بررسی مراحل تکوین مادگی و مگاگامتوفیت در Ranunculus arvensis L.

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

-

چکیده

هدف: مطالعه تکوین مادگی وگامتوفیت ماده در علم گیاه شناسی و تاکسونومی گیاهی اهمیت دارد. این پژوهش به منظور مطالعه مراحل تکوین تخمک  در گیاه Ranunculus arvensis L. و مقایسه با سایر تاکسون‏های گزارش شده این تیره، انجام شد.
مواد و روش‏ها: گل‌ها و غنچه‌ها در مراحل مختلف نمو برداشت، در FAA70  تثبیت و در الکل 70 درصد  نگهداری شدند. نمونه‌ها پس از آب‌گیری و قالب‌گیری در پارافین با میکروتوم برش‌گیری و رنگ آمیزی شدند. مراحل تکوین تخمک و کیسه رویانی با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی و عکس برداری شد.
نتایج: نتایج نشان داد که تخمک واژگون، تک پوسته‌ای با ۴ یا ۵ لایه و پر خورش است. تکوین کیسه رویانی از طرح تک اسپوری و تیپ پلی‌گونوم پیروی می‌کند. افزایش یاخته‌های آنتی پود، و در برخی از نمونه‌ها افزایش یاخته‌های قرینه نیز مشاهده شد. همچنین هسته آن‏ها حالت پلی‌پلوئیدی داشت. آرکئوسپورها پس از تشکیل، به وسیله لایه کالوزی احاطه شده بودند. پس از تقسیم میوز، تترادهای مگاسپور آرایش خطی و T شکل داشتند. کیسه رویانی بزرگ و با شکل نامنظم بوده و در جریان بلوغ، رشد طولی قابل توجهی پیدا می‏کند.
نتیجه گیری:  نتایج نشان داد که اگر چه الگوی کلی تکوین تخمک در گونه مورد مطالعه شبیه به موارد گزارش شده قبلی است ولی آرایش تترادها، افزایش سلول‏های آنتی پود و قرینه و وجود هیپوستاز، پوستامنت و کلاهک خورشی در تخمک، از ویژگی‏های خاص گونه گیاهی مورد مطالعه است.
 

کلیدواژه‌ها


مقدمه

تیره آلاله موقعیت فیلوژنتیک برجسته‌ای در راسته Ranunculales دارد و به نظر می‌رسد پایه و اساس یودایکت‌ها باشد (۱). این خانواده آرایش قابل توجهی از ریخت شناسی اولیه و پیشرفته را در بر می‌گیرد. ویژگی‌های ریختی و رویان شناختی این تیره بدین شرح است: گل‌های منظم یا نامنظم، دوجنس یا تک جنس، برچه­های آزاد یا متصل، مادگی چند تخمکی یا یک تخمکی، تخمک پرخورش یا کم­خورش، تک پوسته، دو پوسته یا فاقد پوسته، تکوین کیسه رویانی از تیپ­های Allium و Polygonum پیروی می کند و سلول‌های آنتی پود زودگذر یا پایا هستند (۲ و ۳). پلی پلوئیدی به صورت رایج در انواع سلول‌های کیسه رویانی نظیر آنتی‌پودها، سینرژید‌ها، آندوسپرم و سوسپانسور دیده می‌شود (۴ و ۵) و ارتباط آشکاری که میان ساختار این سلول‌ها و طول مدت زمان زندگی‌شان وجود دارد، نقش تغذیه‌ای‌ آن‏ها را پیشنهاد می‌کند (۶). وقوع درون پلی پلوئیدی در سلول‌های آنتی‌پود در اعضای این تیره ملاحظه شده است (۷ و ۸).

یکی از جنس­های بزرگ این تیره جنس آلاله (Ranunculus) ااست که به تبار Ranunculeae از قبیله Clematideae تعلق دارد. جنس Ranunculus L. متعلق به تیره Ranunculaceae و بزرگ­ترین جنس آن با حدود ۶۰۰ گونه با پراکنش وسیع در سطح جهان، به ویژه مناطق معتدله است و پراکندگی آن بیشتر در نیمکره شمالی است (۱). حدود ۲۰ گونه آن انحصاری ایران است و بقیه گونه‌ها را در مناطق مدیترانه‌ای، عراق، افغانستان، آسیای جنوب غربی، ترکمنستان، سوریه، لبنان، شبه جزیره بالکان، پاکستان، مراکش، جزیره قبرس و ماورای قفقاز نیز می‌توان یافت. در ایران، مرکز تنوع و انتشار تعداد قابل توجهی از گونه‌های آلاله در ناحیه ایرانی - تورانی است. این جنس دارای گونه‌های یک­ساله، دوساله و چندساله در بیشتر نقاط ایران است (۹). عصاره خام گونه­های Ranunculus کشنده قارچ (۱۰)، دافع حشرات (۱۱)، بی حس کننده درد و ضد اشتعال هستند (۱۲) و در اروپا به عنوان تب­بر و درمان آسم و نقرس استفاده می‌شده ‌است. تاریخچه مداوای بیماران با این گیاه به قرون گذشته بر می‌گردد. در زمان قدیم، آن را برای ایجاد مسمومیت به کار می‌بردند و فرد مصرف کننده دچار حالتی از مسمومیت با چهره‌ای ظاهرا خندان می‌شد (12). Gilibert و همکارانش (۱2) مصرف شیره رقیق شده گیاه را در درمان تنگی نفس، بیماری سل، حالت زردی، زخم‌های مثانه و برخی موارد دیگر توصیه کرد‌ه‌اند.

از آنجایی که مطالعات تکوینی و مولکولی در مورد گل­های راسته Ranunculales در حال افزایش است (۱3، 14، 15 و 16)، دانش مقایسه‏ای و درک تکوین گل در اعضای تیره Ranunculaceae ضروری است. گرچه مقالات چندی در مورد جنبه­های ساختار گل و رویان­شناسی در تیره Ranunculaceae وجود دارد، اما پراکنش مطالعات تکوینی در اعضای این خانواده ناموزون است (17و ۱۸). توجه به همه جنس­های مختلف و نیز همه گونه­های مختلف  یک جنس کمتر صورت گرفته یا حتی تعداد قابل توجهی از آن‏ها اصلا مطالعه نشده است. هدف این مقاله، مطالعه رویان­شناختی با تکیه بر تکوین تخمک و مگاگامتوفیت در Ranunculus arvensis L. است. چنین مطالعاتی به آشکار ساختن خصوصیات ریخت‌زایی تخمک و درک بهتری از رده­بندی تیره آلاله به عنوان یک تاکسون با اهمیت تکاملی و دارای مشکلات آرایه شناختی حل نشده، منجر می‌شود.

 

مواد و روش‌ها

گل­ها و جوانه­های گونه مورد مطالعه در اوایل تابستان از زیستگاه­های طبیعی در همدان جمع آوری شد و نمونه هرباریومی گونه مورد نظر در هرباریوم دانشگاه بو­علی­سینا نگهداری می­شود. گل­ها و غنچه­ها در مراحل مختلف تکوین در FAA70 (Formalin, Acetic acid, Ethanol) تثبیت و سپس در الکل ۷۰ درصد ذخیره شدند. پس از آب گیری با الکل‏های با درجات صعودی و قالب گیری در پارافین، نمونه­ها با میکروتوم با ضخامت 7 تا 10 میکرون برش گیری شدند (۱۹). شفاف­سازی نمونه­ها و رنگ­آمیزی مضاعف هسته و سیتوپلاسم بوسیله هماتوکسیلین و ائوزین مطابق روش Yeung (۲۰) انجام شد. نمونه­های مورد مطالعه با میکروسکوپ نوری (Germany) Axiostar Plus  Zeiss  بررسی و عکس­برداری به کمک دوربین دیجیتالCanon G11  انجام شد. مراحل تکوین تخمک و کیسه رویانی در نمونه­های مورد مطالعه به دقت بررسی و تصویر برداری گردید.

نتایج

تشکیل مادگی و تخمک در Ranunculus arvensis

گل­هـای Ranunculus arvensis کوچک با گلبـرگ­هـای زرد

رنگ که از محور برگ­ها خارج می­شوند و گلدهی تا اواخر مرداد ماه ادامه پیدا می­کند. تعداد گلبرگ­ها و کاسبرگ­ها هر کدام 5 عدد و پرچم­ها 10 تا 13 عدد می باشد. مادگی متشکل از برچه‏های جدا از هم است. آرایش پرچم­ها و برچه­ها به صورت مارپیچی است. تشکیل و تکوین پرچم و مادگی ناهمزمان است. در مراحل پایانی تکوین پرچم، پریموردیوم تخمکی به صورت برجستگی کوچک انگشت­ مانند دیده می­شود. بنیان تخمکی پایه گرا (Basipetal) است و به صورت یک برآمدگی گنبدی شکل از سلول­های قاعده سطح شکمی برچه توسعه می­یابد. تشکیل پریموردیوم‌های تخمکی در هر دو حالت برچه بسته و باز، مشاهده شد (شکل­هایA1 وb1) و هر برچه شامل 6 تا 8 تخمک واژگون، پر­خورش و تک پوسته است. در طول هستی­زایی (انتوژنز)، الحاق بخشی از حاشیه­های برچه که در طول سطح محوری امتداد می­یابد، قابل مشاهده است (شکلE1). جایگزینی تخمک در تخمدان از نوع جداری است. در نمونه مورد مطالعه تخمک از نوع تک پوسته‌ای با 4 یا 5 لایه، پرخورش (Crassinucellar) و واژگون و مجرای سفت (میکروپیل) خطی صاف بود (شکل E2). در مراحل اولیه نمو تخمک در منطقه راسی پریموردیوم خورش، یک یا چند یاخته زیراپیدرمی به نام آرکئوسپور تمایز می­یابند، که درR.arvensis  چندین یاخته آرکئوسپوری وجود دارد که تنها یکی از این سلول‌ها به طور مستقیم (بدون تقسیم) به یاخته مادر مگاسپور یا مگاسپوروسیت تمایز می‌یابد (­ شکل C1). از نکات متمایزکننده در این نمونه وجود پوستامنت، هیپوستاز، سد پوسته­ای وکلاهک خورشی است (شکل­های H2 و C1).

 

 

شکل 1: A) تشکیل پریموردیوم‌های تخمکی در حالتی که برچه هنوز باز است، B) رشد پریموردیوم تخمکی و بسته شدن برچه، C) بنیانگذاری سلول‏های آرکئوسپوری (Ar)، کلاهک خورش ((NC و پوسته تخمک (InD) یکی از سلول­های آرکئوسپور به عنوان مگاسپوروسیت (mmc) عمل می‏کند،E ) دیاد خطی عرضی ( ) و بسته شدن برچه در این شکل دیده می­شود، F) دیاد خطی طولی ( G) دیاد طولی ( )، پایه تخمک (f) و همچنین ورود دستجات آوندی (VB) به پوسته دیده می­شود، H) در این شکل تترادها از نوع خطی هستند و برچه در این مرحله همچنان باز ست، I) تتراد­های از نوع تتراهدرال، J) تتراد­ها از نوع تتراگونال، K) تتراد­ها از نوع  Tشکل. (بزرگنمایی شکل­های A و B = ×100، بقیه شکل­ها x400، رنگ آمیزی با هماتوکسیلین - ائوزین).

 

پوستامنت بافتی با خاستگاه خورشی است که به صورت یک ستون از سلول­های طویل مستقر در بخش زیرین انتهای آنتی پودی کیسه رویانی قرار گرفته است. در منطقه بنی (شالازی) خورش این گونه، یک بافت توسعه یافته از نظر ریخت شناسی تمایز می‌یابد که هیپوستاز (Hypostase) نامیده می‌شود. سد­های پوستکی در نتیجه توسعه لبه راسی پوسته تشکیل می­شوند به سمت میکروپیل رشد می کند و دهانه آن را مسدود می­کند. کلاهک خورشی متشکل از سه لایه است و در طی بلوغ کیسه رویانی تحلیل می‌رود (شکل­هایH2 و E2).

 

 

شکل 2: A) از چهار یاخته تترادی، سه یاخته تحلیل می­روند و سلولی که باقی مانده به گامتوفیت ماده تبدیل می­شود. در این شکل موقعیت یاخته مگاسپور عملکردی (FMe) در ناحیه شالازی قرار دارد. رشد در پوش سفتی () از این مرحله به بعد به وضوح دیده می­شود، کلاهک خورشی دو لایه (NC)، برچه (CarB) در این شکل یاخته مگاسپور عملکردی (FMe) موقعیت میکروپیلی دارد،C ) کیسه رویانی 8 هسته­ای قبل از لقاح، ورود دستجات آوندی (VB) به تخمک دیده می­شود، D) تعدادی یاخته در قطب مجاور سفت، دستگاه تخم (ea) را ایجاد می­کند. به موازات تکوین کیسه رویانی پوسته­ها (In) و درپوش سفتی () نیز رشد می­کنند، کلاهک خورش (NC) در مراحل ابتدایی تکوین کیسه رویانی هنوز حجیم است، دستگاه تخم در قطب میکروپیلی شامل دو یاخته سینرژید (Syn) و یک یاخته میانی تخم­زا (ec)، هسته­های قطبی (Δ) در زیر دستگاه تخم مستقر بوده و در همین محل با هم تلفیق می­شوند. در قطب بنی سلول­های آنتی­پودی (Ant) جای می­گیرد، E) سه یاخته آنتی­پود با آرایش مثلثی به همراه زوائد سیتوپلاسمی در این شکل دیده می­شود. هسته هر سه یاخته قابل رویت می­باشد. با نزدیک شدن پوسته­ها به هم میکروپیل نیز شکل می­گیرد، F) هسته بزرگ سلول­های آنتی­پودی (Δ) در این نمونه مشاهده می­شود، G) افزایش سلول­های آنتی­پودی (Ant H) در این شکل هیپوستاز (H) و پوستامنت (Ps) دیده می­شود. هیپوستاز حجیم و فنجانی است و در مراحل پایانی تکوین رویان همچنان حضور دارد. پوستامنت در واقع ستون سلولی مستقر در بخش زیرین انتهای متقاطری کیسه رویانی است که در تیره آلاله لایه­های کمی دارد. هر دو ساختار در فراهم نمودن مواد غذایی نقش دارند،I ) مشاهده لقاح همراه میتوز، هسته اسپرم در مجاورت کروموزوم­های یاخته تخم­زا دیده می­شود، منظور از لقاح همراه میتوز این است که تلفیق بین آنها با میتوز همراه است. تحلیل کلاهک خورش (NC) نمایان است، J) همان شکل از نمای نزدیکتر؛ K) دو اسپرم (s) در مجاورت یاخته مرکزی (cc) قبل از لقاح. یکی از اسپرم­ها در حال لقاح با هسته ثانویه بوده و ارتباطات هسته­ای بین آنها برقرار شده، در واقع لقاح هسته ثانوی زودتر از یاخته تخم­زا صورت می‏‎گیرد، L) اسپرم (s) در حال ورود به یاخته تخم­زا (ec) می­باشد، M) در این شکل زیگوت (Δ) تشکیل شده است، سلول­های آنتی­پودی پایا بوده و همچنان بعد از لقاح حضور دارند. کلاهک خورشی (NC) در حال تحلیل رفتن است. (بزرگنمایی شکلهای A-E = ×400، بقیه ×1000، رنگ آمیزی با هماتوکسیلین ائوزین).


مگاسپورزایی و نمو گامتوفیت ماده در Ranunculus arvensis

با توجه به این‏که یاخته آرکئوسپور در لایه چهارم قرار دارد، یاخته مادر مگاسپور نیز درR. arvensis ، در لایه چهارم است (شکلD1). مگاسپوروسیت با انجام میوز مگاسپورها را تشکیل می­دهد که ضمن رشد، گامتوفیت ماده یا کیسه رویانی را تولید می­کنند .در تخمک نمونه مورد مطالعه از زمان پیدایش آرکئوسپورها، لایه کالوزی در اطراف آنها مشاهده شد (­ شکل C1). در اولین تقسیم میوزی مگاسپوروسیت که موجب تشکیل دو یاخته دیاد هاپلویید می­گردد، هم دیاد طولی (شکل­هایG 1 و F1) و هم دیاد عرضی (شکل E1) مشاهده شد. دومین تقسیم میوزی موجب تشکیل چهار یاخته تتراد می­شود. بررسی تعداد زیادی از برش­ها نشان داد که انواع تترادها را در این نمونه می‌توان مشاهده کرد، از جمله نوع خطی، T شکل، چهار وجهی (Tetrahedral) و چهار گوشه (Tetragonal) (شکل­های K2 و H2). از چهار یاخته حاصل از میوز (تتراد مگاسپور)، سه یاخته تحلیل می روند و فقط یکی باقی می­ماند که مگاسپور عملکردی نامیده می­شود. در این نمونه موقعیت مگاسپور عملکردی هم از نوع بنی (شکل A2) و هم سفتی (شکل B2) است. در R.arvensis وقتی میوز با تشکیل تترادها به پایان می رسد، پوسته تخمک حدودا تمام جسم تخمک را می پوشاند (شکل­های B2 و A2) و این نشان می دهد که رشد پوسته­های تخمک در این نمونه سریع است. هسته یاخته بنیادی کیسه رویانی، سه تقسیم میتوزی متوالی را انجام می­دهد . نخستین تقسیم میتوزی، موجب تشکیل دو هسته هاپلوئید جدید شده، کیسه رویانی دو هسته­ای را ایجاد می­کند: دومین تقسیم میتوزی نیز موجب پیدایش چهار هسته هاپلوئید و در نتیجه کیسه رویانی چهار هسته­ای می­شود. در نهایت، تقسیم سوم، کیسه رویانی هشت هسته­ای را به وجود می­آورد. با رشد طولی کیسه رویانی، در بین هشت هسته ذکر شده، واکوئل­هایی ایجاد می شود و در نتیجه، چهار هسته در انتهای سفتی و چهار هسته در انتهای بنی قرار می­گیرند (شکل C2). سپس یاخته­ای شدن در کیسه رویانی رخ داده، موجب تشکیل کیسه رویانی بالغ می­شود. پدیده یاخته‏ای شدن کیسه رویانی همزمان با مهاجرت هسته­های قطبی صورت می­گیرد (شکلD2). سه یاخته در قطب مجاور سفت دستگاه تخم­ (Egg aparathus) را ایجاد می­کنند (شکلD2). دستگاه تخم­ شامل یک یاخته میانی تخم­زا (Oospher)‌ و دو یاخته کناری (سینرژید) است که این یاخته­ها آرایش مثلثی شکلی را ایجاد می­کنند. یاخته تخم­زا گلابی­شکل بوده و به واسطه استقرار یک هسته درشت در قطب بنی خود قابل تشخیص است. واکوئل در یاخته­های سینرژید به سمت داخل (بن) و در یاخته تخم‏زا به سمت خارج (سفت) است. در قطب بنی کیسه رویانی، یاخته های آنتی­پود به وجود می­آید. از ویژگی­های گونهR.arvensis  این است که پس از بلوغ کیسه رویانی یاخته­های آنتی‌پود به تقسیم خودشان ادامه می­دهند و تعداد آن‏ها افزایش می‌یابد (شکل G2)، بعلاوه آن‏ها حالت پلی‎پلوئید دارند که با اندازه بزرگتر هسته مشخص می­شود (شکل­های E2 و F2) و تا تشکیل رویان از بین نمی‌روند (شکل A3). از آنجا که هسته­های آنتی­پودی هم‏اندازه نیستند پدیده پلی‎پلوئیدی به طور هم زمان رخ نمی­دهد و یاخته­های آنتی‎پودی درجه پلوئیدی یکسانی ندارند. یاخته­های آنتی­پود روی پوستامنت قرار دارند. با تشکیل کیسه­رویانی و سلول­هایی که قابلیت لقاح را دارند، یعنی تخم­زا (هاپلوئید) و هسته­دوتایی (دیپلوئید) تکوین تخمک به پایان می­رسد. در طی بلوغ کیسه رویانی کلاهک خورشی تحلیل می­رود. کیسه­رویانی در این گیاه از نوع پلی­گونوم می­باشد که برای حدود 80 درصد گونه­های نهان‏دانه توصیف شده است. در این نمونه کیسه رویانی بزرگ و با شکل نامنظم است و در جریان بلوغ رشد طولی قابل توجهی پیدا می‌کند.

در R.arvensis هسته ثانویه قبل از لقاح تشکیل می‌شود، بعلاوه لقاح هسته ثانویه زودتر از تخم اصلی شروع می‌شود (شکل K2). به دنبال لقاح هسته ثانویه یاخته مادر آندوسپرم تشکیل می­شود و با تقسیمات پی­در­پی آن، بافت آندوسپرم (آلبومن) به وجود می­آید و احتمالا در مرحله آندوسپرم یاخته­ای، آنتی­پودهای پایا تحلیل می­روند. یاخته تخم­زا با تلقیح یکی از آنتروزوئیدهای لوله­گرده، یاخته تخم را ایجاد می­کند (شکل M2). یاخته تخم تقسیم شده و پیش رویان را تشکیل می­دهد. سوسپانسور کوتاه و یک ردیفی است (شکل A3). سپس با انجام تقسیمات متوالی رویان 8 سلولی و سپس رویان دو­لپه­ای (شکل B3) و درنهایت دانه را ایجاد می­کند (شکل 3C). لقاح بین هسته اسپرم و سلول­های کیسه رویانی با انجام یک میتوز همراه است (لقاح توام با میتوز)، به طوری که در حین لقاح کروموزوم­های یاخته ماده به خوبی قابل رویت می­­شوند (شکل­های J2 و I2).

در R.arvensis دستجات آوندی در خورش و پوسته­ها مشاهده شد (شکلC2 ). حضور دستجات آوندی در پوسته­ها یک ویژگی ابتدایی است. در غنچه­های مورد بررسی، تنها یک تخمک زایا در هر برچه مشاهده شد. برخی تخمک­ها در جریان بلوغ تحلیل می­روند (شکلD3). در یک سمت دیواره مادگی کرک حضور دارد، در این تیره لوله گرده برای رسیدن به کیسه رویانی مسیری طولانی را طی می­کند و احتیاج به محیطی مرطوب دارد که کرک­های دیواره مادگی بدین منظور سازماندهی شده­اند (شکلC3).

 

 

شکل 3: A) در این شکل پیش­رویان (PE) به همراه سوسپانسور کوتاه یک ردیفی دیده می­شود، حضور سلول­های آنتی­پودی در قطب شالازی ( ) قابل توجه است، B) در این شکل رویان دو لپه­ای (Co) همراه با Redicle (ریشه­چه) و Plumule (جوانه راسی) دیده می­شود. در این مرحله پوشش دانه (Seed coat) شکل گرفته است، C) برش طولی از مادگی حامل دانه. در یک سمت سطح درونی دیواره مادگی کرک (th) حضور دارد، D) ورود لوله گرده ( 14↑'> ) به تخمک در حال تحلیل. (بزرگنمایی شکلهای A = ×1000، بقیه شکلها ×400، رنگ آمیزی با هماتوکسیلین ائوزین).

 

 

بحث

توالی بنیانگذاری برچه ها به صورت مارپیچی در خانواده Rnunculaceae یک الگوی ثقریبا ثابت است (۲۱) و یک سطح تکاملی و سیستماتیکی پائین را نشان می­دهد (۲۲). در اغلب اسپرماتوفیت­ها، پوسته به خورش متصل می­شود و در بیشتر موارد در انتهای میکروپیلی به صورت آزاد باقی می­ماند (۲۳). در اعضای برخی تاکسون­ها، فرایند کامل اتصال می­تواند دنبال شود. بنابراین در برخی اعضای تیره آلاله پوسته‌های آزاد، بدون اتصال بطور محکم فشرده می‌شود و در برخی دیگر فرایند کامل اتصال دیده می‌شود به طوری که حاشیه بین پوسته‌ها قابل تشخیص نیست. حالت اخیر در R.arvensis، مشاهده گردید. در R.arvensis  تخمدان متشکل از برچه­های متعدد و آزاد با یک تخمک زایا و یا تخمک زایای آن با دو یا چند تخمک سترون همراه است. میوه به صورت اجتماعی از فندقه­های واجد کلاله پایا و کوچک است (۹).

مراحل تکوینی و رویانی یک فرد، یک فیلم کوتاه از مراحل تکاملی آن فرد یا گونه است، یعنی مراحلی را که گیاه برای تکامل طی کرده بصورت کوتاه در تکوینش می‏توان مشاهده کرد، بنابراین در نهاندانگان برچه در مرحله­ای باز است و سپس بسته می­شود. در نمونه­های مورد مطالعه ما، برچه در R.arvensis در مراحل اولیه تکوین تخمک باز بوده و سپس بسته می­شود. در هر برچه تنها یک تخمک حضور دارد، تخمک­ها واژگون، تک پوسته­ای و پرخورش هستند. در بازال آنژیوسپرم­ها تخمک­های پرخورش غالب هستند (۲۴) و تیره آلاله در بین تاکسون­های ابتدایی دو لپه­ای­ها حجیم­ترین خورش را دارد (13 و 14).

ساختار کلاهک مانند چند لایه­ای، در منطقه راسی خورش که از تقسیمات مماسی سلول­های اپیدرمی و برآمده شدن (Overhanging)‌ بافت کناری (پاریتال) یا انتهای میکروپیلی کیسه رویانی مشتق می­گردد، کلاهک خورشی (Nucellar cap)‌ نامیده می­شود. در تیره آلاله تقسیمات مماسی سلول­های اپیدرمی منجر به تشکیل کلاهک خورشی می­شود. ممکن است کلاهک خورشی شامل دو یا چند لایه باشد که درجه نمو آن، یک ویژگی مخصوص گونه است. بر اساس نتایج پژوهش حاضر کلاهک خورشی در R.arvensis، سه لایه است. در خانواده آلاله کلاهک خورشی می­تواند موجب تشکیل اپیستاز شود (۲۵) که بافتی با دیواره سلولی ضخیم است و در دانه­های بالغ پایدار می‏ماند. بر اساس نتایج حاصله، در نمونه مورد بررسی ما این ساختار مشاهده نشد. ساختار­های هیپوستاز و پوستامنت در گونه R.arvensis حضور دارند. در واقع ممکن است ردیف­های سلولی محوری پریموردیوم تخمکی منشاء ساختار­های ویژه مختلفی شوند. در تخمک­های پر خورش، سلول­های بخش نزدیک (proximal region) (به سلول­های آرکئوسپوری) به پوستامنت، سلول­های ناحیه دور (Distal region) به دسته آوندی و سلول­های ناحیه میانی (Middle region) به پودیوم و هیپوستاز (منطقه مرکزی) نمو می­یابند. زمان بنیان‏گذاری، طول عمر و ویژگی­های ساختاری هیپوستاز، پودیوم و پوستامنت در بین تاکسون­ها متفاوت بوده و همبستگی نزدیکی با دیگر ساختار­های مرتبط با نمو تخمک و دانه دارد و بوسیله الگوی مگاسپورزایی و الگوی نمو کیسه رویانی، رویان و آندوسپرم تعیین می­شود. به هر حال همه این ساختار­ها در حالی که عملکرد­های مشابه را انجام می­دهند از نظر الگوی تشکیل متفاوت هستند. پوستامنت در تیره آلاله از لایه­های کم تعداد تشکیل شده است و به سمت هیپوستاز توسعه یافته و از نظر ساختاری با سلول­های پروکامبیومی قابل مقایسه هستند (31-26). در تخمک­های پر خورش تیره آلاله، پوستامنت یک ساختار شاخص می­باشد که در این خانواده از تعداد لایه­های کمی تشکیل شده است (۳۲). طول عمر آن در گیاهان مختلف متفاوت بوده و با تکوین عملکرد ساختار­های خورشی دیگر در ارتباط است. به طور بسیار رایج، این ستون سلولی در ناحیه بن خورش مدت کوتاهی پس از لقاح تحلیل می­رود.

سد­های پوستکی (Integument obturator) منشا تخمکی دارند و در نتیجه توسعه لبه راسی پوسته و به طور معمول از پوسته درونی بوجود می­آیند و به صورت کمتر معمول، از پوسته­های بیرونی تشکیل می­شوند. به طور کلی سد­ها در طی تشکیل کیسه رویانی بوجود می­آیند و در زمان ورود لوله گرده به حفره تخمدان به طور کامل نمو یافته می­شوند (33، 34، 35، 36 و 37). اغلب انواع سد، پس از لقاح از بین می­روند و برخی در دانه بالغ باقی می‏مانند. تجمع مواد پلاستیک (قابل انعطاف) مختلف بوسیله سلول­های سد که نشان ویژگی سلول­های انتقال دهنده است و همچنین رشد ویژه آن‏ها به طرف سفت، عملکرد سد به‏عنوان بافت ترشحی را نشان می­دهد که تغذیه لوله گرده را فراهم نموده و رشد آن را به داخل کیسه رویانی تضمین می­کند (38، 39، 40، 41 و 42) به هر حال مکانیسم­های راه اندازی این فرایند به مقدار کمی درک شده­اند. در گونه مورد مطالعه ما زمان تشکیل این سد در مراحل اولیه نمو تخمک و در زمانی است که هنوز رشد پوسته­ها کامل نشده است.

کیسه رویانی در نمونه مورد مطالعه، از تکوین تیپ پلی گونوم تغییر یافته تبعیت می­کند که در گیاهان دیگر این تیره نیز گزارش شده است (43 و 44). در این خانواده دو تیپ پلی­پلوئیدی در سلول­های آنتی­پود گزارش شده بود. پدیده پلی­پلوئیدی ممکن است در نتیجه اختلال در میتوز باشد. برای مثال         در تعداد کمی از گونه­های Anemon (۴۱ و ۴۲)، یا حاصل از آندومیتوز باشد، به‏عنوان مثال در Aconitum (۴۵) و Ranunculus peltatus (46). پدیده درون همانند سازی (Endoreplication) نیز گزارش شده است، برای مثال در 4 گونه از Aconitum (۴۵)، در Helleborus niger (۴1)، Ranunculus peltatus  و R.baudotii (۴۶). در مورد گونه­ مورد مطالعه ما ( R.arvensis ) افزایش در تعداد و ابعاد سلول‎های آنتی پود مشاهده شد که افزایش قابل توجه ابعاد هسته در آن‏ها نمایانگر وجود پلی­پلوئیدی در آن‏ها است. هنگامی که شمار این سلول­ها افزایش می­یابد، ابعاد هسته آن‏ها نشان می­دهد که درجه پلوئیدی یکسانی ندارند.

در برخی جنس‌های تیره آلاله پوسته‌های آزاد، بدون اتصال و بطور محکم فشرده می‌شود و در برخی دیگر فرایند کامل اتصال دیده می‌شود به طوری که حاشیه بین پوسته‌ها قابل تشخیص نیست، حالت اخیر در نمونه مورد بررسی ما دیده شد (شکل A2). حضور دستجات آوندی در پوسته­ها یک ویژگی ابتدایی است (۴۷). این دستجات همان تراکئید­ها هستند.

بررسی میکروسکوپی مگاسپوروژنز گونه مورد مطالعه نشان داد که تقسیمات میوزی یاخته مگاگامتوسیت منجر به تشکیل تترادی می­شود که اغلب خطی و یا T شکل است، که با گزارشات متعدد قبلی همسو است (۴8)، اما در تعدادی از نمونه‏ها تتراد توده­ای با آرایش تتراگونال و تتراهدرال نیز مشاهده شد که خاص این گونه محسوب می­شود و برای اولین بار گزارش می­گردد. مگاسپور عملکردی از نوع بنی (شالازی) است که با برخی از گزارشات پیشین همسو است (۴6 و ۴9). مگاسپور عملکردی کیسه رویانی هشت هسته­ای را به وجود می­آورد و سپس به کیسه رویانی بالغ تمایز می­یابد. در کیسه رویانی بالغ سه یاخته در مجاورت مجرای سفت تمایز می­یابند که شامل یک تخم‎زا و دو یاخته قرینه است. دو هسته آزاد و قطبی در بخش میانی کیسه رویانی قرار دارند و تلفیق آنها قبل از لقاح صورت می­گیرد و هسته ثانویه را تشکیل می­دهد که با گزارشات پیشین در مورد برخی از اعضای تیره آلاله همسو است (۴۴). در کیسه رویانی تیپ پلی­گونوم سلول­های آنتی­پود سه عدد است (۳۸) ولی آن‏ها از نظر اندازه (۱۸) و تعداد (۴۳) در این تیره متنوع هستند. در گیاه مورد مطالعه تعداد آنتی­پودها از 6 تا 8 متغیر است که با گزارشات پیشین در مورد برخی دیگر از گیاهان تیره آلاله همسویی دارد.

بر اساس مطالعات مرجع شناختی ما، اگرچه گونه­هایی از گیاهان تیره آلاله از نظر تکوین تخمک و پرچم مورد مطالعه بوده­اند (13، 21 و 24)، ولی گزارش حاضر اولین گزارش در مورد توصیف دقیق مراحل تکوین تخمک و کیسه رویانی در گونه R.arvensis   می­باشد.

تشکر و قدردانی

این پژوهش به هزینه گرنت ارائه شده توسط معاونت محترم پژوهشی و فناوری دانشگاه بوعلی سینا انجام شده است و نویسندگان مراتب تشکر خود را به خاطر حمایتهای مالی آن دانشگاه اعلام می­ دارند.

 

نتیجه گیری

بررسی نتایج نشان می­دهد در گونه مورد مطالعه مادگی متشکل از برچه­های جدا از هم و بنیان تخمکی پایه­گرا (Basipetal) است. هر برچه شامل 6 تا 8 تخمک واژگون، پر­خورش و تک پوسته­ای است. چندین سلول آرکئوسپوری وجود دارد که تنها یکی از این سلول‌ها به طور مستقیم (بدون تقسیم) به سلول مادر مگاسپور یا مگاسپوروسیت تمایز می‌یابد. وجود پوستامنت، هیپوستاز، سد پوسته­ای وکلاهک خورشی از ویژگی‎های این گونه است. بررسی نشان می­دهد که انواع تتراد را در این نمونه می‌توان مشاهده کرد از جمله نوع خطی، T شکل، چهار وجهی (Tetrahedral) و چهار گوشه (Tetragonal). تکوین کیسه رویانی از تیپ پلی­گونوم پیروی می­کند اما یاخته­های آنتی­پود پس از بلوغ کیسه رویانی  به تقسیم خودشان ادامه می­دهند، تعداد آنها افزایش می‌یابد، حالت پلی­‌پلوئیدی دارند و تا تشکیل رویان از بین نمی‌روند. هسته ثانویه قبل از لقاح تشکیل می‌شود و  لقاح هسته ثانویه زودتر از تخم اصلی است. به دنبال لقاح هسته ثانویه سلول مادر آندوسپرم تشکیل می­شود و با تقسیمات پی‎درپی آن، بافت اندوسپرم (آلبومن) به وجود می­آید و در مرحله آندوسپرم یاخته­ای، آنتی­پودهای پایا تحلیل می‎روند.

 

  1. Emadzade Kh, Lehnebach C, Lockhart P, Horandl E.  A molecular phylogeny, morphology and classification of genera of Ranunculeae (Ranunculaceae). Taxon. 2010; 59: 809-828.
  2. Vijayaraghavan MR, Bhandari NN. Studies in the family Ranunculaceae:  Embryology of Thalictrum javanicum Blume. Flora 1970; 159: 450–458.
  3. Johri BM, Ambegaokar KB. Comparative embryology of angiosperms. PS Srivastava, Springer-Verlag, Berlin, Germany. 1992.
  4. Kozieradzka-Kiszkurno M, Bohdanowicz J. Sedum acre embryogenesis: Polyploidization in the suspensor. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 2003; 45: 153-157.
  5. Greilhuber J, Dolezel J, Lysak MA, Bennett MD. The origin, evolution and proposed stabilization of the terms 'genome size' and 'C-value' to describe nuclear DNA contents. Annals of Botany. 2005; 95: 255-260.
  6. Raghavan V. Molecular embryology of flowering plants. Cambridge University Press, Cambridge. 1997.
  7. Turala-Szybowska K, Wedzony M. Endopolyploidy in the antipodals of Ranunculus subgenus Batrachium. Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 1981; 50: 161-164.
  8. Turala-Szybowska K, Wolanska J. Two mechanisms of  polyploidization of the antipodals in Aquilegia vulgaris L. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 1989; 31: 63-74.
  9. Ghahreman A. Iranian Chormophytes (Plant Systematic). Vol. 2, University Publishing Center, Tehran. 1992.

10. Qasem JR. Fungicidal activity of extracts of Ranunculus asiaticus and other weeds against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Ann Applied Biol. 1996; 128: 533-540.

11. Bhattacharyya PR, Nath SC, Bordoloi DN. Insecticidal activity of Ranunculus sceleratus (L.) against Drosophila melanogaster and Tribolium castaneum. Indian J Exp Biol. 1993; 31:85-86.

 

12. Cao BJ, Meng QY, Ji N. Analgesic and anti-inflammatory effects of Ranunculus japonicus extract. Planta Med. 1992; 58: 496-498.

13. Wang Z-F, Ren Y. Ovule morphogenesis in Ranunculaceae and its systematic significance. Ann Bot. 2007; 101(3): 447-462.

14. Zhao L, Wang W, Ren Y, Bachelier JB. Floral development in Asteropyrum (Ranunculaceae): implications for its systematic position. Ann Bot Fennici. 2012; 49: 31-42.

15. Wagner J, Steinacher G, Ladinig U. Ranunculus glacialis L.: Successful reproduction at the altitudinal limits of higher plant life. Protoplasma. 2010; 243: 117-128.

16. Endress PK. Angiosperm ovules: diversity, development, evolution. Ann Bot. 2011; 107: 1465-1489.

17. Min SR, Liu JR, Kim SW. Plant regeneration from zygotic embryo-derived embryonic cell suspension cultures of Ranunculus kazusensis. Plant Biotech Reproduction. 2000; 71: 57-60.

18. Cameron B, Prakash N. Variations of the megagametophyte in the Papilionoideae. In: Ferguson IK & Tucker S (eds) Advances in Legume Systematics 6: Structural Botany, pp. 97-115. Kew: Royal Botanic Gardens. 1994.

19. Xue CY, Li DZ. Embryology of Megacodon stylophorus and Veratrilla baillonii (Gentianaceae): description and systematic implication. Bot J Linnean Society. 2005; 147: 317-331.

20. Yeung EC, Cavey MG. Developmental changes in the inner epidermis of the bean seed coat. Protoplasma. 1990; 154: 45-52.

21. Ren Y, Chang HL, Tian XH, Song P, et al. Floral development in Adonideae (Ranunculaceae). Flora. 2009; 204: 506-517.

22. Endress PK. Floral structure and evolution in Ranunculanae. Plant System Evol. 1995; 9: 47-61.

23. Eames A. Morphology of angiosperms, McGraw-Hill, New York. 1961. 23: 237-249.

24. Ren Y, Li ZJ, Chang HL, Lei YJ, et al. Floral development of Kingdonia (Ranunculaceae, Ranunculales). Plant System Evol. 2004; 247: 145-153.

25. Batygina TB. Embyolgy of flowering of plants: Terminology and concepts. Edenbrig limited, Germany. 2002. 

26. Mück M. Über den Bau und die Entwicklung der Früchte und über die Herkunft von Acorus calamus L. Bot Zeitung. 1980; 66: 1-23.

27. Joshi AC, Venkateswarlu J. Embryological studies in the Lythraceae. I. Lawsonia inermis. Proc. Indian Acad. Science. Section B, Biological Sciences (Bangalore, India). 1953; 2: 481-493.

  1. 28.  Kamelina OP, Proskurina OB. Anther and pollen grain development in Elaeagnaceae family. Bot Zh. SSSR. 1987; 72: 909-917.

29. Alimova G.K. Family Alstroemeriaceae, pp. 74-76. In T B Batygina and M S Yakovlev. (eds). Comparative Embryology of Flowering Plants. Butomaceae-Lemnaceae. Nauka, Leningrad, Russia; 1990.

30. Alimova G.K. Family Haemodorace, pp. 134-138. In T. B. Batygina and M. S. Yakovlev. (eds). Comparative Embryology of Flowering Plants. Butomaceae-Lemnaceae. Nauka, Leningrad, Russia; 1990.

31. Shamrov II, Nikiticheva ZI. The ovule and seed morphogenesis in Gymnadenia conopsea (Orchidaceae): structural and histochemical investigation. Bot Zhurnal. 1992; 77: 45-60.

32. Batygina TB, Shamrov II. New approach to interpreting the ovular basic structures. Phytomorphology. 1999; 49: 223-231.

33. Bhargava HR. Contribution to the morphology of Boerhaavia repanda, J Indian Bot Soc. 1932; 11: 303-326.

34. Savchenko M.I, Komar G.A. Morphology of the ovule in some Monocotyledons, pp. 74-113. In M.S. Yakovlev (eds). Flower Morphology and Reproductive Process in Angiosperms, Moscow-Leningrad, Russia; 1965.

35. Savchenko MI. Morphology of the Flowering Plant Ovule, Nouka, Leningrad, Russia. 1973.

36. Winter AN, Shamrov II. The development of ovule and embryo sac in Nuphar lutea (Nymphaeaceae). Bot Zhurnal. 1991a; 76: 378-390.

37. Winter AN, Shamrov II. Megasporogenesis and embryo sac development in members of genera Nymphaea and Victoria (Nymphaeaceae). Bot Zhurnal. 1991b; 76: 1716-1728.

38. Maheshwari P. An Introduction to the Embryology of Angiosperms, McGraw-Hill, New York. 1950.

39. Tilton VR, Wilcox LW, Palmer RG, Albertsen MC. Stigma, style and obturator of soybean, Glycine max (L.) Merr. (Leguminoseae) and their function in the reproductive process. Amer J Bot. 1984; 71: 676-686.

  1. 40.  Xiao DX, Xu FX. Megaspsrogenesis and development of female gametophyte in Magnelietia decidua (Magnoliaceae). Ann Bot Fennici. 2005; 43: 437-444.

41. Trela Z. Embryological studies in Anemone nemorosa L. Acta Biol Cracoviensia Series Botanica. 1963; 6: 1-14.

42. Unal M. Cytological and embryological studies on Anemone pavonina Lam. Istanbul Universitesi Fen Fakültesi Mecmuasi. 1978; 43: 185-208.

43. Unal M. Embryological studies on Anemone coronaria. Istanbul Universitesi Fen Fakültesi Mecmuasi. 1984; 49: 89-97.

44. Turala-Szybowska K. Endopolyploidy in the antipodals of Ranunculus peltatus Schrank. and R. Penicillatus (Dumort.) Bab. Acta Biol Cracoviensia Series Botanica. 1980; 22: 163-173.

45. Wedzony, M. Endopolyploidy and structure of nuclei in the antipodals and synergids of Ranunculus baudotii Godr. Acta Biol Cracoviensia Series Botanica. 1982; 24: 43-62.

46. Tschermak-Woess E. Notizen uber die Riesenkerne und "Riesenchromosomen" in den Antipoden von Aconitum. Chromosoma. 1956; 8: 114-134.

47. Kamelina O.P, Proskurina O.B. Family Elaeagnaceae, pp. 105-110. In TB Batygina and MS Yakovlev (eds.). Comparative of Flowering Plant Davidiaceae-Asteraceae. Nauka, Leningrad, Russia; 1987.

48. Öztürk R, Ünal M. Cytoembryological studies on Paeonia peregrina L. J Cell Mol Biol. 2003; 85-89.

49. Bhandari NN. Studies in the family Ranunculaceae - III. Development of the female gametophyte in Adonis annua L. Phytomorphology. 1962; 12: 70-74