فصلنامه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

2 استاد، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

3 استاد، گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

10.61186/JCT.15.1.17

چکیده

هدف: خرما دومین محصول زراعی مهم ایران پس از پسته است که سازگاری‌های مختلف ساختاری و بافتی را نسبت به خشکی و دمای بالا نشان می‌دهد. کسب دانش لازم در مورد تغییرات مختلف ساختاری و فیزیولوژیکی از زمان گل‫دهی تا رسیدن میوه، در به‫دست آوردن میوه با کیفیت بالا و بازارپسند، نقش بسزایی دارد. مضافتی یکی از مهم‫ترین ارقام تجاری خرمای ایران و بویژه، شهرستان بم است. در پژوهش حاضر، ریخت شناسی و بافت شناسی میوه خرما)Phoenix dactylifera L(رقم مضافتی )Mozafati( طی مراحل نموی بررسی شد. مواد و روش‌ها: جمع‌آوری نمونه از یک باغ تجاری واقع در شهرستان بم انجام شد و برش‌های دستی تهیه شده از نمونه‌های تازه در هر مرحله نموی، پس از رنگ‌آمیزی با میکروسکوپ نوری مطالعه و سپس عکس‌برداری شدند. نتایج: تمایز ساختاری فرابر در مراحل اولیه نموی (بلافاصله بعد از گرده‌افشانی) شروع می‌شود، برون‌بر (اگزوکارپ) در همه مراحل نموی حاوی چهار لایه تمایزیافته می‌باشد و میان‌بر (مزوکارپ) توسط لایه‌‌ی ایدیوبلاست‌های تاننی، به دو ناحیه بیرونی و درونی تقسیم می‌شود. درون‌بر، تک لایه است و تنها در مراحل نموی اولیه، قابل تشخیص می‌باشد. نتیجه گیری: مکانیزم‌های حفاظتی و دفاعی سازمان ‌‌یافته‌ شامل وجود کوتیکول ضخیم، لایه سنگی و لایه تاننی ویژه شده (ایدیوبلاست‫های تاننی) در همه مراحل نموی فرابر (پریکارپ)، از ویژگی‌های بافت شناختی جالب توجه این رقم بود که نقش سازشی و تکاملی آن را در زیستگاه‌های خاص، نشان می‌دهد.

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها

dor -

عنوان مقاله [English]

Morphological and Histological Studies of Mozafati Date Fruits (Phoenix dactylifera L.) During Their Developmental Stages

نویسندگان [English]

  • N Sheikhbahaei 1
  • F Rezanejad 2
  • SMJ Arvin 3

1 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, 7616913439, Iran

2 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, 7616913439, Iran

3 Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, 7616913439, Iran

چکیده [English]

Aim: Dates are the second most important crops in Iran after pistachios, which show different structural and textural adaptations to drought and high temperatures. Acquiring the necessary knowledge about various structural and physiological changes from flowering to fruit ripening plays a significant role in obtaining high-quality and marketable fruit. Date fruit is a berry characterized by exocarp, fleshy mesocarp and membrane endocarp around the seed. This berry is formed from a fertilized carpel present in the female flower, while the other two carpels do not grow and decay. The fruit development period is long and lasts about 7 months. The sweetness and texture of date fruit is closely related to the maturity stage of the fruit. During the growth period of date fruit, several changes in the color and chemical composition of the fruit are observed. Mozafati is one of the most important commercial varieties of dates in Iran especially in Bam city. In the present study, the morphology and histology of the date fruit (Phoenix dactylifera L.) of the Mozafati cultivar were investigated during the developmental stages.
Material and Methods: Samples were collected from a commercial garden located in Bam city. Five adult 17-year-old date palms of Mozafati cultivar derived from offshoots grown in similar environmental conditions were used as female parents. The pollen used in this experiment is the same pollen that is normally used by local gardeners for pollination. Sample collection was done in five different developmental stages including Hababouk, Kimri, Khalal, Sarkhal and Rutab (4, 12, 19, 24 and 25 weeks after pollination, respectively). In this research, the local Iranian names such as Sarkhal and Rutb were used for the last two stages. The collected fruits, after cleaning and sorting, were packed and stored at 4ºC. The hand sections prepared from the fresh samples at each developmental stage were studied with an optical microscope after staining and then photographed.
Results: An anatomical study of fruits in different stages of development revealed several general characteristics in their pericarp structure: 1) Pericarp differentiation starts in the early stages of development (immediately after pollination) and its development continues progressively and regularly. 2) The exocarp contains four differentiated layers in all developmental stages, from outside to inside, includes layers of the epidermis, hypodermis, skin parenchyma, and layer of stone cells. 3) The mesocarp (which is the largest region forming the pericarp) has a large number of layers consisting of parenchymal cells and is divided into two outer and inner regions, which are separated by a layer of parenchymal cells specialized to store tannins (idioblast). Vascular vessels with different sizes are distributed in the outer and inner mesocarp, which are less abundant in the inner parts. 4) The endocarp can be recognized as an unspecialized single-layered epidermis only in the early stages of development and eventually forms the seed coat together with the inner layers of the mesocarp.
Conclusion: Organized protection and defense mechanisms, including the presence of thick cuticle, stone layer, and specialized tannin layer (tannin idioblasts) in all stages of pericarp development, were among the interesting histological features of this cultivar, which showed its adaptive and evolutionary role in specific habitats

کلیدواژه‌ها [English]

  • date fruit
  • Mozafati
  • developmental stage
  • tannin idioblasts
  • مقدمه

بدون تردید یکی از زیباترین و با شکوه‌ترین آفریده‌های پروردگار حکیم که انسان، پیوسته به آن با دیده احترام می‌نگرد، آفرینش درختان و گیاهان است. در میان آن دسته از درختانی که در قرآن از آن‫ها یاد شده، خرما از جایگاه خاصی برخوردار است و به ساختار ویژه و میوه آن نیز اشاره شده است (1). نخل خرما با نام علمی Phoenix dactylifera L. گیاهی تک‌لپه و دوپایه متعلق به خانوادهArecaceae  (با نام قبلیPalmaceae )، زیرخانواده Coryphoideae و تبار Phoeniceae است که شامل ۲۰۰ جنس و بیش از 2500 گونه می‌باشد (2). جنس Phoenix یکی از جنس های با تقریبا ۱۴ گونه است که گونه Phoenix dactylifera به خاطر میوه‌های خوراکی، بسیار کاشت می‌شود (3). خرما دومین محصول زراعی مهم ایران پس از پسته است. این گیاه به خوبی با آب و هوای گرم و خشک و خاک فقیر در کمربند جنوبی ایران سازگار است. از این‫رو خرماها نقش عمده‫ای را در توسعه و پایداری محیطی منظره‌های واحه‌ای (آبادی در میان کویر، oasis) ایفا می‌کنند و می‌توانند به احیای بیابان‌ها کمک کنند (4). کشور ایران به‫دلیل برخورداری از خصوصیات آب و هوایی متنوع، طیف وسیعی از گونه‫های گیاهان آوندی (حدود 8200 گونه) را در بر می‌گیرد که بیش از یک چهارم آن‌ها، اهمیت زیادی را به‫عنوان منابع غذایی، دارویی و گیاهان معطر در زندگی مردم ایران، ایفا می‌کنند (5). بر طبق گزارش های فائو، ایران با نرخ تولید سالیانه 1185165 تن در سال ۲۰۱۷ و صادرات سالیانه 138844 تن در سال ۲۰۱۶ دومین تولیدکننده و چهارمین صادر کننده خرما در جهان است (6). یکی از مهم‫ترین عواملی که میتواند در بهبود کیفیت محصول و در نتیجه رونق دادن به صنعت خرما در جهان موثر باشد، استفاده  از ارقام برتر و تجاری است. در میان ارقام تولیدشده‌ی خرما در ایران، رقم مضافتی بعد از استعمران و شاهانی، مهم‫ترین رقم اقتصادی کشور محسوب می‫شود (7). یکی از قطب‫های مهم تولید رقم مضافتی در ایران، شهرستان بم است که با تولید 90313 تن خرمای مضافتی در سال، رتبه نخست تولید این رقم را در کشور به خود اختصاص داده است (8).

میوه خرما سته‌ای (berry) است که با برون‌بر (exocarp یا (epicarp، میان‌بر(mesocarp)  گوشتی و درون بر (endocarp) غشایی پیرامون دانه مشخص می‌شود (9). این سته از یک برچه بارور شده موجود درگل ماده به‫وجود می‌آید، در حالی‫که دو برچه دیگر، رشد نکرده و تحلیل می‌روند (10). دوره‌ی نمو میوه، طولانی بوده و حدود ۷ ماه طول می‫کشد (11). شیرینی و بافت میوه خرما رابطه نزدیکی با مرحله‌ی بلوغ میوه دارد (11). در طول دوره‌ی رشد و نمو میوه خرما، تغییرات متعددی در رنگ و ترکیب شیمیایی میوه مشاهده می‌گردد. بر اساس یکی از مهم‫ترین تقسیم‌بندی‌های انجام گرفته روی مراحل مختلف نمو میوه خرما که از لحاظ بین المللی نیز مورد قبول واقع شده، داوسون دوره رشد و نمو میوه خرما را به پنج مرحله حبابوک، کیمری، خلال، رطب و تمر تقسیم نموده است (11،12،13). مرحله حبابوک (Hababouk) از یک تا سه هفته پس از گرده افشانی طول می‌کشد و میوه، کوچک، نابالغ و به رنگ سبز کم‌رنگ می‌باشد. در مرحله کیمری  (Kimri) که تا نه هفته به‫طول می‌انجامد، میوه رشد کرده و به رنگ سبز روشن در می‫آید. با افزایش سریع وزن و حجم، قندهای احیا شونده و مواد جامد محلول، بیشتر می شوند و میوه از بالاترین اسیدیته و مقدار رطوبت بافت برخوردار است. میوه در مرحله خلال (Khalal) از سبز به زرد یا قرمز تغییر رنگ می‫دهد، کند شدن روند افزایش حجم، افزایش تجمع قندهای احیا یا غیراحیا مثل ساکارز و کاهش تدریجی اسیدیته و رطوبت میوه نیز از ویژگی‌های این مرحله است. در مرحله رطب (Rutab)، بافت میوه، نرم شده و رنگ آن به قهوه‌ای روشن یا تیره تغییر می‌یابد. در این مرحله، تانن‌های باقیمانده در زیر پوست میوه به فرم نامحلول، در آمده و میوه خرما طعم گس خود را از دست می‌دهد. در آخرین مرحله نمو (Tamar)، میوه بخش زیادی از رطوبت خود را از دست داده و نسبت قند به آب، افزایش قابل توجهی می‫یابد. رقم های مختلف خرما را میتوان در سه مرحله نموی آخر (که میوه‫ها در نتیجه کاهش تلخی، افزایش شیرینی میوه و بهبود حالت نرمی و گوشتی میوه، قابل خوردن می‌شوند)، برداشت و بازاریابی نمود که انتخاب مرحله برداشت بستگی به ویژگی‫های رقم، شرایط اقلیمی و تقاضای بازار دارد (14،15).

با وجود جایگاه ویژه ای که محصول خرما می‫تواند در اقتصاد ایران و مناطق خرماخیز جنوب داشته باشد تا کنون مطالعه‌ای در مورد تغییرات بافت شناختی میوه ارقام مختلف خرمای ایرانی طی مراحل رشد و نمو میوه انجام نشده همچنین مطالعات سلول-بافت‌شناختی میوه خرما در جهان نیز بسیار کم گزارش شده است. داشتن دانش لازم درباره چگونگی رشد و نمو میوه، در موفقیت تولید میوه نقش به‫سزایی دارد. در حقیقت، به‫دست آوردن میوه با کیفیت بالا و بازارپسند به داشتن دانش لازم در مورد تغییرات مختلف از زمان گلدهی تا رسیدن میوه بستگی دارد (16). بنابراین هدف این مطالعه بررسی ویژگی‌های بافت شناختی میوه خرمای رقم مضافتی طی پنج مرحله نموی است. نتایج حاصل از انجام این پژوهش، منجر به ایجاد بستری از اطلاعات بنیادین و قابل استفاده برای پژوهش های تکمیلی می‌شود که بسیاری از آن‫ها ارزش اقتصادی زیادی دارند.

2- مواد و روش‌ها

جمع‫آوری نمونه‌ها از یک باغ تجاری واقع در شهرستان بم انجام شد. پنج نخل خرمای بالغ 17 ساله رقم مضافتی مشتق از پاجوش های رشدیافته در شرایط محیطی مشابه به‫عنوان والد ماده استفاده شدند. گرده مورد استفاده در این آزمایش، همان گرده‫ای است که به‫طور معمول توسط باغداران محلی برای گرده افشانی استفاده می‫شود. هنگامی‫که اولین علائم شکوفایی اسپات‌های ماده مشاهده شد، گرده افشانی دستی توسط قراردادن گل‌آذین‫های نر بین گل‌آذین‫های ماده انجام شد. جمع آوری نمونه در پنج مرحله نموی مختلف شامل Hababouk، Kimri، Khalal، Sarkhal و Rutab (به‫ترتیب 4، 12، 19، 24 و 25 هفته پس از گرده افشانی) انجام شد (شکل 1). در این پژوهش، نام‫های ایرانی محلی یعنی سرخال و رطب برای دو مرحله آخر استفاده شدند (17). میوه‫های جمع آوری شده، پس از تمیز کردن و مرتب سازی، در کیسه‫های پلی اتیلن، بسته بندی شده و در دمای 4 درجه سانتی‫گراد نگه‫داری شدند.

 

شکل 1: میوه‫های خرمای رقم مضافتی. A-E مراحل نموی مختلف

برای انجام این مطالعات از روش برش‫گیری دستی استفاده شد به این‫صورت که با استفاده از تیغ‫های تیز اصلاح، برش‫هایی با ضخامت بسیار کم از فرابر (پریکارپ) در هر مرحله نموی تهیه شد و برش‫ها به پتری دیش‫های حاوی آب مقطر، منتقل شدند. دو روش رنگ آمیزی برای مطالعه بافت‫ها و وضوح بهتر قسمت‫های مد نظر، مورد استفاده قرار گرفتند:

رنگ آمیزی تولوئیدین بلو (TBO): برای انجام این رنگ‫آمیزی، برش های تهیه شده از نمونه‫ها ابتدا به‫مدت 10 دقیقه در آب ژاول 5 درصد به‫منظور رنگ زدایی، قرار گرفتند و سپس با آب مقطر شستشو داده شدند. در مرحله بعد محلول تولوئیدین بلو یک درصد در آب مقطر به نمونه‫ها اضافه شد. بعد از حدود 15 دقیقه (بسته به‫میزان رنگ پذیری نمونه)، شستشوی نمونه‫ها انجام شد و بلافاصله، نمونه‫های تهیه شده، توسط میکروسکوپ نوری معمولی، مطالعه و عکس‫برداری شدند (18). تولوئیدین بلو یک رنگ پلی کروماتیک است و هر بافتی را با توجه به ترکیبات تشکیل دهنده دیواره آن به رنگ خاصی در می‫آورد (18). جدول 1، رنگ‫های اختصاصی ایجاد شده توسط تولوئیدین بلو برای هر بافت را نشان می­دهد.

 

جدول 1: واکنش رنگی تولوئیدین بلو در رنگ‌آمیزی بافت‌های مختلف (ترکیبات اصلی هر بافت، واکنش رنگی متفاوتی با این رنگ نشان می­دهد)

رنگ ایجاد شده توسط تولوئیدین بلو

انواع سلول ها

سبز یا سبز مایل به آبی

عناصر تراکئیدی (دیواره های چوبی شده)

سبز آبی یا گاهی اوقات سبز

اسکلرانشیم چوبی شده

بنفش مایل به قرمز

کلانشیم

بنفش مایل به قرمز

پارانشیم

قرمز

لوله های غربالی و سلول های همراه

بنفش مایل به قرمز یا قرمز

تیغه میانی بدون ترکیبات چوبی

بدون رنگ

کالوز و نشاسته

 

رنگ آمیزی اختصاصی تاننها: در این روش، برش‫های تهیه شده از نمونه مورد نظر، بلافاصله در محلول وانیلین الکلی اشباع به‫مدت حدود 5 دقیقه قرار گرفتند. سپس چند قطره هیدروکلریک اسید غلیظ به آن‫ها اضافه شد و بلافاصله، حضور تانن متراکم در بافت موردنظر به‫صورت ظاهرشدن رنگ قرمز روشن مشاهده شد (19). نمونه‫های تهیه شده، بلافاصله توسط میکروسکوپ نوری، مطالعه و عکس‫برداری شدند.

 

4- نتایج

مرحله اول نمو میوه (Hababouk)

 میوه‫های برداشت شده در این مرحله تقریبا به اندازه یک نخود هستند و به‫رنگ سبز کم‫رنگ مایل به کرم دیده می‫شوند (شکل2-A). تقریبا نیمی از طول میوه در این مرحله توسط کاسبرگ‫های گل پوشانده شده است (شکل2-A). در برش‫های مطالعه شده با میکروسکوپ نوری و استرئومیکروسکوپ، سه لایه برون بر (اگزوکارپ یا اپی کارپ)، میان بر (مزوکارپ) و درون بر (اندوکارپ) مشاهده می‫شوند (شکل2-B و C). برون بر (که اصطلاحا پوست نیز نامیده می‌شود)، چهار لایه‌ی مشخص را شامل می‫شود که به‫ترتیب از بیرون به درون عبارتند از: اپی‫درم (یک لایه) پوشیده‌شده با کوتیکول، هیپودرم (یک تا دو لایه)، پارانشیم پوستی (یک تا دو لایه)، سلول‫های اسکلرئید (سنگی) با دیواره‌های سلولی ضخیم (به رنگ سبز آبی) و حفره سلولی (لومن) کوچک (یک لایه) (شکل2-D). سلول‫های اسکلرئیدی که آخرین لایه‫ی پوست را تشکیل می‫دهند دارای محور طولی بلند موازی با شعاع میوه می‫باشند (شکل2-D). میان‌بر شامل دو ناحیه‌ی بیرونی و درونی متمایز از لحاظ ظاهری است (شکل2-C). این دو ناحیه توسط لایه‌ی سلول‫های ذخیره کننده تانن (ایدیوبلاست‫های تاننی) با ضخامت حدود 5 سلول از یکدیگر جدا می‫شوند (شکل2-B و C). سلول‫های پارانشیمی نسبتا فشرده با ابعاد متفاوت و با دستجات آوندی پراکنده در بین آن‫ها، ساختار میان‌بر را تشکیل می‌دهند (شکل2-C). داخلی‫ترین لایه‌ی فرابر یعنی درون بر (اندوکارپ) به‫‫صورت یک لایه سلول‫های فشرده احاطه کننده دانه دیده می‌شود (شکل2-C). در این مرحله، سلول‫های پارانشیمی در نواحی مختلف مزوکارپ به رنگ بنفش تیره، ایدیوبلاست‫های تاننی رنگ شده با تولوئیدین بلو به رنگ سبز آبی و ایدیوبلاست‌های رنگ شده با رنگ اختصاصی (وانیلین) به رنگ قرمز، قابل مشاهده هستند (شکل2-E و F).

 

 

 

شکل2: ساختار ظاهری و بافتی میوه خرما(Phoenix dactylifera L.)  رقم مضافتی در مرحله نموی اول (Hababouk). A: میوه کامل، B: برش عرضی پریکارپ بدون رنگ‌آمیزی، C: برش عرضی پریکارپ رنگ شده با TBO. D: لایه های مختلف برون بر، E: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ‫آمیزی TBO، F: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی اختصاصی تانن. s: کاسبرگ، f: میوه، ex: اگزوکارپ، me: مزوکارپ، en: اندوکارپ، ome: مزوکارپ بیرونی، ime: مزوکارپ درونی، tl: لایه تاننی، ti: ایدیوبلاست تاننی، vb: دسته آوندی، cu: کوتیکول، ep: اپیدرم، hp: هیپودرم، sp: پارانشیم پوستی، sc: سلول سنگی

 

مرحله دوم نمو میوه (Kimri)

در این مرحله، میوه نسبت به مرحله قبل، توسعه زیادی می‫یابد و به رنگ سبز تیره‌تر، تبدیل می‌شود (شکل3-A). کاسبرگ‌ها به‫صورت یک کلاهک کوچک در قسمت قاعده‌ای میوه، قابل رویت و پایا هستند (شکل3-A). سلول‫های لایه تاننی که در مرحله قبل به‫صورت یک لایه تقریبا پیوسته قرار گرفته بودند در این مرحله گروه‫بندی می‌شوند و در فواصل بین گروه‌ها، اشعه‌های سلول‌های پارانشیمی میان‌بر قرار می‌گیرند (شکل3-B و C). ایدیوبلاست‫های تاننی رنگ شده با TBO نسبت به مرحله قبل، رنگ متفاوتی را نشان می‫دهند و به رنگ قرمز تیره دیده می‫شوند. ایدیوبلاست‫های رنگ شده با وانیلین همانند مرحله قبل، رنگ قرمز روشن را نشان می‫دهند (شکل3-E و F). در بقیه لایه‌های پریکارپ به جز افزایش قابل توجه ابعاد سلول‌ها، تغییر قابل ملاحظه ای نسبت به مرحله قبل دیده نمی‫شود.

 

شکل3: ساختار ظاهری و بافتی میوه خرما(Phoenix dactylifera L.)  رقم مضافتی در مرحله نموی دوم (Kimri). A: میوه کامل، B: برش عرضی پریکارپ بدون رنگ‌آمیزی، C: برش عرضی پریکارپ رنگ شده با TBO. D: لایه های مختلف برون بر، E: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی TBO، F: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی اختصاصی تانن. s: کاسبرگ، ex: اگزوکارپ، me: مزوکارپ، en : اندوکارپ، ti: ایدیوبلاست تاننی، vb: دسته آوندی، cu: کوتیکول، ep: اپیدرم، hp: هیپودرم، sp: پارانشیم پوستی، sc: سلول سنگی

مرحله سوم نمو میوه (Khalal)

ویژگی بارز میوه در این مرحله (که با نامBisir  نیز شناخته می شود)، تغییر رنگ از سبز به قرمز است (شکل4-A). تغییر کمی در پریکارپ نسبت به مرحله قبل دیده می‫شود که این تغییر عمدتا ناشی از کشیدگی دیواره‫های مماسی سلول‫های لایه‫های مختلف طی رشد میوه می‫باشد. لایه‫های مختلف پریکارپ پس از فرآیند رنگ آمیزی با همان رنگ‫های مشاهده شده در مرحله قبل در این مرحله نیز قابل تشخیص هستند (شکل4-C). در انتهای این دوره، فرآیند رسیدگی با سست شدن دیواره‫های سلولی پریکارپ و تغییر رنگ پوست به قهوه‫ای تیره در ناحیه راسی میوه آغاز می‫شود.

 

 

 

 

شکل4: ساختار ظاهری و بافتی میوه خرما(Phoenix dactylifera L.)  رقم مضافتی در مرحله نموی سوم (Khalal). A: میوه کامل، B: برش عرضی پریکارپ  بدون رنگ‌آمیزی، C: برش عرضی پریکارپ رنگ شده با TBO. D: لایه‫های مختلف برون بر، E: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی TBO، F: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی اختصاصی تانن. ex: اگزوکارپ، me: مزوکارپ،  ti: ایدیوبلاست تاننی، vb: دسته آوندی، cu: کوتیکول، ep: اپیدرم، hp: هیپودرم، sp: پارانشیم پوستی، sc: سلول سنگی

مرحله چهارم نمو میوه (Sarkhal)

در این مرحله، فرآیند نرم شدن میوه که از انتهای مرحله قبل، آغاز شده بود گسترش یافته و کاملا آشکار می‫شود (شکل5-A). نرم شدن و رسیدگی میوه در طول مرحله چهارم نمو، به تدریج از راس به‫سمت قاعده و از پیرامون برون‌بر به سمت درون‌بر پیش می رود (شکل5-A و B). تغیییرات ذکر شده منجر به تغییرات قابل توجهی در ظاهر میوه نسبت به مرحله قبل شده و در نتیجه، میوه به‫صورت دو رنگ (قسمت راسی مشکی و قسمت قاعده‫ای متمایل به سیاه) و دارای دو ساختار بافتی متفاوت دیده می‫شود (شکل5-A). چنین به‫نظر می‫رسد که توده‫های تانن موجود در سلول‌های لایه تاننی پریکارپ، نسبت به مرحله قبل، کوچک تر شده‌اند (شکل5-C). توده‫های تاننی با رنگ آمیزی TBO مشابه مرحله اول به رنگ سبز آبی یا سبز زرد کدر، دیده می‌شوند (شکل5-E). همچنین در رنگ آمیزی اختصاصی تانن‫ها، شدت رنگ پذیری توده‫های تاننی نسبت به مرحله قبل، کاسته می‫شود (شکل5-F).

 

شکل5: ساختار ظاهری و بافتی میوه خرما(Phoenix dactylifera L.)  رقم مضافتی در مرحله نموی چهارم (Sarkhal). A: میوه کامل، B: برش عرضی پریکارپ بدون رنگ‌آمیزی، C: برش عرضی پریکارپ رنگ شده با TBO. D: لایه‫های مختلف برون بر، E: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی TBO، F: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی اختصاصی تانن. ra: ناحیه راسی رسیده، urb: ناحیه قاعده ای نارس، ex: اگزوکارپ، me: مزوکارپ، tl: لایه تاننی، ti: ایدیوبلاست تاننی، vb: دسته آوندی، cu: کوتیکول، ep: اپی‫درم، hp: هیپودرم، sp: پارانشیم پوستی، sc: سلول سنگی

مرحله پنجم نمو میوه (Rutab)

این مرحله، نشان‌دهنده میوه‌های کاملا رسیده است و به‫عنوان مرحله نهایی تمایز برون‌بر در نظر گرفته می‫شود (شکل6-A). میوه به‫رنگ متمایل به سیاه  و به‫صورت کاملا نرم ناشی از تکمیل فرآیند رسیدگی، دیده می‫شود (شکل6-A). پوست میوه به‫دلیل از دست دادن بخشی از آب سلول‫ها طی فرآیند نرم شدن، نسبت به مرحله قبل تا حدودی حالت چروکیده پیدا می‫کند (شکل6-A). در بررسی ساختار بافتی برون‌بر چنین به‫نظر می‫رسد که دیواره‫های سلولی سلول‫های موجود در نواحی مختلف میان‌بر در حال ضعیف شدن هستند (شکل6-B و C  و E). توده‫های تاننی در هر دو نوع رنگ آمیزی نسبت به مرحله قبل، رنگ پذیری کمتری را نشان می‫دهند (شکل6-E و F).

 

 

شکل6: ساختار ظاهری و بافتی میوه خرما(Phoenix dactylifera L.)  رقم مضافتی در مرحله نموی پنجم (Rutab). A: میوه کامل، B: برش عرضی پریکارپ بدون رنگ‌آمیزی، C: برش عرضی پریکارپ رنگ شده با TBO. D: لایه های مختلف برون بر، E: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی TBO، F: ایدیوبلاست‫های تاننی با رنگ آمیزی اختصاصی تانن. wrs: پوست چروکیده، ex: اگزوکارپ، me: مزوکارپ، tl: لایه تاننی، ti: ایدیوبلاست تاننی، vb: دسته آوندی، ep: اپیدرم، hp: هیپودرم، sp: پارانشیم پوستی، sc: سلول سنگی

5- بحث

مطالعه تشریحی میوه‫ها در مراحل مختلف نموی چندین ویژگی عمومی را در ساختار پریکارپ آن‫ها آشکار کرد: 1) تمایز فرابر (پریکارپ) در مراحل اولیه نموی (بلافاصله بعد از گرده افشانی) شروع می‫شود و نمو آن به‫صورت پیش رونده و منظم ادامه می‫یابد. 2) برون بر (اگزوکارپ) در همه مراحل نموی به‫ترتیب از بیرون به‫درون شامل لایه‫های اپی‫درم، هیپودرم، پارانشیم پوستی و لایه سلول‌های سنگی می‫باشد. 3) میان بر یا مزوکارپ (که وسیعترین ناحیه تشکیل دهنده پریکارپ است) دارای تعداد لایه‫های بسیار زیاد متشکل از سلول‌های پارانشیمی است و به دو ناحیه بیرونی و درونی تقسیم می‌شود که این دو ناحیه توسط لایه‌ای از سلول‫های پارانشیمی ویژه شده برای ذخیره تانن ها (ایدیوبلاست‫های تاننی) از یکدیگر جدا می‫شوند. دستجات آوندی با اندازه‫های متفاوت در مزوکارپ بیرونی و درونی پخش می‫شوند که فراوانی کمتری در قسمت‫های داخلی‫تر دارند. 4) درون بر (اندوکارپ) به‫صورت یک اپی‫درم تک لایه ویژه نشده، تنها در مراحل نموی اولیه، قابل تشخیص است و در نهایت به‫همراه لایه‫های داخلی مزوکارپ، پوسته دانه را تشکیل می‫دهد.

با توجه به زیستگاه سخت خرما (Phoenix dactylifera L.) مکانیزم‌های حفاظتی و دفاعی سازمان‌‌یافته‌ای در ساختار بافتی میوه خرمای مضافتی دیده شد. وجود کوتیکول ضخیم، لایه سنگی و لایه تاننی ویژه شده در همه مراحل نموی فرابر (پریکارپ)، از ویژگی‫های بافت شناختی جالب توجه این رقم بود که نقش سازشی و تکاملی آن را در زیستگاه‫های خاص، نشان می دهد.

لایه پوست بیرونی یا اپیدرم اندام‫های هوایی همه گیاهان آوندی توسط یک کوتیکول مومی پوشیده می‫شود. این لایه، میوه را در برابر ازدست دادن بیش از حد رطوبت و همچنین در برابر عوامل بیرونی مانند حشرات، بیماری‫ها و شرایط هوایی متفاوت، محافظت می‫کند (20). تصور بر این است که پلی ساکاریدهای فرورفته در ماتریکس کوتیکولی، دارای نقشی در حفظ تمامیت ساختاری کوتیکول و هم‫راستا با آن در حفظ ساختار میوه باشند (20). همچنین از دیدگاه اقتصادی، نتایج پژوهش‫های انجام شده در سال های اخیر نشان می‫دهند که کوتیکول انواع مختلف میوه‫ها، نقش بسیار مهمی را در افزایش دوره نگه‫داری این محصولات تجاری ارزشمند، ایفا می‌کند (20). محیط بیرونی اغلب اندام‫های گیاهی، که ممکن است در معرض تنش مکانیکی باشند، حاوی سلول‫های اسکلرانشیمی در زیر لایه کوتیکول است. همچنین لایه‫های پوستی بیرونی میوه ممکن است شامل سلول‫های اسکلرئید باشند که دیواره سلولی آن‫ها با رسوب لیگنین طی بلوغ، ضخیم می‫شود (21). احتمالا این لایه، یک نقش ضروری را در حفظ شکل میوه به‫ویژه در میوه‫های نرم وغنی از قند مانند خرما ایفا می‫کند (21).

میان‌بر میوه معمولا حاوی سلول‫های پارانشیم است که حجم زیادی از آن‫ها توسط واکوئل سلولی، اشغال می‌شود (21). واکوئل شامل قندها، نشاسته، صمغ‫ها، رزین‫ها، شیره گیاهی یا ترکیبات فنولی مانند تانن‫های متراکم و آنتوسیانین بر اساس مکان قرارگیری گیاه، مرحله رشد و نوع میوه است. بنابراین سلول‫های پارانشیمی، بافت ذخیره‌ی اولیه در میوه‫ها هستند (21). Monselise (22) گزارش کرد که مزوکارپ (میان بر) خرما شامل دو بخش بیرونی و درونی (هر دو متشکل از سلول های پارانشیمی) است که این دو بخش توسط یک بخش شش تا هفت لایه ای از سلول‫های بزرگ حاوی تانن از یکدیگر جدا می شوند. به این سلول‫های بزرگ که به صورت ویژه برای ذخیره تانن، تخصص یافته‫اند ایدیوبلاست‫های تاننی گفته می‫شود. لایه ایدیوبلاست‫های تاننی در مراحل بسیار اولیه نمو میوه و حتی قبل از گرده افشانی، ظاهر می‫شود. این لایه، همتای بافت‫های مشابه در برچه است. بر اساس گزارش Lloyd  (23) ، تانن موجود در ایدیوبلاست‫ها، طی فرآیند رسیدن به فرم نامحلول تبدیل می‫شود و بنابراین طعم خود را ازدست می‫دهد. بر اساس نتایج ارائه شده توسط Barros (24)، تجمع تانن در ایدیوبلاست‫های تاننی منجر به ایجاد سلولی بزرگ با یک واکوئل تاننی بزرگ می‫شود که تقریبا تمام حجم سلول را اشغال می‫کند و سیتوپلاسم به‫صورت یک لایه نازک و کاهش یافته بین دیواره سلولی و واکوئل تاننی قرار می‫گیرد. Hammouda (25) نیز بر اساس یافته‫های به‫دست آمده با میکروسکوپ نوری و الکترونی روی خرماهای تونسی گزارش کرد که تانن‫ها در واکوئل‫های سلول‫های مزوکارپی خیلی بزرگ، جایابی می‫شوند که این سلول‫ها در فاصله 1500 میکرومتری از سطح میوه قرار می‫گیرند. این سازمان یابی بسیار ویژه تانن‫ها احتمالا در ارتباط با نقش فیزیولوژیک آن‫ها به‫عنوان ترکیبات فعال قادر به حفاظت میوه در برابر اثر عوامل مضر مانند اشعه UV و حمله های پاتوژن‫ها است (25،26).

بر اساس مطالعات Monselise (22)، سلول‫های میانی میان‌بر داخلی، بزرگ‫تر از سلول‫های نزدیک به لایه درون‌بر هستند و سلول‫های نزدیک درون‌بر نیز بزرگتر از سلول‫های نزدیک به لایه تاننی می‫باشند. سلول‫های موجود در میان‌بر بیرونی نیز کوچک هستند و اغلب آن‫ها از نواحی تقسیم سلولی موجود درامتداد ماکرواسکلرئیدها به‫سمت میان‌بر منشا می‫گیرند. این نواحی تقسیم سلولی به‫عنوان مریستم‫های میان‌بر نامیده می‫شوند. او همچنین گزارش کرد که سیستم آوندی در هر میوه خرما شامل یک دسته پشتی و دو دسته شکمی مهم و قابل تشخیص است. دستجات کوچک‫تر در پیرامون میان‌بر داخلی و متصل به لایه تاننی، وجود دارند (22).

 Omar (27) با مطالعه روی میوه خرما رقم Zaghloul، گزارش کرد که ا درون‌بر شامل یک لایه سلول‫های کوچک می‫باشد و تنها در مراحل اولیه نمو میوه، تشخیص داده می‫شود. در مراحل بعدی، این لایه با تعداد کمی از لایه‫های مزوکارپ داخلی، ادغام می‫شود و پوشش کاغذی دانه بالغ را تشکیل می‫دهند.

بافت میوه، یک ویژگی کیفی مفید برای تعیین پذیرش میوه توسط مصرف کننده و به‫کارگیری آن برای فرآیندهای پردازشی متفاوت است. این ویژگی به‫میزان زیادی، متاثر از ترکیب شیمیایی و ساختار سلولی میوه می‫باشد. مطالعه کمی روی ساختار میوه و روش نمو پریکارپ در خرما وجود دارد. به‫هرحال، میوه‫های خرمای رقم مضافتی، کم و بیش مشابه سایر ارقام مطالعه شده گونه Phoenix dactylifera مانند ارقام خرمای تونسی، رقم Deglet Nour و رقم Hayany است (22،25،28).

6- نتیجه­گیری

مکانیزم‌های حفاظتی و دفاعی سازمان‌‌یافته‌ شامل وجود کوتیکول ضخیم، لایه سنگی و لایه تاننی ویژه شده (ایدیوبلاست‫های تاننی) در همه مراحل نموی فرابر (پریکارپ)، از ویژگی‌های بافت شناختی جالب توجه رقم مضافتی بود که نقش سازشی و تکاملی آن را در زیستگاه‌های خاص، نشان می‌دهد.

 

7- تشکر و قدردانی

نگارندگان از دانشگاه شهید باهنر کرمان برای پشتیبانی انجام این پژوهش، تشکر و قدردانی می‫نمایند.

-

  1. Holy Quran, Usman Taha manuscript, Surah Maryam, verse 25, page 306.
  2. Al-alawi RA, Al-mashiqri JH, Al-nadabi JSM, Al-shihi BI. Date Palm Tree (Phoenix dactylifera L.): Natural Products and Therapeutic Options. Frontires in Plant Science. 2017;8(845):1–12.
  3. Ashraf Z, Hamidi-esfahani Z. Date and Date Processing : A Review. Food reviews international. 2011;27:101-133.
  4. Hajian S, Hamidi-Esfahani Z. Date Palm Status and Perspective in Iran. In: Al-Khayri JM, Jain SM, Johnson D V, editors. Date Palm Genetic Resources and Utilization: Volume 2: Asia and Europe. Springer Science & Business Media; 2015.
  5. Ghahremaninejad F, Hoseini E, Jalali S. The cultivation and domestication of wheat and barley in Iran, brief review of a long history. Botanical Review. 2021; 87(1): 1-22.
  6. FAOSTAT (Internet). (cited 2018 Dec 30). Available from: http://www.fao.org/faostat/en/#rankings/countries_by_commodity
  7. Asadabadi E, Abdpour A. An Evaluation of Production Factors Productivity in Agricultural Holdings Producing Mazafati Dates: A case study. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2014;5(1):1409–1418.
  8. Abdpour A, Asadabadi E, Shaabanali H. Analysis Factors Affecting Date Production Efficiency in Bam County: With DEA Approach. Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research. 2017;48(3):507-518.
  9. Al-khayri JM, Mohan S, Dennis J. Date Palm Genetic Resources and Utilization. Springer Science & Business Media; 2015.
  10. Manickavasagan A, Essa MM, Sukumar E. Dates Production, Processing, Food, and Medicinal Values. CRC press; 2012.
  11. Baliga MS, Baliga BRV, Kandathil SM, Bhat HP, Vayalil PK. A review of the chemistry and pharmacology of the date fruits (Phoenix dactylifera L.). Food Research International. 2011;44(7):1812–1822.
  12. Al-shahib W, Marshall RJ. The fruit of the date palm: its possible use as the best food for the future? International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2003;54(4):247–59.
  13. Fadel M, Kurmestegy L, Rashed M, Rashed Z. Fruit color properties of different cultivars of dates (Phoenix dactylifera L.). Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2006;1-9.
  14. Amira EA, Behija SE, Beligh M, Lamia L, Manel I, Mohamed H, et al. Effects of the Ripening Stage on Phenolic Profile, Phytochemical Composition and Antioxidant Activity of Date Palm Fruit. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60:10896-10902.
  15. Ghnimi S, Umer S, Karim A, Kamal-Eldin A. Date fruit (Phoenix dactylifera L.): An underutilized food seeking industrial valorization. NFS Journal. 2017;6:1–10.
  16. Rastegar S, Rahemi M. Sugars, Organic Acids and Phenolic Compunds in Shahani, Piarom and Deiry Date Palm. Journal of Horticultural Science. 2016;30(2):217-223.
  17. Sheikhbahaei N, Rezanejad F, Arvin SMJ. Mozafati date as a potential treasure of calcium and antioxidant compounds: assessment of these phytochemicals during development. Journal of Food Measurement and Characterization. 2020;1-13.
  18. O’Brien TP, Feder N, McCully ME. Polychromatic staining of plant cell walls by toluidine blue O. Protoplasma. 1964;59(2):368–373.
  19. Gardner RO. Vanillin-hydrochloric acid as a histochemical test for tannin. Biotechnic and Histochemistry. 1975;50(5):315–317.
  20. Lara I, Heredia A, Dominguez E. Shelf life potential and the fruit cuticle: the onexpected player. Frontiers in Plant Science. 2019;1-18.
  21. George N. 2021, Date Fruit Fiber Variability in Composition, Tissue Distribution, and Contribution to Hardness of Date Fruits (Phoenix dactylifera L.), College of Food and Agriculture, United Arab Emirates University.
  22. Monselise SP. Handbook of fruit set and development. CRC press; 1986.
  23. Lloyd FE. Development and Nutrition of The Embryo, Seed and Carpel in The Date, Phoenix dactylifera L. Missouri Botanical Garden Annual Report, 1910; 1910:103-164
  24. Barros TC de, Teixeira SP. Morphology and ontogeny of tannin-producing structures in two Tropical legume trees. botany. 2018;1–27.
  25. Hammouda H, Alvarado C, Bouchet B, Kalthoum-Chérif J, Trabelsi-Ayadi M, Guyot S. Tissue and cellular localization of tannins in tunisian dates (Phoenix dactylifera L.) by light and transmission electron microscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2014;62(28):6650–6654.
  26. Beckman CH, Mueller WC, McHardy WE. The localization of stored phenols in plant hairs. Physiological Plant Pathology. 1972;2(1):69–74.
  27. Omar A. Effect of Pollen Quantity on The Anatomy and The Quality of Zaghloul Date Palm Fruit (Phoenix dactylifera L.). Acta Adnances in Agricultural Sciences, 2014;2;1-8
  28. Long EM. Developmental anatomy of the fruit of the Deglet Noor date. Botanical Gazette. 1943;104(3):426–436.