دورة تکوین دانه‌های گرده نشان می‌دهد. وجود لایة تاپی آمیبی در گیاهان مختلف ازجمله تیرة آفتاب‌گردان (Asteraceae) و برگ‌بیدی (Commelinaceae) گزارش شده است (Batygina, 2002).

پس از تقسیم تودة هاگزا، سلول‌های حاصل بزرگ می‌شوند و به سلول‌های مادرگرده سازمان می‌یابند. با آغاز میوز و آمادگی سلول‌های مادرگرده برای تقسیم ( ابتدای میوز I)، تشکیل دیوارة کالوزی ویژه، اطراف سلول‌های مادرگرده آغاز می‌شود و تا تشکیل تتراسپورها باقی می‌ماند. این دیواره، سلول‌های درحال تقسیم را از برهم‌کنش با سلول‌های دیگر مصون می‌دارد. چهار سلول در یک دیوارة کالوزی مشترک قرار می‌گیرند و همچنین با کالوز از هم جدا می‌شوند. تشکیل و پایداری این دیواره با نتایج Hoseini وهمکاران (2015) مطابقت دارد. قبل از رها‌شدن دانة گرده، لایة مکانیکی (آندوتسیوم) ضخیم می‌شود و برای آزادشدن دانه‌های گرده الزامی است. این ضخیم‌شدگی هم‌زمان با تجزیه‌شدن سلول‌های تاپی رخ می‌دهد (Chehregani Rad, et al., 2014)؛ درحالی‌که دیوارة خارجی لایة مکانیکی، لایة نزدیک‌تر به اپیدرم، ضخیم نمی‌شود. شکل ضخیم‌شدگی، U شکل است و شکاف آن به سمت اپیدرم قرار دارد. بازشدن کیسة گرده به‌دلیل شکافتگی در این لایه است (Naderi, 2015).

بررسی‌های تصاویر میکروسکوپی نشان دادند که میکروسپورزایی در این گیاه، مشابه بیشتر دولپه‌ای‌ها، از نوع هم‌زمان است که با بررسی‌های Majd و همکاران (2014) و Naderi و همکاران (2015) مطابقت دارد. تترادها از نوع چهاروجهی‌اند که با دیوارة کالوزی احاطه می‌شوند و گاهی کیسه‌های گردة یک بساک و بساک‌های مختلف یک گل از نظر مراحل تقسیم میوز هماهنگ نیستند و هرکدام در مرحله‌ای عقب‌تر یا جلوتر نسبت به دیگری به سر می‌برند که این حالت در بررسی Sheikhbahaei و همکاران (2014) نیز نتیجه‌گیری شده است. یک نظریة پیشرفته در این مورد بیان می‌کند که در سیتوکینز هم‌زمان، تنها تترادهای چهاروجهی تشکیل می‌شوند که درنتایج پژوهش حاضر نیز تایید شد (Batygina, 2002). در سیتوکینز متوالی، همة انواع تترادهای میکروسپور، به استثنای چهاروجهی تشکیل می‌شوند (Seyedi and Mirazi, 2012).

دانه‌های گرده ممکن است دوسلولی یا سه سلولی باشند. در دولپه‌ای‌ها، دانه‌های گردة دوسلولی در 195 تیره معمول است؛ درحالی‌که انواع سه‌سلولی در 98 تیره دیده می‌شوند. هر دو نوع دانة گرده در نظم‌هایی در سطوح مختلف مجموعة تبارزایی (فیلوژنتیک) گیاهان گل‌دار وجود دارند (Batygina,2002). میکروسپورها در زمان آزادشدن از تترادها بدون واکوئل هستند و سیتوپلاسم متراکم و شکل منظم دارند. بر اثر تقسیم میتوز در هستة میکروسپورها، دو هستة نابرابر ایجاد می‌شوند که هستة بزرگ‌تر، رویشی و هستة کوچک‌تر، زایشی است. نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهند که دانه‌های گرده، بیضی‌شکل هستند و در زمان انتشار، سه شکاف رویشی و در مرحلة دوهسته‌ای یا دو سلولی از بساک آزاد می‌شوند که از ویژگی‌های دولپه‌ای‌های پیشرفته است (Batygina, 2002; Naderi 2015).

تکوین تخمک:نتایج پژوهش حاضر نشان دادند که در گیاه F. vulgaris تخمک از نوع وا‌‌ژگون (Carmichael and Sarena, 1999) تک‌پوششی و از نوع کم‌خورشاست. تخمک در تک‌لپه‌ای‌ها و بیشتر جداگلبرگان (بجز گیاهان تیرة چتریان) معمولا دو پوسته و در پیوسته‌گلبرگان (بجز راستة پامچال) تنها یک پوشش دارد (Ghahreman, 1994). تخمک که در ابتدا به‌صورت برجستگی کوچکی در جدار تخمدان تشکیل می‌شود (Chehregani rad et al., 2010a)، با رشد سریع یکی از یاخته‌های خورش سلول آرکئسپوری (مادر مگاسپور) به وجود می‌آید و تقسیمات میوزی سلول مادر مگاسپور به تشکیل تتراد منجر می‌شود که در گیاه غازایاقی، تتراد از نوع خطی است .(Chehregani rad et al., 2010a; Tavakoli et al., 2015) درنهایت پس از حذف سه سلول حاصل یکی از آنها برای ایجاد مگاسپور فعال باقی می‌ماند. مگاسپور عملکردی از نوع بنی (شالازی) است که با گزارش Chehregani rad و همکاران (b2010) و Rezanejad (2008) منطبق است. کیسة رویانی هشت‌هسته‌ای حاصل، مگاسپور عملکردی است و سپس به کیسة رویانی بالغ تمایز می‌یابد. در کیسة رویانی بالغ، سه سلول در مجاورت سفت تمایز می‌یابد که شامل یک سلول تخم‌زا و دو سلول قرینه است. دو هستة آزاد و قطبی در بخش میانی کیسة رویانی قرار دارند که به سمت دستگاه تخم‌زا حرکت می‌کنند و یکی‌شدن آنها قبل از لقاح انجام می‌شود و هستة ثانویه را تشکیل می‌دهند. قبل از لقاح، سلول تخم‌زا سیتوپلاسمی متراکم و متمایز دارد و کیسة جنینی درون بافت خورش با اندازه‌ای بزرگ دیده می‌شود.

کیسة رویانی در نمونة بررسی‌شده، الگوی نموی علف هفت‌بند یا پلی‌گونوم را دنبال می‌کند که متداول‌ترین الگوی نموی 70 درصد از نهاندانگان است (Chehregani rad et al., 2010a). لبه‌های پوستة تخمک به هم می‌رسند و سد پوستکی را با منشاء تخمکی می‌سازند. به‌طورکلی سدهای تخمکی، هنگام تشکیل کیسة رویانی به وجود می‌آیند و در زمان ورود لولة گرده به حفرة تخمدان به‌طور کامل نمو می‌یابند. در گونة بررسی‌شده، سد تخمکی در مراحل ابتدایی شکل می‌گیرد و در پایان رشد تخمک کامل می‌شود که با نتایج پژوهش Naderi و همکاران (2015) مطابقت دارد. روند تکوین مادگی در پژوهش حاضر ازجمله مگاسپورزایی، کیسة رویانی مونواسپوری، تخمک تک‌پوسته‌ای و کم‌خورش، تشکیل لایة آندوتلیوم و نوع کیسة رویانی با یافته‌های Rezanejad (2008) در بررسی گیاه اطلسی و یافته‌های Naderi (2015) در بررسی گیاه Ferulago angulata هم‌خوانی دارد.

جمع‌بندی

بررسی‌های انجام‌شده نشان دادند که بیشتر ویژگی‌های مراحل تکوین دانة گرده و تخمک در گیاه Falcaria vulgaris با نتایج بررسی‌های تکوینی تاکنون انجام‌شده بر سایر گیاهان تیرة چتریان مشابهت دارد. پنج پرچم گل قبل از سایر اندام‌های گل ظاهر می‌شوند و بساک‌ها 4 کیسة گرده دارند و لایة مغذی آنها از نوع ترشحی است. تترادهای میکروسپور از نوع چهاروجهی هستند. دانه‌های‌گرده در زمان انتشار، دویاخته‌ای هستند و سه شکاف رویشی دارند. تخمدان زیرین بوده وهریک از دو برچه، محتوی دو تخمک از نوع آویختة واژگون، تک‌پوسته‌ای و با خورش کم است. آندوتلیوم از یک لایة سلولی تشکیل شده است. نمو کیسة ‌رویانی براساس الگوی مونوسپوریک و نوع پلی‌گونوم انجام می‌شود.

 

سپاسگزاری

نگارندگان از معاونت پژوهشی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان بابت حمایت مالی پژوهش حاضر، بخشی از پایان‌نامة دورة کارشناسی ارشد رشتة زیست‌شناسی سلولی و تکوین گیاهی، سپاسگزاری می‌کنند.

Batygina, T. B. (2002) Embryology of flowering plants. Science Publishers, Michigan.

Carmichael, J. S. and Selbo, S. M. (1999) Ovule, embryo sac, embryo, and endosperm development in leafy spurge (Euphorbia esula). Canadian Journal of Botany 77)4(: 599-610.

Chehregani rad, A., Hajisadeghian, S. and Mohsenzadeh, F. (2010a) Study on the developmental stages of ovule and pollen grains of Inula aucheriana DC, Journal of Plant Biology 2(6): 15-28 (in Persian).

Chehregani rad, A., Hosseini, N., Nazemi, M. and Lari Yazdi, H. (2010b) Study on pollen grain and ovule developmental properties in Centaurea iberica Trevir. ex Spreng. Journal of Plant Biology 2(5): 63-74 (in Persian).

Chehregani Rad, A., Mohsenzadeh, F., Ekhtari, S. and Tajik Esmaeili, S. (2014) Ovule and megagametophyte development in Adonis flammea Jacqu: Report of ovule and embryo abortion. Journal of Cell and Tissue 4(4): 397-405 (in Persian).

Ghahreman, A. (1993) Iran chormophyta. University Press Center, Tehran (in Persian).

Ghahreman, A. (1994) Basic Botany vol. 2, University of Tehran Press, Tehran. (in Persian).

Hoseini, N., Zamani Bahramabadi, E. and Rezanejad, F. (2015) Study of morphological and anatomical traits of male flower, developmental stages of anther and pollen grain of pistachio (Pistacia vera L.) Iranian Journal of Plant Biology 28(1):116-125 (in Persian).

Khazaei, M. and Salehi, H. (2006) Protective effect of Falcaria vulgaris extract on ethanol induced gastric ulcer in rat. Iranian Journal of Pharmacology and Therapeutics 5(1): 43-46.

Korman, B. L. (2011) Biology and Ecology of Sickleweed (Falcaria vulgaris) in the Fort Pierre National Grassland of South Dakota. MSc thesis, South Dakota State University, Brookings, United States of America.

 

Koubek, T. (2011) Population biology of plants infected by systemic pathogens. United States Department of Agriculture Animal and Plant Health Inspection. Weed Risk Assessment for Falcaria vulgaris Bernh. (Apiaceae)-Sickleweed United States,Version 1.

Kubeczka, K. H. (1979) Germacrene-d from Falcaria vulgaris. Phytochemistry 18(6): 1066-1067.

Majd, A., Rangin, A., Tajadod, G., Mehrabian, S. and Mirzai, M. (2014) The study of reproductive organs development in Scrophularia striata Boiss. Journal of Cell and Tissue 5(3): 233-243 (in Persian).

Monfared, K., Ebrahimi, Z., Rafiee, S. and Jafari, M. (2012) Phenolic content and antioxidant activity of Falcaria vulgaris extracts. Analytical Chemistry Letters 2(3): 159-170.

Mozaffarian, V. (2003) Plant classification (dicotyledons). Amir-Kabir press, Tehran (in Persian).

Naderi, B. (2015) The comparison of anatomical structures from vegetative to reproductive steps in chavill plant (Ferulago angulata (Schlecht) Boiss). MSc thesis, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran (in Persian).

Piya, S., Nepal, M. P., Neupane, A., Larson, G. E. and Butler, J. L. (2012) Inferring introduction history and spread of Falcaria vulgaris Bernh.(Apiaceae) in the United States based on herbarium records. In Proceedings of the South Dakota Academy of Science 9: 113-129.

Rezanejad, F. (2008) Development of ovule, female gametophyte, embryo and endosperm in petunia hybrid grandiflora. Research Journal of University of Isfahan "Science" 31(2): 57-66 (in Persian).

Rezanejad, F. and Majd, A. (2012) The development of inflorescence, flower and pollen in Tajetes patula (Asteraceae): flower structural traits in plant-pollinator relationships. Journal of Plant Biology 4(12): 51-66 (in Persian).

Seyedi, S. R. and Mirazi, N. (2012) Evaluation of embryology characters in some species of Apiaceae. MSc thesis, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran (in Persian).

Sheikhbahaei, N., Rezanejad, F. and Mirtadzadini, S. M. (2014) The morphological and anatomical studies of inflorescence and male flower in Pycnocycla nodiflora Decne. ex Boiss. (Apiaceae). Iranian Journal of Plant Biology 6(19): 73-96 (in Persian).

Tavakoli, M., Chehregani, A. and Lari Yazdi, H. (2015) Study on different concentrations effects of lead acetate on ovule developmental stages on eggplant (Solanum melongena L.). Iranian Journal of Biology 28(1): 63-71 (in Persian).

United States department of agriculture animal and plant health inspection (2012) Weed risk assessment for Falcaria vulgaris Bernh. (Apiaceae)-Sickleweed United States, Version 1.

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

Yeung, E. C. (1984) Histological and histochemical staining procedures. In: Cell culture and somatic cell genetics of plants (Ed.Vasil, I. K.) 689-697.