Authors
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
2 Department of Biology, Faculty of Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
نمو گل، یکی از مباحث پیچیده زیست‌شناسی است که به صورت تشکیل یک توده کوچک از سلول‌های تمایز نیافته شروع شده، اما به ساختاری پیچیده سازمان می‌یابد که در آن اندام‌های مختلف موقعیّت‌های مشخص و دقیقی را اشغال می‌نمایند. به علاوه، هر اندام، انواع سلول‌ها، سازمان‌یابی و عملکرد ویژه خود را دارد (Meyerowitz et al., 1989).
گل‌آذین متراکم (کپه یا کلاپرک) ویژه گیاهان تیره مرکبان (گل ستاره) است. این گل‌آذین به عنوان یک خوشه یا سنبله متراکم شده، در نظر گرفته می‌شود (Schultz-Bipontinus, 1861; Cronquist, 1977; Harris, 1994). تشکیل این نوع گل‌آذین در تعداد زیادی از گیاهان این تیره توسط محققان مختلف انجام شده است. جامعترین مطالعات در این زمینه به Harris (1994، 1995، a1999 و b1999) و Harris و همکاران (1991) مربوط می‌شود. در Asteraceae، اختلافات ساختاری بین مریستم گل‌آذین و مریستم رویشی به خوبی مشخص است؛ به طوری که ضمن تبدیل مریستم رویشی به زایشی در پاسخ به شرایط محیطی اختصاصی، اندازۀ آن افزایش یافته، شکل کلی آن پهن و وسیع می‌شود (Harris, 1999a, 1999b). سرانجام مریستم زایشی برای گل‌دهی شروع به فعالیت می‌کند، برای مثال، پریموردیوم‌های براکتهها و سپس گل‌ها (گلچه‌ها) شروع به سازمان‌یابی می‌کنند (Harris, 1999a, 1999b). گل‌ها اغلب به روش به سوی سر یا به سوی مرکز و یا خوشهمانند (racemose) تمایز می‌یابند (Cronquist, 1977; Harris, 1999a, 1999b)، اما در برخی موارد به شکل به سوی قاعده یا مرکز گریز نیز سازمان می‌یابند که در این حالت گل‌آذین محدود نامیده می‌شوند (Harris, 1999a, 1999b). طی تمایز گلچه‌ها، فررفتگی‌ای روی نوک پریموردیوم هر گلچه ظاهر شده که در پیرامون آن ابتدا جام گل تشکیل می‌شود. درون جام در حال نمو، 5 پریموردیوم پرچمی و پریموردیوم مادگی دو لبی پدید می‌آید. نمو گلچه‌های شعاعی از این جهت با گلچه‌های دیسکی متفاوت است که دو لب جام گل رشد خود را در گلچه‌های شعاعی متوقف می‌کند، پرچم‌ها نیز در مرحلۀپریموردیومی باقی مانده و یا تولید استامینودهای عقیم می‌نمایند. پس از این مرحله، پریموردیومها به اندام‌های گل سازمان یافته، سپس براکتهها باز شده و گل‌ها ظاهر می‌شوند. طی سازمان‌یابی اندام‌های تولید مثلی، تمایز گامتوفیت نر (دانه گرده) و ماده (کیسه رویانی) نیز انجام می‌شود (Kuklina, 2003).
سلول‌های آرکئوسپوری زیر بشره‌ای بساک با تقسیمات مماسی، سلول‌های کناری اولیه و سلول‌های اسپوروژن اولیه را تشکیل می‌دهند. سلول‌های لایه کناری اولیه با تقسیمات بیشتر، دیواره‌‌های بساک که شامل لایه مکانیکی، لایه میانی (که در اغلب موارد زود تجزیه می‌شود) و لایه مغذی است را تشکیل می‌دهند. سلول‌های لایه مغذی در ابتدا تک‌هسته‌ای هستند، اما سپس بر حسب نوع گیاه، دو تا چند هسته‌ای می‌شوند. سلول‌های اسپورزا با انجام تقسیمات بیشتر، سلول‌های مادر گرده را تشکیل می‌دهند. لایه مکانیکی به ضخیم‌شدگی‌های فیبری معمول نمو می‌یابد
(Deng et al., 2010).
کلاله، یک پشتیبان کافی برای آب‌گیری (hydration)، رویش و رشد اولیه لوله گرده فراهم می‌کند. چون این فرآیند در دوره‌ای محدود و در زمانی مشخص طی نمو گل رخ می‌دهد، قابلیت پذیرش کلاله آثار مهمی در موفقیت تولید مثلی افراد، زیست‌شناسی گرده‌افشانی جمعیت‌ها و سیستم تولید‌مثلی گونه‌ها دارد (Wyatt, 1983; Kalisz et al., 1999; Cowan et al., 2000; Heslop-Harrison, 2000).
گلبرگ‌ها ممکن است در سه روش عمل کنند: جلب کننده و کمک کننده (برای مثال فراهم کردن یک محل فرود آمدن) گرده‌‌افشان‌های حیوانی، حفاظت چرخه‌های تولید مثلی درونی و در برخی موارد ترشح کننده نکتار. شکل و اندازۀ گلبرگ‌ها به میزان بالایی متفاوت بوده که به علت ارتباطات گیاه-گرده‌افشان است (Kotilainen et al., 1999).
پوشش سطح اگزین برای چسبیدن دانـه گرده به ناقلین و نیز به کلاله، نقش بنیـادی داشته، بـــنابراین در امکان تولید مثــل مؤثر است (Dickinson et al., 2000). این پوشش دارای ترکیبات متعددی از جمله فلاونوئیدهاست. مطالعات نشان می‌دهد که فلاونوئیدهای گرده، در نمو دانه گرده، رویش و رشد لوله گرده، انتقال قطبی اکسین، حفاظت در برابر تنش‌های مختلف و ... نقش مهمی دارند. به علاوه، این ترکیبات به عنوان سیگنال‌های بصری (visua) برای جانوران گرده افشان، نقش مهمی در گرده‌افشانی دارند (Murphy et al., 2000; Woo et al., 2005). بنابراین، هر یک از اجزای گل توسط جذب گرده‌افشان‌ها و تسهیل دگر گرده‌افشانی، در تولید مثل شرکت می‌نمایند، در نتیجه طرح تولید مثلی، یکی از عوامل کلیدی است که به فراوانی، پراکنش و تنوع ژنتیکی موجودات منجر می‌شود (Castro et al., 2008).
به طور معمول در گل‌آذین کپه (سر)، اندام‌های گل به میزان بالایی سازمان‌یافته هستند و کلاپرک به خوبی برای گرده‌افشانی توسط حشرات سازش یافته است. این نوع گل‌آذین، یک خوشه (raceme) شامل ده‌ها یا صدها گل است که از نظر جنسیت، ریخت‌شناسی، تقارن، رنگیزه آنتوسیانین و الحاق اندام‌های گل (organ fusion) - میزان و چگونگی اتصال هر یک از پیرامونهای گل با یکدیگر یا با پیرامون دیگر، برای مثال اتصال گلبرگ‌ها یا بساکها (synandrous) به یکدیگر- متفاوت است (Bremer, 1994; Harris, 1999). مطالعات نشان می‌دهد که موقعیت یک گل واحد در کپه، عامل مهمی درتعیین سرنوشت نموی آن است، اگر چه فعالیت ژن‌های درگیر در نمو اندام‌های گل نیز در این پدیده مؤثر است. این ویژگی نشان می‌دهد که سیگنال‌های جهت‌‌دهنده نمو کپه در تعیین سرنوشت گل‌های انفرادی عمل می‌کنند (Kotilainen et al., 1999).
گل جعفری گیاهی زینتی از تیره گل ستاره (Asteraceae) است که با بیش از 20000 گونه با پراکنش جهانی، یکی از بزرگ‌ترین تیره‌های گیاهی است (Kotilainen et al., 1999). Funk و همکاران (2007) گزارش کردندکه این خانواده با 23000-30000 گونه گیاهی، بیشترین تعداد گونه را در خانوادههای گیاهی گلدار دارد. گیاهان این خانواده توزیع جهانی داشته، در مناطق معتدل و حارّهای (tropical) پراکندهاند (Funk et al., 2007). این تیره توسط گل‌آذین کپه (کلاپرک) مشخص می‌شود. مطالعات ساختار و نمو گل و ویژگی‌های گرده‌افشانی آن در پیشرفت روش‌های دورگ‌گیری و انجام مطالعات ژنتیکی، در نتیجه بهبود کیفیت گل و گیاه مفید است. همچنین، سیستمی مناسب برای فهم تمایز سلولی و مکانیسم‌های ژنتیکی لازم برای اندام‌زایی است. بررسی‌های انجام شده درباره این تحقیق، اطلاعات منتشر شده خاصی را روی نمو گل این گیاه نشان نداد، اگر چه روی برخی گیاهان این تیره مطالعات نموی و ژنتیکی وسیعی انجام شده است (Kotilainen et al., 1999).
مواد و روش‌ها
به منظور بررسی آزمایش‌های مورد نظر، گل‌آذین‌های جوان و غنچه‌‌های گل در مراحل مختلف نموی گل جعفری رقم ماریگلد (Tajetes patula cv. Marigold) از تیره گل ستاره (Asteraceae) از باغ گیاه‌شناسی تهران (پیکان‌شهر) جمع‌آوری شد. برخی نمونه‌ها پس از جمع‌آوری برای مطالعات میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی نگاره تثبیت شد. مطالعات ساختاری دانههای گرده نیز با استفاده از نمونه‌های خشک شده در شرایط آزمایشگاه به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی نگاره انجام شد. مطالعات ریختشناختی گرده با استفاده از فرهنگ لغت واژگان گرده و اسپور مشخص و نام‌گذاری شد (Punt et al., 2007).
برای تهیه برش‌های پارافینی میکروتومی از روش‌های معمول سلول-بافت‌شناختی به روش زیر استفاده شد (Ruzin, 1999).
تثبیت گل‌آذین‌های جوان و غنچه‌‌های گل در مراحل مختلف نموی بــه مدت 12-24 ساعـت در تثبیت‌کننده FAA (فرمالین-اتانول-استیک اسید)؛ شستشو با آب جاری به منظور از بین بردن اثرات تثبیت‌کننده؛ آب‌گیری با قرار دادن نمونه‌ها در محلول اتانول با درجات رو بـه افزایش؛ شفاف‌سازی و جایگزین اتانول با تولوئن (گزیلن) رو به افزایش که حلال پارافین است؛ پارافین‌دهی یا جانشین کردن حلال پارافین با پارافین مذاب یا مرحله نفوذ با عبور دادن تدریجی نمونه‌ها از محلول‌های رو به افزایش پارافین مذاب (60-62 درجه سانتیگراد)؛ قالب‌گیری یا تهیه بلوک‌های پارافینی؛ برش‌گیری با میکروتوم دستی (Leitz 1512 microtome, West Germany) و تهیه برش‌های 8-12 میکرومتری؛ چسبانیدن برش‌ها روی لام با چسب هاپت؛ پارافین‌زدایی با تولوئن؛ آب‌دهی با درجات اتانولی رو بــه کاهش؛ رنگ‌آمیزی با هماتوکسیلین-ائوزین؛ شفاف کردن نهایی با قرار دادن لام‌هـا در تولوئن؛ سوار کردن نهایی (چسبانیدن لامل) با چسب انتالن؛ مطالعه و عکس‌برداری؛ 10 گل‌آذین و غنچه گل برای هر مرحله مطالعه و بررسی شد.
برای مطالعه ساختار کلاله و گرده‌های روی آن با میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) کلاله‌های بالغ در مخلوط گلوتـارآلدئیـد 3 درصد و پارا فرمـالدئیـد یک درصد در بافـر فسفـات 1/0 مـولار و اسیدیته 2/7 بــه مدت 5 ساعت در دمای آزمـایشـگاه تثبیـت شدنـد (Suzuki and Tajeda, 2001). پس از شستشو با بافـر شوینده (بافر فسفـات 2/0 مولار با اسیدیته 2/7(، نمونه‌ها به مدت 2 ساعت در 4 درجه سانتیگراد در تتراکسیداسمیوم یک درصد در بافر فسفات 1/0 مولار قرار داده شدند. پس از 2 بار شستشو با آب مقطر در یک سری الکل‌های 30، 50، 70، 90 و 100 (دو بار)، الکل خشک شده با گل (دو بار) و هر یک به مدت
20-30 دقیقه آب‌گیری شدند. پس از آب‌گیری کامل، نمونه‌ها توسط دستگاه خشک کننده نقطه بحرانی (Critical Point Drying apparatus)
(Balzers UNION, CPD) توسط دی‌اکسید‌کربن خشک شده، پس از چسباندن روی پایه‌های آلومینیوم توسط واحد پوشش‌دهنده طلا (sputter coating unit) پوشش‌دهی و سپس با میکروسکوپ الکترونی SEM (JSM- 633 OF) متصل به کامپیوتر مطالعه و عکس‌برداری شدند.
برای مطالعه دانههای گرده بالغ و خشک با میکروسکوپ الکترونی نگاره، ابتدا نوعی نوار چسب مخصوص که دارای سطحی زبر است، روی پایه‌های آلومینیومی چسبانده و دانههای گرده مورد آزمایــش روی آن پخش شد، پس از پوشش‌دهی توسط طلا، همان طور که در بالا یاد شد، توســط میکروسکـوپ الکـترونی نـگاره SEM متـصل به کامپــیوتر
(JSM-633 OF) دانههای گرده مطالعه و عکس‌برداری شدند. همچنین، مقداری از دانههای گرده بالغ روی لام قرار داده، با میکروسکوپ نوری مطالعه و عکس‌برداری شدند.
مطالعات ریخت‌شناسی گل‌آذین و گل نیز با استفاده از استریو میکروسکوپ (لوپ) انجام شد.
نتایج
چرخة گل‌دهی گل جعفری طولانی بوده، به طور معمول از اواسط بهار شروع شده و تا اواسط پاییز ادامه می‌یابد. طی نمو گل‌آذین، ابتدا برگه یا براکته‌های اطراف گل‌آذین که در یک ردیف وجود دارند، سازمان می‌یابند (شکل 1). مریستم زایشی گل‌آذین مسطح و بنیان‌گذاری گلچه‌ها روی آن به روش به سوی مرکز انجام می‌شود، بدین شکل که روی این گل‌آذین در محل بنیان‌گذاری گلچه‌ها، فرورفتگی‌هایی پدید می‌آید که در پیرامون این فرورفتگی‌ها، بنیان‌گذاری جام گل انجام می‌شود. سپس پریموردیوم‌های پرچمی و سرانجام پریموردیوم مادگی بنیان‌گذاری می‌شوند. اگر چه فاصله زمانی بین بنیان‌گذاری جام و اندام‌های زایشی خیلی زیاد نیست، اما این تفاوت آشکار و محسوس است، به طوری که اندازه بزرگ‌تر جام گل نسبت به ساختارهای درونی دیده می‌شود (شکل
A-F2). طی بلوغ، گل‌آذین جوان یا نابالغ (Imi) شکافته شده و گل‌آذین بالغ (Mi) که متراکم و کپه یا سرمانند است آشکار می‌شود (شکل 1). گل‌آذین از نظر جنسی از گل‌های ماده و نر-ماده (هرمافرودیت) تشکیل شده است، بنابراین یک گل‌آذین ماده-نر-ماده (Gynomonoecious) است. هر گل‌آذین بالغ از یک ردیف گلچه‌های زبانه‌ای یا شعاعی (Radial floret, RF) و تعداد نسبتاً زیادی (60-70) گلچه‌های لوله‌ای دیسکی (Disc floret, Df) مرکزی تشکیل شده است (شکل‌های 1 و A-C2). گلچه‌های لوله‌ای، نر-ماده و زایا و گلچه‌های زبانه‌ای، ماده و عقیم هستند (شکل‌های B, C, E, F2). جام گل در گلچه‌های لوله‌ای 5 گلبرگی به‌هم پیوسته و لوله‌ای شکل منظم است که در انتها به تعداد گلبرگ‌ها، لب یا کنگره دیده می‌شود (شکل 1).
شکل 1- ساختار گل‌آذین کپه جوان (Imi)؛ گل‌آذین بالغ (Mi)؛ گلچه‌های زبانه‌ای یا شعاعی (Rf)؛ گلچه‌های لوله‌ای دیسکی (Df) مرکزی و میوه‌های فندقه (A) که در بخش رأسی آنها کاسبرک‌های براکته‌مانند (Bs) دیده می‌شود. در تجمع، متراکم‌شدن و رنگی بودن گلچه‌ها، سازمان‌یافتگی گل‌آذین در گرده‌افشانی توسط حشرات را نشان می‌دهد. بزرگ‌نمایی 20. Io: تخمدان تحتانی.
Imi: Immature inflorescence; Mi: Mature inflorescence; Rf: Radial floret; Df: Disc floret; A: Achene like; Bs: Bracket like sepals; Io: Inferior ovary.
جام گل در گلچه‌های شعاعی شامل 5 گلبرگ به‌هم پیوسته است که در بخش پایینی جام، گلبرگ‌ها در تمام سطوح به‌هم پیوسته بوده، ساختاری لوله‌مانند را ایجاد نموده‌اند، اما در بخش بالایی که بخش عمده جام را تشکیل می‌دهد، کناره‌‌های گلبرگ‌های حاشیه‌ای از هم جداست، در نتیجه ساختاری پهنک‌مانند یا زبانک‌مانند ایجاد نموده که در انتها به تعداد گلبرگ‌ها لب (کنگره) دارد (شکل 1). در گونه مورد مطالعه، در گل‌های نابالغ و قبل از لقاح، کاسبرگ‌ها به شکل رشد نیافته دیده می‌شوند، اما ضمن نمو و پس از لقاح، این ساختارها در گلچه‌های لوله‌ای تا حدودی رشد یافته، حالت براکته‌مانند (برگ‌های کوچک) آنها آشکارتر می‌شود (شکل 1).
تخمدان در هر دو نوع گلچه تحتانی است که ضمن نمو در گلچه‌های لوله‌ای، میوه فندقه سیاه‌رنگ که دارای کاسبرگ‌های براکته‌مانند است، تولید می‌کند (شکل‌های 1 و E, F2).
در برش عرضی کپه، گلچه‌هـای لوله‌ای نر-ماده که در بخش مرکزی گل‌آذین قرار دارند، در مراحل نموی مختلف دیده می‌شوند، بدین شکل که گلچه‌های مرکزی جوان‌تر از انواع پیرامونی هستند. همچنین، گلچه‌های زبانه‌ای به شکل پیرامونی و از نظر جنسیت ماده هستند (شکل‌های B, C2). در شکل‌های D-F2 برش تشریحی و طولی گل‌آذین کپه دیده می‌شود که پریموردیوم‌های گلپوش و پرچمی قابل رؤیت هستند. در هر دو نوع گلچه، تخمدان به صورت تحتانی دیده می‌شود (شکل E2). نافه 5 پار و پرچم‌ها متصل بساک هستند (شکل‌های B, C, G, L2)، اما در برخی موارد به علت اثرات برش‌گیری، در محل اتصال بساکها مقداری شکافتگی دیده می‌شود (شکل H2). در گل‌های لوله‌ای، در مراحل آغازی نمو بساک، یک لایه پیرامونی و یک توده هاگزای درونی در زیر اپیدرم پدید می‌آید (شکل‌های G-I2). کلاله دو شاخه نیز در شکل H2 مشخص است. لایه‌های دیواره‌ای که از لایه پیرامونی تشکیل می‌شوند، در ابتدا از یکدیگر قابل تشخیص نیستند، اما ضمن ادامه تمایز، یعنی در مرحله تقسیم میتوزی توده هاگزا و پروفاز میوز، لایه مغذی ترشحی ایجاد می‌شود که اندازه سلول‌های آن نسبت به سایر لایهها افزایش می‌یابد (شکل‌های K, L2 و A3). در مرحله میوز و تمایز گرده، سلول‌های این لایه واکوئل‌دار شده، اندازه آنها افزایش بیشتری می‌یابد، سپس دیوارة داخلی (مماسی) آنها تجزیه می‌شود تا بتوانند ترشحات ومحتویات خود را به درون کیسه بساک رها کنند. ضمن این تغییرات، لایه تاپی ترشحی به تاپی آمیبی تبدیل می‌شود و در لابه‌لای دانههای گرده رها می‌شود (شکل‌های B-F3). لایه مکانیکی با تزیینات فیبری در زیر اپیدرم شروع به تمایز می‌نماید که در هنگام بلوغ بساک سبب شکوفایی بساک می‌شود (شکل‌های G-H3). لایه میانی که در ابتدای تشکیل لایه‌های دیواره‌ای، همراه با سایر لایه‌های دیواره‌ای ایجاد می‌شود (شکل J2)، خیلی زود در مرحله پروفاز میوز از بین می‌رود (شکل‌های K, L2). سلول (های) توده هاگزای ابتدا تقسیمات میتوزی را می‌گذرانند (شکل‌های G-J2) و ضمن افزایش اندازه از یکدیگر جدا و به سلول‌های مادر گرده سازمان می‌یابند (شکل‌های K, l2 و A3). پس از آن میوز I و II انجام و سلول‌های دیادی و تترادی ایجاد می‌شوند (شکل‌های B, C3) که با انجام تقسیم سیتوپلاسم از نوع همزمان به تتراد چهار وجهی (تتراهدرال) سازمان می‌یابند (شکل D3). سپس دیواره کالوزی تجزیه شده، میکروسپورهای تترادها از هم جدا می‌شوند و دانههای گرده جوان را ایجاد می‌کنند (شکل E3). از مرحله تشکیل سلول تترادی، تجزیه دیواره مماسی درونی لایه تاپی (نوع ترشحی) آشکار می‌شود (شکل‌های C-E3) و طی بلوغ گرده به نوع آمیبی سازمان می‌یابد (شکل‌های F-I3) و سبب تمایز گرده به ویژه تمایز پوشش‌های گردهای می‌شود که در این گونه به صورت تزیینات خاردار دیده می‌شوند (شکل L3). با نمو دانههای گرده، بساکها از محل منفذ در لایه مکانیکی شکافته شده و دانههای گرده رها می‌شوند. در این گونه، شکافتگی بساک از نوع طولی و بیرون‌گشاست (شکل‌های J, K3).
ساختار گلپوش نشان می‌دهد که سلول‌های بشره‌ای در هر دو نوع گلچه در مراحل اولیه نمو در هر دو سطح بیرونی و درونی مشابه هم بوده، فاقد ساختارهای ترشحی هستند (شکل‌های G-L2 و C2، F3 و A4)، اما طی نمو ساختارهای ترشحی در بشره درونی تمایز می‌یابد که ظاهر کرکی شکل یا تارمانند دارند (شکل‌های K3 و B, C4). مطالعه ساختار کلاله و خامه نشان می‌دهد که خامه منفرد و ساده، اما کلاله به شکل دو شاخه دیده می‌شود (شکل A-C5). کلاله به طور جالب توجه در سطح خود دارای پاپیل‌های (تارهای) رشد یافته است، همچنین خامه به شکل تو پُر دیده می‌شود (شکل‌های A, C4 و A-C, E-H5).
شکل 2 A تا L- ساختار گل‌آذین کپه (کلاپرگ) و گلچه‌ها در گل جعفری (Tagetes patula): :A نمای یک گل‌آذین جوان با استریومیکروسکوپ، گلچه زبانه‌ای (Rf)، گلچه لوله‌ای (Df)، x 40؛ B و :C ساختار کپه جوان در برش عرضی (ساختار نافه متصل بساک یا سینانتره دیده می‌شود)، x 40؛ D و :F ساختار کپه جوان در برش طولی، به ترتیب x 40، x 100 و x 100، پریموردیوم‌های پرچمی (Sp)، تخمدانی (Op) و گلپوش در حال نمو هستند. تخمدان تحتانی (Io) نیز آشکار است؛ G و :H برش عرضی گلچه‌ها به ترتیب از محل خامه و کلاله (دو شاخه)، x100. نافه متصل‌بساک هستند؛ :I-K برش عرضی بساک در مراحل مختلف نموی، توده هاگزا، لایه‌های دیواره‌ای تمایز نیافته (J) و تمایز یافته (K)، x400. :St بافت هاگزا، :Wls لایه‌های دیواره‌ای، :E بشره، :En لایه مکانیکی، :T لایه مغذی (تاپی)،
:Ml لایه مکانیکی. :L برش عرضی بساک در شروع پروفاز میوز، لایه تاپی به شکل رشد یافته و مشخص دیده می‌شود، X100.
Sp: Stamen promordia; Op: Ovary primordial; St: Sporogenous tissue; Wls: Wall layers; E: Epidermis; En: Endothecium layer: T: Tapetum; Ml: Middle layer.
شکل 3 A تا L - ساختار گل آذین کپه (کلاپرگ) و گلچه‌ها در گل جعفری (Tagetes patula): A- سلول‌های مادر گرده (Pmc) و شروع پروفاز I، x 400؛ B، C- به ترتیب میوز I و II و تشکیل سلول‌های دیادی (Dc) و تترادی (Tc)، در مرحله سلول‌های تترادی، تاپی ترشحی (St) با سلول‌های واکوئلی و دیواره درونی در حال تجزیه دیده می‌شود، x 400؛ D- تقسیم همزمان سیتوپلاسم و تشکیل تتراد (Ts)، تاپی از نوع ترشحی است، x 400؛ E- دانههای گرده جوان (Ipg) نامنظم با هسته مرکزی و مجاورت با لایه مغذی ترشحی، x 400؛ F-I- نمو دانههای گرده و حرکت تاپی (T) در لابه‌لای دانههای گرده (تاپی آمیبی یا پلاسمودیومی، Pt)؛ F و H با درشت‌نمایی x 400؛ G و I با بزرگ‌نمایی 1000؛
J و K- شکوفایی برون‌گشای بساک (D) و رهایی دانههای گرده (Pg)، در K سلول‌های بشره‌ای درونی جام گل [Cie (sh)] به شکل کرک‌های ترشحی رشد یافته سازمان یافته‌اند (مؤثر در جلب گرده‌افشان‌ها)، x 400؛ L- دانههای گرده بالغ با تزیینات خاردار (Es) و رنگی (مؤثر در جلب گرده‌افشان‌ها)، x 1000.
Pmc: Pollen mother cell; T: Tapetume; Dc: Diad cell; Tc: Tetrad cell; St: Secretory tapetume; Ts: Tetraspore; Cw: Callosic wall; Ipg: Imatrue pollen grain; E: Epidermis; En: Endothecium; Ds: Dehiscence space; Cie (sh): Corolla inner epidermis (secretary hair); Ees: Echinate exine sculpture..
مطالعات میکروسکوپ نوری و الکترونی دانه گرده نشان داد که دانههای گرده دارای اندازه 31 میکرومتر، کروی (Spheroidal) (P/E=0.88-1.14) تا نیمه کشیده (Subprolate) (P/E=1.14-1.33)، سه دریچه‌ای (سه شکاف- منفذی) (colporate) و دارای تزیینات خارمانند (سوزن‌مانند) (echinate) هستند (شکل‌های H5 و A-D6) که در میکروگراف‌های الکترونی ساختار این خارها نشان داد، در قاعده آنها سوراخ‌های کوچکی در حلقه‌‌ای پیرامونی دیده می‌شوند (شکل‌های C, D6). رنگ دانههای گرده زرد و حاوی میزان بالایی فلاونوئید و پروتئین (اطلاعات نشان داده نشده است) است (شکل‌های L3 و 7).
|
شکل 4 A تا C - برش عرضی تشریحی گلچه‌های شعاعی (زبانه‌ای) نشان دهنده بشره ترشحی درونی گلبرگ‌ها طی نمو، در A و C، برش از بخش بالایی گلچه یعنی از محل کلاله دو شاخه گرفته شده است و در B، برش از بخش‌های میانی گلچه یعنی از محل خامه پُر (بسته) گرفته شده است، بزرگ‌نمایی 400. |
بحث
طی نمو گل‌آذین و شکافتگی براکته‌های اطراف گل‌آذین، گلچه‌ها که از دو نوع زبانه‌ای (گلچه‌های پیرامونی) و لوله‌ای (مرکزی) هستند، آشکار می‌شوند. گل‌آذین به شکل متراکم و کپه یا سرمانند است که به میزان بالایی برای گرده‌افشانی توسط حشرات سازمان یافته است. گل‌آذین ماده-نر-ماده است که در آن گلچه‌های لوله‌ای، نر-ماده و زایا و گلچه‌های زبانه‌ای، ماده و عقیم است. جام گل در هر دو گلچه 5 گلبرگی پیوسته که در گلچه‌های نر-ماده لوله‌ای منظم و در انتها به تعداد گلبرگ‌ها، لب یا کنگره دیده می‌شود، اما در گلچه‌های شعاعی، در بخش پایینی جام، گلبرگ‌ها در تمام سطوح به‌هم پیوسته هستند و ساختاری لوله‌مانند را ایجاد می‌کنند، اما در بخش بالایی که بخش عمده جام را تشکیل می‌دهد، کناره‌‌های گلبرگ‌های حاشیه‌ای از هم جدا است، در نتیجه ساختاری پهنک‌مانند یا زبانک‌مانند ایجاد می‌کنند که در انتها به تعداد گلبرگ‌ها، لب (کنگره) دارد. درباره تعداد و چگونگی اتصال گلبرگ‌های جام زبانه‌ای نظرات مختلفی وجود دارد. برخی از محققان جام زبانه‌ای را یک جام 5 گلبرگی دو لبی معرفی نموده بدین شکل که سه گلبرگ (لب) به هم متصل و ساختاری پهنک یا زبانه‌ای را ایجاد نموده‌اند و دو گلبرگ (لب) دیگر به شکل رشد نیافته و مقدماتی، لب دوم جام گل را تشکیل می‌دهند (Kotilainen et al., 1999; Kuklina, 2003). Deng و همکاران (2010) نیز جام گل در گلچه‌های لوله‌ای را 5 گلبرگی پیوسته، اما جام گل در گلچه‌های زبانه‌ای را تک گلبرگی معرفی نمودند که با نتایج این مطالعه و نیز نتایج اغلب محققان متفاوت است.
شکل 5 A تا H - میکروگراف‌های میکروسکوپ الکترونی نگاره خامه، کلاله و دانههای گرده. :A ساختار خامه و کلاله دو شاخه، خامه نیز در بخش انتهایی دو شاخه می‌شود؛ :B بخش بالایی کلاله دارای پاپیل‌ها یا تارهای کلاله‌ای؛ C و :D به ترتیب بخش پایینی (C) و بالاتر (D) خامه‌ای دو شاخه واحد دانههای گرده؛ :E-H بخشی از کلاله واجد پاپیل‌ها و دانههای گرده.
Sti: Stigma; P: Pollen; Sti p: Stigma papilla.
شکل 6 A تا D - میکروگراف‌های میکروسکوپ الکترونی نگاره دانههای گرده. :A-D دانههای گرده و تزیینات خاردار آنها؛ :A دانههای گرده خاردار سه شکاف منفذی؛ :A-C ساختار شکاف و تزیینات خاردار سطح گرده که در قاعده هر خار سوراخ‌ها به صورت یک حلقه دیده می‌شود؛ :D ساختار خار و سوراخ‌ها، پیکان‌ها در C و D سوراخ‌های قاعد-ه خارها را نشان می‌دهند.
شکل 7- دانههای گرده که رنگ آنها نشان‌دهنده وجود رنگیزه‌ها در اگزین و پوشش گردهای (pollen coat) برای جلب گرده‌افشان است.
کاسبرگ‌ها در گل‌های نابالغ و قبل از لقاح، به شکل رشد نیافته دیده می‌شوند، اما ضمن نمو و پس از لقاح در گلچه‌های لوله‌ای (زایا) مقداری رشد یافته و حالت براکته‌مانند (برگ‌های کوچک) آنها آشکارتر می‌شود. در برخی گیاهان این تیره از جمله گل قاصد، کاسبرگ‌ها حالت جقه یا تارمانند دارند. مطالعات محققان متعدد نشان داده است که در تیره Asteraceae، کاسه گل واقعی که ظاهر برگ‌مانند دارد، دیده نمی‌شود و به طور معمول جام گل توسط کاسبرگ‌های پاپوس (جقه‌مانند) یا براکته‌های کوچک برگ مانند احاطه می‌شود، گاهی مواقع نیز این حلقه به طور کامل از بین می‌رود (Kotilainen et al., 1999; Yu et al., 1999).
تخمدان در هر دو نوع گلچه تحتانی است که ضمن نمو در گلچه‌های لوله‌ای، میوه فندقه سیاه رنگ دارای کاسبرگ‌های براکته‌مانند را تولید می‌کند. تراکم گل‌ها (گلچه‌ها) و ایجاد گل‌آذین کپه یا کلاپرک و همچنین، رنگی بودن جام گل در هر دو نوع گلچه به خوبی سازمان‌یافتگی برای گرده‌افشانی توسط حشرات را نشان می‌دهد. Bremer (1994) نیز متراکم شدن این نوع گل‌آذین و تشکیل رنگیزه‌های آنتوسیانین (از گروه فلاوئوئیدها) را به منظور ویژه شدن برای گرده‌افشانی توسط حشرات می‌داند.
نظمِ به سوی مرکز گلچه‌ها در جهت بنیان‌گذاری، بلوغ و شکوفایی و نامحدود بودن گل‌آذین را نشان می‌دهد، به طوری که گلچه‌های مرکزی جوان‌تر از انواع پیرامونی هستند. طی نمو بساک در گل‌های لوله‌ای، ابتدا لایه‌ای پیرامونی و یک توده هاگزای درونی در زیر اپیدرم پدید می‌آید. لایه‌های دیواره‌ای که بخش پیرامونی بساک را تشکیل می‌دهند در ابتدا از یکدیگر قابل تشخیص نیستند، اما ضمن ادامه تمایز، یعنی در مرحله تقسیم میتوزی سلول‌های مادر گرده و مراحل اولیه میوز، لایه مغذی (tapetal layer) ترشحی با سلول‌های رشد یافته تمایز می‌یابد. سلول‌های این لایه، در ادامه مرحله میوز و تمایز گرده، واکوئل‌دار شده، اندازه آنها افزایش بیشتری نشان می‌دهد و سپس دیوارة داخلی (مماسی) آنها تجزیه می‌شود تا بتوانند ترشحات ومحتویات خود را به درون کیسه بساک رها کنند. ضمن این تغییرات لایه مغذی ترشحی به لایه مغذی آمیبی تبدیل می‌شود و در لابه‌لای دانههای گرده در حال تمایز رها شده، سبب تمایز آنها به ویژه تمایز پوشش‌های گردهای می‌شود که در این گونه به صورت تزیینات خاردار دیده می‌شود. لایه مکانیکی با تزیینات فیبری و U شکل در زیر اپیدرم شروع به تمایز می‌نماید که در هنگام بلوغ بساک، سبب شکوفایی بساک می‌شود. لایه میانی که در ابتدای تشکیل لایه‌های دیواره‌ای، همراه با سایر لایه‌های دیواره‌ای ایجاد می‌شود، خیلی زود در مرحله پروفاز میوز از بین می‌رود. تقسیم سیتوپلاسم در تترادهای حاصل از میوز سلول‌های مادر گرده از نوع همزمان است که در اغلب گیاهان این تیره نیز این نوع تقسیم گزارش شده است (چهرگانی‌راد و همکاران، 1389؛ مجد و همکاران، 1380؛ Pacini and Keijzer, 1989;
Deng et al., 2010). مراحل نموی یاد شده مشابه مراحل نموی معمول در این تیره است، اما مسأله درخور توجه درباره تغییرات لایه مغذی طی بلوغ است که همانگونه که یاد شد در این گونه گذر از لایه مغذی ترشحی به پلاسمودیال (آمیبی) دیده می‌شود. Pacini و Keijzer (1989) در Cichorium intybus گذر از لایه مغذی ترشحی به آمیبی را در شروع مرحله تتراد نشان داد و بیان کرد که مرحله گذر در مراحل مختلف نمو ممکن است رخ دهد. چهرگانی‌راد و همکاران (1389) در گل گندم (Centaurea iberica) لایه مغذی پلاسمودیومی را گزارش کردند، اما در مطالعه دیگری که Chehregani و همکاران (2011) روی کاسنی (Cichorium intybus) انجام دادند، اشاره نمودند که در این گونه گیاهی لایه مغذیی ابتدا از نوع ترشحی و سپس پلاسمودیومی است. به هرحال، ممکن است که انواع متفاوت گزارش شده توسط محققان بسته به نوع جنس و گونه باشد و یا اینکه در گل گندم خیلی زود وارد مرحله پلاسمودیومی شده باشد که مشاهده مرحله ترشحی به خوبی مشخص نبوده است. جعفری (1380) در بابونه (Artemisia) لایه مغذی ترشحی را گزارش کرد که احتمالاً مراحل اولیه نمو لایه مغذی را بررســی کرده که دارای تاپی ترشحی است. همچنین، Deng و همکاران (2010) روی Chrysanthemum multicaule نوع لایه مغذی را ترشحی ذکر کردند، اما آنها گزارش نمودند که لایه مغذی سرانجام در لابه‌لای دانههای گرده رها می‌شود و از نوع پری‌پلاسمودیومی است. در گیاه مورد مطالعه، مرحله گذر پس از تشکیل تتراد و در مرحله نمو میکروسپورها رخ می‌دهد. همچنین، در گونه مورد مطالعه تترادهای ایجاد شده فقط از نوع چهار وجهی بودند، اما مطالعات چهرگانی‌راد و همکاران (1389) در گل گندم وجود تترادهای چهارگوشه (تتراگونال) و خطی و در کاسنی (Chehregani et al., 2011) چهارگوشه (تتراگونال) را نشان داد. جالب توجه است که دراین گیاه به علت داشتن گل‌آذین کپه و کوچک بودن گلچه‌ها و بساک، قطر هر حفره بساک کوچک و حاوی 1 تا 3 سلول مادر میکروسپور است (شایان ذکر است که بساکها طویل بوده، در نتیجه تعداد گرده‌ها درخور توجه است).
سلول‌های بشره‌ای در جام گل هر دو نوع گلچه در مراحل اولیه نمو در هر دو سطح بیرونی و درونی مشابه بوده، فاقد ساختارهای ترشحی است، اما طی نمو، ساختارهای ترشحی در بشره درونی تمایز می‌یابد که ظاهر کُرکی‌شکل یا تارمانند دارند. حضور این کرک‌های ترشحی در جام گل به جلب حشرات گرده‌افشان کمک می‌کند. خامه منفرد و ساده، اما کلاله دو شاخه و دارای پاپیل‌های (تارهای) رشد یافته است که این ساختار نیز سازگاری گیاه برای جذب و نگهداری دانههای گرده و نیز گرده‌افشان‌ها را نشان می‌دهد. در مورد نام‌گذاری بخش‌های مختلف به کلاله و خامه نظرات مختلفی گزارش شده است. Deng و همکاران (2010) روی داوودی (Chrysanthemum multicaule) بخش دو شاخه را خامه معرفی نمودند که در انتهای آن کلاله قرار دارد. آنها گزارش نمودند که این ساختار دو شاخه، مشابه خامه منفرد که در بخش زیرین آن دیده می‌شود، از نوع تو خالی (باز) است. همچنین، Kimball و Crawford (2004) با مطالعه روی طایفه Coreopsideae خامه دو شاخه را در این تبار گزارش کردند. به هر حال برخی از محققان نیز مشابه نتایج این مطالعه، هیچ گزارش از دو شاخه بودن خامه ارایه ننمودند (Kotilainen et al., 1999; Yu et al., 1999). همچنین، نتایج این تحقیق، خامه تو پُر (بسته) را نشان داد.
اندازه دانههای گرده 31 میکرومتر، سه دریچه‌ای (شکاف- منفذی)، کروی- نیمه کشیده و دارای تزیینات خارمانند (سوزن‌مانند) است که در قاعده آنها سوراخ‌های کوچک به شکل حلقه پیرامونی دیده می‌شود ساختار زرد رنگ دانههای گرده نیز به تسهیل گرده‌افشانی توسط حشرات کمک می‌کند. Chittka و Raine (2006) گزارش نمودند در حدود 000/200 گونه زنبور وجود دارد و آنها یکی از بزرگ‌ترین گروه گرده‌افشان‌ها هستند. گل‌های گرده‌افشانی شده توسط حشرات به طور معمول آبی یا زرد هستند و به ندرت قرمز هستند، زیرا رنگ قرمز برای حشرات سیاه دیده می‌شود. به هر حال، پروانه‌ها طیف رنگی بیشتری را می‌بینند و حتی به سمت گل‌های دارای رنگ قرمز نیز جذب می‌شوند که ضمن این بازدید عمل گرده‌افشانی را انجام می‌دهند. Miller و همکاران (2010) گزارش نمودند که اگزین گرده‌هایی که توسط حشرات گرده‌افشانی می‌شوند دارای ترکیبات رنگی هستند و به رنگ‌های سفید، زرد، آبی، قرمز یا سیاه دیده می‌شوند. این رنگ‌ها که بیشترین ترکیب آنها فلاونوئیدها (2 تا 5 درصد وزن خشک) هستند به عنوان سیگنال‌های بصری در جلب گرده‌افشان‌ها دخالت می‌نمایند.
نتیجهگیری
گل‌آذین در گل جعفری (Tajetes patula) کپه منفرد ماده- نر-ماده، گل‌ها زبانه‌ای (پیرامونی) و لوله‌ای است. تشکیل گل‌آذین به روش به سوی مرکز است، به طوری که ابتدا گلچه‌های شعاعی بنیان‌گذاری می‌شوند و گلچه‌های دیسکی مرکزی آخرین گلچه‌های نمو یافته هستند. طی نمو گل، ابتدا جام و سپس پرچم‌ها و مادگی نیز به روش به سوی مرکز بنیان‌گذاری و تمایز می‌یابند. در گلچه‌های شعاعی، پرچم‌ها وجود ندارند و گلچه‌های لوله‌ای یا دیسکی هرمافرودیت (نر-ماده) هستند. تقسیم سیتوپلاسم از نوع همزمان و لایه مغذی از نوع ترشحی آمیبوئیدی است. دانههای گرده سه شکاف-منفذی با تزیینات خاردار و زرد رنگ است. مادگی دارای کلاله دو شاخه و از نوع باز است که پاپیل‌های زیادی روی سطح بالایی آن وجود دارد. وجود گل‌آذین کپه، گلچه‌های زبانه‌ای با بشره ترشحی سازمان‌یافته، گلچه لوله‌ای زرد رنگ، دانههای گرده زرد رنگ و نیز کلاله دو شاخه و پاپیلدار، سازش گیاه برای تسهیل گرده‌افشانی توسط حشرات را نشان می‌دهد.
)
