نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زیست شناسی گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
2 گروه زیست شناسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 گروه پژوهشی کشت و توسعه مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
In botanical science developmental and embryological studies are especially important. In this research, developmental stages of pollen grains and ovules were studied in an Origanum genuse, Origanum vulgare. The flower and buds in different developmental stages were removed, fixed in F.A.A, stored in 70% ethanol, embedded in paraffin and sliced with a microtome. Staining was done with Hematoxilin and Eosin. The prepared slided from different developmental stages were studied carefully using a light microscope. The results showed that ovaries were hypogyny type and have four loccules with axile type of placentation. In every locules one ovule, and in embryo sac globular, heart shape, torpedo and cotyledonary embryo were observed. In the anther wall four layers were observed: epiderm, middle layer, mechanical layer and tapetum (from outer to inner layer). In the early stage of pollen development, tapetum was secretory layer then in the late pollen developmental stages becom plasmodium. Tetrads were tetrahedral type. Mature Pollen grains in equatorial view were elongated, elliptic to rectangular-obtuse, and in polar view they were spheroidal, hexahedron-obtuse or hexahedron. The pollen grains were 6-pericolpate that stretches along the equatorial face and narrowing at the poles. The ornamentation of exine surface was reticulate-faveolate. The P/E ratio (Polar axis/Equatorial axis) was 1.13.
کلیدواژه‌ها [English]
امروزهمطالعاتزیستشناسیتکوینیزایشیکهشاملمراحلمختلفتکوینگلیعنیتکوینپرچمودانهگرده،تکوینمادگی،تکوینتخمکونمورویانمیشود،بیشترموردتوجهقرارگرفتهاست.توسعهدانشزیستشناسیتکوینیومطالعهچگونگیمراحلتکویناندامهایتولیدمثلیبرایحفظگیاهان،بهویژهگیاهاننادرودرحالانقراضومهمدر
بخشکشاورزیوداروییضروریاست]8[.
گونهموردبررسیبهتیرهنعناعیانوسردهمرزنجوش(OriganumL.)تعلقدارند.اینتیرهازردهیدولپهایها،زیرردهپیوستهگلبرگهاوراستهلامیالمیباشند.اینگیاهگیاهیچندسالهوخودروباپراکنشوسیعیدرنواحیمدیترانه،ایرانو-سیبرینویورو-سیبریناستورویشیب‌هایسنگیدردامنهوسیعیازارتفاعات(4000-0متر)رشدمی‌کند]2،31[.گیاهمرزنجوشوحشیدرنواحیشمال(چالوس،گیلانوگرگان)،غرب(آذربایجان،اردبیلوکردستان)وشرق(اهروبجنورد)می‌روید]30[.ارتفاعاینگیاهحدود100سانتیمتر،ساقهراستوکرکداروبه‌رنگسبزمایلبهقرمز،برگ‌هایآنبیضوی،بهرنگسبزتیرهوپوشیدهازکرکدرسطحتحتانیپهنکوکرکهادارایپوششغدهای-منقوطویابدونآناست.دمبرگغایبویاتا20میلیمترطولدارد.گل‌آذینبه‌صورتپانیکول(سنبله‌هایمرکب)افراشتهبهابعاد8-2×30-3میلیمترباتعدادگلهادرهرچرخهدوعدداست.برگک‌هابهابعاد
7-1×10-2میلیمتر،متراکملب‌پوشوازمیانهکاسهگلتادوبرابرآنطویلمی‌شود،بافتبرگک‌هاغشایی،علفی،به‌شکلواژتخم‌مرغی،بیضویوتاحدیارغوانی‌رنگاست.گل‌هانر-مادهویاگیاهواجدهمگل‌هایمادهوهمگل‌هاینراست،گلییاسفیدرنگ‌اند،هریکازگل‌هایآندارایکاسه(دوتاچهارمیلیمتر)منتهیبهپنجدندانهمساویاستکهبه‌‌طورطولیکاسهراشکافته‌اند.جام‌گلتقریبادوونیمبرابرطولکاسه،بهطول3تا10میلیمتر،ارغوانی‌صورتییاسفیدرنگاست.درونجام‌گلآنچهارپرچمنابرابر(دوعددبزرگودوعددکوچکبهطولچهارونیمتاپنجونیممیلیمتر)وموازیوجوددارد
کهاندکیازداخللولهجامبیرونآمده‌اند]1[.
باتوجهبهارزشداروییووجوداسانسدرگیاهموردبررسی،اینگونهبهمنظورمطالعاتتکوینیدرپژوهشحاضرانتخابشدهاست]6،7،24[.براساسمطالعاتمرجعشناسیبهعملآمده،پژوهشحاضراولینگزارشدرموردتکویناندامهایزایشیگونهOriganumvulgareاست.
موادوروشها
دراینپژوهشبذرهایگونهمرزنجوشوحشی(O.vulgare)باکدهایثبتشده556ازبانکبذرگیاهیپژوهشکدهگیاهانداروییجهاددانشگاهیتهیهشدوجهتتولیدنشاءدراسفندماهسال1390درخزانهکاشتهشدند.دراوایلفروردینماه1391نشاهابهمزرعهتحقیقاتیاینپژوهشکدهمنتقلشدندودرخردادماهواوایلتیرماه1392ازهمانابتداینمودستگاهزایشینمونهبرداریآغازشد.نمونههایبرداشتشدهبهمدتهشتساعتدرمحلولتثبیتکنندهFAAقراردادهشدند(مخلوطیازفرمالدئید37درصد،اتانول96درصدواسیداستیکگلاسیالبانسبتحجمی17،2و1میلیلیتر)وپسازآنبههمانمدتباآبجاریشستشودادهشدندوبادرجاتافزایشیالکلآبگیریشدند،سپسدرنسبتهایمختلفالکل/تولوئنشفافسازیانجامشد.پسازآناشباعسازیباپارافینوقالبگیرینیزانجامشدودرنهایتبلوکهایپارافینیبهکمکمیکروتومبرشدادهشدندوبرشهاییبهضخامت10-8میکرومترتهیهشدوپسازپارافینزداییبهکمکهماتوکسیلین-ائوزینرنگآمیزیشدندودر
نهایتبامیکروسکوپنوریZeissبررسیشد.برایهرمرحلهحداقل30گلبرشگیریوازبهترینآنهاعکسبرداریشد.بهمنظوربررسیساختاردانهگردهازروشارتمن]16[.استفادهشدوفراساختارآنهانیزبهکمکمیکروسکوپالکترونینگاره(SEM)بررسیشد]3[
نتایج
پیدایشگل
گذرازمرحلهرویشیبهمرحلهزایشیتدریجیبود،بهنحویکهعملکردپلاستوکرونییاتشکیلبنیانهایبرگیبهتدریجمتوقفمیشد،درصورتی
کهرأسانباشتهازسلولهاییمیشدکهدراثرتقسیممکررسلولهایمریستممنتظربهوجودآمدند.باعدمفعالیتتدریجیحلقهبنیادیوتمایزیافتنمریستممنتظرمرحلهپیشگلیاگذرمشخصشد.اینتغییراتمنجربهتشکیلپیشگل،همراهباتکثیرسلولیفراوانگردید،اینمریستمدرمراحلبعدینهنجرابهوجودمیآورد.طویلشدنسریعوزودرسسلولهایمغزباعثبرآمدگیبسیاربرجستهرأسمیشد،متعاقباًکورپوسباایجادپیشمریستمنهنجزاموجببهوجودآمدننهنجگل،وتونیکاباتشکیلپیشمریستمهاگزاباعثایجاداندامهایزایایگل(پرچمهاومادگی)شد(شکل1).
|
|
||||
|
|
شکل1)برشطولیمریستمزایشیدرمرزنجوشوحشی.الف)کشیدگیرأسساقهدرگذرازفازرویشبهزایشیوبرآمدهشدنمریستمزایشیوبروزپریموریومهایکاسبرگ(کاسهگل).ب)ایجادپریموردیومهایگلبرگ(جامگل)،ج)ایجادپریموردیومهایپرچم،د)ایجادپریموردیومبرچهایوتشکیلگلجوان.B:برگه،Sp:پریموردیومکاسبرگ،Pp:پریموردیومگلبرگ،Stp:پریموردیومپرچم،Gp:پریموردیومبرچهای،S:کاسبرگ،P:گلبرگوSt:پرچم.
تکویناندامزایشینر
پرچمهااندامتولیدمثلینرهستندکهابتدابهصورتبرجستگیهایکوچکمریستمیبرروینهنجودرزیرپوششکاسبرگهاظاهروسپسبهسرعترشدونمومییافتند(شکل1-ج).ظهوروتکوینپرچمهازودترازظهورمادگیبود؛بهطوریکهدرزمانتشکیلپریموردیومتخمکی،میلههاوبساکهاباچهارکیسهگردهولایههایتشکیلدهندهدیوارهکیسههایگردهقابلتشخیصبودند(شکل2).تعدادپرچمهاچهارعدداستکهدوتاازآنهاکوتاهودوتایدیگربلندبودندودیدینام(Didynamous)بودند.بساکهایپرچمهابهصورتجداازهمبودندامامیلههایآنهاآزادنبودهودراتصالباجامگلیاگلبرگهابودندکهاصطلاحاًاپیپتال(Epipetalous)خواندهمیشوند.
تکوینبساک:بساکهایگونهموردبررسیبهصورتچهارکیسهگردهاییاتتراسپورانژبودند.هرمیکروسپورانژدرابتداینموازیکگروهسلولهایزیراپیدرمیبهنامآرکئوسپورتشکیلیافتهکهباتقسیماتمماسیخودبافتهاگزاولایههایجداریمیکروسپورانژراتولیدکردند(شکل2-ب).بهدنبالتقسیماتمماسیسلولهایلایهجداری،ساختاردیوارهمیکروسپورانژیاکیسهگردهبهوجودآمد.دیوارهمذکورچهارلایهایوازسمتخارجبهداخلعبارتنداز:اپیدرم،لایهمکانیکیکهزیراپیدرمواقعبود،لایهمیانیکهبینلایهمغذی(تاپی)ومکانیکیقرارداشتولایهمغذیکهبافتهاگزایبساکرااحاطهمیکرد.هریکازچهارلایهدیوارهگردهمعمولاًازیکردیفسلولتشکیلشدند(شکل2-ج-د).
نمودانهگرده:بهدنبالتقسیماتمیتوزیدرتودهسلولهایهاگزاییکهمرکزکیسهگردهراپرمیکردندمیکروسپوروسیتهایاسلولهایمادرگردهایجادشدندوهمانطورکهدرشکل2-جومشخصاستدرحالورودبهتقسیممیوزبودندوباحجمزیاد،سیتوپلاسممتراکموهستههایدرشتومشخصازسلولهایاطرافشانقابلتشخیصبودند.باشروعمیوز،کالوزدراطرافمیکروسپوروسیتهاشروعبهتشکیلمیکرد.درطیفرآیندمیکروسپورزایی،بهدنبالتقسیممیوزIدرمیکروسپوروسیتهاباتشکیلصفحهسلولیدرطیسیتوکینز،دوهستهدیادیشکلگرفتند(شکل2-ذ).بعدازتقسیممیوزIIچهارهستههاپلوئیدبهوجودآمدندکهبهسببناهمزمانیسیتوکینزبینچهارهستهحاصله،تفکیکتترادهاازنوعناهمزمانتشخیصدادهشد.درگونهمرزنجوشوحشیآرایشتتراسپورهایایجادشدهدرداخلپوششکالوزی،ازنوعتتراهدرال(Tetrahedral)بود(شکلهای2-ر).تمایزوتخصصیافتگیبیشترسلولهایلایههایدیوارهمیکروسپورانژهمزمانبامیوزرخمیداد.بنابراینسلولهایلایهتاپیکهنقشاصلیآنهارساندنموادمغذیبهمیکروسپورهایدرحالنمواست،بهطورمعمولدرمرحلهتترادبهحداکثراندازهرسیدند.دربساکلایهتاپیدرابتداازنوعترشحیودرمراحلپایانینمومیکروسپورهاباحرکتخودبهسمتمرکزحفرهکیسهگرده،دردستهلایهپلاسمودیومیقرارگرفتند.لایهتاپیمذکوردارایهستههابزرگینبودندوبهعلتنقشمغذی،بیشترینرنگپذیریرانسبتبهسایرسلولهایدیوارهکیسهگردهداشتند(شکلهای2-ز).بااتماممیوز،دیوارهکالوزیاطرافاینسلولهابهصورتهمزمانشروعبهتجزیهسریعکردوسرانجاممیکروسپورهایجواندریکتترادازیکدیگرجداشدند.رشدمیکروسپورهابلافاصلهپسازرهاییآنهاازپوششکالوزیبهخوبیقابلمشاهدهبودکههمراهباآبگیریوواکوئلهشدنسیتوپلاسمبود.نمومیکروسپورباانجامیکتقسیممیتوزکاملشد؛بدینترتیبکهتقسیممیتوزنامساویموجبتشکیلدوسلولمتفاوتازنظرعملکردیوریختشناختیشدکهسلولهایرویشیوزایشیبودند.اطرافهرمیکروسپوررهاشدهازپوششکالوزیرادیوارهاگزیناولیهدربرگرفتهبود.دیوارهپکتوسلولزیدیگرینیزبهنامانتین،درمجاورتسیتوپلاسمتشکیلشدکهدرمحلشیارهاضخیمتربود(شکلهای2-و).بازشدنبساکتتراسپورانژباایجادشکافطولیصورتگرفتودراینزمانلایهتاپیتحلیلرفتهاست.درگونهموردبررسی،دانههایگردهبالغآزادشدهازبساک،بیضیشکلبودهوهمچنینشششیاررویشیکهمحلهایرویشلولهگردههستند،بررویسطحدیوارهآنهامشاهدهشد(شکلهای2-ی).
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
شکل2) تکوین بساک و نمو دانه گرده در مرزنجوش وحشی. الف) برش طولی گل که پیوستگی میلههای بساک به گلبرگ مشهود است، ب) برش عرضی گل که چهار پرچم و چهار کیسه گرده هر پرچم را نشان میدهد و مقطع عرضی خامه نیز در بخش مرکزی مشاهده میشود، ج) دیواره کیسه گرده دارای چهار لایه اپیدرم، لایه مکانیکی، لایه گذر و لایه مغذی یا تاپی است که سلولهایی درشت، چندوجهی و با سیتوپلاسم غلیظ (سلولهای مادرگرده) را احاطه کردهاند، د) برش طولی از پرچم و لایه‌های مختلف دیواره بساک، ذ) به دنبال تقسیم میوزIیک سلول دو هستهای (دیاد) ایجاد میشود که در پیرامون آن دیواره کالوزی تشکیل میشود، ر) دیادها متحمل تقسیم میوزII می‌شوند و چهار هسته هاپلوییدی (تتراد) را در پوشش کالوزی ایجاد میکنند. حضور لایه تاپی در حین تقسیمات حائز اهمیت است، ز) میکروسپورهای نابالغ در فضای حفره بساک شروع به بالغ شدن میکنند و مواد غذایی خود را از سلولهای لایه تاپی ترشحی و پلاسمودیومی میگیرند، و) به دنبال فرآیند بلوغ میکروسپورها در آنها تقسیم میتوز اتفاق میافتد و دانه گرده بالغ با دو هسته رویشی و زایشی تولید میشود، ی) پس از بلوغ دانه گرده‌ها و در زمان مناسب در جداره لایه مکانیکی شکفتگی اتفاق میافتد و پس از آن گردهافشانی روی میدهد. Re: نهنج، Fi: میله پرچم، An: بساک، Pe: گلبرگ، Se: کاسبرگ، Br: برگه، St: خامه، Ps: کیسه گرده، Ep: اپیدرم، Tl: لایه گذر، Ml: لایه مکانیکی، Tap: لایه تاپی، PMC: سلول مادر گرده، Aw: دیواره بساک، Ov: تخمدان، Cw: دیواره کالوزی، Di: دیاد، Tet: تتراد، Stap: تاپی ترشحی، Ptap: تاپی پلاسمودیومی، Ip: دانه گرده نابالغ، Mp: دانه گرده بالغ، Vn: هسته رویشی، Gn: هسته زایشی.
بررسی ساختار و فراساختار دانه گرده
مشاهده دانه گرده به روش استولیز:بر اساس اطلاعات به دست آمده از تصاویر تهیه شده به کمک میکروسکوپ نوری مشخص شد که دانه‌های گرده از منظر قطبی کروی یا شش وجهی لب گرد (Hexahedron-obtuse) یا کاملا شش وجهی (Hexahedron) بودند و از منظر استوایی به صورت کشیده، بیضوی تا مستطیلی لب گرداند. دارای شش شیار بودند که همه آنها به موازات هم و به صورت نصف‌النهاری قرار گرفتند. رنگ گرده‌ها شیری یا مایل به زرد بود که با رنگ آمیزی به رنگ آبی مایل به سبز در آمدند و لایه‌های اگزین و انتین به وضوح قابل
مشاهده بودند (شکل3).
مشاهده دانه گرده با میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM): در روشهای قبلی امکان مشاهده آراستار اگزین وجود نداشت به همین دلیل ما برای منظور دانه گرده‌ها را به کمک میکروسکوپ الکترونی نگاره بررسی کردیم. در گونه مورد بررسی شیارهای روی دانه گرده در امتداد وجه استوایی آن کشیده شدند و در قطبین حالت تنگ‌شدگی پیدا کردند. تزئینات سطح اگزین بصورت مشبک چاله‌دار (Reticulate-faveolate) بود. در گونه مرزنجوش وحشی متوسط طول محور قطبی گرده (Polar axis) 53/34 میکرومتر، متوسط طول سطح استوایی(Equatorial plane) 45/30 میکرومترو نسبت13/1= بود. متوسط طول شیارها 11/30 میکرومتر، متوسط عرض شیارها 8/378 نانومتر و متوسط فاصله بین شیارها 53/8 میکرومتر بود. متوسط قطر چاله‌های سطح اگزین 7/452 نانومتر تعیین گردید (شکل4).
|
|
شکل3) مشاهده دانه گرده به روش استولیز. دانه گرده مرزنجوش وحشی. دانه گرده شش شیاری میباشد، و انتین لایه داخلی و اگزین پوشش خارجی را تشکیل میدهد. شکل الف بدون رنگآمیزی هستند و دانه گرده‌های شکل ب با آبیمتیل رنگآمیزی شدهاند.Col: شیار، In: انتین، Ex: اگزین.
|
|
|
شکل 4) ریزنگارهای الکترونی دانه گرده مرزنجوش وحشی. الف) نمای قطبی دانه گرده، وجود شش شیار در دانه گرده، ب) نمای استوایی دانه گرده و اندازه محور استوایی آن (E)، ج) آراستار مشبک چاله‌دار در سطح اگزین.
تکوین اندام زایشی ماده
تکوین مادگی: پس از تشکیل آثار اولین پرچم، برآمدگیهای مریستمی سازنده پرچمهای دیگر به سرعت از توده مریستمی هاگزای از خارج به داخل یعنی به سوی قله مریستم تشکیل شدند و در نهایت توده مریستمی میانی باقیمانده به صورت پریموردیم مادگی و سپس طرح اولیه مادگی در آمدند (شکلهای 1-د). طرح اولیه مادگی به سرعت طویل شده و سه بخش تخمدان، خامه و کلاله دو لبی را به وجود آوردند. ضمن تکوین مادگی و همزمان با تمایز و رشد تخمدان اولین آثار تشکیل تخمکها به صورت برجستگیهای کوچک و کم و بیش کروی در جدار تخمدان پدیدار شدند. (شکل 5).
تخمدان در گونه مورد بررسی به صورت فوقانی بود بدین صورت که مادگی بالاتر از نقطه اتصال جام گل (گلبرگها) و کاسه گل (کاسبرگها) قرار دارد (Hypogynous). برش عرضی گلها نشان داد که تخمدان به صورت چهار حجرهای بوده و تخمکها
با تمکن محوری در آنها قرار دارند (شکل 6).
|
شکل5) برش طولی گل جوان. الف) مرزنجوش وحشی. تخمدان بالاتر از محل اتصال کاسبرگ و گلبرگ قرار گرفته است و در نتیجه از نوع فوقانی است،. در این گونه نیز تخمدان به صورت فوقانی است. Ova: تخمدان، Ovu: تخمک، Gy: خامه، Fi: میله پرچم، An: بساک، Pe: گلبرگ، Se: کاسبرگ، Br: برگه.
شکل 6) برش عرضی تخمدان مرزنجوش وحشی،. Ovu: تخمک، CA: محور مرکزی تخمدان، Sep: سپتوم.
نمو تخمک و تشکیل کیسه رویانی: پریموردیوم تخمک با تقسیم پریکلینال سلولهای زیر لایه سطحی جفت آغاز شد. بخش انتهایی پریموردیوم تخمکی با تقسیمات سریع سلولها حجیم میشد و جسم اولیه تخمک را به وجود میآورد، در حالی که بخش قاعدهای آن که به جدار تخمدان چسبیده بود باریکتر ماند و پایه یا بند تخمکها را تشکیل داد (شکل 7-الف). تخمک در گونه مرزنجوش وحشی از نوع واژگون (Anatropous) و دو پوستهای بود. پریموردیوم رشد میکرد و طرح اولیه تخمکی را به وجود آورد. در طرح اولیه تخمکی بر خلاف پریموردیوم، سلولها کاملاً همگن نبودند و به دلیل روی دادن تمایز سلولی، بین سلولها تفاوتهایی ایجاد میشد. برخی از سلولها با رشد و افزایش حجم قابل توجه خود از سایر سلولها تمایز یافته و سلول آرکئوسپوری را ایجاد کردند و سلولهای اطراف آنها بافت خورش و پوستههای تخمک را به وجود آوردند (شکل7-ب).سلول آرکئوسپوری پس از گذراندن میوز، چهار سلول هاپلوئید را ایجاد کرد که تنها یکی از آنها باقی ماند که سلول مادر کیسه رویانی را به وجود آورد. سلول مادر کیسه رویانی به سرعت رشد نموده و حجم آن تا چندین برابر سلولهای بافت خورش رسید و ظاهری کیسه مانند پیدا کرد که هسته آن به خوبی مشخص بود. بین سلولهای خورش و سلول مادر کیسه رویانی فضای روشنی ایجاد شد که در برخی قسمتهای آن آثار بخشهای تحلیلرفتهای از سلولهای خورش قابل تشخیص بود (شکل7-ج). سلول مادر کیسه رویانی سه تقسیم میتوز متوالی را انجام داد و تشکیل کیسه رویانی هشت هستهای را داد. کیسه رویانی کشیده و کم و بیش نامنظم بود، اطراف آن به وسیله سلولهای خورش آثار و بقایای سلولهای در حال تخریب بافت خورش دیده شد. پس از این مرحله هسته‌ها جایابی کردند، بدین صورت که سه هسته در قطب مجاور سُفت، سه هسته در قطب دور از سُفت و دو هسته در وسط کیسه رویانی قرار گرفتند و پس از آن جداربندی هر هسته به همراه مقداری سیتوپلاسم انجام شد. سلولهای مجاور سُفت (دو سلول سینرژیک در طرفین سلول تخمزا قرار داشتند) پیش از بقیه سلولها ساختمان سلولی پیدا کردند. سلولهای قطب مقابل سُفت نیز آنتیپودال یا پابُنی را به وجود آوردند (شکل7-د ).
|
|
||||
|
|
شکل 7) نمو تخمک و کیسه رویانی در مرزنجوش وحشی. الف) تشکیل پریموردیوم تخمک، ب) تشکیل طرح اولیه تخمکی، ج) تقسیم سلول مادر مگاسپور و ایجاد کیسه رویانی، د) سه تقسیم متوالی در کیسه رویانی انجام شده است و کیسه رویانی هشت هستهای شکل میگیرد. Gy: خامه، Op: پریموردیوم تخمک، Pl: جُفت، Fu: فونیکول، Nu: نوسل، Ow: دیواره تخمدان، Ar: سلول آرکئوسپوری، Oi: پوسته بیرونی، Ii: پوسته درونی، Es: کیسه رویانی، Mi: میکروپیل، An: سلولهای آنتیپودال یا متقاطر، SN: هسته ثانویه، Oo: اُاسفر، Sy: سلولهای سینرژید یا پابُنی.
نمو رویان: پس از گردهافشانی و راهیابی دانه گرده به درون کیسه رویانی، یکی از سلولهای آنتروزوئید با سلول تخمزا لقاح یافت و سلول تخم تشکیل شد و سلول آنتروزوئید دوم با سلول ثانویه ترکیب شد و آندوسپرم تریپلوئید را به وجود آورد که رویان برای تغذیه خود از آن استفاده میکرد و پس از آن تقسیمات متوالی در سلول تخم آغاز شد و این سلول دیپلوئید وارد مرحله پیشرویان شد (شکل8-الف). با نمو خود رویان، دو سلول از تقسیم سلول قاعدهای مشتق شده و آویزه (Suspensor) را تشکیل داد. نزدیکترین سلول آویز به سُفت بزرگ و کیسهای شد و نزدیکترین سلول آویز به رویان، هیپوفیز نام دارد که قسمتی از رویان را به وجود آورد (شکل8-الف) در مرحله پیشرویان سرعت تقسیمات بسیار بالا بود و در مدت زمان اندکی مجموعهای کروی شکل از سلولها ایجاد شد که به عنوان رویان کروی شناخته میشد (شکل8-ب). سلولهای رویان به خصوص در ناحیهای که لپهها ایجاد میشدند به تقسیم ادامه میدادند، در این مرحله در نمای طولی رویان قلبی تشکیل شد (شکل8-ج)، در این مرحله طرح اولیه پرومریستم ساقهای در حد فاصل بین دو قسمت برآمده رویان قلبی و طرح پرومریستم ریشهای در محل اتصال به هیپوفیز تشکیل شد. ضمن ادامه رشد در رویان، افزایش حجم رویان و طول لپهها و کاهش مقدار آندوسپرم را شاهد بودیم و رویان وارد مرحله رویان اژدری شد (شکل 8-د). پس از آن رویان با افزایش رشد به خصوص در ناحیه لپهها، تجزیه سوسپانسور و آندوسپور، تشکیل مریستم ریشه و ساقه کامل شد و رویان لپهدار تشکیل شد (شکل8-ه).
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|||||
شکل8) نمو رویان در مرزنجوش وحشی. الف) اندکی پس از لقاح سلول تخم تقسیمات خود را آغاز میکند و پیشرویان شکل میگیرد، ب) رویان کروی، ج) رویان قلبی شکل، د) رویان اژدری، ه) برش طولی رویان لپهدار. Pl: جُفت، Fu: فونیکول، Su: سوسپانسور، PE: پیشرویان، Mi: میکروپیل، GE: رویان کروی، Es: کیسه رویانی، An: آندوسپرم، HE: رویان قلبی شکل، RAM: مریستم رأس ریشه، SAM: مریستم رأس ساقه، Cot: لپه، TE: رویان اژدری، Ii: پوسته درونی، Oi: پوسته بیرونی، Hi: هیپوکوتیل.
بحث
پیدایش گل
به هنگام گلدهی پس از رسیدن گیاه به مرحله بلوغ، مریستم رأسی ساقه با تحولاتی که میگذراند به مریستم زایشی یا مریستم گل تبدیل میشود. این تحولات به این ترتیب رخ میدهند که ابتدا تقسیماتی در سلولهای قاعده کورپوس و در بخش بالایی مریستم مغزی بروز میکند، تقسیمات از نوع مماسی است و موجب افزایش تعداد لایه‌های سلولهای کورپوس میشود. فشار ناشی از این لایهها موجب فعال شدن سلولهای تونیکا شده و این سلولها شروع به تقسیمات متعدد میتوزی از نوع شعاعی میکند و موجب افزایش سطح مریستم می‌شوند. طویل شدن سلولهای قاعده مریستم مغزی موجب افزایش حجم و بلندی مریستم میگردد، در این بین کاهش نسبی در حجم و فعالیت حلقه بنیادی مشاهده میشود. پس از تشکیل مریستم گل، بخشهای مختلف گل به تدریج پدیدار می‌شوند. از ادامه فعالیت بخش باقیمانده حلقه بنیادی ابتدا برگه پای گل، سپس کاسبرگها به وجود میآیند. از قسمتهای جانبی پرومریستم بارده یا هاگزای، پریموردیومهای پرچمی به وجود میآیند که بعدها پرچمها را میسازند. و از نواحی مرکزی و عمقیتر مریستم هاگزای، پریموردیوم برچهایی به وجود میآید که بعدها مادگی را میسازد. از بخشهای محیطی و مجاور تشکیل خارجیترین پرچمها در مریستم گل، پریموردیومهای گلبرگی به وجود میآیند. گلآذین گیاه مورد مطالعه نامحدود است، بنابراین جوانه انتهایی محور گلدهنده تا مدتی طولانی به رشد خود ادامه میدهد و محور گلدهنده ضمن گل دادن، رشد طولی میکند و گلها از جوانههای جانبی ایجاد می‌شوند. مجموعه این مشاهدات با گزارشهای محققانی از جمله Plantefol (1962) و عطری (1370) همسویی دارد.
تکوین اندام زایشی نر
تکوین بساک: بررسیهای ما روی گیاه مورد آزمایش نشان داد که بساکهادارای چهار کیسه بساکاند که در تیره نعناعیان رایج است و همسو با گزارشات Yurukova & Daskalova(1995 و 2002) است. در شروع تمایز بساک، بافت هاگزا از چند سلول به هم چسبیده چندوجهی با رنگپذیری زیاد تشکیل شده است که توسط یک لایه زیراپیدرمی احاطه شده است، این لایه ضمن تقسیم و تمایز لایه‌های سازنده دیواره کیسه گرده را ایجاد میکند. دیواره بساک به صورت چهار لایهای میباشد که شامل اپیدرم، لایه مکانیکی، لایه گذر و لایه تاپی (مغذی) است که همسو با پژوهشهای انجام شده توسط Johri و همکاران (1992)، Jose و همکاران (1996) است. در نهاندانگان دو تیپ اصلی نمو لایه تاپی قابل تشخیص است: ترشحی و آمیبی. در گونه مرزنجوش لایه تاپی ابتدای نمو میکروسپورها از نوع ترشحی است و در حاشیه کیسههای گرده به خوبی قابل تشخیص است و در اواخر نمو دانه گرده به صورت آمیبی در میآید و در مجاورت دانهگردههای نابالغ مشاهده میشود. لایه مکانیکی از مرحله دانه گرده تک هستهای به بعد همگام با تجزیه لایه تاپی، شروع به چوبی شدن میکند که همسو با گزارشات Tsikov & Tsikova (1981) است. در تأیید یافته‌های Kamellina &Dzevaltovsky(1987) در خصوص تیره نعناعیان، لایه گذر (میانی) لایهای موقتی و گذرا است که عمر کوتاهی دارد و در همان مراحل ابتدایی دژنره میشود.
نمو دانه گرده: پس از تقسیمات انجام شده در سلولهای هاگزا، سلولهای مادر گرده ایجاد می‌شوند. در ابتدای تقسیم میوزI دیوارهای کالوزی در اطراف سلولهای مادر گرده شروع به تشکیل شدن میکند و تا تشکیل تتراسپورها باقی میماند. این دیواره سلولهای در حال تقسیم را از برهمکنشهای احتمالی با سلولهای مجاور مصون میدارد. تشکیل و پایداری این دیواره با یافته‌های Davis (1966) و Dzevaltovsky (1979) همسویی دارد. در پایان میوزII چهار سلول هاپلوئید (تتراد) درون دیواره کالوزی با آرایش چهاروجهی قرار میگیرند و تقسیم سیتوپلاسمی که موجب تفکیک سلولهای تتراد میشود از نوع همزمان است. این ویژگیهای در دولپهایها رایج است و مخالف با گزارشات Poddubnaya (1982) و Daskalova & Genova (a,b1996) در مورد تیره نعناعیان است. همراه با تمایز سلول مادر گرده و آمادگی آنها برای میوز، لایه تاپی شروع به فعالیت کرده و اندازه سلولهای آن زیاد میشود و ضمن افزایش حجم کیسه گرده، این سلولها از یکدیگر و از لایه گذر جدا می‌شوند. پس از مرحله دو هستهای شدن، سیتوپلاسم این سلولها شروع به تحلیل رفتن میکند و پس از تشکیل میکروسپورهای نابالغ شروع به تجزیه شدن میکند. این تغییرات که بیانگر نقش پشتیبانی سلولهای لایه مغذی در فرآیند نمو دانه گرده است با نتایج Pacini و همکاران (1985) و Blackmore & Barnes(1990) همسویی دارد. در پایان نمو دانه گرده اپیدرم به صورت یک لایه سلولی همچنان روی لایه مکانیکی قرار دارد و لایه مکانیکی با جذب آب شروع به شکافته شدن میکند و متعاقب آن اپیدرم نیز شکافته میشود و نهایتا شکفتگی بساک صورت میگیرد.
بررسی ساختار و فراساختار دانه گرده: به منظور بررسی ساختار دانه گرده بالغ از روش شفافسازی تکمیلی و روش استولیز استفاده شد. در این بررسی لایه‌های اگزین و انتین و شش شیار در دانه گرده مشاهده شد. Erdtman (1945) پیشنهاد داد که خانواده نعناع از حیث تعداد شکاف‌ها و همچنین تعداد هسته‌ها در دانه گرده بالغ به دو زیرخانواده تقسیم شوند. زیرخانواده‌ی Lamioideae دارای گرده‌هایی سه شیاره‌اند و در مرحله‌ی دو سلولی رها می‌شوند، در حالیکه زیرخانواده‌ی Nepetoideae شش شکافه‌اند (بندرت 12-8 شکاف) و در مرحله سه سلولی رها می‌شوند؛ با توجه به قرار گرفتن جنس مرزنجوش در زیر خانواده‌ی Nepetoideae و مطابق با یافته‌های ارتمن (1945) و Moon & Hong (2003) دانه گرده مرزنجوش دارای شش شیار است. بر اساس مطالعات انجام شده روی دانه گرده‌های جنس Salvia L.، اکثرا دارای شش شیار با تقارن شعاعی هستند و اگزین آنها به صورت مشبک و سوراخ‌دار است که شباهت زیادی با سطح دانه گرده‌ی مورد مطالعه ما دارد به جز اینکه آراستار اگزین دانه گرده مرزنجوش به صورت مشبک چاله‌دار است. در راستای پژوهش انجام شده توسط Ozler و همکاران (2011)، دانه گرده مرزنجوش از نظر اندازه شبیه به دانه گرده Salvia verticillatasubsp. Amasiaca است اما در مقایسه با متوسط جنس Salvia کوچکتر هستند. ازنظرشکلکلی و تزئینات سطحی، دانه گرده مرزنجوش وحشی قابلتفکیکنیستند.بههمینعلتصفتشکل و آراستاردانهگردهنمیتواند شاخص مناسبی برای طبقهبندی گونههای این جنس باشد؛ اما اندازه دانه گرده با هم متفاوت است و دانه گرده مرزنجوش وحشی با اندازه بزرگتر قابل تفکیک است. بخشی از یافته‌های ما مانند شکل، آراستار اگزین و تعداد شیارهای با پژوهشی که Akyalcin (2003) روی مورفولوژی دانه گرده‌های جنس مرزنجوش در ترکیه انجام داده است، مطابقت دارد اما از لحاظ اندازه همخوانی ندارند؛ دانهگردههای گونههای مرزنجوش مورد مطالعه ما کوچکتر از دانهگردههای مورد آزمایش آکیالسین (2003) است، که این تفاوتها میتواند ناشی از تفاوتهای موجود بین حالت فیزیولوژیکی گیاهانی که گرده‌ها را تشکیل دادهاند و شرایط زیست آنها (تغذیه معدنی، نور و دما) در دو کشور ایران و ترکیه باشد که روی اندازه دانه گرده‌ها تأثیر داشته است. Lau & Stephenson (1993) در تحقیقی تأثیر مقدار نیتروژن خاک مزرعه روی خصوصیات مختلف دانه گردهCucurbita pepo ارزیابی کردند و به این نتیجه رسیدند که افزایش نیتروژن موجب تشکیل دانه گرده‌هایی بزرگتر میشود.
تکوین اندام زایشی ماده
تکوین مادگی: بنا به گزارشات Gorenfolot (1983) پس از تشکیل پریموردیوم مادگی از توده مریستمی هاگزای، طرح اولیه مادگی به سرعت طویل شده و سه بخش تخمدان، خامه و کلاله را به وجود میآورد. ضمن تکوین مادگی و همزمان با تمایز و رشد تخمدان اولین آثار تشکیل تخمکها در جدار تخمدان پدیدار میشود. تخمدان گونه ی مورد بررسی به صورت فوقانی و چهار حجرهای میباشد و تخمکها با تمکن محوری در آنها قرار دارند که با مشاهدات Fortunato & Ruta(1996) در مورد جنس مرزنجوش و Kamellina & Dzevaltovsky(1987)و Tomaو همکاران (2003) روی گونههای مختلف تیره نعناعیان همخوانی دارد.
نمو تخمک و تشکیل کیسه رویانی: تخمکهای مرزنجوش از نوع واژگون و دو پوستهای هستند که با یافته‌های Fortunato & Ruta(1996) در مورد جنس مرزنجوش و نتایج Toma (2003) رویSalvia officinalis همسویی دارد. با رشد پریموردیوم تخمک (با تقسیم پریکلینال سلولهای زیر لایه سطحی جفت آغاز میشود) طرح اولیه تخمکی ایجاد میشود در طرح اولیه تخمکی برخی از سلولها با رشد و افزایش حجم قابل توجه خود از سایر سلولها تمایز یافته و سلول آرکئوسپوری را ایجاد میکنند و سلولهای اطراف آنها بافت خورش و پوستههای تخمک را میسازند. طبق یافته‌های ما در گونه مورد بررسی، در تخمک تنها یک سلول آرکئوسپوری در لایه‌های چهارم یا پنجم از بقیه سلولها تمایز مییابند که همسو با نتایج Fortunato & Ruta(1996) است اما در پژوهشی که توسط Kamellina& Dzevaltovsky (1987) روی گونههای جنس سالویا از تیره نعناعیان انجام شده است، در هر تخمک دو سلول آرکئوسپوری از سلولهای لایه زیراپیدرمی تمایز مییابد که مغایر با نتایج ما است؛ این یافته‌های میتواند در شناسایی گونههای جنسهای مختلف تیره نعناعیان مفید واقع شود. سلول آرکئوسپوری پس از گذراندن میوز تتراد را تشکیل میدهد که یکی از آنها باقی میماند و سلول مادر کیسه رویانی را به وجود میآورد. سلول مادر کیسه رویانی به سرعت رشد میکند و پس از رشد کافی، سه تقسیم میتوز متوالی را انجام میدهد و تشکیل کیسه رویانی هشت هستهای را میدهد. پس از آن هسته‌ها جایابی میکنند، بدین ترتیب که سه هسته در قطب مجاور سُفت، سه هسته در قطب دور از سُفت و دو هسته در وسط کیسه رویانی قرار میگیرند و پس از آن جداربندی هر هسته به همراه مقداری سیتوپلاسم انجام میشود. یافته‌های ما با گزارشات محققانی مانند Gorenflot(1983)، Gales و همکاران (2010) و Maheshwari و همکاران (1950) همسویی دارد. تحقیقات نشان داده است که رایجترین فرم نموی کیسه رویانی در تیره نعناعیان، الگوی تیپ علف هفت بند یا پلیگونوم است که در مورد گونههای مورد بررسی ما نیز صحت دارد و همسو با پژوهشهای Davis (1966)، Kamellina & Dzevaltovsky (1987) و Tzvetana (2004) است.
نمو رویان: در مراحل اولیه نمو رویان، سلول تخم وارد مرحله پیشرویان میشود. در مرحله پیشرویان سلولها به سرعت تقسیم می‌شوند و در مدت زمان اندکی مجموعهای کروی شکل از سلولها ایجاد میشود که به عنوان رویان کروی شناخته میشود. سلولهای رویان به خصوص در ناحیهای که لپهها ایجاد می‌شوند به تقسیم ادامه میدهند و رویان قلبی تشکیل میشود، در این مرحله طرح اولیه پرومریستم ساقهای در حد فاصل بین دو قسمت برآمده رویان قلبی و طرح پرومریستم ریشهای در محل اتصال به هیپوفیز تشکیل میشود. ضمن ادامه رشد در رویان، افزایش حجم رویان و طول لپهها و کاهش مقدار آندوسپرم را مشاهده میکنیم و رویان وارد مرحله رویان اژدری میشود. پس از آن رویان با طی مراحلی از جمله: افزایش رشد به خصوص در ناحیه لپهها، تجزیه سوسپانسور و آندوسپور، تشکیل مریستم ریشه و ساقه کامل میشود و دانه تشکیل میشود. پژوهشهای محققینی مانند Maheshwariو همکاران (1950)، Emberger (1960)، Davis (1966)، Fortunato & Ruta(1996) و Tzvetana(2004) که بیشتر آنها روی گونههای تیره نعناع انجام شده است، حاکی از وجود چنین توالی رویانی در گیاهان مورد آزمایش دارند و همسو با نتایج رویانزایی گونه ی مرزنجوش وحشی در پژوهش حاضر است.
منابع
[1] افشاری‌پور س. 1383. فارماکوپه گیاهی ایران (مرزنجوش). وزارت بهداشت، درمان و آموزش
پزشکی، کمیته تدوین فارماکوپه گیاهی ایران.
[2] زرگری ع. 1347. گیاهان دارویی، جلد دوم. انتشارات امیرکبیر.
[3] شریعتزاده م.ح و مجد ا. 1379. میکروسکوپ الکترونی و هیستوتکنیک در میکروسکوپی الکترونی و نوری. انتشارات آییژ.
[4] عطری م. 1370. ارگانوژنز و مورفوژنز گیاهی. انتشارات جهاد دانشگاهی ارومیه.
[5] Akyalcin H. 2003. Pollen morphology of Origanum L. (Labiatae) Taxons in Turkiye. Asian Jornal of Plant Sciences; 2(1): 28-41.
[6] Barazandeh M. M. 2000a. Identification of the essential oil composition from Origanum vulgare L. cultivated in Iran Botanical Garden. Pajohesh and Sazandegi Journal; 14 (3): 65-67.
[7] Barazandeh M. M. 2000b. Identification of the essential oil composition from Origanum majorana L. Pajohesh and Sazandegi Journal; 14 (4): 38-40.
[8] Batygina T. B. 1987. Embryology of floweringplants: terminology and concepts. SciencePublishers, New York.
[9] Blackmore S. and Barnes S. H. 1990. Pollen wall development in angiosperms. In: Microspores: Evolution and ontogeny. (Ed. S. Blackmore & B. R. Knox). Academic Press, London; 173-192.
[10] Daskalova T. Z. and Genova E. 1996b. Histological structures of the anthers and microsporogenesis in Hyssopus officinalis ssp. aristatus (Godr.) Brig. – Bot. Jahrb. Syst; 118(3): 297-302.
[11] Daskalova T. Z. and Genova E. 1996а. Histological structure of the anthers and microsporogenesis of Salvia tomentosa. Mill. J. Herbs Spices Med. Plants; 4(2): 63-68.
[12] Davis G. l. 1966. Systematic embryology of the Angiosperms. Acad. Press, New York.
[13] Dzevaltovsky, A. 1979. Embryology of the mint family (Labiatae Juss.). Bot. Zhurn. (Leningrad); 64(1): 100-111 (in Russian).
[14] Emberger L. 1960. Les vegetaux vasculires. Tomell Fascicule Masson. Paris.
[15] Erdtman G. 1945. Pollen morphology and plant taxonomy. IV. Labiatae, Verbenaceae and Avicenniaceae. Avensk Bot. Tidskr; 39: 279-285.
[16] Erdtman G. 1960. The acetolysis method. Svensk. Bot. Tidskr; 54: 561-564.
[17] Fortunato I. M. and Ruta C. Flower biology in Origanum majorana L. Proceedings of the IPGRI International Workshop on Oregano. 8-12 May 1996. Ciheam, Valenzano, Bari, Italy.
[18] Gales R., Preotu A. and Toma C. 2010. Aspects of floral structure and morphogenesis in Melissa officinalis. Analele ştiinţifice ale Universităţii “Al. I. Cuza” Iaşi Tomul LVI, fasc. 1, s. II a. Biologie vegetală.
[19] Johri B. M., Ambegaokar K. B. and Srivastava P. S. 1992. Comparative embryology of angiosperms. Springer, Berlin, Heidelbeg, New York, London, Paris, Tokyo, Hong Kong, Barcelona, Budapest.
[20] Jose L. U. J, Fernandez P. H., Schlga M. G. and Hesse M. 1996. Pollen and tapetum development in male fertile Rosmarinus officinalis L. (Lamiaceae). Grana; 34: 305-316.
[21] Kamellina O. and Dzevaltovsky A. 1987.Comparative embryology of flowering plants, Lamiaceae. In: Batygina, M. & Yakovlev, T. B. (eds),: 225-236. (In Russian).
[22] Lau T. C. and Stephenson A. G. 1993. Effects of soil nitrogen on pollen production, pollen grain size and pollen performance in Cucurbita pepo (Cucurbitaceae). American Journal of Botany; 80(7): 763-768.
[23] Maheshwari P. 1950. An introduction to the embryology of angiosperms. McGraw-Hill, New York.
[24] Mockute D., Bernotiene G. and Judzentiene A. 2003. The ß-ocimene chemotype of essential oils of the inflorescences and the leaves with stems from Origanum vulgare ssp. vulgare growing wild in Lithuania. Biochemical Systematics and Ecology; 31: 269-278.
[25] Moon H. K. and Hong S. P. 2003. Pollen morphology of the genus Lycopus (Lamiaceae). Ann. Bot. Fennici; 40: 191-198.
[26] Ozler H., Pehlivan S., Kahraman A., Dogan M., Celep F., Baser B., Yavru A., Bagherpour S. 2011 .Pollen morphology of the genus Salvia L. (Lamiaceae) in Turkey.Flora; 206: 316–327.
[27] Pacini E., Franchi G. G. and Hesse M. 1985. The tapetum: its form, function and possible phylogeny in Embryophyta. Plant Systematics and Evolution; 149: 155 185.
[28] Plantefol. 1962. Strocture et fonctionnement du meristem terminal de la tige.
[29] Poddubnaya A.V. 1982. Characteristics of the Angiosperms families by cytoembriologycal features. Nauka, Moscow (in Russian).
[30] Rechinger K. H. 1982. Labiatae, In: Flora Iranica. Graz: Akademische Druck und Verlagsanstalt; 150(17): 527-532.
[31] Snogerup S. 1971. Evolutionary and plant geographical aspects of Chasmophytic communities. In Davis P. H., Harper P. C. and Hedge I. C. (Eds.), Plant life of South-West Asia; 157-170.
)