نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
دانشگاه اراک، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی، کد پستی8349-8-38156
چکیده
هدف: در این مطالعه ریخت شناسی و هیستولوژی کرکهای ترشحی و غیر ترشحی در شش گونه از جنس Nepeta در ایران بررسی شد.
مواد و روش‌ها: شش گونه از جنس Nepeta از نقاط مختلف ایران جمع آوری شد. از هر گونه یک جمعیت و از هر جمعیت سه فرد بهصورت تصادفی انتخاب شدند. از هر فرد یک برگ بالغ جدا شده و بعد از تثبیت نمونهها، تهیه برشهای دستی و رنگ آمیزی مضاعف، انواع کرکهای برگ با میکروسکوپ نوری مطالعه شدند. در مطالعات میکروسکوپ الکترونی، قطعهای از برگ بعد از طلا پوشی داخل میکروسکوپ الکترونی نگاره قرار گرفته و عکسهایی با بزرگنمایی مختلف از آن تهیه شد. از نرم افزار SPSS جهت تجزیه و تحلیل دادهها استفاده شد.
نتایج: تعداد سیزده نوع کرک غدهای و غیر غدهای در سطح برگ گونههای مورد مطالعه وجود داشت. شکل و تراکم کرکهای مشاهده شده در بین گونهها متفاوت بود و آزمون ANOVA تفاوتهای معنیداری را در تعداد کرکها در بین گونهها نشان داد. مهمترین کرکهای غدهای در گونههای مورد مطالعه، انواع صفحهای و سردار بودند. همچنین کرکهای غیر غدهای بهدو شکل منشعب و غیر منشعب وجود داشتند که نوع منشعب فقط در یک گونه مشاهده شد.
نتیجه گیری: با توجه به تفاوت تعداد کرکهای غدهای در بین گونههای مورد بررسی میتوان چنین پیش بینی نمود که میزان روغنهای اسانسی موجود در گیاه بین گونههای مختلف متفاوت بوده و همچنین توانایی نگهداری اسانس در بین گونهها متفاوت است و همچنین میتوان از کرکها جهت بهبود رده بندی این جنس استفاده نمود.
تازه های تحقیق
-
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Morphological and histological study of trichomes in six Nepeta species by light and scanning electron microscopy
نویسندگان [English]
- SM Talebi
- M Yarmohammadi
Department of Biology, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]
Aim: in the present study, morphology and also histology of six Nepeta species were investigated.
Material and method: six species of the genus were collected from different parts of Iran. From each species, one population and from each populations three flowering stems were randomly elected. The mature intact leaf of each sample was fixed in FAA solution, and then transverse hand sections of them were double stained and examined under light microscopy. For scanning electron microscopy, a small part of leaves were coated with gold then, samples transferred to SEM for taking micrograph. The used software was SPSS.
Results: Thirteen glandular and non-glandular trichomes were observed in the studied species. The morphology and density of trichomes varied between species and ANOVA test showed significant differences in some trichome types between the studied species. The peltate and capitate were the most important glandular trichomes. In addition, non- glandular hairs were existed in two forms: branched and non-branches. The branched ones were found in only one species.
Conclusion: on the basis of variations in glandular trichomes, it is expected that the amount of essential oil is variable between the studied species. In addition, the abilities of species are different in maintenance of essential oil. Moreover, the trichomes can use a good trait for improvement of Nepeta taxonomy.
کلیدواژه‌ها [English]
- Nepeta
- Morphology
- non-glandular trichomes
- glandular trichomes
مقدمه
جنس Nepeta از اعضای خانواده نعنا بوده که تقریبا از 250 گونه تشکیل شده است. بسیاری از گونههای این جنس خواص دارویی دارند. این گیاهان معطر بهصورت طبیعی در ایران میرویند و تا کنون حدود 79 گونه از این جنس در ایران گزارش شده است (1).
طیف وسیعی از ترکیبات شیمیایی مهم بهوسیله سلولهای تخصص یافته (کرکها) ترشح میشود که دارای عملکردهای متفاوتی هستند (2). بعضی از ترکیبات ترشح شده بهوسیله کرکهای غدهای در صنایع دارویی- غذایی، بهداشتی و آرایشی مورد استفاده قرار میگیرند (3). کرکها اغلب بهعنوان ابزاری در شناسایی گیاهان مورد استفاده قرار گرفته و نقشی کلیدی در طبقه بندی گیاهان دارند (4).
کرکها برجستگیهای تک سلولی یا چند سلولی در سطح خارجی سلولهای اپیدرمی اندامهای هوایی میباشند (5) و بهطور قابل توجهی از نظر ریخت شناسی، جایگاه، توانایی و شیوه ترشح مواد متفاوت از یکدیگر میباشند. گزارشها نشان داده که نوع و تراکم کرک در بین گونههای مختلف و یا حتی بین اندامهای یک گیاه متفاوت میباشد (6). کرکها بهطور بسیار زیاد در سطح خارجی اندامهای هوایی رویشی و زایشی گیاهان خانواده نعنا وجود داشته و معمولا بهدو شکل غدهای و غیر غدهای مشاهده میشوند (7).
بهطور کلی کرکهای غدهای به اشکال سردار، بدون پایه، صفحهای، انگشتی و منشعب مشاهده میشوند و صفتی شاخص برای این خانواده تلقی میشوند (7،8). کرکهای غدهای معمولا از چهار بخش: سلولهای پایه ای، قاعده ای، ناحیه گردن و راسی تشکیل شده اند (9).
در خانواده نعنا، کرکهای غیر غدهای رایج تر از انواع غدهای بوده و بر اساس شکل و تعداد سلولها Cantino (10) این کرکها را به چهار گروه اصلی: تک سلولی ساده، چند سلولی ساده، تک سلولی منشعب و چند سلولی منشعب تقسیم کرده است.
با توجه به اهمیت بسیار زیاد کرکها در خانواده نعنا، در این مطالعه ساختار ریخت شناسی و بافت شناسی کرکهای برگ شش گونه از جنس Nepeta که یکی از مهمترین جنسهای این خانواده در ایران است با میکروسکوپ نوری و الکترونی نگاره مورد بررسی قرار میگیرد تا شکل و تراکم انواع مختلف کرک در گونههای مورد مطالعه مشخص شده و نوع کرک غدهای غالب در هر گونه که محل اصلی ذخیره اسانس در گیاه است مشخص شود. اگر چه مقدار، ساختار و ترکیبات شیمیایی روغنهای اسانسی گونههای مورد مطالعه در ایران مورد بررسی قرار گرفته است و مشخص شده نوع و درصد ترکیبات اسانس در بین این گونهها بسیار متفاوت می باشد (11، 12 و 13) ولی تاکنون مطالعه جامع و مقایسه ای در مورد کرکها، بهویژه کرکهای غدهای این گونهها صورت نپذیرفته تا مشخص شود آیا تفاوت شاخص و بارزی بین انواع مختلف کرک بین این گونهها وجود دارد یا نه؟
مواد و روش‌ها
در این بررسی ساختار کرک در شش گونه از جنس نپتا مورد مطالعه قرار گرفت. گونههای جمع آوری شده همگی از اعضای گروه 4 (Group IV)این جنس بودند و از رویشگاه طبیعی در بهار سال 1395 جمع آوری شده و توسط منابع معتبر نظیر فلور ایران(1) و فلور ایرانیکا (14) شناسایی شدند.
از هر گونه سه فرد و از هر فرد یک برگ بالغ از قسمت میانی ساقه انتخاب شد )جدول1).
جدول 1: نام و محل جمع آوری گونههای مورد مطالعه از جنس نپتا
|
آدرس رویشگاه |
نام گونه |
|
استان مرکزی، غرق آباد، سنگک |
N. heliotropifolia Lam. |
|
استان مازندران، جاده هراز، پلور |
N. fissa Mey. |
|
استان آذربایجان شرقی، جاده تبریز به زنجان |
N. meyeri Benth. |
|
استان زنجان، 20 کیلومتری جاده دندی به زنجان |
N. saccharata Bunge |
|
استان اردبیل، جاده اسالم به خلخال |
N. haussknechtii Bornm. |
|
استان آذربایجان غربی، ارومیه، سرو |
N. wettsteinii H. Braun |
بهمنظور دستیابی به صفات همسان و دارای شرایط برابر، در تمامی نمونهها برش های عرضی از قسمت میانی برگ صورت پذیرفت. نمونههای گیاهی خشک بهمدت 5 تا 15 دقیقه ( بسته بهمیزان سختی بافت ) در آب جوشانده و پس از نرم شدن از آب خارج و به محلول تثبیت کننده F.A.A (5 میلی لیتر فرمالدئید 40 درصد،90 میلی لیتر اتانول 70 درصد و میلی لیتر 5 اسید استیک گلاسیال) بهمدت 48 ساعت منتقل شدند. سپس نمونهها از محلول تثبیت کننده F.A.A خارج و پس از چندین مرتبه شست و شو با آب، به محلول الکل اتیلیک 70 درجه انتقال یافتند. نمونهها را قبل از برش گیری عرضی از محلول الکل خارج کرده و بهمدت 10 دقیقه داخل آب مقطر قرار گرفتند. برش گیری بهروش دستی با تیغ انجام شد . برشها بهمدت حداقل 20 الی 30 دقیقه در محلول هیپوکلریت سدیم 5 درصد قرار گرفتند. بلافاصله پس از مدت زمان لازم نمونهها را از آن خارج و حدود 30 ثانیه با آب تحت شست و شو قرار گرفته و آنگاه بهمدت 1 الی 2 دقیقه در محلول اسید استیک گلاسیال 1درصد قرار گرفتند. برای رنگ آمیزی از رنگهای کارمن زاجی و آبی متیلن استفاده شد. برشها بهمدت 30 تا 45 دقیقه در رنگ کارمن زاجی و بهمدت یک دقیقه در رنگ آبی متیلن قرار گرفتند. نمونهها پس از شست و شو با آب بهمدت یک دقیقه در محلول الکل اتیلیک 70 درجه قرار گرفتند. نازکترین و سالم ترین نمونهها را برداشته و به روی لام
برچسب زده انتقال و لامل گذاری شدند.
نمونهها توسط میکروسکوپ نوری Olympus با لنزهای x 4وx 10 بررسی شده و از بهترین نمونهها عکس تهیه شد.
آنالیز آماری
در بررسیهای آماری، میانگین و انحراف استاندارد انواع کرک مشاهده شده محاسبه شد و همچنین از آنالیز ANOVA بهمنظور مشخص نمودن معنی دار بودن یا نبودن تفاوتهای موجود بین تعداد هر نوع کرک در بین گونههایی مورد بررسی استفاده شد. از نرم افزار SPSS ver. 16 برای بررسیهای آماری استفاده شد. برای بررسیهای میکروسکوپ الکترونی نگاره، قطعهای از بافت برگ هر گونه بروی پایههای مخصوص چسبانده شد و بعد از طلا پوشی با دستگاه اسپوتر کوتر با میکروسکوپ الکترونی نگاره تحت اختلاف الکتریکی 5 ولت عکس برداری شد.
نتایج
در مجموع سیزده نوع کرک در سطوح پشتی و شکمی برگ مشاهده شد که به دو گروه اصلی غدهای و بدون غده (ساده) تعلق داشتند. کرکهای غدهای در سه شکل صفحه ای، سردار و بدون پایه وجود داشتند. کرکهای غیر غدهای (ساده) بهدو شکل منشعب و غیر منشعب مشاهده شدند. انواع غیر منشعب به اشکال تک، دو، سه، چهار، پنج، شش و هفت سلولی بوده و کرکهای منشعب بهصورت دو شاخی بودند (جدول 2).
جدول 2: نوع و تعداد متوسط کرک در گونههای مورد مطالعه از جنس Nepeta
|
تک سلولی ساده |
دو سلولی ساده |
سه سلولی ساده |
چهارسلولی ساده |
پنج سلولی ساده |
شش سلولی ساده |
صفحه ای |
سردار پایه کوتاه |
سردار پایه بلند |
بدون پایه تک سلولی |
بدون پایه دو سلولی |
منشعب دو شاخه ای |
|
نام گونه |
|
2 |
20.67 |
76.67 |
21.67 |
1 |
0 |
4.67 |
22.33 |
0.33 |
0 |
0 |
0 |
میانگین |
N. heliotropifolia |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
3.46 |
6.42 |
26.83 |
6.65 |
1 |
0 |
1.52 |
9.45 |
0.57 |
0 |
0 |
0 |
انحراف استاندارد |
|
|
1.33 |
33.67 |
70.67 |
5.67 |
0.33 |
0 |
1.67 |
10.33 |
0 |
1.33 |
1.67 |
0 |
میانگین |
N. fissa |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
1.52 |
11.59 |
16.56 |
5.68 |
0.57 |
0 |
0.57 |
8.02 |
0 |
0.57 |
0.57 |
0 |
انحراف استاندارد |
|
|
2 |
75.33 |
90 |
55 |
8.33 |
1 |
4.50 |
33.33 |
0 |
0 |
0 |
0 |
میانگین |
N. meyeri |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
1 |
10.97 |
25.98 |
3.60 |
7.02 |
1 |
0.70 |
9.07 |
0 |
0 |
0 |
0 |
انحراف استاندارد |
|
|
2 |
11.33 |
12 |
3.67 |
4.67 |
3 |
6 |
4 |
22.67 |
1.67 |
0.67 |
0 |
میانگین |
N. saccharata |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
1 |
1.52 |
3.21 |
2.51 |
4.16 |
5.19 |
1.41 |
3 |
4.04 |
2.08 |
1.15 |
0 |
انحراف استاندارد |
|
|
2 |
94 |
130.33 |
99.33 |
45.67 |
2.67 |
4.67 |
24 |
0.67 |
1 |
0.33 |
0.33 |
میانگین |
N. haussknechtii |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
1.73 |
41.72 |
34.79 |
34.42 |
18.58 |
2.51 |
2.88 |
1 |
1.15 |
0 |
0.57 |
0.57 |
انحراف استاندارد |
|
|
8 |
165.67 |
97.33 |
6.67 |
0 |
0 |
4.67 |
24.67 |
0 |
1.67 |
0.67 |
0 |
میانگین |
N. wettsteinii |
|
1 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
تعداد |
|
|
4.58 |
31.24 |
10.01 |
1.15 |
0 |
0 |
4.72 |
5.68 |
0 |
2.08 |
0.57 |
0 |
انحراف استاندارد |
آنالیز آماری ANOVA تفاوت معنیداری( p≤ 0.05) را در تعداد کرکهای غیر غدهای دو، سه، چهار، پنج سلولی و کرکهای غدهای سردار پایه کوتاه و بلند در بین گونههای مورد مطالعه نشان داد (جدول 3).
جدول 3: نتایج آزمون ANOVA جهت بررسی معنی دار بودن تفاوت بین تعداد کرکها در گونههای مورد مطالعه
|
نوع کرک |
Sum of Squares |
df |
Mean Square |
F |
Sig. |
|
|
تک سلولی ساده |
Between Groups |
95.111 |
5 |
19.022 |
2.83 |
0.06 |
|
Within Groups |
80.667 |
12 |
6.722 |
|||
|
Total |
175.778 |
17 |
||||
|
دو سلولی ساده |
Between Groups |
50669.78 |
5 |
10133.96 |
20.176 |
0.00 |
|
Within Groups |
6027.333 |
12 |
502.278 |
|||
|
Total |
56697.11 |
17 |
||||
|
سه سلولی ساده |
Between Groups |
23234.94 |
5 |
4646.989 |
9.323 |
0.00 |
|
Within Groups |
5981.333 |
12 |
498.444 |
|||
|
Total |
29216.28 |
17 |
||||
|
چهار سلولی ساده |
Between Groups |
21922.67 |
5 |
4384.533 |
20.51 |
0.00 |
|
Within Groups |
2565.333 |
12 |
213.778 |
|||
|
Total |
24488 |
17 |
||||
|
صفجه ای |
Between Groups |
27.833 |
5 |
5.567 |
0.805 |
0.57 |
|
Within Groups |
69.167 |
10 |
6.917 |
|||
|
Total |
97 |
15 |
||||
|
سردار پایه کوتاه |
Between Groups |
1710.444 |
5 |
342.089 |
7.374 |
0.00 |
|
Within Groups |
556.667 |
12 |
46.389 |
|||
|
Total |
2267.111 |
17 |
||||
|
سردارپایه بلند |
Between Groups |
1262.944 |
5 |
252.589 |
84.196 |
0.00 |
|
Within Groups |
36 |
12 |
3 |
|||
|
Total |
1298.944 |
17 |
||||
|
غده ای بدون پایه تک سلولی |
Between Groups |
8.944 |
5 |
1.789 |
1.193 |
0.36 |
|
Within Groups |
18 |
12 |
1.5 |
|||
|
Total |
26.944 |
17 |
||||
|
منشعب دو شاخه |
Between Groups |
0.278 |
5 |
0.056 |
1 |
0.458 |
|
Within Groups |
0.667 |
12 |
0.056 |
|||
|
Total |
0.944 |
17 |
کرک صفحهای شکل
این کرکها دارای یک سلول قاعدهای، یک سلول کوتاه ساقه و راس بزرگ دایرهای شکل بوده که دارای چهار سلول ترشحی میباشد که در یک صفحه دیسک مانند آرایش یافتهاند. در میکروگراف الکترونی، سطح بیرونی سلولهای راسی صاف میباشد. اندازه سلولهای ناحیه گردن و قاعده میتواند کوچک یا بلند باشد (شکل 1.1). بیشترین تعداد (6)، این نوع کرک در گونه N. saccharata و کمترین آنها ( 67/1) در گونه N. fissaوجود داشتند.
کرکهای سردار
کرکهای سردار، دارای یک سلول قاعدهای، یک تا چند سلول بلند یا کوتاه ساقه ای، راس تک سلولی یا دو سلول به اشکال متفاوت میباشند که بر اساس تعداد و طول سلولهای ساقه، شکل و تعداد سلولهای غدهای راس بهدو گروه اصلی تقسیم شدند
کرکهای سر دار پایه کوتاه
کرکهای سردار کوتاه دارای یک سلول قاعدهای، یک سلول ساقه کوتاه با دیواره ضخیم و راس تک یا دو سلول تخم مرغی یا دایرهای شکل میباشند. تعداد این کرک در بین گونههای مورد مطالعه متفاوت بوده بهصورتی که کمترین تعداد آن (4) در گونه N. saccharata و بیشترین تعداد آن، 33، در گونه N. meyeri ثبت شد. کرک سردار پایه کوتاه فراوانترین نوع کرک غدهای در همه گونههای مورد مطالعه بودند بهجزی گونه N. saccharata که نوع سردار پایه بلند کرک غدهای غالب بود (شکل1.2).
شکل 1: میکروگراف الکترونی از کرکهای موجود در سطح برگ گونههای مطالعه شده.1) کرک صفحه ای،2) کرک سردار پایه کوتاه، 3) کرک غدهای بدون پایه تک سلولی، 4) کرک ساده دو سلولی، 5) کرک ساده 3 و 4 سلولی، 6) کرک پنج سلولی.
شکل 2: تصویر میکروسکوپ نوری از کرکهای موجود در سطح برگ گونههای مطالعه شده.1) کرک سردار پایه کوتاه، 2) کرک ساده تک سلولی، 3) کرک ساده دو سلولی، 4) کرک ساده 3 و 4 سلولی.
کرکهای سر دار پایه بلند
این تیپ از کرکها دارای یک سلول قاعدهای، ساقه ای بلند متشکل از دو یا سه سلول با طول متغیر و ناحیه گردن با تک تا دو سلول و راس تک سلولی دایرهای شکل میباشند. این نوع از کرک در گونه N. saccharata در بیشترین تعداد (67/22) مشاهده شد ولی در تعداد دیگری از گونهها مانند N. fissa و N. meyeriو N. wettsteinii وجود نداشت( شکل 2.1).
کرکهای غدهای بدون پایه
کرکهای غدهای بدون پایه بر سطح خارجی اپیدرم چسبیده اند و فاقد هر گونه سلول پایهای یا قاعدهای میباشند و به شکلهای کروی یا بیضی مشاهده میشوند. این نوع از کرکها بهدو شکل تک سلولی و دو سلولی یافت شدند که تعداد آنها در بین گونههای مطالعه شده متفاوت بود. بیشترین تعداد کرک غدهای بدون پایه تک سلولی در گونههای N. saccharata و N. wettsteinii مشاهده شد در حالیکه کمترین تعداد آن در گونههای N. heliotropifolia و N. meyeriوجود داشتند ( شکل 1.3). کمترین تعداد کرکهای غدهای دو سلولی در گونههای N. heliotropifolia و N. meyeri یافت شد و بیشترین تعداد آن متعلق به گونه N. fissa بود.
کرکهای غیر غدهای (ساده)
کرکهای غیر غدهای فاقد هر گونه ساختار ترشحی میباشند و به شکلهای تک سلولی یا چند سلولی، ساده یا منشعب مشاهده میشود. چند تیپ از کرکهای غیر غدهای مشاهده شدند که در دو گروه اصلی کرکهای غیر غدهای بدون انشعاب و کرکهای غیر غدهای منشعب وجود داشتند.
کرکهای غیر غدهای بدون انشعاب
این نوع کرک فاقد هر گونه انشعاب بوده و دارای تعداد متفاوتی سلول میباشد که بهصورت خطی در طول یکدیگر قرار داشته و بهصورت صاف یا پیچ خورده هستند. این نوع کرک بر حسب تعداد سلولی به انواع، تک، دو، سه، چهار، پنج، شش و هفت سلولی تقسیم میشوند. انواع یک( شکل 2.2) تا چهار سلولی (شکل های 1.5 و 2.4 )در همه گونهها وجود داشته، و فراوان ترین نوع آنها در همه گونههای مورد مطالعه نوع سه سلولی بود( شکل های 1.5و 2.4 ). به استثنای گونه N. wettsteinii ،که نوع دو سلولی غالب است(شکل های 1.4 و 2.3). کرک پنج سلولی نسبت به انواع 1 تا چهار سلولی فراوانی کمتری داشته ولی به تعداد زیاد در N. haussknechtii مشاهده شد (شکل 1.6).کرک هفت سلولی حضور بسیار محدودی داشته و در بین گونههای تحت بررسی تنها در N. haussknechtiiیافت شد.
کرکهای غیر غدهای منشعب
این کرکها در گونههای مورد مطالعه دو شاخه ای بوده و دارای دو بازوی برابر می باشند. این نوع کرک در بین گونههای مورد بررسی، فقط در N. haussknechtiiدیده شد.
بحث
نتایج بررسی نشان داد که سطح خارجی اندام های هوایی گونههای مورد مطالعه از انواع مختلفی از کرکهای ترشحی و غیر ترشحی پوشیده شده است. هر یک از کرکهای مشاهده شده دارای نقش خاصی در گیاه میباشند. در میان انواع متفاوت کرکهای غدهای موجود، انواع صفحهای و سردار دارای اهمیت بسیار زیادی میباشند بهدلیل اینکه بسیاری از متابولیتهای گیاهان در این ساختارها نگهداری میشوند (15، 16 و 17).
کرکهای غدهای در دفاع شیمیایی گیاه در مقابل حشرات گیاهخوار، باکتریها و قارچهای بیماریزا نقش ایفا میکنند. همچنین این کرکها در جذب گرده افشانها و ترشح نمک نیز دخالت دارند ( 5 و 18).
بر اساس نظریات Evert (19) کرکهای صفحه ای دارای یک سلول قاعدهای، یک سلول پایه کوتاه و راس بزرگ متشکل از 4 تا 18 سلول میباشند. در گونههای مطالعه شده از جنس Nepeta کرکهای صفحه ای دارای چهار سلول راسی با سلول قاعده ای کوتاه میباشند. مطالعات پیشین نشان داده که وجود کرکهای صفحهای دارای چهار سلول راسی ترشحی در این جنس بسیار رایج است (20). برای مثال، اندامهای هوایی گیاه N. congesta var. congesta دارای پوشش متشکل از کرکهای صفحهای بوده که دارای یک سلول قاعدهای نهفته در بافت اپیدرم، یک سلول ساقه ای و یک راس ترشحی چهار سلولی می باشند (21).
کرکهای صفحه ای با چهار سلول راسی منحصر به جنس Nepeta نبوده بلکه در سایر جنسها و گونههای این خانواده مشاهده میشود. بهعنوان مثال در گونههای این خانواده نظیر Ocimum basilicum و Ocimum obovatum کرکهای صفحه ای با 4 سلول ترشحی در راس مشاهده شده است ( 22 و 23).
البته گونههایی نیر در این خانواده وجود دارند که دارای تعداد بیشتری سلول ترشحی در راس کرکها صفحه ای هستند. در گونههایی مانند Leontis leonurus، Salvia aurea, Mentha piperita, هشت سلول و در تاکسونهایی نظیر Origanum vulgare و Thymus quinquecostatus دوازده سلول ترشحی وجود دارد (16، 24، 25، 26 و 27).
کرکهای سردار دارای یک سلول قاعدهای، یک سلول پایه و راسی متشکل از 1 تا 4 سلول بوده و سلول پایهای در آنها از نظر طول دو برابر بقیه است (19). کرکهای سردار فراوانترین کرک غدهای بوده و بهدو شکل پایه کوتاه و بلند مشاهده میشوند. گرچه نوع پایه بلند فراوانی بسیار کمتری از نوع دیگر داشته و در تعدادی از گونههای مطالعه شده مشاهده نشدند ولی در N. saccharataکرک غدهای غالب بودند.
وجود کرکهای سردار در سایر گونههای این جنس نیز گزارش شده است. Kaya و همکاران (21) در گیاه N. congesta var. congesta کرکهای سردار دارای راسی تک سلولی و پایه ای تک یا دو سلولی یا راسی دو سلولی همراه با پایه ای دو سلولی مشاهده نمودند.
نه تنها شکل ظاهری کرکهای صفحه ای و سردار بسیار متفاوت است، بلکه جنس مواد ترشحی این دو نوع کرک نیز متفاوت میباشد. بررسیها نشان داده که مهمترین انواع کرکها در تولید و ذخیره سازی اسانس کرکهای غدهای صفحه ای میباشند (28). مطالعات پیشین نشان داده که در خانواده نعنا کرکهای صفحهای بیشترین میزان روغنهای اسانس را تولید میکنند (29). گرچه، کرکهای سردار مقدار اندکی ترکیبات چربی دوست میسازند (27و30). حضور ترکیبات پلی ساکاریدی در راس کرکهای سر دار در دو گونه از جنس Lavandulaو Thymusبهوسیله نشانگرهای ویژه( رتینیوم رد) به اثبات رسیده است (30، 31 و 32).
بنابراین با توجه به تفاوتهای معنیدار انواع مختلف کرک سردار بین گونههای مورد مطالعه، میتوان چنین استنتاج نمود که ترکیبات ثانویه موجود در بین گونهها نیز تفاوتهایی با یکدیگر دارند. زیرا ارتباط بین نوع کرک با ترکیبات روغن اسانسی در گیاهان به اثبات رسیده است. برای مثال Yarmoohammadi و همکاران (33) ترکیبات اسانس و نوع کرکها را در دو جمعیت از گونه N. heliotropifolia بررسی کردند. نتایج بررسی آنها نشان داد که نوع ترکیبات موجود در روغن اسانسی در گیاهان با نوع کرکها ارتباط مستقیم دارد.
میتوان از نتایج حاصله چنین پیش بینی کرد که میزان روغن اسانسی که میتوان از گیاه استخراج نمود در گونههای مورد مطالعه تفاوت چشم گیری داشته باشد بهدلیل اینکه تعداد کرکهای سردار و صفحهای و همچنین تناسب بین آنها در گونههای بررسی شده تفاوت زیادی دارد. گرچه میزان تولید اسانس در گونه صفتی ژنتیکی میباشد که بسیار تحت تاثیر محیط قرار میگیرد ولی ساختارهای دخیل در نگهداری اسانسهای تولید شده نیز در این مسئله موثر هستند. بررسیهای انجام شده ثابت نموده که کرکهای سردار و صفحهای که محل تجمع روغنهای اسانسی در گیاهان هستند در حفظ اسانسهای انباشته شده به یک شکل عمل نمیکنند. ترکیبات جمع شده در کرکهای سردار اغلب از طریق سوراخهای موجود در کوتیکول سلولهای راسی به خارج از گیاه ترشح میشوند. در صورتیکه در کرکهای صفحهای این ترکیبات در فضای ایجاد شده در حد فاصل کوتیکول و دیواره سلولهای راسی این کرکها تجمع یافته و فقط زمانی که کوتیکول بهوسیله عوامل فیزیکی سوراخ شود مواد از آن خارج شوند. بنابراین، کرکهای صفحهای بهعنوان ذخیرگاه ترکیبات فیتوشیمیایی گیاه عمل میکنند (28).
اشکال متفاوتی از کرکهای ساده در سطوح خارجی برگ گونههای مورد مطالعه دیده شدند. در اکثر گونهها کرکهای غیر غدهای از نوع غیر منشعب بوده و به شکلهای تک تا هفت سلولی بودند ولی کرکهای 3 سلولی در پنج گونه، شکل غالب بوده و کرک دو سلولی در یک گونه تیپ غالب کرک غدهای تلقی شدند. این نتایج تایید کننده مطالعات قبلی در این جنس بود که نشان میداد در جنس Nepeta کرکهای غیر غدهای بهصورت چند سلولی بوده و در سطح خارجی همه اندامهای هوایی وجود دارند. این کرکها اغلب 2 یا 3 سلولی بوده و بسیار فراوانتر از اشکال تک سلولی میباشند (20).
اگرچه کرکهای ساده نقشی در ذخیره و ترشح اسانس در گیاه ندارند، اما وجود آنها در حفاظت گیاهان در برابر عوامل محیطی و همچنین گیاه خواران بسیار مفید میباشد. بهدلیل اینکه کرکهای غیر غدهای دمای پیکر گیاه را کاهش داده و دامنه تحمل به سرما و یخ زدگی را افزایش میدهند و در پراکنش دانه و نگهداری تعادل آب در برگها، انعکاس اشعه خورشید و دفاع در مقابل حشرات گیاه خوار مفید هستند (5).
نتیجهگیری
یافتههای حاصل از این بررسی نشان داد که تفاوت بارزی بین نوع و تراکم کرکهای غدهای و غیر غدهای در بین گونههای مورد مطالعه وجود دارد. با توجه به اینکه این گونهها متعلق به یک گروه تاکسونومیک این جنس میباشند ولی دارای اختلاف قابل توجهی در شکل و تراکم کرکها میباشند که علاوه بر کاربرد تاکسونومیک در شناسایی گونهها، نشانگر این نکته هستند که شکل کرکها در نوع ترکیبات روغن اسانسی گیاه بسیار موثر میباشند زیرا مطالعات پیشین نشان داده که تنوع زیادی در نوع و درصد ترکیبات شیمیایی روغن های اسانسی این گونهها وجود دارد.
- Jamzad Z. Flora of Iran, no. 76, Lamiaceae(first ed). Tehran: Research Institute of Forest and Rangelands; 2012.
2. Fahn A. Structure and function of secretory cells. Adv. Bot. Res. 2000; 31: 37–75.
3.Duke SO. Commentary: glandular trichomes – a focal point of chemical and structural interactions. Int. J. Plant Sci. 1994; 155: 617–620.
4. Giuliani C, Pellegrino R, Tirillini B, Bini LM. Micromorphological and chemical characterisation of Stachys recta subsp. serpentini (Fiori) Arrigoniin comparison to Stachys recta L. subsp. recta (Lamiaceae). Flora 2008; 203:376–385.
5.Werker E. Trichome diversity and development. Adv. Bot. Res. 2000; 31: 1–35.
6. Uphof JCT. Plant hairs. Encyclopedia Plant Anat. 1962; 4 (5): 1–206.
7. Navarro T, El Oualidi J. Trichome morphology in Teucrium L. (Labiatae).A taxonomic review. Ann. Jard. Bot. Madrid. 2000; 57(2): 277–297.
8. Werker E, Putievsky E, Ravid U. The essential oils and glandular hairs in different chemotypes of Origanum vulgare L. Ann. Bot. 1985; 55: 793–801.
9. Abu-Asab MS, Cantino PD. Phylogenetic implications of leaf anatomy in subtribe Melittidinae (Labiatae) and related taxa. J. Arnold Arbor. 1987; 68: 1–34.
10. Cantino PD. The phylogenetic significance of stomata and trichomes in the Labiatae and Verbenaceae. J. Arnold Arbor. 1990; 71: 323–370.
11. Alamshahi A, Dabiri M, Sefidkon F. Analysis of the essential oil of Nepeta fissa
C.A. Mey from Iran. Flav Fragr J. 2002; 17: 89-90.
12. Sefidkon F, Shaabani A. Essential oil composition of Nepeta meyeri Benth. from Iran. Flavour Fragrance J. 2004; 19(3): 236-238.
13. Rustaiyan A, Ariaee Fard M, Faridchehr A. Further constituents and biological activities of some Nepeta species from Iran. EJPMR, 2017:4(4), 135-138
14. Rechinger KH, Labiatae in Flora Iranica( first ed). Graz, Akademische Druckund Verlagsanstalt, 1982.
15. Choi JS, Kim ES. Structural features of glandular and non – glandulartrichomes in three species of Mentha. Applied Microscopy. 2013; 43 (2): 47–53.
16. Jia P, Liu H, Gao T, Xin H. Glandular trichomes and essential oil of Thymus quinquecostatus. Sci. World J., 2013. doi.org/10.1155/2013/387952.
17. Konarska A. Comparative micromorphology and anatomy of flowers and floral secretory structures in two Viburnum species. Protoplasma. 2017; 254(1): 523–537.
18. Van Dam NM, Hare JD, Elle E. Inheritance and distribution of trichome phenotypes in Datura wrightii. J. Hered. 1999; 91: 220–227.
19. Evert RF. Esau’s Plant Anatomy ( 3rd edn). New Jersey: Wiley-Interscience; 2006.
20. Metcalfe CR, Chalk L. Anatomy of the Dicotyledons, vol. 2( first ed). London: Oxford University Press; 1950.
21. Kaya A, Demirci B, Baser KH. Micromorphology of glandular trichomes of Nepeta congestaFisch. & Mey. var. congesta (Lamiaceae) and chemical analysis of the essential oils. S. Afr. J. Bot. 2007; 73: 29–34
22. Werker E, Putievsky E, Ravid U, Dudai N, Katzir I. Glandular hairs andessential oil in developing leaves of Ocimum basilicum L. (Lamiaceae). Ann. Bot. 1993; 71: 43–50.
23. Naidoo Y, Kasim N, Heneidak S, Nicholas A, Naidoo G. Foliar secretorytrichomes of Ocimum obovatum (Lamiaceae): micromorphological structureand histochemistry. Plant Syst. Evol. 2013; 299 (5): 873–885.
24. Ascensão L, Marques N, Pais MS. Glandular trichomes on vegetative and reproductive organs of Leonotis leonurus (Lamiaceae). Ann. Bot. 1995; 75: 619–626.
25. Turner GW, Gershenzon J, Croteau RB. Development of peltate glandulartrichomes of peppermint. Plant Physiol. 2000; 124 (2): 665–680.
26. Huang SS, Kirchoff BK, Liao JP. The capitate and peltate glandular trichomes in Lavandula pinnata L. (Lamiaceae): histochemistry, ultra structure and secretion. J. Torrey Bot. Soc. 2008; 135: 155–167.
27. Shafiee-Hajiabad M, Hardt M, Honermeier B. Comparative investigationabout the trichome morphology of common oregano (Origanum vulgare L. subsp. vulgare) and Greek oregano (Origanum vulgare L. subsp. hirtum).JARMAP. 2014; 1 (2): 50–58.
28. Siebert DJ. Localization of Salvinorin A and related compounds in glandular trichomes of the psychoactive sage, Salvia divinorum. Ann Bot. 2004; 93(6): 763-771.
29. Werker E. Function of essential oil-secreting glandular hairs in aromatic plants of the Lamiaceae – a review. Flavour Frag. J. 1993; 8(5): 249–255.
30. Jia P, Gao T, Xin H. Changes in structure and histochemistry of glandular trichomes of Thymus quinquecostatus Celak. Sci. World J., 2012; doi.org/10.1100/2012/18726.
31. Marin M, Budimir S, Janošević D, Marin PD, Duletić-Laušević SO, Ljaljević-Grbić M. Morphology, distribution, and histochemistry of trichomes of Thymus lykae Degen & Jav. (Lamiaceae). Arch. Biol. Sci. 2008; 60(4): 667–672.
32. Teixeira G, Correia AI, Vasconcelos T, Feijão D, Madureira AM. 2013.Lavandula stoechas subsp. luisieri and L. pedunculata—phytochemical study, micromorphology and histochemistry. Revista De Ciências Agrárias. 2013; 36 (2):220–228.
33. Yarmoohammadi M, Talebi SM, Nohooji MG. Infraspecific variations in essential oil and glandular trichomes in Nepeta heliotropifolia. Biodiversitas. 2017; 18(3): 964-970.
)