بررسی ساختار تشریحی اندام‌های رویشی و مراحل تکوین اندام‌های زایشی در گیاه مارچوبه (Asparagus officinalis L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه زیست شناسی،دانشکده علوم زیستی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 گروه کشاورزی، دانشکده کشاورزی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

4 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران،

5 گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

گیاه مارچوبه با نام علمی Asparagus officinalis L. از تیره Asparagaceae گیاهی تک لپه است. گونه­های مختلف این گیاه، دارای خاصیت ضد سرطانی، ضد قارچی و ضد التهابی بوده و برای مصارف دارویی، تزئینی و­ خوراکی کشت
می­شوند. هدف از این پژوهش مطالعه ساختار تشریحی اندام­های رویشی و بررسی بعضی از مراحل تکوین گل در گیاهان مارچوبه جمع آوری شده از شهرستان دزفول است. به منظور بررسی اندامهای رویشی شامل ریشه، ساقه و برگ و اندامهای زایشی، نمونه اندام­های رویشی و زایشی در مراحل متفاوتی از تکوین انتخاب و با استفاده از روش­های متداول سلول- بافت شناسی و با به کار گیری میکروسکوپ نوری در آزمایشگاه زیست گیاهی دانشگاه علوم تحقیقات، در سال 1395 بررسی شدند. مشاهده ساختار اندام­های رویشی نشان داد که استوانه مرکزی ریشه شامل دایره محیطیه،
دسته­های آوندی (چوب، آبکش) و مغز است، استوانه مرکزی ساقه یک نوع اتکتواستل است که در آن دسته­های آوندی به طور نامرتب پراکنده شده­اند و از نوع یک سویه می­باشند. تخمک­ها در این گیاه از نوع، واژگون بوده و کیسه رویانی آنها از نوع پلی­گونوم است. دانه­ی گرده در این گیاه تک شیاری است و تزئینات اگزین آن از نوع مشبک منفذدار می­باشد. بر اساس این یافته ها ساختار تشریحی اندام­های رویشی و مراحل تکوین دانه­ی گرده و مادگی این گیاه با ساختار عمومی تشریحی و تکوینی گیاهان تک لپه مشابه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of anatomical structure of vegetative organs and developmental stages of generative organs of Asparagus officinalis L.

نویسندگان [English]

  • fereshteh Abbasi 1
  • Ahmad Majd 2
  • farhad farahvash 3
  • Taher Nejadsattari 4
  • alireza tarinejad 5
1 Department of Biology,, Faculty of Science, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Department of Biology, Faculty of biological Science, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Agriculture, Faculty of agriculture, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.
4 Department of Biology, Faculty of Science, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
5 Department of agriculture Biotechnology, Faculty of agriculture, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Asparagus officinalis L. belongs to the Asparagaceae family and it is monocotyledon. Its different species are used as anticancer, antifunji and anti inflammation. It is cultivated for medicinal, ornamentation, and food purposes. Target of this study focuses on the anatomical structure of the vegetative organs and the flower developmental stage of Asparagus officinalis L. that collected from Dezful City. To study the vegetative organs including root, stem, leaf, and generative organs, vegetative and generative samples collected in different stages of development and investigated by the conventional methods of cellular - histology and the optical microscope in biotechnology laboratory of the University of Science and Researches, in 1395. Observation of vegetative organ structures showed that roots Vascular Cambium include pericycle, vascular bundles (Xylem, phloem) and pith. Central cylinder of stem, is an atactostel, and Vascular Bundles are scattered irregularly and are the uni-strain type. The ovules of this plant are anatropous and its embryo sac is Polygonum type. The pollen of this plant is monosulcate and the ornamentation of its exine is poriferous. The results of this study showed that the anatomical structure of the vegetative organs and the developmental stages of pollen and pistil of this plant is similar to the anatomical and developmental structure of the monocotyledons.

کلیدواژه‌ها [English]

  • monocotyledon
  • ovule
  • pollen
  • Vascular Cambium

گیاه مارچوبه با نام علمی Asparagus officinalis L. گیاهی است تک لپه، که متعلق به سرده Asparagusاز تیره Asparagaceae و راسته­ی Asparagales می­باشد ]3[. مارچوبه بومی اروپا، آفریقای شمالی و آسیای غربی می­باشد و در نواحی معتدل و نیمه گرمسیری کشت می­شود. سرده Asparagus تقریبا شامل ۲۰۰ گونه است ]14-5[. گونه­های مختلف این گیاه برای مصارف دارویی وتزئینی و­خوراکی کشت می­شوند. این گونه مهمترین گونه مارچوبه از نظر تجاری، اقتصادی، دارویی و خوراکی است و یک گیاه گران­قیمت و بسیار ارزشمند می­باشد ]21-14[. از نظر طب قدیم ایران، مارچوبه دارای طبع گرم و خشک است و به ‌عنوان یک سبزی خوراکی به صورت خام یا پخته استفاده می‌شود. محققان در یک پژوهش جدید دریافته­اند که عصاره­ی مارچوبه حاوی اسیدهای آمینه و مواد معدنی است که می ‌تواند حالت خواب آلودگی و کسالت را برطرف کند و از سلول­های کبدی در برابر مواد سمّی محافظت نماید ]13[. از دیگر خواص این گیاه دارویی این است که به عنوان آنتی­اکسیدان برای درمان سرطان، آب مروارید و ناراحتی چشمی موثر است و دارای ماده­ای به نام شاتاوارین است که در از بین بردن سلول­های سرطانی تاثیر دارد ]22[.

مارچوبه گیاهی علفی و پایا است که تا ارتفاع ۱۵٠-۱٠٠ سانتی­متر رشد می­کند. ساقه­های جوان این گیاه همیشه بدون انشعاب و دارای جوانه­های جانبی هستند درحالی­که ساقه­های مسن­تر منشعب شده
می­توانند تا ارتفاع یک و دو متری رشد نمایند. برگ­ها در این گیاه سوزنی شکل هستند که در گروه­های ۴ تا ۱۵ تایی قرار می­گیرند ]9-6[. مارچوبه دارای گل‌های بسیار کوچک زنگوله­ای شکل است، گل­ها دارای ۶ کاسبرگ، ۶ گلبرگ، ۶ پرچم و یک مادگی هستند. این گیاه عموما دو پایه است و گل­های نر و ماده­ی آن روی پایه­های جداگانه قرار دارند، اما گاهی گل­های هرمافرودیت نیز در آنها دیده می­شود ]15-6[.

زیست­شناسی تکوینی گل که بررسی مراحل

مختلف تکوین اندام­های رویشی و زایشی گل­ها را شامل می­شود، در سال­های اخیر بیشتر مورد توجه قرارگرفته است. توسعه دانش زیست شناسی تکوینی و بررسی چگونگی انجام مراحل تکوین اندام­های تولید مثلی، برای حفظ گیاهان، به ویژه گیاهان نادر و در حال انقراض و گیاهان مهم در بخش دارویی و کشاورزی ضروری است ]4[. توجه به دانش زیست­شناسی تکوینی و مطالعه مر احل نموی اندام­های تولید مثلی برای حفظ گیاهان، به ویژه گیاهانی که از نظر اقتصادی از ارزش بالایی بر خوردارند، اهمیت به سزایی دارد ]1[.

مطالعه تکوین دانه های گرده و گرده شناسی انسان را قادر ساخته تا با توجه به ویژگی­های تکوینی و ریخت­شناسی آن بتواند نوع گیاه مولد و حتی جایگاه و اهمیت گیاهان را در رده­بندی و تقسیمات گیاه شناسی را مشخص نماید و خویشاوندی جنس­ها و حتی گونه­ها را مورد بررسی دقیق قرار دهد. علاوه بر این، گرده شناسی در مواردی چون دیرین­شناسی، شناخت نوع و علل آلرژی­زایی دانه­های گرده در انسان و حیوان؛ تشکیل بانک حفظ گرده­های گونه­های کمیاب و ... کاربرد دارند ]12[. به­عنوان مثال مارچوبه گیاهی تک لپه است که سابقا مانند سیر و پیاز در تیره Liliaceae رده­بندی شده بود، اما خانواده Liliaceae از هم جدا شدند و در حال حاضر گیاهان پیاز مانند در تیره Amaryllidaceae و مارچوبه در تیره­ی Asparagaceae قرار دارند ]8[.

در پژوهش حاضر ساختارهای تشریحی اندام­های رویشی از جمله: ریشه، ساقه و برگ با هدف دستیابی به اطلاعات تکمیلی جهت شناسایی دقیق­تر این گیاه مورد بررسی قرار گرفته­اند. هدف از این پژوهش، کسب آگاهی­های علمی در زمینه ویژگی­های تشریحی- تکوینی، میکروسپورزایی و مگاسپورزایی گیاه مارچوبه­ی کشت شده در منطقه دزفول در مقایسه با اطلاعاتی که در این زمینه­ها برای گیاهان تک لپه به وسیله­ی محققان گزارش شده است، می­باشد. گیاه مارچوبه، گیاه بسیار مفیدی بوده و دارای خواص دارویی بسیار زیادی است، اما متاسفانه به دلیل عدم اطلاعات کافی در مورد این گیاه، کشت و استفاده از این گیاه در ایران نادیده گرفته شده و گیاهان خودرو نیز به دلیل عدم توجه و چرای بی­رویه دام­ها یا تخریب محیط­زیست در حال انقراض و نابودی هستند، هدف از این پژوهش شناخت، بررسی و مقایسه ویژگی­های تشریحی  - تکوینی مارچوبه رشد کرده در مناطق جنوبی کشور با ویژگی­های گیاه مارچوبه رشد کرده در مناطق دیگر جهان بود.

 

مواد و روش­ها

گل­ها، ریشه، ساقه، برگ و گرده گیاه در اوایل فروردین ماه سال 1395 از منطقه صفی آباد شهرستان دزفول جمع­آوری شدند. به منظور بررسی ساختار بافتی ابتدا از بخش­های ریشه، ساقه و برگ این گیاهان پس از شستشوی اولیه قطعاتی در اندازه 2-1
سانتی­متری جدا شده و به مدت حداقل دو هفته در مخلوط اتانول - گلیسیرین (به نسبت 1:1) قرار گرفتند، سپس در آزمایشگاه زیست گیاهی دانشگاه علوم تحقیقات، با استفاده از تیغ تیز برش­های عرضی نیمه نازک از نمونه­ها تهیه شد. برش­های تهیه شده پس از شست و شو با آب مقطر به مدت 15-10 دقیقه در محلول آب ژاول 5 درصد و پس از دوبار شست و شو با آب مقطر، به مدت 10-5 دقیقه در اسیداستیک 5 درصد قرار داده شدند تا محتویات سیتوپلاسمی تخلیه شده و شفاف سازی نمونه­ها صورت گیرد. در انتها شستشو با آب مقطر تکرار شد. سپس برش­های دستی تهیه شده، در معرف رنگی (کارمن زاجی ٩ قطره و سبز متیل ١ قطره) به مدت ١٠-٧ دقیقه قرار گرفته و رنگ آمیزی شدند، سپس نمونه­ها با مقطر شسته شدند. بافت­های نرم و سلولزی با کارمن زاجی صورتی تا قرمر و بافت­های سخت و چوبی با سبز متیل به رنگ سبز در آمدند. نمونه­های تهیه شده در زیر میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفتند و عکسبرداری از آن­ها با استفاده از میکروسکوپ نوری مدل Nikon YS100 انجام شد.

برای بررسی مراحل تکوینی گل، غنچه­های گل در مراحل مختلف نمو جمع­آوری شده و در محلول تثبیت کننده F.A.A (5 میلی لیتر فرمالدئید ۳٧ درصد، 5 میلی لیتر اسید استیک خالص، 90 میلی لیتر اتانول ٩٦ درصد) به مدت بیست و چهار ساعت قرار داده شدند. هدف از تثبیت نمونه حفظ و نگهداری سلول و اجزای بافت پس از مرگ به صورتی است که کمترین آسیب به آنها وارد شود و شبیه زمان حیات آنها باشد. به همین جهت با استفاده از F.A.A از فساد و اتولیز سلول­ها جلوگیری شد. پس از تثبیت باید تثبیت کننده­های اضافی از نمونه­ها خارج گردد، بنابراین نمونه­ها تقریبا برابر با مدت زمان تثبیت، در آب جاری شستشو داده شدند. پس از شستشوی نمونه­ها با آب جاری، آبگیری نمونه­ها با درصدهای افزایشی اتانول ٣٠، ٥٠، ٧0 انجام گرفت و نمونه­ها حدود دو هفته، تا زمان انجام بقیه مراحل در اتانول 70 درصد نگهداری شدند. زمان انجام آزمایش نمونه­ها برای ادامه مراحل آبگیری در اتانول ٨٠، ٩٦ هر کدام به مدت ١٥دقیقه قرار داده شدند و بعد از آن به اتانول مطلق (دو بار) و هرکدام دقیقه منتقل گردید. سپس شفاف سازی نمونه­ها با استفاده از قرار دادن نمونه­ها در مخلوط تولوئن و الکل مطلق طی 4 مرحله و با نسبت­های1:3، 1:1، 3:1 و در انتها با تولوئن خالص، هر مرحله 20 دقیقه، اجرا شد. سپس نمونه­ها برای انجام مرحله پارافین دهی طی 4 مرحله به مخلوط تولوئن-پارافین (مذاب) به ترتیب با نسبت­های 3:1، 1:1، 1:3 هرمرحله 20 دقیقه و در انتها به پارافین خالص ذوب شده به مدت 45 دقیقه انتقال داده شدند. سپس برای قالب­گیری، در داخل قالب تا نصف پارافین مذاب ریخته و توسط پنس نمونه را در جهت مناسب داخل پارافین قرار داده و سپس بقیه قالب را از پارافین مذاب پر شده و در دمای آزمایشگاه قرار گرفت تا پارافین دارای نمونه سفت شد. سپس از نمونه­های تهیه شده، در آزمایشگاه زیست جانوری دانشگاه علوم تحقبقات، با دستگاه میکروتوم ROTO-CUT400 برش­هایی به ضخامت 8 میکرون تهیه شد. برش­های تهیه شده داخل آب ٦٠ درجه قرار گرفت تا چین خوردگی­های آن­ها از بین برود و سپس لام را در داخل آب قرار داده و نمونه­های مناسب روی لام جمع آوری شد، سپس لام­ها به مدت ٢٤ ساعت در محیط آزمایشگاه قرار داده شد تا نمونه­ها کاملا به لام بچسبند. لام­های تهیه شده درون ظروف مخصوص چیده شد و درون دستگاه مخصوص رنگ آمیزی قرار گرفت. تمام مراحل پارافین­زدایی، آبدهی و رنگ آمیزی توسط دستگاه و در زمان مشخص انجام شد. لام­ها درون دستگاه به ترتیب در محلول­های زیر جهت رنگ آمیزی قرار داده شدند: هماتوکسیلین ١٠-٨ دقیقه، آب جاری ١٠ دقیقه، آب مقطر ٥ دقیقه، اتانول (۵٠%)  ٥ دقیقه، اتانول (٧٠%) ٥ دقیقه، ائوزین ١٠-٥ دقیقه. پس از آن نمونه­ها به مدت ٣٠ ثانیه در اتانول ٩٠ درصد و ٣٠ ثانیه در اتانول خالص قرار داده شدند و بعد از آن جهت شفاف­سازی به مدت 5 دقیقه به تولوئن خالص انتقال یافتند. در انتها به کمک چسب انتالن مونتاژ نمونه­ها انجام گرفت و لام­ها توسط میکروسکوپ نوری مدل Nikon YS100 مورد مطالعه قرار گرفتند.

برای بررسی دانه­های گرده توسط میکروسکوپ نگاره (SEM)،گل­های نر رسیده قبل از گرده افشانی جمع­آوری شده و بساک آنها جدا گردید و به مدت یک هفته در مکانی خشک و تاریک قرار گرفت تا خشک شوند، پس از خشک شدن کاملا پودر شده و از مش 40 عبور داده شدند و پس از چسبانیدن بر روی پایه­های آلومینیومی به وسیله واحد پوشش دهنده طلا پوشش دهی شدند تا پوششی به ضخامت ۲۵ میکرون طلا روی دانه­های گرده قرار ­گیرد، سپس با میکروسکوپ الکترونی نگاره مدل KYKY-EM3200 متصل به کامپیوتر مورد مطالعه و عکس­برداری قرار گرفتند.

 

نتایج

بررسی ساختار تشریحی ریشه

مقطع برش عرضی، ریشه­ی گیاه Asparagus officinalis L. مدوّر است. بیرونی­ترین لایه اپیدرم است، بعضی از این سلول­ها طویل شده و تارهای کشنده را تولید می­کنند. لایه­ی بعدی کورتکس یا پوست می­باشد که از سه بخش، اگزودرم، پارانشیم پوستی و اندودرم تشکیل شده است. استوانه مرکزی شامل دایره محیطیه، دسته­های آوندی (چوب، آبکش) و مغز است (شکل a,b,c,d 1).

 

بررسی ساختار تشریحی ساقه

در برش عرضی، ساقه­ی Asparagus officinalis L. مقطعی مدوّر تا بیضی شکل دارد. اپیدرم از لایه­ی سلولی تشکیل شده است که هیچ فضای بین سلولی ندارد و دارای روزنه می­باشد و سطح اپیدرم با یک لایه­ی کوتیکولی پوشانده است. لایه بعدی کلرانشیم است که حاوی کلروپلاست می­باشد و سپس اسکلرانشیم قرار دارد. استوانه مرکزی یک نوع اتکتواستل (atactostel) است که در آن دسته­های آوندی به طور نامرتب پراکنده شده­اند و از نوع یک سویه می­باشند، دسته­های پیرامونی نسبتا کوچک­تر بوده و مجموعه­ی متراکم­تری را تشکیل می­دهند، اما دسته­های آوندی ناحیه مرکزی، اندازه بزرگتری دارند و ساختار آنها نسبتاً مشابه است (شکل   a,b,c,d 2).

 

 

 

شکل1: a- برش عرضی ریشه (بزرگنمایی ۴0×)، b - برش عرضی ریشه (بزرگنمایی ۱0۰×)، c- برش عرضی ریشه (بزرگنمایی ۴0۰×)

(VC: استوانه مرکزی، Pi: مغز، PX: پروتوگزیلم، MX: متاگزیلم، PPh: پروتوفلوئم، MPh: متافلوئم، Pe: دایره محیطیه، En: آندودرم، PC: پارانشیم پوست، Ex: اگزودرم، Ep: اپیدرم، RH: تار کشنده، X: آوند چوب (گزیلم)، Ph: آوند آبکش (فلوئم))

 

 

 

شکل 2: a- برش عرضی ساقه (بزرگنمایی ۴0×)، b,c - برش عرضی ساقه (بزرگنمایی 100×)، e- برش عرضی از دسته­ی آوندی (بزرگنمایی ۴0۰×). (Cu: کوتیکول، Ep: اپیدرم، Ch: کلرانشیم، Sc: اسکلرانشیم، St: روزنه، P: پارانشیم، VB: دسته­ی آوندی، PX: پروتوگزیلم، MX: متاگزیلم، Ph: آوند آبکش).

 

بررسی ساختار تشریحی برگ

در برش عرضی تهیه شده از برگ، دیواره­ی
سلول­های اپیدرم ضخیم بوده و کوتیکول نازک
می­باشد. پارانشیم نردبانی و پارانشیم اسفنجی، ۳-۲ لایه می­باشند و اغلب دارای ۲ یا ۴ دسته­ی آوندی می­باشند و بافت مغز از نوع اسکلرانشیمی است (شکل a, b 3).

 

بررسی ساختارهای تشریحی و تکوینی تخمک

شکل ۴-a,b نشان دهنده­ی برش طولی و عرضی تخمدان، از گل­های ماده گیاه Asparagusofficinalis L می­باشد. بر اساس نتایج حاصل از برش عرضی، تخمدان­های این گیاه سه خانه­ای بوده و تمکن محوری دارد. در بعضی از خانه­های تخمدان در سطح برش دو تخمک وجود دارد که به جفت متصل می­باشند. براساس برش طولی تخمدان، تخمک­ها بر روی دو ردیف قرار گرفته­اند و میان آنها محوری وجود دارد که تخمک­ها به آن متصل می­باشند. تخمک، ساختار کوچک و بیضی شکل دارد که بوسیله­ی بند به جفت پیوسته است. تخمک، شامل توده مرکزی از بافت خورش (نوسل) است که به وسیله­ی یک لایه از سلول­های محافظ به نام پوسته (integument) احاطه شده است. تخمک ها در این گیاه از نوع تخمک واژگون می­باشند (شکل c 4).

 سلول مادر مگاسپور تقسیم میوز انجام داده و چهار سلول هاپلوئید مگاسپور را تشکیل می­دهد. ۳ تا از سلول­های مگاسپور تجزیه می­شوند و یک سلول مگاسپور باقی می­ماند. سلول مگاسپور، ۳ تا تقسیم میتوز انجام می­دهد و هشت سلول تشکیل می­دهد و کیسه رویانی در این گیاه از نوع Polygonum می­باشد (شکلd-i  4).

بافت خورش در تخمک این گیاه از نوع crassinucellate می­باشد. در اینگونه تخمک­ها، سلول آرکوسپوری به صورت پری­کلینال تقسیم می­شود و سلول حاشیه­ای، اولیه­ی بیرونی و سلول اسپورزای اولیه درونی را تشکیل می­دهد و سلول هاگزا ماهیت زیر اپیدرمی دارد

 

 

 

شکل3 : a,b برش عرضی برگ (بزرگنمایی ۴0۰×).

(Cu: کوتیکول، Ep: اپیدرم، St: روزنه، Pp: پارانشیم نردبانی، Sp: پارانشیم اسفنجی، VB: دسته­ی آوندی، Xy: آوند چوب ، Ph: آوند آبکش، Sc: اسکلرانشیم)

 

 

 

شکل 4: a- برش عرضی تخمدان، از گل­های ماده گیاه Asparagus officinalis L. (بزرگنمایی ۱0۰×).b- برش طولی تخمدان، از گل­های ماده گیاه Asparagus officinalis L. (بزرگنمایی ۱0۰×).c - برش عرضی از تخمک­ها (بزرگنمایی ۴0۰×).d- تخمک حاوی سلول مادر مگاسپور، e- اثری از دیاد در تخمک، f- تخمک حاوی سلول­های تترادی، g- اوایل تشکیل کیسه رویانی در تخمک، h- تخمک حاوی کیسه­ی رویانی در حال تکوین و هسته­ی مرکزی، (i)- قرار گیری هسته­ها در دو قطب کیسه­ی رویانی (f)- با بزرگنمایی ۱0۰۰×، بقیه با بزرگنمایی ۴0۰×)، (M: سفت، N: بافت خورش، Ch: بن یا شالاز، In: پوسته، Mmc: سلول مادر مگاسپور، es: کیسه رویانی، d: دیاد، T: تتراد، CN: هسته مرکزی، F: بند، OW: دیواره تخمدان، Pl: جفت)

 


بررسی ساختارهای تشریحی و تکوینی گرده­ها

گل­های گیاه مارچوبه تک جنسی می­باشند، هر یک از گل­های نر این گیاه دارای شش بساک می­باشند، در شکل a5 برش عرضی گل نر و برش عرضی بساک نشان داده شده است. در برش عرضی، بساک به صورت چهارلبی است که در بساک­های نیمه­رس دارای چهار کیسه گرده است. دیواره بساک از لایه­های مختلف مانند، لایه مکانیکی، لایه میانی و لایه مغذی تشکیل شده است (شکل b 5). در ابتدا سلول­های مادر میکروسپور (PMC) به شکل چند گوشه­ای و نزدیک به هم قرار گرفته­اند (شکلc 5). این سلول­ها با افزایش اندازه­ی بساک مدور می­شوند. هر PMC (2n) برای تشکیل یک گروه از چهارمیکروسپور (n)، متحمل تقسیم میوز شده و تتراد را ایجاد می­کند (شکلd,e 5). پس از تقسیم میوزی، میکروسپورها به صورت دانه­ی گرده مستقل از یکدیگر جدا می­شوند. هسته­ی دانه­ی گرده یک تقسیم میتوزی نامتقارن انجام داده و دو سلول نابرابر، سلول رویشی بزرگتر و سلول زایشی کوچکتر، را تشکیل می­دهند، که باعث ایجاد دانه­ی گرده بالغ می­شود (شکلf 5).

به کمک میکروسکوپ الکترونی نگاره، فراساختار دانه گرده گیاه Asparagus officinalis L. مورد بررسی قرار گرفت. دانه­ی گرده گیاه مارچوبه تک شیاری است و شیار در قسمت­های میانی دانه گرده عریض­تر می­باشد و در قسمت­های قطبی نازکتر می­شود. طول دانه­ی گرده این گیاه، 06/39 میکرومتر و عرض آن 47/15 میکرومتر می­باشد بنابراین دانه­ی گرده­ی این گیاه از نظر اندازه، جز دانه­های گرده با اندازه متوسط است (شکلa,b 6). تزئینات اگزین دانه­ی گرده در آن مشبک می­باشد، که می­توان آن را مشبک منفذدار هم در نظر گرفت (شکلc,d 6).


 

 

 

 

شکل5: a- برش عرضی گل نر (بزرگنمایی ۴0×). b- ساختار بساک (بزرگنمایی ۱0۰×). c- بساک حاوی سلول­های مادر گرده (بزرگنمایی ۱0۰×).d,e- بساک حاوی سلول­ها در مراحل دیاد و تتراد(بزرگنمایی ۴0۰×)، f - بساک حاوی میکروسپورها و
دانه­های گرده بالغ (بزرگنمایی ۱0۰۰×). (Pe: گلبرگ، An: بساک، T: لایه مغذی یا تاپی(TapetumML: لایه میانی، En: لایه مکانیکی(EndotheciumVB: دسته آوندی، P: پارانشیم زمینه، PMC: سلول مادر گرده ، d: دیاد، t: تتراد (Isobilateral  tetradDt: Decussate tetrad، Mm: میکروسپور بالغ، VG: سلول رویشی، GC: سلول زایشی، MPG: دانه گرده بالغ (Mature pollen grain))

 

 

 

شکل 6: تصاویر میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) از دانه گرده گیاه Asparagus officinalis L.، (a, b)- تصاویر دانه گرده از نمای جانبی. c- تصویر دانه گرده از نمای پروکسیمال. d- تصاویر میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) از تزئینات دانه­ی گرده گیاه مارچوبه.

 

 

بحث و نتیجه­گیری

ریشه در گیاهان تک لپه­ای دارای سه منطقه­ی مشخص می­باشد، که عبارتند از: اپیدرم، پوست (شامل پارانشیم پوست و آندودرم) و استوانه مرکزی (شامل: دایره محیطیه، دسته­های آوندی و مغز). دایره محیطیه معمولا دو یا سه لایه می­باشد و تعداد دسته­های آبکش و چوب معمولا بیشتر از هشت دسته است. آوند­های چوبی چند گوشه هستند. مغز، مشخص، بزرگ و توسعه یافته باقی می­ماند ]18-7[. براساس برش­های تهیه شده از ریشه مارچوبه، ساختار تشریحی ریشه این گیاه، مشابه گیاهان تک لپه­ی دیگر می­باشد. براساس نتایج حاصل از تحقیقات Nawaz و همکاران (۲۰۱۲) و Hurgoiu و Sipos (۲۰۰۵) اگزودرم ریشه، در این گیاه از چندین لایه سلول­های کوچک و متراکم تشکیل شده، پارانشیم پوستی نیز از حدود 15-20 ردیف سلول بیضی شکل دارای فضای بین سلولی تشکیل شده و اندورم آخرین لایه­ی پوست، از
سلول­هایی با دیواره جانبی که Casper’s gangs نامیده می­شوند، تشکیل شده است. که این نتایج با نتایج حاصل از این پژوهش همخوانی دارد.

طرح کلی سازمان­یابی ساختاری ساقه­های
تک لپه­ای­ها، اساسا با طرح ساقه دولپه مشابه است، اما، بر خلاف دولپه­ای­ها در ساقه­های تک لپه­ای­ها، زوائد اپیدرمی یافت نمی­شود، هیپودرم اسکلرانشیمی می­باشد، آندودرم و دایره محیطیه وجود ندارد،
دسته­های آوندی در سراسر بافت زمینه قرار گرفته­اند، پارانشیم آبکشی وجود ندارد، مغز و اشعه­ی مغزی وجود ندارد و رشد پسین هم وجود ندارد ]16-7[.

استوانه مرکزی، ساقه­های گیاهان تک لپه­ای­ از نوع اتکتواستل با دسته­های آوندی نامنظم و پراکنده است و دسته­های آوندی یک جانبه هستند و کامبیوم وجود ندارد و غلاف اسکلرانشیمی آن را احاطه کرده است. دسته­های آوندی در اغلب گیاهان تک لپه دارای آرایش پراکنده می­باشد. براساس برش­های تهیه شده از ساقه مارچوبه، ساختار تشریحی ریشه این گیاه، مشابه گیاهان تک لپه­ی دیگر می­باشد. در گونه مورد مطالعه اپیدرم یک لایه و دارای لایه ضخیم کوتیکولی است. زیر اپیدرم 3-4 لایه کلرانشیمی و سپس 2-3 ردیف سلولی اسکلرانشیمی قرار دارد، این نتایج با نتایج تحقیقات Raycheva و Stojanov (۲۰۱۳) مطابقت دارد. در این گیاه استوانه مرکزی از نوع اتکتواستل است، چوب V شکل بوده و از متاگزیلم و پروتوگزیلم تشکیل شده، آوند آبکش در قسمت بالای V مشاهده می­شود که متافلوئم در داخل و پروتوفلوئم در خارج قرار گرفته­اند. این نتایج مشابه نتایج بدست آمده توسط Nawaz و همکاران (۲۰۱۲) و Hurgoiu و Sipos (۲۰۰۵) می­باشد.

مطالعات زیادی در زمینه تنوع ریخت­شناسی
برگ­ها از نظر اندازه، شکل و فرم، انجام گرفته است. علاوه بر برگ­ها ساقه­ها نیز به طور چشمگیری با تولید پیچک، خار، ساقه­های پهن و مسطح و ساقه­های برگ- مانند، دارای تنوع ریخت شناسی زیادی هستند. در جنس Asparagus اندازه­ی برگ­های حقیقی کاهش می­یابد به طوری که دیگر نمی­توانند نقش عمده­ی فتوسنتز را انجام دهند. در عوض همه­ی گونه­های Asparagus دارای کلادود، که اندام­های فتوسنتز کننده برگ-مانند هستند، می­باشند. کلادودها به عنوان
ساقه­ی تغییر شکل یافته، برگ نابجا و یا اندام
de novo، در نظر گرفته می­شود ]17[.

در برگ این گیاه سلول­های اپیدرمی توسط کوتیکول پوشیده شده­اند، زیر اپیدرم 2-3 لایه
سلول­های پارانشیم نردبانی و زیر آن چند لایه سلول کروی شکل پارانشیم اسفنجی قرار دارد، این گونه دارای دو دسته­ آوندی با موقعیت مرکزی است و مغز در برگ این گیاه از سلول­های اسکلرانشیمی ساخته شده است. بر اساس تحقیقات Nakayama و همکاران (۲۰۱۲) و Guvenc و Koyuncu (۲۰۰۲) بر روی برگ گیاه A.officinalis، اپیدرم برگ دارای سلول­های 5-6 گوشه­ی هم اندازه بوده و دیواره­های داخلی و خارجی در آن­ها ضخیم می­باشد، پارانشیم نردبانی دارای 2-3 لایه سلول­های بزرگ و طویل است. همچنین پارانشیم پوستی دارای 2-3 لایه سلول­های کروی می­باشد. برگ­ها دارای دو دسته آوندی بزرگ و دو دسنه­ آوندی کوچک هستند که مغز اسکلرانشیمی را احاطه کرده­اند. بر این اساس نتایج حاصل از پژوهش حاضر، با نتایج حاصل از تحقیقات Nakayama و همکاران (۲۰۱۲) وGuvenc و Koyuncu (۲۰۰۲) همسو می­باشد،

بر اساس نتایج تحقیقات Lazarte و همکاران (۱۹۷۹) سلول آرکسپوریوم در گیاه .Asparagus officinalis L از یک سلول تنهای هیپودرمی در نوک بافت خورش، تشکیل شده است. سلول مادر مگاسپور در مارجوبه به طور نرمال میوز انجام داده و بعد از هر تقسیم سیتوکینز انجام می­گیرد. تتراد معمولا T شکل می­باشد، اما گاهی تتراد خطی نیز دیده می­شود. مگاسپوروژنز و مگاگامتوژنز در این گیاه مطابق با نوع پلی­گونوم می­باشد. نتایج حاصل از پژوهش حاضر، با این نتایج همسو می­باشد.

گل­های مارچوبه تک جنسی بوده و گل­های نر آن دارای شش بساک هستند. بساک جوان در حال نمو از سلول­های مریستمی یکنواخت تشکیل شده که لایه اپیدرم آنها را احاطه کرده است. هم­زمان با نمو بساک، این ساختار چهار لب به نظر می­رسد و هر لب یک میکروسپورانژیوم را بوجود می­آورد. دانه­ی گرده رسیده با دیواره پکتوسلولزی نازک به نام انتین (Intine) احاطه می­شود، بیرون انتین لایه دیگری به نام اگزین (Exine) وجود دارد، جدار بساک در موقع رسیدن دانه گرده معمولا از یک لایه اپیدرمی و یک لایه مکانیکی در زیر آن تشکیل شده است ]19-7[. براساس نتایج به دست آمده، میکروسپورزایی در مارچوبه مشابه گیاهان تک لپه­ی دیگر می­باشد.

براساس مطالعات Camadro (۱۹۹۲) بر روی تشکیل میکروسپور در گیاه مارچوبه، سیتوکینز به طور موفقیت­آمیز در مراحل تلوفاز یک و دو ، مانند گیاهان تک لپه­ی دیگر انجام می­گیرد و باعث تولید تتراد میکروسپور­های هاپلوئید می­شود. بر اساس مشاهدات حاصل از پژوهش حاضر نیز تریاد، در گیاهان مورد بررسی مشاهده شده است.

نشان ویژگی سطح خارجی اگزین انواع مختلفی از تزئینات می­باشد که در بیشتر موارد معرف خوبی برای شناسایی گونه­ها است. هرگونه نازک شدگی اگزین یا از بین رفتن بخشی از آن که مستقل از الگوی تکوین اگزین باشد یک روزن یا شیار را تشکیل می­دهد. شیارها و روزن­ها نقش­های گوناگونی دارند، از جمله اینکه هنگام رویش لوله گرده جایگاه مناسبی برای خروج لوله گرده می­باشند، همچنین در شرایط تغییر رطوبت باعث تغییر حجم دانه می­گردند. بر اساس مطالعات انجام گرفته توسط Ozler و Pehlivan (۲۰۰۷)، تزئینات گرده درAsparagus officinalis مشبک و از نوع  Rugulate بوده و تزئینات غشاء شیار از نوع Rugulate می­باشد، بنابراین نتایج حاصل از تحقیقات حاضر با تحقیقات Ozler و Pehlivan (2007) همسو می­باشد. بر اساس این پژوهش ویژگی­های تشریحی ریشه، ساقه و برگ و میکروسپورزایی و مگاسپورزایی گیاه مارچوبه­ی
جمع­آوری شده از منطقه دزفول، مشابه اطلاعاتی است که در این زمینه­ها برای گیاهان تک­لپه و گیاه مارچوبه موجود در سایر نقاط جهان به وسیله­ی محققان گزارش شده است. همچنین اطلاعات حاصل به شناسایی ویژگی­هایی منجر می­گردد که می­توان از آن­ها در مطالعات پایه­ای دیگر همچون رده­بندی دقیق­تر گیاه و پی بردن به روابط تکاملی در تیره Asparagaceae دست یافت.

[1]     مجد، ا.، 1391. زیست­شناسی تکوینی در گیاهان. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.

[2]     Camadro E. 1992, Cytological Mechanism of 2n Microspore Formation in Garden Asparagus. Hort Science, 27(7): 831-832.

[3]     Chase M., Reveal J., Fay M. 2009. A subfamilial classification for the expanded asparagalean families Amaryllidaceae, Asparagaceae and Xanthorrhoeaceae. Botanical Journal of the Linnean Society, 161: 132–136.

[4]     Chehregani rad A., Hajisadeghian S., Mohsenzadeh f. 2010. Study on the developmental stages of ovule and pollen grains of Inula aucheriana DC. Journal of Plant Biology, 2nd Year, 33(6): 859-873. Persian.

[5]     Dahlgren RMT C.H. 1985. The families of the monocotyledons. Springer, Heidelberg .

[6]     Diderot D. 2015. The Encyclopedia of Diderot & d'Alembert Collaborative Translation Project. USA: Michigan Publishing.

[7]     Fahn A. 1990. Plant anatomy. Pergamon Press.

[8]     Flora Europaea. Royal Botanic Garden Edinburgh. (Retrieved 19 May 2010). Asparagus officinalis.

[9]    Grubben G., Denton O. 2004. Plant Resources of Tropical Africa. Nordic Journal of Botany, 23: 298.

[10] Guvenc A., Koyuncu M. 2002. Studies on the anatomical structure of cladodes of Asparagus L. species (Liliaceae) in Turkey. Israel Journal of Plant Sciences, 50: 51-65.

[11] Hurgoiu F., Sipos M. 2005. A comparative study on the root and stem anatomy of Asparagus (Asparagus officinalis L.) exvitro plantlets and vitro plantlets. Analele Univ. Oradea, Fasc. Biologie, Tom, 181-184.

[12] Jafari E., Karimi A.H. 1996. Polynological study of visited medicinal plants by hony bee in fars province. Research Center for Agricultural & Natural Resources of Fars p.o.Box 71555-617.

[13] Kim By C.Z. 2009. Effects of Asparagus officinalis extracts on liver cell toxicity and ethanol metabolism. Food Science.

[14] Kubota S,K.I. 2012. Molecular phylogeny of the genus Asparagus (Asparagaceae) explains interspecific crossability between the garden asparagus (Asparagus officinalis) and other Asparagus species. Theor Appl Genet, 124: 345-354.

[15] Lazarte J., Palser B. 1979. Morphology, vascular anatomy and embryology of pistillate and staminate flowers of Asparagus officinalis L. Am J Bot, 753-764.

[16] Mohamad S.F. 2016. Botanical Investigation On Asparagus officinalis L. (Asparagaceae). Egypt: Department of Agricultural Botany Faculty of Agriculture Cairo University Egypt.

[17]  Nakayama H., Yamaguchi T., Tsukaya H. 2012. Acquisition and Diversification of Cladodes: Leaf-Like Organs in the Genus Asparagus. The Plant Cel, 24: 929–940.

[18] Nawaz T., Hameed M., Waqar-u-nisa Ahmad, M.A., Younis A., Kanwal H. 2012. Comparative anatomy of root and stem of some native and exotic Asparagus L. Species. Pak. J. Bot, 44: 153-158.

[19] Ozler H., Pehlivan S. 2007. Comparison of  pollen morphological structures of some taxa belonging to Asparagus L. and  FritillariaL. (Liliaceae) from Turkey. Bangladesh J. Bot, 36(2): 111-120.

[20] Raycheva T., Stojanov K. 2013. Comparative anatomical study of five species of genus Asparagus in Bulgaria. Trakia Journal of Sciences, 2: 104-109.

[21] Štajner N., Bohanec B., Jakše M. 2002. In vitro propagation of Asparagus maritimus- A rare Mediterranean salt-resistant species. Plant Cell Tissue Org. Cult, 70: 269 - 274.

[22]Zell H. 2010. Asparagus officinalis, Asparagaceae, Asparagus, sprouts; Karlsruhe, Germany. The fresh young subterranean sprouts are used in homeopathy as remedy. GNU Free Documentation License.