نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی

2 عضو هیات علمی دانشگاه بوعلی سینا

3 دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

مطالعه تکوین اندام¬های زایشی اهمیت ویژه¬ای در علم گیاه شناسی و زیست شناسی تکوینی دارد. در این پژوهش مراحل و چگونگی تکوین تخمک و دانه گرده در گیاه Anthemis odontostephana بررسی شد. نتایج نشان داد که بساکها دارای ۴ کیسه گرده بوده و نمو دیواره بساک از نوع دولپه ای است و دیواره بساک جوان شامل اپیدرم، لایه مکانیکی، لایه میانی و لایه تاپی است. لایه تاپی پلی¬پلوییدی بالایی را نشان می¬دهد که برای متابولیسم آن ضروری است و از نوع ترشحی است. تترادهای میکروسپور عمدتاٌ از نوع تتراهدرال و گاهی تتراگونال هستند. دانه¬های گرده سه شکافه و با تزئینات سوزنی شکل در زمان انتشار هستند. برخی از سلولهای میکروسپور افزایش اندازه یافته و به نظر می رسد طرحی از پدیده Nemec را نشان می¬دهند. کریستال¬های ستاره¬ای شکل در سلول¬های لایه مکانیکی و بافت رابط بساک مشاهده شد. تخمک از نوع واژگون، تک پوسته ای و کم خورش است. تقسیم سلولی در مگاسپوروسیت از هر دو نوع طولی و مورب بوده و منجر به تشکیل تترادهای خطی، T شکل یا توده¬ای می¬شود. نمو کیسه رویانی از طرح تک اسپوری و تیپ پلی گونوم تبعیت می¬کند و تعداد سلولهای آنتی¬ پود تا ۶-۸ افزایش می¬یابد و هسته¬های آنها پلی¬پلوییدی دارد. دو هسته قطبی به سمت دستگاه تخم مهاجرت می کنند و اندکی قبل از لقاح در آنجا ترکیب می¬شوند و هسته ثانویه دیپلویید را به وجود می¬آورند. تشکیل کریستال های بیضوی تا چند ضلعی در قسمت بالایی دیواره تخمدان از شاخص¬های ویژه این گونه است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Developmental stages of pollen and ovule in Anthemis odontostephana Boiss. Cv. Odontostephana

نویسندگان [English]

  • Abdolkarim Chehregani 1
  • Fariba Mohsenzadeh 2

1 Associate Professor

چکیده [English]

The study of reproductive organs development is important in taxonomy and developmental biology. In this research, developmental process of ovule and pollen grains were studies in Anthemis odontostephana . According to results of this study, anthers are tetrasporangiated type and development of anther wall is of dicotyledonus type and composed of one-layered epidermis, an endothecium, one middle layer and tapetum. ¬Tapetum layer indicated high polyploidy level that necessary for metabolism and it is of the secretory type. Microspore tetrads are tetrahedral, in the main, and tetragonal in some cases. Pollen grains are three colpated with echinated sculpturing, at the shedding time. The size of some microspores increased it seems that they showed Nemec phenomenon. Presence of asteroid crystals in the cells of endothecium layer and connective tissue is the characteristic of this species. Ovule is anatropous, unitegmic and tenuiucellate. Cell division of megaspore mother cells is of both longitudinal and transverse type and resulted to form linear, T-shaped or massive tetrads. Embryo sac development is of the Polygonum type and antipodal cells increase up to 6-8 and their nuclei become polyploidy. The polar cells are migrated toward egg apparatus and combined prior to fertilization. Formation of ovate to polygonal crystals is the characteristic of this species.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Achillea odontostephana
  • Asteraceae
  • Pollen grain
  • Ovule
  • Microsporogenesis
  • Megasrorogenesis

مراحل تکوین دانه گرده و تخمک در Anthemis odontostephana Boiss. Cv. Odontostephana 

عبدالکریم چهرگانی راد*، فریبا محسن­زاده و سارا غفوری

همدان، دانشگاه بوعلی سینا، دانشکده علوم، گروه زیست‌شناسی

تاریخ دریافت: 26/12/90             تاریخ پذیرش: 6/4/91

چکیده 

مطالعه تکوین اندام­های زایشی اهمیت ویژه­ای در علم گیاه‌شناسی و زیست‌شناسی تکوینی دارد. در این پژوهش مراحل و چگونگی تکوین تخمک و دانه گرده در گیاه Anthemis odontostephana Boiss. Cv. odontostephana  بررسی شد. گل­ها و غنچه­ها در مراحل مختلف نمو برداشت شده، در  FAA 70 تثبیت و در الکل۷۰% نگهداری گردید. نمونه­ها پس از قالب‌گیری در پارافین، با ضخامت ۷-۱۰ میکرومتر با میکروتوم برش­گیری و رنگ‌آمیزی با هماتوکسیلین و ائوزین انجام شد. لام‌های تهیه شده از مراحل مختلف تکوینی با دقت و با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی گردید. نتایج نشان داد که بساکها دارای ۴ کیسه گرده بوده و نمو دیواره بساک از نوع دولپه‌ای است و دیواره بساک جوان شامل اپیدرم، لایه مکانیکی، لایه میانی و لایه تاپی است. لایه تاپی پلی­پلوئیدی بالایی را نشان می­دهد که برای متابولیسم آن ضروری است و در مراحل اولیه از نوع ترشحی ولی در مراحل پایانی تکوین از نوع پلاسمودیال است. تترادهای میکروسپور عمدتاً از نوع تتراهدرال و گاهی تتراگونال و یا خطی می‌باشند. دانه­های گرده سه شکافه و با تزئینات سوزنی شکل در زمان انتشار هستند. برخی از یاخته­های میکروسپور افزایش اندازه یافته و به نظر می‌رسد طرحی از پدیده Nemec را نشان می­دهند. کریستال­های ستاره­ای شکل در یاخته­های لایه مکانیکی و بافت رابط بساک مشاهده شد. تخمک از نوع واژگون، تک پوسته‌ای و کم خورش است. تقسیم یاخته­ای در مگاسپوروسیت از هر دو نوع طولی و مورب بوده و منجر به تشکیل تترادهای خطی، T شکل یا توده­ای می­شود. نمو کیسه رویانی از طرح تک اسپوری و تیپ پلی گونوم تبعیت می­کند ولی تعداد یاخته­های آنتی­ پود تا ۶-۸ افزایش می­یابد و هسته­های آنها پلی‌پلویید می‌باشد. دو هسته قطبی به سمت دستگاه تخم مهاجرت می‌کنند و اندکی قبل از لقاح در آنجا ترکیب می­شوند و هسته ثانویه دیپلویید را به وجود می­آورند. تشکیل کریستال‌های بیضوی تا چند ضلعی در قسمت بالایی دیواره تخمدان از شاخص­های ویژه این گونه است.

واژه‌های کلیدی: Asteraceae ، Anthemis odontostephana ، دانه گرده، تخمک، میکروسپورزایی، مگاسپورزایی

* نویسنده مسئول، تلفن: 38381058-081، پست‌الکترونیکی: Chehregani@basu.ac.ir

مقدمه

 

در سال­های اخیر زیست‌شناسی تکوینی تولید مثلی که مطالعه مراحل مختلف تکوین گل یعنی اندام‌زایی، گرده‌افشانی، لقاح، رویان‌زایی، بلوغ دانه، پراکندگی و رویش دانه‌ها را شامل می‌شود، مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. درک و توسعه دانش زیست‌شناسی تکوینی تولید  مثلی،  به‌ویژه  برای  حفظ  گیاهان  نادر  و  در  حال

انقراض ضروریست (1).

بر اساس گزارشهای باغ گیاه‌شناسی سلطنتی کیو، تیره Asteraceae  بیش از ۱۶۰۰ سرده و ۲۳۰۰۰ گونه دارد. در این تیره تقسیم‌بندی سرده­ها و تشخیص مرز بین آنها اغلب مشکل­زا بوده، به‌طوری‌که برخی از آنها باید پی در پی به زیرگروه‌های کوچکتر تقسیم شوند (14،15). طایفه بابونه یکی از بزرگترین طایفه­های تیره کاسنی است. تمرکز اصلی آن در آسیای مرکزی، منطقه مدیترانه و آفریقای جنوبی است. برخی آن را در ۴ زیر طایفه و ۷۵ جنس خلاصه کرده‌اند (5، 19).  

  پراکنش جهانی و وجود سرده‌ها و گونه­های فراوان در این تیره که بسیاری از آنها خواص دارویی دارند، تیره مرکبان را موضوع مطالعات متعددی نموده است (4، 10، 36). بسیاری از گیاهان این تیره از نظر دارویی و داشتن اسانس، ارزش ویژه­ای دارند (24، 43). مطالعات متعدد کاریولوژیک و فیتوشیمی در اعضای این تیره انجام شده است (37، 38)، اما باوجوداین به نظر می­رسد که مطالعات تکوینی و رویان‌شناختی محدودی در این تیره انجام شده است، بنابراین هنوز انجام مطالعات جدید تکوینی برای افزایش دانش و آگاهی در مورد گیاهان این تیره ضروریست (34). همچنین پیش­بینی می­شود مطالعات تکوینی و رویان‌شناختی بتواند در کنار سایر مطالعات در حل مشکلات آرایه‌شناختی این گروه نیز همانند سایر تیره­های گیاهی مورد استفاده قرار گیرد (22، 34). به‌طوری‌که مطالعات رویان‌شناختی محدود انجام شده ویژگی­های استثنایی و نادر متعددی را در گیاهان این تیره نشان داده که عبارتند از: وجود پدیده Nemec یعنی تشکیل ساختارهای شبیه کیسه رویانی در دانه گرده (13)، افزایش یاخته­های قرینه (سینرژید­ها) در کیسه رویانی (1، 11)، افزایش یاخته­های آنتی پود (2، 3، 30، 33)، تکوین کیسه­ رویانی ۴ یاخته­ای (18) و وجود آپومیکسی (8، 12). بنابراین انجام مطالعات تکوینی به‌منظور توسعه دانش زیست‌شناسی تولید مثلی در گیاهان این تیره ضروریست. با توجه به ارزش دارویی و وجود اسانس در گونهAnthemis odontostephan  این گونه به‌منظور مطالعات تکوینی در پژوهش حاضر انتخاب شده است. بر اساس مطالعات مرجع‌شناختی بعمل آمده، پژوهش حاضر اولین گزارش در مورد تکوین اندامهای زایشی گونه Anthemis odontostephana  است. هدف از انجام این بررسی، تجزیه

و تحلیل مراحل تکوینی گامتوفیت نر و ماده است.

مواد و روشها 

برای مطالعه تکوینی Anthemis odontostephana Boiss. Cv. Odontostephana، گیاهان از رویشگاه‌های طبیعی خود از تپه عباس‌آباد همدان جمع‌آوری شدند. در این گونه ساقه به ارتفاع ۵ تا ۱۵ سانتیمتر، ساده یا از پایین با شاخه‌های تنک، دمگل‌آذین در بخش فوقانی کمی ضخیم شده یا نشده، فندقه‌ها به طول حدود ۲ میلیمتر، زمان گل و میوه‌دهی اوایل تا اواسط بهار، گیاه منطقه ایرانی تورانی، و خلیجی عمانی است. گل­ها و غنچه­ها در مراحل مختلف نموی جمع‌آوری و در تثبیت‌کننده FAA70% (Formalin, Acetic acid, Ethanol) قرار داده شد. سپس ذخیره سازی در الکل ۷۰% انجام گردید. پس از آبگیری از نمونه­ها و قالب­گیری در پارافین، برش‌گیری نمونه‌ها توسط میکروتوم چرخان Micro DC 4055  (Germany) با ضخامت ۷ تا ۱۰ میکرومتر انجام شد و برش‌های حاصل، پس از پارافین‌زدایی و آبدهی، با هماتوکسیلین و ائوزین رنگ‌آمیزی شدند (9). با مطالعه دقیق لام­های تهیه شده، هر یک از مراحل تکوین تخمک و پرچم در چندین برش به وسیله میکروسکوپ نوری Zeiss Axiostar Plus (Germany) بررسی شد و عکس‌برداری به کمک دوربین دیجیتال Canon Power Shot G11 انجام گردید.

نتایج

تکوین بساک و دانه گرده: بساک در گیاه مورد مطالعه از نوع چهار کیسه گرده­ایست. در مرحله اولیه نمو بساک، ردیف‌هایی از یاخته­های آرکئوسپوری در زیر اپیدرم بساک متمایز می­شود و برای تشکیل یاخته‌های بیرونی (جداری) و داخلی (هاگزا) به صورت مماسی تقسیم می­شوند. یاخته­های آرکئوسپوری با سیتوپلاسم متراکم و هسته حجیم خود قابل تشخیص هستند. یاخته­های هاگزای بوجود آمده از یاخته‌های آرکئوسپور مستقیماً  به  یاخته­های  مادر  گرده

(میکروسپوروسیت (تمایز پیدا می­کنند (شکل ۱).

 

 

 

 

 

شکلهای ۱-۱۸: نشان‌دهندة تکوین پرچم و دانه گرده در  Anthemis odontostephana Boiss. Cv. odontostephana): ۱)  برش طولی از بساک، یاخته­های میکروسپوروسیت که در این نمونه در دو ردیف طولی در بساک قرار می­گیرند. در این برش به خوبی چهار لایه تشکیل‌دهندة دیواره بساک، یعنی تاپی، لایه مکانیکی، لایه میانی و اپیدرم دیده می‌شود. 2) برش طولی از بساک که از لایه مغذی عبور نموده و تقسیمات میتوزی یاخته­های مغذی را نشان می­دهد که منجر به دو هسته‌ای شدن و یا پلی‌پلوئیدی در یاخته­های لایه ‌مغذی می­گردد. 3) برش طولی و عرضی از بساک که نشان‌دهنده آغاز تقسیم میوز (پروفاز I ) در یاخته­های مادر گرده است و کریستال­های ستاره‌ای شکل موجود در بافت رابط نیز مشاهده می­شود. 4) مرحله متافاز  .I 5) آنافاز . I 6) تلوفاز. I 7 ) متافاز  .II 8) آنافاز  .II9) برش طولی بساک در مرحله تلوفاز دو٬ و تتراد میکروسپور که انواع تترادها شامل تتراگونال (g)، تتراهدرال (h)، خطی (l) و پلی­یاد (p) می‌باشد. 10) برش طولی بساک در مرحله شروع رها شدن میکروسپورها از تتراد، کریستالهای بیضی شکل قرمز رنگی نیز در دیواره بساک و داخل آن دیده می‌شود که با پیکان مشخص شده است. 11) برش طولی بساک در مرحله میکروسپورها (گرده‌های جوان ) رها شده از تتراد. شکل میکروسپورها منظم و هسته منفرد آنها قابل مشاهده است؛ لایه مغذی از نوع ترشحی بوده و یاخته­های آن در جای خود باقی مانده‌اند. کریستالهای ستاره­ای یاخته­های لایه مکانیکی (^ ) به خوبی نمایان است.12) در دانه­های گرده جوان تشکیل دیواره خارجی (اگزین) شروع شده و تنوع اندازه میکروسپورها به خوبی مشاهده می­شود. در این مرحله شروع پدیده   Nemecنیز دیده می­شود. ۱۳) رشد و واکوئله شدن میکروسپورها. 1۴) برش طولی بساک که پدیده Nemec در آن کامل شده است ( پیکان). 1۵) برش طولی بساک که ضمائم پری پلاسمودیومی (پیکان) حاصل از یاخته‌های مغذی به سمت حفره بساک تشکیل شده است.  1۶) برش طولی از بساک در مراحل پایانی نمو و بلوغ دانه‌های گرده. اگزین دارای خارهای درشت است، لایه تاپی به طور کامل تحلیل رفته است. ۱۷) برش عرضی از یک گل با پنج بساک دارای 4 کیسه گرده که نمو دانه­های گرده در کلیه کیسه‌های گرده ناهمزمان است. 1۸) در کیسه­های گرده یک پرچم، نمو دانه­های گرده همزمان نیست.

مخفف‌ها:  pmc، یاخته مادرگرده؛  Sta، بساک؛ pe، گلبرگ؛  Ca، لایه کالوز؛Me ، لایه میانی؛  Ta، تاپی؛ En، لایه مکانیکی؛ Ep ، اپیدرم .

 

در همین زمان لایه­های تشکیل‌دهنده بساک از تقسیمات یاخته جداری تمایز می­یابند (شکل ۱). مهمترین لایه بساک لایه تاپی (تغذیه کننده) است که یاخته­های آن پس از تشکیل و تمایز به تقسیمات هسته­ای ادامه می­دهند و حالت چند هسته­ای پیدا می­کنند (شکل ۲). هر یاخته میکروسپوروسیت از مراحل میوز به طور واضح عبور می‌کند. تقسیم میوز با تشکیل دیواره ویژه با ماهیت کالوزی در اطراف یاخته­های میکروسپوروسیت آغاز می­شود. هر یاخته مادر گرده (میکروسپوروسیت) در طی میوز از مراحل پروفاز I (شکل ۳)، متافاز I (شکل ۴)، آنافاز I (شکل ۵)، تلوفاز I (شکل۶)، پروفاز II ، متافاز (شکل ۷)II ، آنافاز II (شکل ۸) و تلوفاز  II(شکل ۹) عبور کرده و در نهایت تترادهای با آرایش تتراهدرال و گاهی تترادهای تتراگونال و خطی را به وجود می‌آورد (شکل ۹). البته در این گونه در کلیه یاخته­های مورد مطالعه، سیتوکینز از نوع همزمان مشاهده شد.

پس از تکمیل تقسیم میوز و سیتوکینز، با تحلیل لایه کالوزی اطراف تترادها، میکروسپورها (گرده­های جوان) آزاد می­شوند (شکل ۱۰). میکروسپورهای رها شده دارای سیتوپلاسم متراکم و هسته­های مشخص قرار گرفته در مرکز یاخته هستند و دارای شکل نامنظم ولی فاقد واکوئل­ هستند (شکل ۱۰). سپس اگزین شروع به نمو نموده و بعد یک واکوئل بزرگ سیتوپلاسم و هسته را به طرف دیواره می­راند (شکل­های ۱۱ و ۱۲). از نظر میزان واکوئله شدن بین میکروسپورها تفاوت زیادی وجود دارد. برخی از آنها کوچکترند و به میزان کمتری واکوئله می­شوند، در حالی‌که برخی بزرگتر هستند و به مقدار زیادی واکوئله هستند (شکل ۱۲). از آنجایی‌که در مراحل بعدی تکوین همه دانه­های گرده هم اندازه هستند (شکل­های ۱۷-۱۳)، احتمالا میکروسپورهای بزرگ واکوئله شده، در مراحل بعدی تکوین از بین می­روند. در برش تهیه شده از برخی از بساک­ها پدیده Nemec مشاهده شد (شکل ۱۳)، یعنی همان ساختاری که در آن در داخل گرده تقسمات یاخته­ای ادامه می­یابد و توده یاخته­ای شبیه به کیسه رویانی تخمک در داخل دانه گرده تشکیل می­شود. این پدیده بسیار نادر است ولی در گیاهان تیره آفتاب‌گردان به دفعات گزارش شده است.  میکروسپورها رشد می­کنند، لایه اگزین در آنها تمایز می­یابد و تزئینات دانه گرده که در این گیاه سوزنی شکل (Echinate) است، آشکار می­گردد (شکل ۱۴). در این مرحله ضمائم پری پلاسمودیومی حاصل از یاخته­های مغذی به سمت حفره بساک تشکیل شده­است که نشان می­دهد لایه تاپی (مغذی) در مراحل پایانی تکوین بساک از نوع پلاسمودیال (تهاجمی) است (شکلهای ۱۴ و 15).

به‌طوری‌که هسته میکروسپور با تقسیم میتوزی دو هسته با اندازه­های مختلف را به وجود می‌آورد که هسته بزرگتر، هسته رویشی و دیگری هسته زایشی است. هسته زایشی برای تشکیل دو هسته اسپرمی متحمل یک تقسیم میتوزی می­شود و دانه­های گرده بالغ با سه منفذ رویشی و سه یاخته­ای هستند. در اغلب نمونه­های تهیه شده از بساک گیاهان مورد مطالعه، مشاهده شد که در کلیه کیسه­های تشکیل‌دهنده یک بساک و همچنین بساک­های مختلف، از نظر تکوین دانه­های گرده همزمانی وجود دارد (شکل ۱۶). اما مواردی نیز مشاهده شد که در آن، کیسه­های گرده یک بساک از نظر تکوینی همزمان نیستند و یا حتی در داخل یک کیسه گرده، یاخته­های در حال تکوین به دانه گرده ناهمزمانی دارند (شکل ۱۷). از ویژگی­های گیاه مورد مطالعه تنوع در یاخته­های حاصل از میوز است، به‌طوری‌که حتی در یک بساک و کیسه گرده وجود همزمان تتراد، دیاد، پلی­یاد و یاخته­های حاصل از تقسیمات نامساوی قابل رؤیت است (شکل ۱۸).    

زمانی که میکروسپورها از تتراد رها می­شوند یاخته­های لایه تاپی شروع به تحلیل رفتن می­کنند، به‌طوری‌که زمانی که دانه­های گرده دویاخته­ای تشکیل می‌شود آنها کاملا تجزیه شده‌اند و دیواره بساک تنها شامل لایه مکانیکی است. در مرحله بلوغ دانه­های گرده، لایه مکانیکی باز هم به رشد و ضخیم شدن خود ادامه می­دهد، سرانجام یاخته­های آن می­میرند و با شکافته شدن این لایه به دانه­های گرده اجازه پراکندگی داده می­شود.

 

 

 

شکلهای ۱۹-۳۸) مراحل تکوین تخمک در  Anthemis odontostephana Boiss.var.odontostephana ۱۹) برش طولی از غنچه گل که نشان‌دهندة تکوین پرچم‌ها و مادگی است. در قاعده مادگی پریموردیوم تخمک (po) قابل رؤیت است. ۲۰) برش طولی پریموردیوم تخمکی در مراحل اولیه که همه یاخته‌های آن یکنواخت است و هنوز تمایز پیدا نکرده‌اند. ۲۱) برش طولی پریموردیوم تخمکی که تعدادی از یاخته­های آن برای تشکیل آرکئوسپور از بقیه متمایز شده است. ۲۲) برش طولی تخمک که فقط یکی از آرکئوسپورها باقی می‌ماند و بقیه تحلیل می‌روند. ۲۳) تخمک جوان در حال تکوین، تشکیل پوسته تخمک و یاخته آرکئوسپور دیده می‌شود. ۲۴) برش طولی از تخمک جوان با یاخته مادر مگاسپور و پوسته تخمکی در حال تشکیل است. تشکیل لایه کالوزی در اطراف مگاسپوروسیت (یاخته مادر مگاسپور) دیده می‌شود. ۲۵) یاخته‌های حاصل از اولین تقسیم میوزی (دیاد) (↑↑). ۲۶) تخمک در مرحله تتراد خطی، وجود کریستالها در قسمت بالایی دیواره تخمدان مشهود است. ۲۷) تتراد توده‌ای. ۲۸) تتراد T شکل. ۲۹) برش طولی تخمک با مگاسپور عملکردی سفتی. ۳۰) کیسه رویانی دو هسته‌ای، کرک‌های ترشحی دو یاخته­ای در دیواره تخمدان دیده می‌شود. ۳۱) برش طولی تخمک نشان‌دهندة کیسه رویانی چهار هسته‌ای. ۳۲) برش طولی تخمک نشان‌دهندة کیسه رویانی چهار هسته‌ای است. هر هسته با یک پیکان نشان داده شده است ۳۳ و ۳۴). برش طولی از کیسه رویانی بالغ و دستگاه تخم متشکل از یاخته تخم‌زا و قرینه‌ها در مجاورت مجرای سفت، و هسته‌های قطبی نیز قابل رؤیت است. ۳۵) تلفیق هسته‌های قطیی در مجاورت دستگاه تخم و تشکیل هسته ثانویه دیده می‌شود. ۳۶) تقسیم در یاخته‌های آنتی‌پود که موجب افزایش تعداد آنها شده است. ۳۷) نمای کلی مادگی و تخمک درون آن. کریستالها در یاخته­های بالایی دیواره آن مشخص است. نوشجای نیز در این شکل با پیکان مشخص شده است. ۳۸) کلاله دو شاخه با سطح پوشیده از یاخته­های ترشحی.

مخفف‌ها : Ov، دیواره تخمدان؛ A، آرکئوسپور؛ In ، پوسته تخمک؛  Sty، خامه؛ Po ، پریموردیوم برچه؛Ca ، برچه؛  Tr، کرک؛Pe ، گلبرگ؛ An، بساک؛  fme، مگاسپور عملکردی؛ En، اندوتلیوم؛  Me، مگاگامتوسیت؛ M، مجرای سفت؛R ، رافه؛ Og، دستگاه تخم؛os ، تخم‌زا؛ syn، قرینه­ها؛ ant، آنتی پوده؛ pn، هسته­های قطبی؛  Sn، هسته ثانویه.


تکوین تخمک و کیسه رویانی: بعد از تشکیل پریموردیوم پرچم، توده مریستمی مرکزی برای تشکیل مادگی اختصاص می­یابد (شکل ۱۹)، بدین صورت که تشکیل مادگی کمی پس از تشکیل پرچم است. با رشد مادگی قبل از اتمام تکوین پرچم، پریموردیوم تخمکی به صورت توده­ای کوچک دیده می­شود که پریموردیوم تخمکی در فضای برچه با توجه به برچه قابل رؤیت است (شکل 1۹). تشکیل پریموردیوم تخمک قبل از اتمام تکوین بخشهای فوقانی تخمدان و تشکیل خامه و کلاله، در کف دیواره تخمدان انجام می‌شود و تمکن از نوع قاعده­ای است. پریموردیوم تخمکی از یک توده کوچکی از یاخته­ها تشکیل شده که با یک لایه اپیدرمی پوشیده شده است (شکل 1۹). پریموردیوم تخمک، خمیدگی خود را از همان مراحل اولیه آغاز می­کند (شکل­های ۲۰، 21). پوسته­ در این نمونه در ابتدا رشد محدودی دارد، اما انتهای آزاد پوسته در زمان رشد در قطب سفتی تخمک ایجاد مجرای باریک میکروپیلی (سفتی) با کمی انحنای داسی شکل را می­کند. به دنبال رشد سریع یکی از یاخته­های خورش (شکل­های 2۱، 2۲)، یاخته­ای به نام آرکسپور تمایز می­یابد که مستقیما به یاخته مادر مگاسپور (مگاسپوروسیت) تمایز می­یابد. این یاخته با حجم زیاد، هسته درشت، متراکم و حجیم از سایر یاخته­های خورش قابل تشخیص می­باشد (شکل 2۳). یاخته مادر مگاسپور رشد می­کند و برای تقسیمات میوزی آماده می­شود. در همین زمان رشد پوسته تخمک سرعت می­گیرد و تخمک بیشتر خمیده­تر می­شود (شکل2۴).

 یاخته مادر مگاسپور متحمل تقسیمات میوزی متوالی می­گردد که حاصل اولین تقسیم میوزی تشکیل دو یاخته دیاد هاپلوئید است که به دو صورت خطی در مجاور هم قرار گرفته­اند (شکل2۵ )، در این مرحله رشد پوسته تخمک شاخص است. دومین تقسیم میوزی آن موجبات تشکیل چهار یاخته تتراد را فراهم می­کند. بررسی تعداد زیادی از برشها نشان داد که آرایش تتراد­ها در این گونه ممکن است خطی (شکل 2۶)، توده­ای (شکل2۷) و یا T شکل ­باشد (شکل­2۸).

 از چهار یاخته حاصل از میوز، سه یاخته قطب شالازی تحلیل رفته و یاخته ­باقی مانده که در موقعیت سفتی قرار گرفته، مگاسپور عملکردی یا مادر کیسه رویانی نامیده می­شود که آغازگر پدیده مگاگامتوژنز است و اولین مرحله از تولید کیسه رویانی هشت هسته­ای است (شکل 2۹). اولین مرحله برای تبدیل مگا­سپور زایا به کیسه رویانی افزایش حجم این یاخته می­باشد، به این ترتیب حجم این یاخته تا چندین برابر یاخته­های بافت خورش افزایش می­یابد و شکل کیسه مانندی پیدا می­کند، سپس هسته در موقعیت مرکزی مستقر می­شود که نشانه آماده شدن آنها برای تقسیم است. بتدریج بین یاخته مادر کیسه رویانی و یاخته­های خورش مجاور فضای روشنی شکل می­گیرد (شکل ۲۹). هسته یاخته مادری کیسه رویانی سه تقسیم میتوزی متوالی را انجام می­دهد. اولین تقسیم مگاگامتوفیت تشکیل دو هسته هاپلوئیدی حجیم (کیسه رویانی دو هسته­ای) با هستک یا هستک­های مشخص را موجب می­گردد (شکل ۳۰). دومین تقسیم میتوزی نیز چهار هسته هاپلوئید و در نتیجه کیسه رویانی چهار هسته­ای  را بوجود می­آورد (شکل ۳1)، و در پایان تقسیم میتوزی سوم، همزمان با رشد کیسه رویانی، کیسه رویانی هشت هسته­ای بوجود می­آید که البته معمولا امکان مشاهده هر هشت هسته در یک برش فراهم نیست (شکل 32). بتدریج 3 تا از هسته­ها به سمت مجرای سفت مهاجرت می­کنند و دستگاه تخم (Egg Apparatus) را می­سازند (شکل ۳۳)، این دستگاه شامل یک یاخته مرکزی به نام تخم‌زا و دو یاخته مجاور یعنی قرینه­ها (سینرژید­ها) است. یاخته تخم‌زا کروی شکل است، و در قطب بنی دستگاه تخم قابل تشخیص است و دو یاخته سینرژید هم تقریباً کروی یا بیضی شکل هستند. در گیاه مورد بررسی یاخته­های آنتی­پود تقسیم شده و تعداد آنها افزایش می­یابد، به‌طوری‌که در برش­های مختلف تعداد آنها بین 8-6 متغیر است (شکل 3۴).

دو هسته قطبی جدا شده از قطبهای سفتی و بنی در قسمت مرکزی کیسه رویانی قرار می­گیرند و به سمت دستگاه تخم حرکت می­کنند (شکل­ 3۵) و قبل از لقاح با هم تلفیق می­شوند و هسته دیپلوئید (هسته ثانویه) را می­سازند. در این گیاه لقاح تخم ضمیمه قبل از تخم اصلی صورت می­گیرد و بافت آلبومن را بنیان­گذاری می­کند. به دنبال لقاح یاخته تخم‌زا با یکی از اسپرم­های لوله گرده و تشکیل یاخته تخم، با تقسیمات یاخته تخم رویان کروی شکل ایجاد می­شود و شروع به تکوین می­کند (شکل 3۶). در این مراحل در داخل یاخته­های دیواره تخمدان، کریستال­های احتمالا با ماهیت اگزالات کلسیم قابل رؤیت است (شکل 3۷). کلاله در گیاه مورد مطالعه همانند سایر گیاهان تیره آفتاب‌گردان دوشاخه و سطح آن پوشیده از کرکهای ترشحی است و قبل از اتمام رشد مادگی کلاله بسته بوده و دو سطح پذیرنده کلاله در مجاورت هم قرار می‌گیرند (شکل ۳۸).

بحث و نتیجه‌گیری 

بساک و دانه گرده: در گونه مورد مطالعه، نمو چهار لایه­ای دیواره بساک بر اساس تیپ دولپه­ای انجام می‌شود (12، 13). یاخته­های آرکئوسپوری با سیتوپلاسم متراکم و هسته حجیم خودشان قابل تشخیص هستند. این یاخته­ها به صورت مماسی تقسیم شده، یاخته دیواره بیرونی و هاگزای درونی را تشکیل می­دهند (41). ضخیم­شدگی­های فیبری لایه مکانیکی در مرحله پایانی نمو دانه­های گرده انجام می‌شود که این ضخیم‌شدگیها با مشاهدات میکروسکوپی به خوبی قابل تشخیص است که با گزارش‌های پیشین همسو نمی­باشد (42). بر اساس نتایج ما در گونه مورد مطالعه، لایه میانی نمو پیدا می­کند و بساک دارای چهار لایه است که با برخی گزارش­های قبلی به وسیله Rangaswamy وPullaiah  (31) در گیاهان این تیره همسو است. همبستگی آشکاری بین تقسیمات میوزی در یاخته‌های مادر گرده و نمو لایه تاپی بساک وجود دارد که برای سایر گونه­های این تیره نیز گزارش شده است (35). یاخته­های لایه تاپی چند هسته­ای هستند، همچنین هسته­ها درجه بالایی از پلوئیدی را نشان می‌دهند که نمایانگر فعالیت متابولیسمی بالای آنهاست و از این نظر شبیه به یاخته­های آنتی پود کیسه رویانی هستند (16، 26) .در نهاندانگان دو تیپ اصلی نمو لایه تاپی بساک قابل تشخیص است (29): ترشحی (جداری) و آمیبی .(periplasmodial) در گیاه مورد مطالعه، لایه تاپی از نوع ترشحی است که در آن تکثیر هسته­ها صورت گرفته و تعداد هسته­ها در هر یاخته به دو یا سه افزایش می­یابد. لایه تاپی آمیبی برای گونه­های متعددی از تیره  Asteraceae گزارش شده است (25)، که با این نتایج همسویی ندارد. در گیاه مورد مطالعه، یاخته­های اولیه هاگزا مستقیما به یاخته­های مادر گرده تمایز پیدا می‌کنند که به صورت دو تا سه ردیفه در بخش میانی بساک استقرار دارند. گونه‌های معدودی وجود دارند که استقرار یک ردیفه یاخته­های مادر گرده را از خود نشان دهند (20). میوز در هر میکروسپورسیت منجر به تشکیل تتراد می­شود. تترادها بیشتر از نوع تتراهدرال و به ندرت از نوع تتراگونال و خطی هستند. وجود تترادهای تتراهدرال و صلیبی‌شکل نیز در گیاهان تیره Asteraceae گزارش شده است (26). در گونه مورد مطالعه تکوین میکروسپورهای دو کیسه گرده هم‌جوار، در بیشتر مواقع همزمان می­باشد ولی مواردی نیز مشاهده می­شود که تکوینشان همزمان نیست و هر کیسه گرده در یک مرحله خاصی از نمو است. میکروسپورها در زمان آزاد شدن از تترادها هیچ واکوئلی نداشته، دارای یک سیتوپلاسم متراکم، شکل نامنظم با یک هسته حجیم قرار گرفته در بخش میانی هستند. هسته­ها با روش میتوز تقسیم شده و دو هسته نابرابر را به وجود می‌آورند که هسته بزرگتر رویشی و هسته کوچک­تر زایشی است. دومین تقسیم میتوزی در یاخته زایشی رخ می­دهد و باعث تشکیل دو گامت نر (اسپرم) می­شود. بنابراین در این گونه سه یاخته گامتوفیت نر یعنی یک یاخته رویشی و دو یاخته زایشی تشکیل می­شود. دانه گرده در گونه مورد مطالعه به صورت سه یاخته­ای و سه شیاره دیده شد که مطابق گزارش‌های Pullaiah (31) و Johri و همکاران (22) است که بیان داشته­اند دانه گرده در گیاهان تیره Asteraceae به صورت سه یاخته­ای است. دانه گرده سه شیاره از خصوصیات دولپه­ای­های پیشرفته است (1). دانه­های گرده بالغ دارای ذرات نشاسته و قطرات روغنی هستند، همچنین این مواد در بافتهای بین کیسه­های گرده و یاخته­های دیواره بساک نیز دیده می‌شود. یکی از ویژگیهای شاخص گونه مورد مطالعه، حضور کریستالهای ستاره­ای شکل در بافت بین دو کیسه گرده (بافت رابط) و لایه مکانیکی بساک است. Meric و  Dane (28) نیز حضور کریستالهای سوزنی شکل اگزالات کلسیم را در گونهHelianthus annuus   و Meric  (27) در برخی گونه‌های طایفهInuleae  از تیره Asteraceae را گزارش کرده­اند. از ویژگیهای دیگر شاخص این گونه، وجود پدیده Nemec  است که به شکل توده­های نسبتا بزرگ با ساختار شبیه کیسه رویانی در دانه­های گرده داخل کیسه­های گرده است که معمولا در هر کیسه یک عدد وجود دارد. وجود پدیده Nemec در برخی از گیاهان این تیره گزارش شده است (13).

تکوین تخمک و گامتوفیت ماده: نتایج این مطالعه نشان داد که در هر تخمدان فقط یک تخمک واژگون کم خورش وجود دارد. در لایه زیر اپیدرمی تخمک یک یاخته آرکئوسپوری وجود دارد که با پیشرفت رشد و تکوین تخمک، مستقیماً به یاخته مادر مگاسپور) مگاگامتوسیت ( تمایز می‌یابد. موقعیت زیر اپیدرمی یاخته مگاگامتوسیت در سایر گیاهان این تیره نیز گزارش شده است (22). مطالعه بر روی مگاسپورانژ نشان می‌دهد که شکل تترادها در این تیره دارای تنوع بسیار زیادی است. نتایج این پژوهش نشان داد، در گونه مورد مطالعه نیز شکل تترادها تنوع دارد و  سه نوع تتراد T شکل، توده­ای و خطی مشاهده شد. بر اساس مشاهدات ما فراوانی تترادهای با آرایش خطی بیش از انواع دیگر است. البته وجود تترادهای خطی در گیاهان این تیره به وسیله پژوهشگران متعددی گزارش شده است (23، 25، 32). اما وجود تتراد T شکل یک حالت نسبتاً نادر است. مگاسپور شالازی تتراد که به وسیله دیواره کالوزی پوشیده نشده است، موجب تشکیل کیسه رویانی مونوسپوری تیپ پلی­گونوم می­شود. سه مگاسپور دیگر که به صورت غیر عملکردی هستند، توسط دیواره کالوزی احاطه شده و نهایتاً تخریب می‌شوند، که بر اساس نظریه­ای (39) وظیفه اصلی کالوز در طی مگاسپوروژنز، متوقف کردن عملکرد مگاسپور غیر عملگر است.

مگاسپور پایا، کیسه رویانی هشت هسته­ای را به وجود می‌آورد که بعد به کیسه رویانی بالغ تمایز می­یابد. در کیسه رویانی بالغ سه یاخته در مجاورت سفت تمایز می‌یابند که شامل یک یاخته  تخم‌زا و دو یاخته قرینه است. در این مطالعه، هر دو یاخته قرینه در کیسه رویانی بالغ قابل مشاهده است. دو هسته آزاد قطبی در بخش میانی کیسه رویانی قرار دارند که به سمت دستگاه تخم مهاجرت می‌کنند که تلفیق آنها در مجاورت دستگاه تخم صورت می‌گیرد و باعث تشکیل هسته ثانویه می‌شود. البته زمان ترکیب هسته‌های قطبی با توجه به الگوی نموی کیسه رویانی می‌تواند متفاوت باشد (17، 21)، که در نمونه مورد مطالعه این عمل قبل از لقاح است. در این گیاه، تقسیمات تخم ضمیمه قبل از تخم اصلی آغاز می­شود. در کیسه رویانی تیپ پلی­گونوم، یاخته­های آنتی پود در قطب مقابل دستگاه تخم قرار دارند که معمولاً سه عدد هستند و از نظر اندازه (7، 26، 40) و همچنین از نظر تعداد (32)، در گونه­های مطالعه شده این تیره تنوع نشان داده­اند. بر اساس نتایج حاضر افزایش یاخته­های آنتی‌پود از اختصاصات گیاه مورد پژوهش است.

در تخمک این گونه، بر اثر تغییر شکل یاخته­های داخلی خورش که بعداً در تماس با کیسه رویانی قرار می­گیرند، یک لایه از یاخته­های ترشحی به نام آندوتلیوم تشکیل می­شود که با برخی از گزارش‌های پیشین همسویی دارد (6). آندوتلیوم در این گونه یک لایه­ایست. از ویژگی­های گونه مورد مطالعه تشکیل کریستال­های بیضوی تا چند ضلعی در قسمت بالایی دیواره تخمدان است که برای اولین بار گزارش می‌شود. از نکات جالب توجه دیگر، این است که در این گونه در سطح مادگی کرکهای تک یاخته­ای تا چندیاخته­ای دیده می‌شود که به فراوانی در سطح مادگی پراکنده هستند.

براساس مطالعات مرجع‌شناختی انجام شده، گزارش حاضر اولین گزارش پژوهشی در مورد تکوین پرچم، دانه گرده، تخمک و کیسه رویانی درAnthemis odontostephana است.

سپاسگزاری

این پژوهش با پژوهانه تامین شده توسط معاونت پژوهشی دانشگاه بوعلی سینا انجام شده است. مولفین از حمایتهای مالی دانشگاه بوعلی سینا تقدیر و تشکر می نمایند.


1. باتی گینا، تی. بی. ۱۳۸۷. رویان شناسی گیاهان گلدار. ترجمه رضا نژاد، ف. و چهرگانی راد، ع. انتشارات دانشگاه شهید باهنر، کرمان. 

2. چهرگانی راد، ع. ، حسینی، ن. ، ناظمی، م. و لاری یزدی، ح. ۱۳۸۹. بررسی ویژگیهای تکوینی دانه گرده و تخمک در Centaurea iberica Trevir. ex Spreng . مجله زیست شناسی گیاهی، ۲: ۶۳-۷۴.  

3. چهرگانی راد، ع. ، زارع، ش.  و حاجی صادقیان، س. ۱۳۸۹. رویان زایی در m disciformeripleurosperT: تیپ جدید و نادر از رویان زایی. مجله زیست شناسی ایران، ۲۳: ۲۶-۳۴.

4. ربیعی، م.، عصری، ی.، حمزه، ب. و جلیلی، ع. 1388. فلور رویشگاههای Artemisia sieberi در ایران. مجله زیست شناسی ایران. 22: 660-645.

5. قهرمان، ا. 1373. کورموفیت­های ایران (جلد 4-1). مرکز نشر دانشگاهی. تهران

 

6. Arekal, G. D. 1963. Embryological studies in Canadian representatives of the tribe Rhinantheae and Scrophulariaceae. Canadian J. Bot. 41:267-305.

7. Cameron, B. G. and Prakash, N. 1994. Variations of the megagametophyte in the Papilionoidea. Advances in legume systematics Struct. Bot.  6: 97-115

8. Chaudhury, A. M., Koltunow, A., Payn, T., Luo, M., Tucker, M. R., Dennis, E. S. and Peacock, W. J. 2001. Control of early seed development. Annual review of cell and developmental biology. 17: 677-699.

9. Chehregani, A., Mohsenzadeh, F. and Tanaomi, N. 2011. Comparative study of gametophyte development in the some species of the genus Onobrychis: Systematic significance of gametophyte futures. Biologia. 66: 229-237.

10. Chehregani, A. and Mehanfar, N. 2008. New chromosome counts in the tribe Anthemideae (Asteraceae) from Iran. Cytologia. 73: 189-196.

11. Cichan, M. A. and Palser, B. F. 1982. Development of normal and seedless achenes in Cichorium intybus (Compositae). American J. Bot. 69: 885-895.

12. Davis, G. L. 1964. Embryological studies in the Compositae. IV. Sporogenesis, gametogenesis, and embrogeny in Brachycome ciliaris (Labill). Australian J. Bot. 12: 142-151.

13. Davis, G. L. 1968. Apomixis and abnormal anther development in Calotis lappulacea Benth. (Compositae). Australian J. Bot. 16: 1-17.

14. Funk, V. A., Susanna, A., Stuessy, T. and Bayer, R. (eds.), 2009. Systematics, Evolution and Biogeography of the Compositae. International Association for Plant Taxonomy, Washington D. C.

15. Funk, V.A., Bayer, R.J., Keeley, S., Chan, R., Watson, L., Gemeinholzer B., Schilling, E., Panero, J.L., Baldwin, B.G., Garcia-Jacas, N., Susanna, A. and Jansen, R.K. 2005. Everywhere but Antarctica: using a super tree to understand the diversity and distribution of the Compositae. Biol. Skr. 55: 343–374.

16. Gotelli, M. M., Galati, BG and Medan, D. 2008. Embryology of Helianthus annus (Asteraceae). Ann. Bot. Fennici. 45: 81-96.

17. Haig, D. 1990. New perspectives on the angiosperm female gameto- phyte. Bot. Rev. 56: 236-274.

18. Harling, G. 1951. Embryological studies in the Compositae: Anthemideae-Chrysantheminae. Acta Horticulture Bergiani. 16: 1-56.

19. Heywood, V.H. and Humphries, C.J. 1977. Anthemideae. Syst- ematic review. In: Heywood VH, Harborne JB, Turner BL, eds. The biology and chemistry of the Compositae, Vol. II. London, New York, San Francisco: Academic Press. pp851–898.

20. Hu, S.Y. 1982. Embryology of angiosperms. High Education Press, Beijing.

21. Huang, B. Q. and Russell, S. D. 1992. Female germ Unit: Organization, isolation and function. International Review of Cytology. 140: 233-292.

22. Johri, B. M., Ambegaokear, K. and Srivastava, P. S. 1992. Comparative Embryology of Angiosperms. Speringer-Verlag. Berlin. Germany.

23. Kapil, R. N. and Bhatnagar, A. K. 1981. Ultrastructure and biology of female gametophyte in flowering plants. Cytology. 70: 291–337.

24. Khan, A. L., Gilani, S. A., Fujii, Y. and Watanabe, K. N. 2008. Monograph on Inula britannica L. Mimatsu Corporation, Tokyo.

25. Lakshmi, S. P. and Pullaiah, T. 1979. Embryology of Senecio tenuifolius Burm. f. (Asteraceae). Taiwania.  32: 208-213.

26. Maheshwari, J. K. 1950. An introduction to the embryology of angiosperms. McGraw-Hill, New York.

27. Meric, C. 2009. Calcium oxalate crystals in some species of the tribe Inuleae (Asteraceae). Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 51: 105–110.

28. Meric, C. and Dane, F. 2004. Calcium oxalate crystals in floral organs of Helianthus annulus L. and H. tuberosus L. (Asteraceae). Acta Biologica Szegediensis. 48:19-23.

29. Pacini, E., Franchi, G. G., and Hesse, M. 1985. The tapetum: its form, function and possible phylogeny in Embryophyta. Plant System and Evolution. 149:155-185.

30. Pandey, P. B. 2004. A textbook of botany angiosperms, taxonomy, anatomy, embryology, Baraut., pp. 303-311.

31. Pullaiah, T. 1979. Embryology of Adenostemma, Elephantopus and Vernonia (Compositae). Botanisca Notiser. 32: 51-56.

32. Rangaswamy, V. and Pullaiah, T. 1986. Studies in the embryology of Senecio candicans Dc. (Compositae). J. Indian Botanical Society. 65: 509-512.

33. Richards A. J., 1997. Plant breeding systems. Chapman and Hall.

34. Shamrov, I. 1998. Ovule classification in flowering plants- new approach and concepts. Botanische Jahrbucher fur Systematik. 120: 37- 44.

35. Steil, W. N. 1950. Some Evidences for the Interaction of Tapetal and Sporogenous Cells in Certain Vascular Plants. Botanical Gazetti. 111: 300-306.

36. Torrell, M., Bosch, M., Martin, J. and Vallès, J. 1999. Cytogenetic and isozymic characterization of the narrow endemic species Artemisia molinieri (Asteraceae, Anthemideae): Implications for its systematic and conservation. Canadian J. Bot. 77: 51-60.

37. Vallès J., Garnatje, T., Garcia, S., Sanz, M. and Korobkov, A. A. 2005. Chromosome numbers in the tribes Anthemideae and Inuleae (Asteraceae) in Kazakhstan. Botanical J. Linean Society. 148: 77–85.

38. Vallès, J., Torrell, M., Garcia-Jacas, T., Vilatersana, N. and Susanna, A. 2003. The genus Artemisia and its allies: phylogeny of subtribe Artemisiinae (Asteraceae) based on nucleotide sequence on nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacers (ITS). Plant Biol. 5: 274-278.

39. Webb, M.C. and Gunning, B.E.S. 1990. Embryo sac development in Arabidopsisthaliana: Megasporogenesis, includingthe microtubular cytoskeleton. Sex. Plant Reprod. 3: 244-256.

40. Xiao, D. X. and Yuan, Z. 2006. Embryogenesis and seed development in Sinomanglietia glauca (Magnoliaceae). J. Plant Res. 119: 163–166.

41. Xue, C.Y. and Li, D.Z. 2005. Embryology of Megacodon stylophorus and Veratrilla baillonii (Gentianaceae): Descriptions and systematic.

42. Yurukova-Grancharova, P., Robeva-Davidova, P. and Vladimirov, V. 2006. Study on the embryology and mode of reproduction of selected diploid species of Hieracium (Asteraceae) from Bulgaria. Flora.  201: 668-675.

43. Zhao, Y. M., Zhang, M. L., Shi, Q. W. and Kiyota, H. 2006. Chemical constituents of plants from the Genus Inula. Chemical Biodiversity. 3: 371-384.