مقایسه ریزریختارشناسی اپیدرم برگ و میوه گونه‌های نارون ایرانی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی SEM

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

جنس نارون UlmusL.متعلق به تیره نارونیان Ulmaceaeدارای 4 گونه در ایران است
(U. minor, U. glabra, U. boissieri& U. umbraculifera) که در مناطق مختلف به صورت وحشی و کاشته شده دیده می‌شود. این گونه‌ها از بسیاری جهات به هم شبیه می‌باشند بطوریکه تفکیک آنها از یکدیگر بسیار سخت است لذا می‌بایست ازسایر صفات همچون صفات ریز ریختارشناسی مقایسه‌ای برای شناسایی دقیق این گونه‌ها بهره جست.نمونه‌های این گونه‌ها از مناطق مختلف جمع‌آوری، خشک و پرس گردید.بخش‌های یکسانی از برگ برای مقایسه ساختارو الگوهای اپیدرمی پشت برگ و همچنین از نمونه‌های سامار(بال فندقه) این گونه‌ها جدا‌سازی وبرای مطالعه انتخاب شدند. نمونه‌ها پس از خشک شدن ابتدا فریز شده و با لایه‌ای از طلا پوشانده شدند، سپس در ستونی از خلا مورد تابش پرتو الکترونی قرار گرفتند و در نهایت تصاویری با بزرگ نمایی‌های متفاوت از آن‌ها تهیه گردید.از این تصاویر جدول صفاتی تهیه شد و این صفات مورد آنالیز آماری با نرم‌افزار SPSS قرار گرفت و فنوگرام آن رسم شد. نتایج نشان داد که این 4 گونه از لحاظ الگوی اپیدرمی برگ، ساختار پایه کرک، تراکم کرک، میزان تراکم روزنه‌ها در پشت برگ متفاوت هستند همچنین بررسی مقایسه‌ای ریز ریختار‌شناسی فندقه بالدار نشان داد که از لحاظ الگوی اپیدرمی با هم متفاوت هستند. در نهایت صفات مقایسه‌ای ریزریختارشناسی به هر چه دقیق تر شناسایی این گونه‌ها کمک می‌کند که در نتیجه آن می توان گیاهان مناسب هر زیستگاه را انتخاب و به کشت آنها مبادرت نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Micromorphology comparison of leaf and nut epidermal pattern of Iranian Ulmus L. species using SEM

چکیده [English]

The genus of Ulmus L. (elm) belongs to the Ulmaceae family. Elm has 4 species in Iran (U. minor,
U. glabra, U. boissieri& U. umbraculifer
a)that some of the are cultivated in different areas. These species are similar together and it is so hard to distinguish them from each other. Micromorphology characters could be useful for comparison such as taxa. Specimens of these species were collected, dried and pressed from different regions. The leaves and nuts of different species were prepared for scanning electronic microscope studying(freezing and then coating with a thin layer of gold). Characters of leaf and nut epidermal were analyzed using SPSS software and phenogram prepared. The results showed this species in point of views epidermal pattern of leaf and nut, structure of hair base and stomata density and hair density are different.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epidermal Pattern
  • Electronic Microscope
  • Micromorphology
  • Phenogram
  • Ulmus

جنس نارون متعلق به تیره نارونیان است. گیاهانی درختی که به وسیله یک محور مرکزی افقی که به طور ثانوی افراشته می‌شود رشد می‌کنند و شاخه‌های جانبی مشابه هستند بنابراین ظاهری گسترده دارند. اغلب تانن‌دار، سیستولیت‌ها وجود دارند، مجاری شیرابه‌ای ندارند. کرک‌ها ساده، برگ‌ها متناوب، به طور آشکار دو ردیفی، ساده، دندانه اره‌ای ساده یا مضاعف، با رگبندی شانه‌ای، رگبرگ‌های فرعی به دندانه‌ها ختم می‌شوند، پهنک دارای قاعده نامتقارن، گوشواره وجود دارد. گل‌آذین گرزن، گروهی، جانبی. گل‌ها دو جنسی یا تک جنسی (در این صورت گیاهان تک پایه، دو پایه یا پلی‌گام)، شعاعی، نامشهود، دارای گل‌بنه. تپال‌ها 6-4 عدد، جدا تا پیوسته، معمولا همپوش. پرچم‌ها 9-4 عدد، متقابل با تپال‌ها، میله‌ها جدا، در غنچه افراشته، دانه‌های گرده 6-4 منفذی. برچه‌ها 2 عدد، پیوسته. تخمدان فوقانی، جفت‌بندی راسی و معمولا 1 حجره‌ای، کلاله 2 عدد، پهن شده در امتداد سمت جلویی خامه‌ها. تخمک 1 عدد. میوه فندقه یا فندقه چه، دانه‌های پهن، رویان راست، اندوسپرم متشکل از یک لایه منفرد سلولی به نظر می‌رسد که وجود ندارد. گل‌های تحلیل رفته این خانواده باد گرده افشان هستند. میوه‌های بال دار اکثر گونه‌ها نیز توسط باد پراکنده می‌شوند به‌طور وسیعی در جهان گسترده هستند اما بیشترین پراکنش آنها در مناطق معتدله نیمکره شمالی است به طور وسیعی در جهان گسترده هستند اما بیشترین پراکنش آنها در مناطق معتدله نیمکره شمالی است .[4]

شناسایی گونه‌های نارون همواره به دلیل شباهت فراوان آنها به یکدیگر با مشکلات فراوانی روبرو بوده است بطوریکه منابع متفاوت تعداد گونه‌ها و نام‌های متفاوتی را گزارش داده اند.

ریخت شناسی همواره مهمترین معیار مقایسه بین گونه‌ها بوده است. شناسایی‌های اولیه بر اساس صفات ریخت‌شناسی صورت گرفته است. طی دو قرن اخیر از صفات ریزریختار‌شناسی میکروسکوپی هم برای تشخیص گونه‌ها استفاده شده است. میکروسکوپالکترونیبهطوروسیعبرایگیاهانابتداییاستفادهشدهاستولیرویکردیجدیدبرایگیاهانگلدارقلمدادمی‌شود.درسال‌هایاخیرجزئیاتبهتریازصفاتخارجی (ریزریخت‌شناسی) با میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) و جزئیات دقیقی از محتویات سلول (فراساختار) با میکروسکوپالکترونیگذاره (TEM) بدست امده است. اغلب صفات مورد مطالعه با میکروسکوپ (SEM) ثابت و بدون تاثیر شرایط محیطی است. مطالعه با SEMابتدابررویگرده، دانه‌هایکوچک،کرک‌هاوصفاتسطحیاندام‌هایمختلفبودهاست. دراغلبایناندام‌ها (بجز دانه‌های گرده) اپیدرم بررسی شده است.[1]

صفات اپیدرمی کمک شایانی به شناسایی دقیق گیاهان انجام می‌دهد. صفات اپیدرمی توسط SEM برای مطالعه فراساختاروریزریختشناسیبررسیمی‌شوند.ارزشمطالعاتاپیدرمیدرایناستکهاپیدرمتقریباهمهاندام‌های سبز و میوه‌ها راپوشاندهاست،همیشهحتیدرنمونه‌هایهرباریومینیزوجوددارد.اپیدرم ضخیماستودرآمادهسازیبرایSEM  پایدار می‌ماند و کمتر تحت شرایط محیطی قرار می‌گیرد.[3]

در این تحقیق اپیدرم فندقه بالدار وسطح تحتانی برگ چهار گونه نارون ایرانی با استفاده از میکروسکوپ SEM مورد مطالعه قرار گرفت.

 

مواد و روش‌ها

ابتدا مناطق عمده پراکنش گونه‌های Ulmus L. را در استان‌های تهران و مازندران، مطابق با آدرس‌های موجود در فلور‌های معتبر و یادداشت‌های مربوط به اطلاعات نمونه‌های هرباریومی تعیین گردید و موقعیت جغرافیایی کلیه نمونه‌های مورد مطالعه، بر روی نقشه علامت‌گذاری شد. سپس نمونه‌ها در بسیاری از موارد جمع آوری شدند.(جدول1)

 

جدول 1: مکان‌های جمع آوری نمونه‌های نارون مورد مطالعه در این تحقیق

U. glabra

مازندران: ساری، به طرف جاده فرح آباد، 35- متر، محققی

مازندران: قائم شهر، جاده خروجی به سمت تهران، 50 متر، محققی

U. minor

تهران: دربند، ابتدای خیلبان دربند، 1600متر، محققی

تهران: درکه،1700 متر، محققی

تهران: پارک ملت، محققی

مازندران: ساری، پارک شهید زارع، 95متر، محققی

U. umbraculifera

تهران: دماوند، ابتدای جاده دماوند، 2000متر، محققی

تهران: گیلاوند، میدان شهدا، 1700متر، محققی

تهران: بهشت زهرا، 1030متر، محققی

تهران: پارک جمشیدیه، 1800متر، محققی

U. boissieri

اصفهان: 10کیلومتری جاده سمیرم، 2600متر، اسدی و ابوحمزه، 46016

 

پس از جمع‌آوری و شناسایینمونهراثابتوخشکنمودهوطیفرایندسایهزدن،درخلاءپوششیازبخارفلز طلابرروینمونهداده شدطلاقدرتتورقبالاییداردوبایکضخامتحداقلروی نمونه قرار می‌گیرد، دستگاه اندود کننده (Coating) که بدین منظور استفاده می‌شود با چرخش شدیدی که به نمونه می‌دهد تمام سطح آن را با ضخامت یکسان و بسیار نازک حتی در منافذ و برجستگی‌های سطح از طلا می‌پوشاند. اندود کردن با طلا تشکیل الکترون‌های ثانویه را مطمئن کرده و تعداد آن را افزایش می‌دهد. در S.E.M الکترون به جزء جزء نمونه برخورد نموده و متعاقبا الکترون‌هایثانویهایجادشدهتوسطپوششفلزاتسنگینکهبرروینمونهقراردارد،توسطیکدوربینودستگاهنمایشبهتصویرقابلرویتتبدیلمی‌گردند.[3]

مرحله بعد تصاویر از اپیدرم سطح تحتانی یرگ و میوه تهیه شد و در بخش نتایج آورده شده است.(شکل 8-1)

سپس صفات کیفی مورد نظر با توجه به تصاویر گرفته شده انتخاب، کددهی وبصورت جدول تهیه شد.(جدول 2)

جدول ماتریس گونه‌ها و صفات با نرم‌افزار SPSS نسخه 18 مورد ارزیابی فنتیکی قرار گرفت و فنوگرام آن رسم شد. (نمودار 1)و با توجه به صفات با بالاترین واریانس رسته‌بندی گونه‌ها مشخص شد.(نمودار2)

 

جدول 2: صفاتکیفیموردارزیابیدرمطالعهریزریخت‌شناسی سطح تحتانی برگ و فندقهدرگونه‌های جنس Ulmus L. و کدگذاری صفات

واحد

صفات

شماره صفات

دارد 0، ندارد1

وضعیت روزنه در سطح فندقه

1

دارد 0، ندارد1

وضعیت کرک در سطح فندقه

2

چروکیده 0، صاف 1، سنگفرشی 2

وضعیت شکل سطح فندقه

3

پر روزنه 0، کم روزنه 1

وضعیت تراکم روزنه در سطح پشتی برگ

4

صاف 0، چروکیده 1

وضعیت سلول های همراه روزنه در سطح پشتی برگ

5

زیاد 0، کم 1

وضعیت تراکم کرک در سطح پشتی برگ

6

ستاره ای 0، گرد 1، سنگفرشی مطبق 2

شکل قاعده کرک در سطح پشتی برگ

7

دارد 0، ندارد 1

وضعیت کرک غده ای در سطح پشتی برگ

8

صاف 0، چروکیده 1

وضعیت شکل سطح پشتی برگ

9

 

نتایج

نتایجصفاتموردمطالعهریزریختارشناسی سطح تحتانی برگ و فندقه در گونه‌های جنس نارون (Ulmus L.) به صورت فنوگرام در نمودار شماره 1 ارائه شده است.

طبق این فنوگرام در فاصله تاکسونومیکی25 بهدوخوشه اصلی تفکیک شدند. خوشه اصلی اول شامل دو گونه U. minor و U. umbraculiferaاست و خوشه اصلی دوم شامل U. boissieriوU. glabra است. نتایج ریزریختار شناسی تایید کننده ریخت‌شناسی نیستند و در مقابل برای تفکیک گونه‌هایی که در ریخت شناسی بسیار شبیه به هم بودند کمک کننده می باشد به طوری که دو گونه
U. umbraculiferaو U. boissieriاز نظر ریخت‌شناسی عمومی بسیار به هم شبیه بودند با صفات ریزریختار شناسی از هم قابل تفکیک هستند. بطوری‌که این دو گونه بطور کاملا مجزا و در خوشه‌های متفاوت قرار گرفته‌اند و همچنین دو گونه U. minor و U. glabra که از نظر ریخت‌شناسی عمومی به هم نزدیک هستنددر صفات ریزریختار‌شناسی کاملا متفاوت و در خوشه جدا از هم قرار می‌گیرند. آنالیز FA برای صفات ریزریختارشناسی انجام شد و متغییرترین صفات مشخص شد. نتایجنشاندادمولفهاولبادرصدواریانس 98/45% شامل صفات وضعیت روزنه در سطح فندقه‌ها، وضعیت کرک در سطح فندقه‌ها و وضعیت کرک غده‌ای در سطح پشتی برگ و مولفه دوم با درصدواریانس 90/31% شامل صفات شکل کلی سطح  فندقه، وضعیت سلول‌های همراه روزنه و شکل کلی سطح پشتی برگ است (نمودار 1).

 

 

 

نمودار1: نمودار خوشه‌ای ( متد Average Linkage) بر اساس صفات ریزریخت شناسی سطح تحتانی برگ و فندقه در گونه های جنس
L. Ulmus در ایران

 

نمودار 2: تجزیه به مولفه های اصلی PCA بر اساس صفاتریزریختارشناسی سطح تحتانی برگ و فندقه در گونه‌های جنس Ulmus L. در ایران

 

 

شکل1: سطح فندقه در گونه U. minor   شکل2 : سطح فندقه در گونه U. umbraculifera

 

 

شکل3 : سطح فندقه در گونهU. boissieri      شکل4 : سطح فندقه در گونهU. glabra

 

 

شکل5: سطح پشتی برگ در گونه U. minorشکل 6: سطح پشتی برگ در گونه U. umbraculifera

 

 

شکل7 : سطح پشتی برگ در گونه U. boissieriشکل8: سطح پشتی برگ در گونه U. glabra

 


بحث ونتیجه‌گیری

در موردشناسایی گونه‌های نارون در ایران به دلیل شباهت این گونه‌ها نسبت به هم عقاید متفاوتی مطرح شده است به طوریکهZielienski در سال 1979در فلور ایرانیکا 7 گونه از جنس Ulmus را معرفی کرده است که گونه‌های U. minor، U. boisseri و
U. glabra را برای ایران شرح می‌دهد و همین طور گونه U.umberaculifera را بصورت یکی از تاکسون‌های U. minor بیان می‌کند.[9]

مظفریان در کتاب درختان و درختچه‌های ایران علاوه بر گونه‌های U. umberaculifera، U. minor، U. boissieri و U. glabraبه گونه‌های U. pumila و U. parviflora نیز اشاره می‌کند که پراکنش جغرافیایی آنها به صورت کاشته شده در نقاط اطراف تهران است.[6]

درفلور ایران خاتم ساز نیز به گونه‌هایU. minor، U. boisseri و U. glabra اشاره کرده است و گونه U.umberaculifera را به صورت یکی از تاکسون‌های U. minor بیان می‌کند. با توجه به این نظرات متفاوت که همگی بر اساس ریخت‌شناسی بوده اند بنظر می رسید می‌بایست از صفات دیگری همچون ریزریختارشناسی برای مقایسه این گونه‌هاکمک گرفت.[2]

اپیدرم خارجی‌ترین لایه برگ، میوه و سایر بخش‌های نرم یک گیاه را تشکیل می‌دهد که نه تنهاگاهی همراه ضمائمی همچون کرک‌هااست بلکه دارای الگوهای متفاوتی در گیاهان مختلف می‌باشد.آنالیز فنتیکی صفات ریزریختارشناسی گونه‌های بویژه الگوهای اپیدرمی برگ گونه‌های نارون نشان داد که صفات مقایسه‌ای بسیار خوبی برای تفکیک گونه‌ها هستند.در این تحقیق مشخص شد این الگوها در گونه‌های نارون متفاوت و همچنین مشخص شد که تراکم کرک‌ها و ساختار پایه کرک‌ها در گونه‌های مختلف می‌تواند صفات خوبی در تفکیک گونه‌ها ارائه دهد و این نتیجه با نتایج شریف نیا و بهزادی شکیب 2012و شریف نیا و همکاران 1390 بر روی گونه‌های تمشک همسویی دارد[5.8]

در نهایت این بررسی نشان دادکه در ایران چهار گونه از نارون حضور دارند و ریزریختارشناسی اپیدرم میوه و برگ کمک شایانی می‌تواند در شناسایی انها انجام دهد.

 

[1]     جعفری،آ.،احمدیان،م.،وزارع،م.)1385(سیستماتیکگیاهی،انتشاراتجهاددانشگاهیمشهد.

[2]     خاتم ساز، م.)1369(، فلور ایران،شماره 4،انتشاراتمؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع.

[3]     رضایی،م).1385(،راهنمایاستفادهازمیکروسکوپالکترونی،دانشگاهتربیتمدرس.

[4]     سعیدی،ح.)1386(، سیستماتیک گیاهی (دیدگاهی تبارشناسی)، انتشارات جهاد دانشگاهی صنعتی اصفهان.

[5]     شریف نیا،ف.، سلیم پور، ف. و بهزادی شکیب،س.)1390(، فصلنامه پژوهش‌های علوم گیاهی سال ششم شماره2.

[6]     مظفریان، و.)1383(، درختان و درختچه‌های ایران، انتشارات فرهنگ معاصر.

[7]    Christensen,K. I. and Hensen, H. V.(1998). SEM studies of epidermal patterns in Angiosperms. Opera Botanica. No.135. Missouri Botanical garden.

[8]    Sharifnia, F. and Behzadishakib, S.(2012). Epidermal petal patterns of 13 Iranian RubusL. (Rosaceae) species, Annals of Biological Research, vol. 3(6).2734-2740.

[9]    Zielińksi, J. (1979), 'Ulmaceae', Flora Iranica, ed. K. H. Rechinger, No 142.Graz.