بررسی تکوین اندام‌های زایشی در گیاه دارویی تشنه داری Scrophularia striata Boiss.

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

هدف: بررسی تکوینگلبرایدرکتمایزسلولیوساز و کارهایژنتیکیلازمبرایاندام‏زاییمناسباست. درپژوهشحاضر تکوین اندام‌های زایشی S. striataبررسیشد. مواد و روش‌ها: غنچه‌هایگل‌درمراحلنموبرداشتشدند،پس از تثبیت درFAA وگذراندن مراحل آبگیری، قالب‏گیریدرپارافینبامیکروتومبرش‏گیری و باهماتوکسیلین ـ ائوزین رنگ‏آمیزیشدند. مراحلتکوین اندام زایشی با استفادهازمیکروسکوپنوریبررسی و عکس‏برداری شد. نتایج: نتایج نشان داد که پس از تحول مریستم رویشی به زایشی، برگه و کاسبرگ‌ها به‏سرعت تشکیل می‌شوند. ایجاد پریموردیوم‏های گلبرگی و پرچمی تقریبا هم‏زمان است، تحول توده مریستمی هاگزای به مادگی در مرحله پایانی انجام می‌شود. تخمدان، تخمک‌ها، خامه و کلاله مراحل تکوینی سریعی دارند. بساک پرچم‌هااز نوع چهار حجره‌ای (تتراسپورانژی) است. تترادهای میکروسپوری چهار وجهی و دانه‌هایگردهبالغ بیضی شکل و سهشیاری هستند. سلول‌های لایهپرستار پایداری طولانی دارند و اغلب یک هسته‌ای می‌باشند. تترادهای مگاسپوری آرایش خطی دارند. تخمک‌ها واژگون و تمکن محوری است. نتیجه گیری: بررسی نشان داد که هرگلدارای5 کاسبرگ‏،5 گلبرگپیوسته‏،4 پرچم و مادگی دوبرچه‏ایاست. دانه‌های گرده سهشیاری، بیضی شکل و از نظر اندازه از نوع متوسط هستند. نمو کیسهرویانیاز تیپپلی‏گونوماست.

کلیدواژه‌ها


زیست شناسی 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، به‏ویژه گیاهان نادر و در حال انقراض و نیز مهم در بخش دارویی و کشاورزی ضروری است (1).

چرخه زندگی گیاهان گل‌دار شامل یک مرحله دیپلوئید اسپوروفیت و یک مرحله هاپلوئید گامتوفیت می‌باشد. طی فرایند تولید مثل جنسی، گامتوفیت نر(دانه‌های گرده) و ماده (کیسه رویانی) تشکیل می‌شوند و سرانجام پس از لقاح موفق میوه و دانه به‏وجود می‌آید (2)

گیاه تشنه‏داری  Scrophularia striataاز مهم‌ترین گیاهان دارویی خانواده‌ی گل میمونی است، این تیره دارای سه زیر خانواده و 222 جنس و 4480 گونه در جهان است. سرده اسکروفولاریا در ایران دارای 60 گونه و زیر گونه یک ساله، دو ساله و چند ساله است که 28 گونه آن انحصاری ایران هستند (3).

در ایران گیاه تشنه‏داری بیشتر در مناطق سردسیر و کوهستانی زاگرس رشد می‌کند. خواص ضد میکروبی (4)، درمان و بهبود بخشی زخم‌های حاصل از سوختگی و عفونت‌های شایع باکتریایی آن گزارش شده است (5). گونه‌ی اسکروفولاریا در طب سنتی برای معالجه ناخوشی‌های معده‌ای، تنفسی و کبدی کاربرد داشته و به‏عنوان داروی ضد التهاب استفاده می‌شود. در هند از این گیاه برای معالجه دیابت استفاده می‌شود و مردم نپال از گونه  S. ningpoensis در درمان سرما خوردگی، تب، سردرد، بیماری‌های چشمی، ناخوشی‌ها و اختلالات گوارشی و ضدسرطان بهره می‌برند (6).

از سرده‌های مهم این خانواده Linaria, Verbascum, Digitalis, Antirrhinum, Calceolaria, veronica و Scrophularia است. خانواده گل میمونی گیاهانی پایا، اغلب با گل‌هایی که گرایش شدید به نامنظم شدن دارند مشخص می‌شوند (7).

در یک بررسی ساختار ریخت شناسی شش گونه از تیره گل میمونی به نام‌های S.ilwensis ، S.nodosa, S.capillaris S.libanotica, S.lucida,  وS.cinerascens  که در نواحی شمال شرقی ترکیه جمع آوری شده بود مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص گردید که شکل برگ و برگچه‏های فرعی‏، ساقه‏، برگه‌ها و جام گل از مهم‌ترین خصوصیات ریختی تاکسون‏ها است و  قطر دسته‌های آوندی، اسکلرانشیم در غلاف آوندی و متوسط تعداد روزنه‌ها از مهم‌ترین ویژگی‌های تشریحی بین واریته‏های مطالعه شده می‌باشد (8).

در مورد بررسی ساختارهای ترشحی گونه‌های سرده Scrophularia مطالعات قابل توجهی انجام شده و در اغلب آن‏ها وجود ایدیوبلاست‏ها در گونه‌های این جنس مورد تایید قرار گرفته است، به‏طوری‏که تحقیقات انجام شده  Lersten و همکاران (9 و 10) نشان داده که از 89 گونه از سرده اسکروفولاریا مورد مطالعه 62 گونه دارای ساختار ترشحی ایدیوبلاست می‌باشند که در سطح رویی و زیرین برگ‌ها و ساقه‌ها مشاهده می‌شوند و این سلول‌ها دارای موادی مثل رزین‏ها و ترکیب‌های فرّار هستند.

مطالعات جدید بر روی ساختار دانه گرده هفت گونه متعلق به 3 جنس Kickxia, Scrophularia و  Veronica از تیره گل میمونی با میکروسکوپ نوری صورت گرفته است. دانه‌های گرده معمولا دارای تقارن شعاعی، ایزوپولار ، سه شیاری و کروی یا گرد هستند از طرف دیگر دو نوع آرایش اگزین شناسایی شد که در سرده Scrophularia از نوع Scabrate Sculpturing و در سرده Veronica   از نوع   Psilate Sculpturingگزارش شد (11).

با توجه به اهمیت دارویی گیاه تشنه‏داری و خطر انقراض آن پژوهش حاضر صورت گرفت. هدف از این پژوهش، بررسی مراحل مختلف تکوین اندام‌های زایشی گیاه و خصوصیات ساختاری S. striataموجود در ایران با تاکید بر چگونگی تکوین دانه گرده و تخمک برای اولین بار می‌باشد.

 

مواد و روش‌ها

غنچه‌ها و گل‌های گیاه S. striataدر اوایل بهار از کوه‌های ایلام بخش صالح آباد جمع آوری و با نمونه هرباریومی موجود در هرباریوم دانشگاه ایلام(IUH)  تطبیق داده شدند. غنچه‌ها  و گل‌ها در مراحل مختلف تکوین با فیکساتور فرمالدئید 37 درصد، اتانول 96 درصد و استیک اسید خالص با نسبت 2، 17، 5/0 میلی‏لیتر  تثبیت شدند. پس از شستشو به‏مدت کافی با آب جاری و عبور از الکل30 درصد و الکل50 درصد در الکل 70 درصد ذخیره شدند. از نمونه‌ها پس از قالب گیری در پارافین با میکروتوم به ضخامت 8 تا 10 میکرون برش‏گیری صورت گرفت (12). شفاف سازی نمونه‌ها و رنگ‏آمیزی آن‏ها با هماتوکسیلین و ائوزین صورت گرفت (13). نمونه‌های مورد آزمایش با میکروسکوپ نوری  Olympus بررسی شدند و از نمونه‏های مناسب با دوربین دیجیتال مدل Canon Pc 1049 عکس‏برداری ‌انجام گرفت.

نتایج

گل‌های گیاه S. striata از نظر ساختار ظاهری دارای 5 کاسبرگ سبز رنگ و 5 گلبرگ پیوسته به‏رنگ بنفش یا قرمز هستند. تشکیل جام گل میمونی کم و بیش دو لبی است. لب زیرین به‏سمت داخل لوله برآمدگی ایجاد کرده و دهانه لوله را مسدود می‌کند و گل را به‏شکل کلاه خود در می‌آورد. سرده اسکروفولاریا گل آذین خوشه گرزن با گل‌های پنج پر دارد. پرچم‌ها 4 عدد که روی میله‌ی آنها کرک‌های زیادی با چهار سلول در راس وجود دارد. مادگی دوبرچـه متصل به هـم دارد و تخمدان دو خانه‌ای با تمکن محوری است. این گیاه دارای تخمک‌های فراوان از نوع واژگون واقع بر جفت‌های رشد یافته و حجیم‏اند، خامه ساده و معمولا متصل به راس میله‌ای بلند و کمی خمیده است. میوه کپسول قهوه‌ای رنگ بدون کرک، نوک‏دار، 2تا 3 میلی‌متر و با شکاف طولی، دو نیمه کپسول از هم باز می‌شوند (شکل1).

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل1: پرچم با کرک‌های روی میله (A) و باز شدن کپسول با دو شکاف طولی (B)

 

 

تکوین پرچم

گل‌های گیاه دارای چهار پرچم به صورت برآمدگی‌های کوچکی جدا از هم، روی نهنج پدیدار می‌شوند که بعد از باز شدن گل دو پرچم بلند و دو تا کوتاه Didynamous  هستند، که به سمت محور گل باز می‌شوند (Introse).

برجستگی‌های کوچک مریستمی پرچم‌ها در زیر پوشش کاسبرگ‌ها به‏سرعت رشد و نمو می‌یابند. تشکیل و تکوین پرچم‌ها زودتر از تکوین مادگی است؛ به‏طوری‏که در زمان تشکیل پریموردیوم تخمکی، میله‌ها و بساک‏ها با کیسه‌های گرده قابل تشخیص هستند (شکل 2، A و B).

 

 

شکل2: برش طولی از غنچه گل S. striata، A: غنچه بسیار  جوان که در آن براکته، کاسبرگ‌ها، اثری از پریموردیوم گلبرگی، پریموردیوم پرچمی و توده مریستم سازنده مادگی دیده می‌شوند. B: غنچه جوان که در آن براکته، کاسبرگ‌ها، گلبرگی، پرچم‌های بسیار جوان و پریموردیوم مادگی مشخص است.Br: براکته، Sep: کاسبرگ، PPe: اثری از پریموردیوم یکی از گلبرگ‌ها، PSt: پریموردیوم پرچمی، Ms: توده مریستم سازنده مادگی، Pe: گلبرگ، St: پرچم، PC: پریموردیوم مادگی (بخش تخمدان و توده اولیه سازنده تخمک‌ها) (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400)

 

 

 

تکوین بساک

در مرحله‌ی ابتدایی نمو بساک S. striata پریموردیوم‏های کوچک پرچم‌ها در زیر کاسبرگ‌ها به‏سرعت رشد و نمو می‌یابند. هر پریموردیوم پرچمی از توده‌ای از سلول‌های مریستمی یکنواخت تشکیل شده که اپیدرم آن‌ها را احاطه کرده است (P.St، شکل A2). هم‏زمان با نمو بساک، این توده سلول‌های مریستمی در جهت‌های مختلف تقسیم شده و میکروسپورانژیوم را به‏وجود می‌آورد.

در مرحله اولیه نمو، سلول‌های هیپودرمی در هر لُب از نظر اندازه به‏طور شعاعی طویل می‌شوند و هسته آن‏ها بیش از بیش رنگ‏پذیر (کروموفیل) می‌گردد. این سلول‌های شاخص، آرکئوسپور Archesporium را تشکیل می‌دهند (شکل 3و 4).

 

 

 

 

 

 سلول‏های آرکئوسپور با تقسیم مماسی، لایه سلول حاشیه‌ای زیر اپیدرمی و لایه سلول هاگزای که درونی‌تر است را به‏وجود می‌آورند. سلول‌های حاشیه‌ای اولیه با تقسیم مماسی و شعاعی دیواره بساک را ایجاد می‌کنند. سلول‌های هاگزا از طریق تقسیم میتوزی تکثیر شده، توده سلول مادری گرده (Pollen Mother Cell) را به‏وجود می‌آورد (شکل 4) که در ابتدای تشکیل به شکل چند وجهی گوشه‏دار و به هم فشرده هستند (شکل‏های 5 و 6).

 

 

 

 

 

 

شکل 5: برش عرضی بخشی از بساک جوان، PMC سلول‌های مادر گرده با هسته حجیم، سیتوپلاسم بسیار رنگ‏پذیر و شکل چند وجهی گوشه‏دار هستند (رنگآمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

 

شکل 3: برش طولی گل S. striata : میله و بساک یکی از پرچم‌ها همراه با بساک پرچم دیگر در زیر اندام‌های پوششی مشخص هستند. P.O: پریموردیوم تخمک، OW دیواره تخمدان، Pe گلبرگ، Sep: کاسبرگ، Sty: خامه، F: میله پرچم و An: بساک (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x100).

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل6: برش عرضی بخشی از بساک جوان: لایه‌های دیواره بساک PMC: سلول‌های مادر گرده (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).                     

 

 

 

 

به‏تدریج با افزایش اندازه بساک، واکوئلی و کروی شکل شده از

هم فاصله می‌گیرند (شکل 7، A و (B

 

 

 

 

شکل 4: برش طولی یک پرچم جوان نشان دهنده سلول‌های دیواره بساک و توده سلولی هاگزای: E: اپیدرم‏، En : لایه مکانیکی،  TL: لایه گذر، T: لایه پرستار(تاپی)، Sc: سلول‌های هاگزای، Pa: پارانشیم زمینه و F: میله پرچم (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل7: A)  :PMCسلول‌های مادر گرده آماده تقسیم میوز (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400). B) و سلول‌های مادرگرده که واکوئلی، کروی و حجیم شده‌اند (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

 

هر سلول مادر گرده با گذراندن میوز I و تشکیل دیاد (شکل 8)،

 

 

 

 

شکل 8: سلول‌های مادر گرده در میوز، :M1 سلول مادر گرده‌ای که میوزI را گذرانده، :M2 سلول مادر گرده‌ای که میوزII را گذرانده. Epi: اپیدرم، M.L: لایه مکانیکی، T سلول پرستار (در لایه تاپی)، SW: دیواره ویژه (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

سپس میوز II (شکل‏های 9 و 10) و تشکیل تتراد (شکل 11)

 

 

 

 

شکل 9:دو سلول مادر گرده که با پیکان مشخص شده‌اند.  A) مرحله تلوفاز میوز I،  B) مرحله آنافازمیوزII (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

 

 

 

شکل 10: سلول‌های مادر گرده. A) آنافاز میوزII  و B) تلوفاز میوز.IISW: دیواره ویژه و فلش تقسیم هسته را نشان می‌دهد (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

چهار میکروسپور را به‏وجود می‌آورد. در طول میوز اطراف سلول‌های مادر گرده با دیواره ویژه (S.W، شکل 11، A وB ) پوشیده می‌شود. تفکیک تتراد‏ها از نوع هم‏زمان یا Simultaneous است (شکل10و 11، B) و آرایش تترادها از نوع چهار وجهی (تتراهدرال) است ( شکل 11،B ).

 

شکل 11: A) برش طولی بخشی از بساک نشان دهنده مرحله تتراد (رنگ آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنماییx 200) و B) یکی از تترادهای حاصل از تقسیم میوز سلول مادر گرده. SW: دیواره ویژه (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

هر میکروسپور به‏سرعت مراحل رشد و نموی را می‌گذراند و با تقسیم میتوزی خود، دو هسته (رویشی و زایشی) را به‏وجود می‌آورد (‏شکل12)

 

 

 

 

 

 

شکل12: دانه‌ی گرده با دو هسته. NG: سلول زایشی، NV: سلول رویشی، V واکوئل و Ex: اگزین (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

و به این‏ترتیب دانه‌های گرده دو هسته‌ای و سپس دو سلولی ایجاد می‌شوند (‏شکل 13).

 

شکل 13: دانه‌ی گرده بالغ دارای سلول رویشی و زایشی. GC: سلول زایشی، VC: سلول رویشی، Ex: اگزین، In: اگزین  V: واکوئل بزرگو Sc: اثر یکی از سه شیار (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

در مراحل پیشرفته‌تر اسپوردرم ضخیمی که شامل اگزین و انتین است اطراف دانه‌های گرده را می‌پوشاند، دانه‌های گرده در این مرحله تقریبا کروی شکل و سه شیاری هستند، هسته زایشی کوچک‌تر و هسته رویشی حجیم‏تر است (شکل‏های 12و13). در مرحله پایانی تکوین، دانه‌های گرده‌ها بیضی شکل هستند (شکل‫های 14و 16). 

سلول‌های لایه پرستار (Tapetum) تا مرحله نهایی تکوین گرده‌ها در جدار بساک باقی می‌مانند (شکل14) و در مواردی برخی دانه‌های گرده با تماس مستقیم با این سلول‌ها، پیام‌ها و مواد مورد نیاز برای رشد و نمو خود را از آنها دریافت می‌کنند، بنابراین سلول‌های لایه پرستار از نوع ترشحی می‌باشند (شکل 15). در تعدادی از تصاویر به‏هم چسبندگی موقت برخی از دانه‌های گرده را که به احتمال از راه ترکیبات چسبنده سطح گرده (تریفین) است نشان می‌دهند (شکل14).

تمایز و تخصص یافتگی بیشتر یاخته‌های لایه‌های دیواره میکروسپورانژ هم‌زمان با میوز رخ می‌دهد. یاخته‌های لایه پرستار (تاپی) که نقش اصلی آن‌ها رساندن مواد مغذی به میکروسپورهای در حال نمو است در مرحله تتراد به حداکثر اندازه می‌رسند. یاخته‌های تاپی در گونه S.striata یک هسته‌ای و هسته‌ها بزرگ و کاملا مشخصند. همچنین یاخته‌های پرستار به‏علت نقش مغذی، بیشترین رنگ پذیری را نسبت به سایر یاخته‌های دیواره بساک دارند (شکل‏های 14، A و 15).

 

شکل14: A) برش بساک رسیده (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400). و B) ارتباط دانه گرده در حال نمو با لایه پرستار در مرحله دانه گرده بالغ دو سلولی. E: اپیدرم در حال تخریب و تحلیل رفتن، En: لایه مکانیکی و T: لایه پرستار (تاپی) (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

با اتمام میوز، دیواره کالوزی اطراف این یاخته‌ها به‏صورت هم‏زمان شروع به تجزیه سریع می‌کند و سرانجام میکروسپورهای جوان هر تتراد از یکدیگر جدا می‌شوند. رشد محسوس میکروسپورها بلافاصله پس از رهایی آن‌ها از پوشش کالوزی به‏خوبی قابل مشاهده است (شکل12) که همراه با آبگیری و واکوئلی شدن سیتوپلاسم است. نمو میکروسپور با انجام یک تقسیم میتوز دنبال می‌شود؛ بدین‏ترتیب که تقسیم میتوز نامساوی موجب تشکیل دو هسته متفاوت از نظر عمل‏کردی و ریخت شناختی می‌شود که هسته رویشی و زایشی هستند. اطراف هر میکروسپور رها شده از پوشش کالوزی اگزین اولیه تشکیل می‌شود. دیواره پکتوسلولزی دیگری نیز به‏نام انتین، در مجاورت سیتوپلاسم تشکیل می‌شود که در محل شیارها ضخیم‏تر است (شکل 13). با تشکیل ذخایر گرده‌ای و تشکیل دانه‌های گرده دو سلولی، گرده‌های بالغ تشکیل می‌شوند. در گونه  S.striata، دانه‌های گرده بالغ آزاد شده از بساک، بیضی شکل (شکل 16،  AوB  وC ) بوده و سه شیار هستند (شکل 13).

 

شکل 15: بخشی از بساک مسن، ارتباط موقت دانه‌های گرده بالغ با یکدیگر. E: بقایای اپیدرم، En: لایه مکانیکی، PO: دانه گرده، T: لایه پرستار (تاپی) و پیکان‌های مضاعف محل پیوستگی موقت دانه‌های گرده (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

 

شکل 16: دانه‌های گرده بالغ. A) بدون رنگ آمیزی (بزرگنمایی x400) ، B) دانه‌های گرده بالغ بیضوی و دو سلولی (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x200) و C) یک دانه گرده بالغ. NG: هسته سلول زایشی، NV) هسته سلول رویشی، Ex: اگزین و In: انتین (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

تکوین مادگی (برچه)

مادگی در گیاه  S.striata از سه بخش مشخص ریخت شناسی و عمل‏کردی شامل: تخمدان، خامه و کلاله تشکیل شده است. مادگی دارای دو برچه پیوسته به‏هم می‌باشد. در برش طولی کلاله‌ ساده  با سلول‌های رنگ پذیر تر و خامه به شکل خمیده مشاهده می‌شود، تخمدان‌ها دو خانه‌ای هستند (شکل 18). در هر خانه تعداد زیادی تخمک‌ با تمکن محوری وجود دارد (شکل17).

 

 

 

 

 

 

شکل17: برش طولی گل S. striata، :Car در مراحل اولیه تمایز برچهها (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

پس از ایجاد پریموردیوم پرچم‌ها‏، سلول‌های توده مریستمی تشکیل دهنده مادگی با تقسیمات میتوزی خود تکثیر می‌شوند و پریموردیوم‏های دو برچه با حالتی پیوسته به هم رشد می‌کنند و محفظه تخمدان که دو خانه‌ای است شکل می‌گیرد، سلول‌های سازنده پریموردیوم تخمکی در هر خانه تخمدان با تراکم سیتوپلاسمی و رنگ‏پذیری شدید خود از سلول‌های محور میانی که جایگاه اتصال تخمک‌ها است قابل تشخیص هستند (شکل‏های17و 18).

 

                                                            

شکل 18: برش طولی گل S. striata در مراحل تشکیل تخمک‌ها.:O  تخمک، OW: دیواره تخمدان، Sti: کلاله، Sty: خامه، Sep: کاسبرگ، Pe: گلبرگ،  F: میله پرچم، An: بساک (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

در مرحله پیشرفته‌تر خامه و سپس کلاله تشکیل می‌شود و در هر خانه تخمدان پریموردیوم‏های تخمکی زیادی چسبیده به محور میانی تشکیل می‌شوند و تمکن محوری شکل می‌گیرد (شکل‏های 19و 20و 21)

 

شکل19: برش عرضی گل S. striata که در آن علاوه بر اندام‌های پوششی، میله پرچم‌ها ، تخمدان دو خانه‌ای و تمکن محوری نیز دیده می‌شود. Sep: کاسبرگ، Pe: گلبرگ F: میله‌های پرچم ، OW: دیواره تخمدان OV: فضای درون یکی از تخمدان‏ها و SG: غده ترشحی(رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

شکل 20: برش بخش از گل S. striata که تکامل تدریجی تخمدان ، تخمک‌های روی آن، خامه و کلاله مشخص است. Br: براکته Sep: کاسبرگ، Pe: گلبرگ،:O  تخمک، F: میله پرچم، An: بساک، Sti: کلاله، Sty: خامه، OW: دیواره تخمدان، Ov: فضای درون تخمدان و O: یکی از تخمک‌ (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

 

شکل21: A) برش عرضی بخشی از تخمدان  .S. striataدر برخی پریموردیوم‏های تخمکی سلول مادر مگاسپور متمایز شده است (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400) و B) سلول مادر مگاسپور با هسته حجیم و سیتوپلاسم رنگ پذیر (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000). OP: پریموردیوم تخمکی، MMC: سلول مادر مگاسپور و Nu: بافت خورش

 

در مراحل تکوینی هر تخمک پس از تشکیل پایه و جسم تخمکی به تدریج آثار پوسته‌های تخمکی و بافت خورش مشخص می‌شوند (شکل‌های22 و 23 و 24).

 

شکل 22: برش عرضی بخشی از تخمدان  .S. striataسلول مادر مگاسپور MMC با هسته حجیم و سیتوپلاسم رنگ پذیر، Nu: سلول‌های بافت خورش و TG: پوسته‌های تخمک (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

شکل 23: برش عرضی از تخمدان  S. striata: سلول مادر مگاسپور دارای هسته حجیم و سیتوپلاسم رنگ‏پذیر با تقسیم میوزی خود دیاد را به‏وجود آورده است. Nu: بافت خورش، D: دیاد و TG: پوسته‌های تخمک (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x400).

 

یکی از سلول‌های بافت خورش با افزایش حجم، هسته حجیم و سیتوپلاسم به‏شدت رنگ پذیر خود از بقیه سلول‌ها متمایز می‌شود و سلول مادر مگاسپوری (سلول مگاسپوری) را به‏وجود می‌آورد (شکل های B 21 و 22)؛ این سلول با تقسیم میوزی خود ابتدا دیاد (شکل های23 و 24)

 

شکل 24: برش تخمک  S. striata و تشکیل دیاد.  Nu:  بافت خورش،  D: دیاد و TG: بخشی از پوسته‌ تخمک (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

سپس تتراد را به‏وجود می‌آورد. تتراد در گونه S.striata از نوع خطی است (شکل25).

 

شکل25: تتراد درS. striata  F.MMC: مگاسپور عمل‏کردی و :NF.MMC غیرعمل‏کردی را نشان می‌دهد (رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

سه سلول خارجی (مگاسپورهای غیر عمل‏کردی‏) از سلول‌های تتراد تحلیل می‌روند و سلول درونی (به سمت شالاز) با تقسیمات و تحولات خود کیسه رویانی را به‏وجود می‌آورد که احتمالا از نوع پولی گونوم است (شکل 26). در کیسه رویانی گونه S.striata می‌توان دو سلول همتا، سلول تخم‌زا، هسته‌های قطبی (در وسط کیسه رویانی) و سه هسته سلول‌های پابنُی را مشاهده کرد (شکل 26). بررسی مراحل پیشرفته‌تر تکوینی تا تشکیل رویان و تحول تخمک به دانه از اهداف پژوهش‌های آینده و در حال انجام است.

 

شکل26: برش طولی تخمک واژگون و کیسه جنینی درون در S. striata. A.P : 3متقاطرها، S: سلول‌های همتا، Egg  سلول تخم‌زا، CC: هسته‌های سلول مرکزی، Nu: بافت خورش، Ch: شالاز ، M: سُفت، F: پایه تخمک(رنگ‏آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، بزرگنمایی x1000).

 

بحث

تکامل گل‌های تیره اسکروفولاریاسه در جهت سهولت گرده افشانی توسط عوامل گرده افشان مانند حشرات، نگه‏داری دانه‌های گرده  و کمک به بقای گونه صورت پذیرفته است که منجر به تشکیل انواع جام گل‌های میمونی، تشکیل رنگیزه‏های آنتوسیانین در جام گل، وجود کرک‌های زیاد در میله پرچم‌ها و ساختار های ترشحی در نافه گل گردیده است (14 و 15). 

گونه Scrophularia striata نیز از نظر تکاملی دارای صفات پیشرفته مانند گل‌های متناوب، گلبرگ‌های پیوسته، تخمک واژگون، گل‌های نامنظم، و تعداد کم اجزای گل می‌باشد (16). به‏نظر می‌رسد که زنبور‏های بزرگ، گرده افشان‌های اصلی گل‌های نامنظم باشند (17) همه این تحولات در جهت حفاظت بیشتر از قسمتی است که بقای نسل آینده را به عهده دارد و تکامل برای حفاظت بهتر از رویان درون تخمدان است و با یافته‌های (18 و 19) همسو است.

بررسـی‏های تصاویـر میکـروسکـوپی نشـان داد که هنگام تحـول

مریستم رویشی به مریستم زایشی، ابعاد مریستم و رنگپذیری آن افزایش یافته و مریستم ضمن مراحل تکوین به گل تغییرات ریختی پیدا می‌کند (شکلA2 ) که با پژوهش‌های مجد و همکاران (20) همخوانی دارد.

بر اساس نتایج این پژوهش در گونه S. striataپرچم‌ها ناجور شکل بودند یعنی میله‌های آن‌ها بلند و کوتاه است که در گیاهان دیگر توسط (21 و 22) گزارش شده است. لایه پرستار بساک در مرحله تتراد با سلول‌های تک هسته‌ای مشخص می‌شود که تا آخرین مراحل تتراد میکروسپور باقی می‌ماند و یک ویژگی کمتر معمول است که در عده خاصی از گیاهان نهان دانه مانند لگوم‏ها دیده می‌شود درحالی‏که در نهان‏دانگان دیگر، مثلا در تیره Cabombaceae لایه پرستار حتی در مرحله سلول‌های مادری میکروسپور تحلیل می‌روند و آرایش تتراد چهار وجهی است که در این مورد با نتایج (2 و 23) مطابقت دارد.

نمو دانه‌های گرده نشان داد که میکروسپورزایی از نوع هم‏زمان یا Simultaneous است (شکل10). بنابراین در جریان میوز I تقسیم سیتوپلاسم انجام نمی‌شود و در پایان میوز II، پس از تشکیل سلول چهار هسته‌ای جدار بندی ایجاد می‌شود که با گزارش‌های مجد و همکاران (20) هم سویی دارد. بررسی‌های میکروسکوپی در گونه S.striata  نشان داد که دانه‌های گرده بالغ سه شیاری است و این صفت از خصوصیات دولپه‌ای‌های پیشرفته است که با مطالعات (24 و 25) در مورد مورفولوژی دانه گرده بعضی از جنس‌های تیره Scrophulariaceae  تطابق دارد.

بررسی نتایج نشان داد که در گونه S. striataمادگی متشکل از برچه­های پیوسته به هم با تخمدان دو خانه‌ای که هر خانه دارای 20 تا 30 تخمک واژگون است و خمیدگی برجستگی بافت خورش که در مرحله تتراد مگاسپور مشاهده می‌گردد، منجر به تولید آرایش تخمک واژگون می‌شود. تکوین کیسه رویانی گیاه S. striataاز تیپ پلی­گونوم پیروی می­کند و هسته ثانویه قبل از لقاح تشکیل می‌شود که با نتایج Yadegari و همکاران (2)، Cabi و همکاران (26) همخوانی دارد.

بررسی میکروسکوپی مگاسپوروژنز گونه S. striataنشان داد که تقسیمات میوزی یاخته مگاگامتوسیت منجر به تشکیل تترادی می‌شود که اغلب خطی است، که با گزارشات Huang و همکاران (27) مطابقت دارد. مگاسپور عمل‏کردی، کیسه رویانی هشت هسته‌ای، هفت سلولی را به‏وجود می‌آورد و سپس به کیسه رویانی بالغ تمایز می‌یابد که با پژوهش‌های Rodriguez-Riano و همکاران (28) و Mohsenzadeh و همکاران (29)  و Haig (30) در مورد گیاهان تیره علف هفت بند هم‏خوانی دارد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش‌های ما گونه تشنه‏داری را می‌توان از نظر تکوین کیسه رویانی احتمالا در گروه علف هفت بند در نظر گرفت.

تیپ پلی گونوم که ابتدا در گونه Polygonum divaricatum  شرح داده شد در ۷۰ درصد گونه‌های مطالعه شده وجود دارد و تصور می‌شود که تیپ اجدادی باشد، زمان ترکیب هسته‏های قطبی با توجه به الگوی کیسه رویانی می‏تواند متفاوت باشد (27 و 31). تصاویر میکروسکوپی ما نشان داد که در گونه S.striata  هسته‌های قطبی، قبل از لقاح جدا از هم هستند.

در کیسه رویانی بالغ سه یاخته در مجاورت مجرای سُفت 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 می‌دهند که با گزارش‌های Chehregani rad A و همکاران (32) و Xiao و همکاران (33) در مورد برخی از اعضای تیره گل میمونی هم‏سو است.

بر اساس مطالعات مرجع شناختی ما، اگرچه گونه‌هایی از گیاهان تیره گل میمونی از نظر تکوین تخمک و پرچم مورد مطالعه بوده‌اند. ولی گزارش حاضر اولین گزارش در مورد، توصیف مراحل تکوین پرچم و تخمک در گونه Scrophularia striata می‌باشد.

 

نتیجه‏گیری

گل‌های گیاه S. striata از نظر ساختار ظاهری دارای پنج کاسبرگ سبز رنگ و 5 گلبرگ پیوسته هستند. گلبرگ‌ها تشکیل جام گل میمونی یا کلاه‌خودی را می‌دهند. گل آذین خوشۀ-گرزن با گل‌های پنج پر است. پرچم‌ها 4 عدد که دوتا بلند و دو تا کوتاه (دیدینام) می‌باشند و مادگی دوبرچـه متصل به هـم و تخمدان دو خانه‌ای است. تمکن محوری و تخمدان زبرین دارد. این گیاه دارای تخمک‌های واژگون فراوان واقع بر جفت‌های رشد یافته و حجیم است. خصوصیات خامه ساده و معمولا متصل به راس میله‌ای بلند و کمی خمیده است. میوه کپسول قهوه‌ای رنگ بدون کرک، نوک دار، 2 تا 3 میلی‌متر و معمولا با شکاف طولی، دو نیمه کپسول از هم باز می‌شود. دانه‌ها به تعداد زیاد حدود 20 تا 30 عدد و حاوی آندسپرم و رویان

است. ویژگی‌های تکوین دانه گرده و مادگی گرچه شباهت‌های زیادی با سایر گیاهان تیره اسکروفولاریاسه دارد اما از نظر نوع سلول‌های لایه پرستار(نوع ترشحی)، شکل دانه‌های گرده (بیضوی) و تترادهای مگاسپوری خطی با تعدادی از گیاهان این تیره متفاوت است

 

تشکر و قدردانی

بدین وسیله از ریاست محترم دانشکده علوم زیستی دانشگاه  آزاد اسلامی واحد تهران شمال و دانشگاه  آزاد اسلامی واحد ایلام که اینجانب را مورد حمایت­های ارزشمند خود قرار داده‌اند، سپاسگزاری می­شود.

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

2. Yadegari R, Drews GN. [Female Gametophyte Development]. The Plant Cell. 2004; 16(1): S133-S141. Persian.

3. Attar F. Notes on the genus Scrophularia L. (Scrophulariaceae) In Iran Iran. J. Bot. 2006; 12(2): 136-143. Tehran.

4. Abbasi N, Abdi M, Azizi Jalilian F, Seifmanesh M. [Antimicrobial effect of extracts of Scrophularia striata on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa and comparison with selective effective antibiotics]. MD thesis. Ilam University of  Med Sci 2004. Persian.

5. Giner RM, Villalba  ML. Anti-inflammatory glycoterpenoids from Scrophularia auriculata. European J of Pharmacology. 2000; 389(2-3): 243-52.

6. Miyazawa M, Okuno Y. Volatile components from the root of Scrophularia ningpoensis Hemsl. Flavour and Fragrance journal. 2003; 18(5): 398-400.

7. Attar F, Keshvari F, Ghahreman A, Zarre Sh. Micromorphological studies on Verbascum (Scrophulariaceae) in Iran with emphasis on seed surface, capsule ornamentation and trichomes. Flora. 2006; 202: 169-175.

 8. Makbul S, Coskunçelebi K, Türkmen Z, Beyazoglu O. Morphology and Anatomy of Scrophularia L. (Scrophulariaceae) Taxa from NE Anatolia. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 2006; 48/1: 33–43.

9. Lersten NR, Curtis JD. Anatomy and distribution of foliar idioblasts in Scriphularia and Verbascum (Scrophulariaceae). American Journal of Botany. 1997; 84(12): 1638-1645.

 

 

10. Lersten NR, Curtis JD. Idioblasts and other unusual internal foliar secretary structures in Scrophulariaceae. Plant Systematic and Evolution. 2001; 227: 63–73.

11.  Asmat T, et al. Studies on the Pollen Morphology of the Genus Kickxia, Scrophularia and Veronica (Scrophulariaceae) from Dir Valley, Pakistan. International Journal of Life Science and Medical Science. 2011; Vol. 1 Iss.1: PP. 9-12.

12. Xue CY, Li DZ. Embryology of Megacodon stylophorus and Veratrilla baillonii (Gentianaceae): descriptions and systematic implications. Bot. J. Linn. Soc. 2005; 147: 317–331.

13. Yeung E.C. Histological and histochemical staining procedures. In: Vasil, I. K. (eds) Cell culture and somatic cell genetics of plants. Orlando. Florida : Academics Press. 1984; 689-697.

14. Etcheverry AV. Role of staminal growth in delayed self-pollination of Crotalaria stipularia (Fabaceae: Papilionoideae) Beiträge zur Biologie der Pflanzen. 2001; 72: 215–228.

15. Ghahreman A. Iranian Chormophytes (Plant Systematic). University Publishing Center, Tehran. 1992; 4: 514-589.

16. Batygina TB. Embyolgy of flowering of plants: Terminology and concepts. Edenbrig limited, Germany. 2002; 253-458.

17. Feng Z, et al. Control of petal shape and floral zygomorphy in Lotus japonicas.  Proceedings of the National Academy of Siences. 2006; 103: 4970-4975.

18. Maheshwari P. An Introduction to the Embryology of Angiosperms. (New York: McGraw-Hill). 1950; 18:117-144.

19. Khoshrang S, Kazempour Osaloo S, Saeidi-Mehrvarz S. [Phylogeny of the Tribe Rhinantheae (Scrophulariaceae) based on Morphology]. Journal of Biology 2005; 18(4), 323-331.

20. Majd A, et al. Air pollution effects on microsporogenesis, pollen development and pollen soluble in Spartium junceum L. (Fabaceae). Pajouhesh and Sazandeghi. 2004; 62: 10-17.

21. Mansano VF, Teixeira SP. Floral anatomy of the Lecointea clade (Leguminosae, Papilionoideae, Swartzieae sensu lato). Plant Systematic Evolution. 2008; 273: 201-209.

22. Tucker SC. Floral Development in Legumes 1. Plant Physiology. 2003; 131: 911-926.

23. Moco MCC, Mariath JEA. Female gametophyte development in Adesmia latifolia (Spreng.) Vog. (Leguminosae- Papilionoideae). RBB. 2004; 2: 241-248.

24. Cabi E, et al. Scanning electron microscope (SEM) and light microscope (LM) studies on the seed morphology of Verbascum taxa (Scrophulariaceae) and their systematic implications. AJCS 2011; 5(6): 660-667.

25. Asmat T. Pollen morphology of selected species of Scrophulariaceae of District Dir Upper, Pakistan. JMPR, 2011; Vol.5(28), pp: 6423-6428.

26. Kapil RN, Bhatnagar AK. Ultrastructure and biology of female gametophyte in flowering plants. Cytology, 1981; 70: 291–337.

27. Huang BQ, Russell SD. Female germ Unit: Organization, isolation and function. International Review of Cytology. 1992; 140: 233-292.

28. Rodriguez-Riano T, Ortega-Olivencia FJA. Megasporogenesis, Megagametogenesis and Ontogeny of the Aril in Cytisus striatus and C. multiflorus. Annals of Botany. 2006; 98(4): 777-791.

29. Mohsenzadeh F, Chehregani Rad A, Ekhtari S. Study on Developmental Stage of Gynoecium and Megagametophyte in Rannunculus arvenisis L. Journal of Cell & Tissue (JCT) Autumn 2012; 3(3): 201-210.

30.Haig  D. New perspective on the angiosperm female gametophyte. Botanical Review 1990; 56: 236-274.

31. Chehregani rad A, Hosseini N, Nazemi M, Lari Yazdi H. [Study on pollen grain and ovule developmental properties in Centaurea iberica Trevir]. ex Spreng. IJPB. 2010; 2(5) :63-74. Persian.

32. Chehregani rad A, Hajisadeghian S, Mohsenzadeh F. [Study on the developmental stages of ovule and pollen grains of Inula aucheriana DC]. IJPB. 2011; 2(6) :15-28. Persian.

33.  Xiao DX, Yuan Z. Embryogenesis and seed development in Sinomanglietia glauca (Magnoliaceae). J. Plant Res. 2006; 119(2): 163–166.