نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی

2 دانشگاه تبریز

چکیده

مطالعات مقایسه‌ای تکوین گل، صفات جدیدی را برای بررسی‌های سیستماتیکی فراهم می‌آورد. گل یخ (Chimonanthus praecox L.) به عنوان یک گیاه معطر، دارویی و زینتی به شمار می‌رود. در این پژوهش گل‌ها در اندازه‌های مختلف جمع‌آوری شدند و با استفاده از روش‌های متداول بافت‌شناسی مورد بررسی قرار گرفتند. جهت مطالعه نمونه‌ها، رنگ‌آمیزی با هماتوکسیلین و ائوزین صورت گرفت. نتایج مطالعات میکروسکوپی نشان داد که بساک‌ها دارای چهار کیسه گرده بودند و دیواره بساک 6-5 لایه‌ای است. سلول‌های لایه تپتوم چند‌هسته‌ای می‌باشد که نشان‌دهنده فعالیت متابولیسمی بالای آن‌هاست. در گل یخ تپتوم از نوع ترشحی، تتراد‌ها از نوع چهاروجهی و میکروسپورزایی از نوع هم‌زمان می‌باشد. همچنین در بررسی میکروسکوپی مشخص شد که شکوفایی بساک‌ها با ایجاد شکاف طولی صورت گرفته است. بررسی ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) نشان دادند که طول متوسط محور قطبی دانه گرده 4/38 میکرومتر است و تزئینات اگزین دانه گرده از نوع مشبک منفذ‌دار تشخیص داده شد. با بررسی بخش مادگی مشخص گردید که تخمدان گل یخ 12-9 برچه‌ای و حاوی تخمک خمیده و دوپوسته‌ای است که تتراد‌ها در آن به شکل خطی مرتب‌شده‌اند. تکوین کیسه رویانی از نوع علف هفت‌بند است. مطالعه ویژگی‌های گل مانند الگوی شکل‌گیری اندام‌ها در این گیاه می‌تواند در تشخیص گونه‌های هم‌خانواده موثر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Ontogeny of generative organs in Chimonanthus praecox L.

نویسندگان [English]

  • Kobra Ghorbani 1
  • parisa Jonuobi 1
  • ahmad Majd 1
  • Mina Kazemian 2

1 Kharazmi University

2 Plant science department,Natural science faculty,Tabriz university, Iran.

چکیده [English]

Comparative floral ontogeny provides new characters for systematics studies. Winter sweet (Chimonanthus praecox L.) is an aromatic, medicinal and ornamental plant. In the present study, the flowers were collected during different development stages and then, subjected to investigations through conventional histological methods. Samples were stained with Hematoxylin and Eosin. Results of microscopic studies have shown that anthers are tetrasporangiate. The anther wall composes 5-6 layers. The tapetum layer cells were multinuclear, indicating their high level of metabolic activity. Tapetum, tetrads and microsporogenesis are respectively secretory, tetrahedral and simultaneous types in Wintersweet. Anther dehiscence was completed through longitudinal splits. Through the inspection of pollen grains via SEM, it was revealed that the average length of polar axis of the pollen grains was 38.4 µm while the exine sculpture of pollen grains was identified as reticuloporait type. Through the investigation of the gynoecium it was revealed that winter sweet has 9-12 carpels that contain anatropous bitegmic ovules in which the tetrads are arranged in a linear form. The development of the embryo sac was of polygonum type.Studying flower characteristics such as organ formation can be useful in recognition of co-family species in this plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • anther layers
  • anatropous ovule
  • Embryo sac
  • Microscopic analysis
  • Secretory tepetum

بررسی اندام­های زایشی در گل یخ (Chimonanthus praecox L.)

کبری قربانی آسیابر1، پریسا جنوبی1، احمد مجد1 و مینا کاظمیان روحی2*

1 ایران، تهران، دانشگاه خوارزمی، دانشکده علوم زیستی، گروه زیست گیاهی

2 ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم طبیعی، گروه زیست گیاهی

تاریخ دریافت: 20/6/1398            تاریخ پذیرش: 17/9/1398

چکیده

مطالعات مقایسه‌ای تکوین گل، صفات جدیدی را برای بررسی‌های سیستماتیکی فراهم می‌آورد. گل یخ (Chimonanthus praecox L.) به عنوان یک گیاه معطر، دارویی و زینتی به شمار می­رود. در این پژوهش گل­ها در اندازه­های مختلف جمع­آوری شدند و با استفاده از روش­های متداول بافت‌شناسی مورد بررسی قرارگرفتند. جهت مطالعه نمونه‌ها، رنگ­آمیزی با هماتوکسیلین و ائوزین صورت گرفت. نتایج مطالعات میکروسکوپی نشان داد که بساک­ها دارای چهار کیسه گرده بودند و دیواره بساک 6-5 لایه­ای است. سلول­های لایه تپتوم چند­هسته­ای می­باشد که نشان‌دهنده فعالیت متابولیسمی بالای آن‌هاست. در گل یخ تپتوم از نوع ترشحی، تتراد­ها از نوع چهاروجهی و میکروسپورزایی از نوع هم‌زمان می‌باشد. همچنین در بررسی میکروسکوپی مشخص شد که شکوفایی بساک‌ها با ایجاد شکاف طولی صورت گرفته است. بررسی­ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) نشان دادند که طول متوسط محور قطبی دانه گرده 4/38 میکرومتر است و تزئینات اگزین دانه گرده از نوع مشبک منفذ­دار تشخیص داده شد. با بررسی بخش مادگی مشخص گردید که تخمدان گل یخ 12-9 برچه­ای و حاوی تخمک خمیده و دوپوسته‌ای است که تتراد­ها در آن به شکل خطی مرتب ‌شده‌اند. تکوین کیسه رویانی از نوع علف هفت­بند است. مطالعه ویژگی­های گل مانند الگوی شکل­گیری اندام­ها در این گیاه می­تواند در تشخیص گونه­های هم­خانواده موثر باشد.

واژه های کلیدی: تپتوم ترشحی، تخمک خمیده، دیواره‌های بساک، کیسه رویانی، مطالعات میکروسکوپی، Chimonanthus praecox.

* نویسنده مسئول، تلفن: 01132339263، پست الکترونیکی: [email protected]

مقدمه

 

گل یخ با نام علمی Chimonanthus praecox L. متعلق به خانواده Calycanthaceae می­باشد گیاه گل یخ درختچه­ای، دارای برگ‌های ساده و متقابل، بدون گوشوارک، دارای گل‌ها معطر منفرد، دوجنسی و منظم است و پرچم‌ها در این گیاه بر روی نهنجی پیاله‌ای شکل قرارگرفته‌اند (6). بلندی ساقه‌های گل یخ به 5/3-5/2 متر می‌رسد و برگ‌های آن در فصل زمستان می­ریزند (18). گیاه C. praecox به خاطر زمان گلدهی، رایحه معطر و شکوفه-های زیبایش بیش از 1000سال است که به‌عنوان یک گیاه زینتی کاشته می­شود (8و 12). اگرچه این گیاه بومی کشور چین می‌باشد و در نواحی زیر استوایی پراکنده ‌شده است، با وجود این کشت گل یخ در ایران و دیگر کشورها نیز رایج است (6). گل یخ در میان مردمان چین به‌عنوان یک گیاه دارویی شناخته‌شده است و از گل­های آن برای درمان تورم مفاصل، سرماخوردگی، سرفه، فشارخون، تهوع و تب استفاده می­شود (20). گل یخ غنی از ترکیبات فرار معطر است (6). مطالعات فیتوشیمیایی نشان داد که گل­های Chimonanthus سرشار از اسانس هستند درحالی که ریشه و دانه­های آن غنی از آلکالوئیدها با فعالیت ضد­قارچی هستند (18).

از قرن نوزدهم علم مطالعات تکوین گیاهی مکمل مطالعات تشریحی گیاهان شد. تکوین گیاهی منجر به فهم بهتر ساختار و عملکرد سلول­ها می‌شود (22). باتوجه به تنوع گونه‌های گیاهی اطلاعات تشریحی و تکوینی می‌توانند در طبقه‌بندی گیاهان نیز بسیار ارزشمند باشند (21). طبق مطالعات در تیره Calycanthaceae در مراحل اولیه نمو بساک در هر کیسه گرده یک گروه از سلول‌های زیر اپیدرمی تمایز یافته و با تقسیمات مماسی بافت هاگزا را به سمت درون و لایه‌های جداری را به سمت بیرون تولید می‌کنند (35). به دنبال تقسیمات میتوزی در توده سلول‌های هاگزایی که مرکز کیسه گرده را پر کرده است، سلول‌های مادر گرده ایجاد می‌شوند. طی فرایند میکروسپورزایی، به دنبال تقسیم میوز سلول مادر گرده، میکروسپورها درون اندام نر تشکیل می‌شوند (35). در تکوین مادگی در ابتدا تخمک‌ها به شکل برجستگی کوچک در جدار تخمدان پدیدار می‌شوند. پس از شکل‌گیری تخمک‌ها به دنبال رشد سریع یکی از سلول‌های خورش، سلول مادر مگاسپور تمایز می‌یابد و با اولین تقسیم میوزی دو سلول (دیاد) و با دومین تقسیم میوزی آن تتراد تشکیل می­شود (33). معمولاً سلول پایینی تتراد، به تقسیمات میتوزی ادامه می‌دهد و کیسه رویانی را می‌سازد. پس از تندش دانه گرده، لوله گرده روی کلاله نفوذ کرده و دو آنتروزوئید از خامه می­گذرد و به تخمدان می­رسد. در نهایت یکی از آنتروزوئید­ها با تخمزا ترکیب می­شود و سلول تخم را تشکیل می‌دهند (27).

باتوجه به اظهارات ژائو (2002) در خانواده Calycanthaceae سلول تخم با یک تقسیم عرضی دو سلول را تشکیل می‌دهد که سلول انتهایی و یک سلول قاعده‌ای ایجاد می‌شوند (33). در نهایت با ادامه تقسیمات، رویان شانزده سلولی و کروی شکل می‌گیرد. مرحله‌ی رویان کروی با تشکیل لپه‌ها در دو طرف مریستم رأسی ساقه، رویان قلبی را ایجاد می­کند و پس از تمایزات سلولی رویان اژدری و در انتها رویان لپه‌ای پدیدار می‌گردند (33). تخمک در گیاه گل یخ از نوع خمیده معرفی شده است. لو و ژیانگ (2010) آرایش تتراد را در گیاه گل یخ از نوع چهاروجهی (تتراهدرال) گزارش کرده­اند. باتوجه به اظهارات استدلر و همکاران (2007) ده برچه در گل یخ مشاهده شد.

شاخص‌های مربوط به گل مانند ریخت­شناسی، رنگ، ساختار و مراحل رویان­زایی دارای ارزش تاکسونومیکی به ویژه در سطح جنس می‌باشند (10). باتوجه به بررسی‌های مرجع­شناسی انجام‌شده اطلاعات کافی در مورد مراحل تکوینی اندام­های زایشی گل یخ در دسترس نیست لذا هدف از این پژوهش بررسی مراحل تکوینی دانه گرده با تأکید بر نمو دیواره بساک و نمو گامتوفیت ماده در گل یخ می‌باشد.

مواد و روشها

جمع­آوری نمونه: نمونه­های گل مورد استفاده در این پژوهش از باغ گیاه­شناسی مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع تهران در اندازه­های متفاوت جمع­آوری شدند و پس از تثبیت به مدت 18-14 ساعت در فیکساتور FAA، گذراندن مراحل آب‌گیری با درجات رو به افزایش الکل، شفاف­سازی با تولوئن و سپس قالب­گیری در پارافین، از نمونه‌ها برش‌هایی عرضی (ضخامت 10 میکرومتر) و طولی (8 میکرومتر) با دستگاه میکروتوم تهیّه گردید. در نهایت رنگ‌آمیزی نمونه‌ها با هماتوکسیلین-ائوزین برای مطالعه با میکروسکوپ نوری Olympus BX41 ساخت کشور آلمان انجام شد (23). برای هر مرحله حداقل 25 گل برش­گیری شد تا مناسب‌ترین نمونه‌ها انتخاب شوند. مطالعه ساختار و فراساختار دانه گرده: به‌منظور مطالعه فراساختار اگزین دانه گرده، پس از آب­گیری از گرده­ها به‌وسیله دستگاه خشک‌کننده و چسبانیدن گرده­ها بر روی پایه­های آلومینیوم، به‌وسیله واحد پوشش‌دهنده طلا، پوشش­دهی انجام شد. سپس با میکروسکوپ الکترونی نگاره مطالعه و عکس‌برداری صورت گرفت. روش نشاندن طلا physical vapor deposition، با دستگاه لایه­نشان sputter coater از نوع KYKY و مدل EM-3200 بود (23).

نتایج

میکروسپورزایی و بلوغ دانه‌های گرده: نمای کلی گل نشان داد که پرچم‌های گل یخ 6 عدد هستند (شکل 1- الف).

 

شکل 1- میکروسپورزایی و تشکیل گامتوفیت نر. (الف): نمایی از مادگی گل یخ با استرئو میکروسکوپ. (ب): برش عرضی غنچه گل، دایره آبی حجره بساک و دایره سبز بخش رابط را نشان می­دهد که با ستاره سفید مشخص شده است. و فلش قرمز یکی از تخمدان­ها را نشان می دهد. (ج): برش طولی از بساک گل یخ. فلش نشان‌دهنده سلول‌های مادر گرده با دیواره کالوزی است. (د): مرحله تتراد میکروسپور را نشان می‌دهد و همچنین لایه تپتوم نیز مشخص است، Tep: تپتوم، Tet: تتراد.

در برشی که از پرچم غنچه گل با اندازه 5/2 میلی‌متری گرفته شد، در درونی­ترین قسمت بساک سلول­های مادر میکروسپور با سیتوپلاسم متراکم و هسته واضح در کنار هم قرارگرفته بودند. همچنین دیواره کالوزی در پیرامون سلول مادر میکروسپور قابل‌مشاهده است (شکل1-ج). باتوجه به شکل 1-د، تتراد حاصل از تقسیم میوز سلول مادر میکروسپور و دیواره کالوزی در اطراف آن‌ها و آرایش چهاروجهی به‌وضوح قابل‌تشخیص هستند. درنهایت با ازبین رفتن دیواره کالوزی، میکروسپور­های آزاد و جدا از هم با هسته مشخص در حفره کیسه گرده پراکنده شدند. واکوئله شدن میکروسپور­ها و افزایش اندازه آن‌ها نیز با توجه به شکل 2-الف قابل‌ملاحظه است، به‌طوری‌که واکوئله شدن در برخی از میکروسپور­ها، هسته را به موقعیت کناری جابه‌جا کرده است (شکل 2-الف). پس از این مرحله، نمو میکروسپور با انجام تقسیم میتوزی هسته کامل شده است که منجر به تشکیل دانه گرده بالغ با یک هسته رویشی (اندازه بزرگ‌تر) و یک هسته زایشی کوچک‌ گردید (شکل 2-ب).

 

شکل 2- تشکیل دانه گرده بالغ. (الف) واکوئله و کم تراکم شدن سیتوپلاسم میکروسپور های رهاشده که هسته‌ی میکروسپورها موقعیت کناری پیدا می‌کند، (ب) دانه گرده با دو هسته رویشی بزرگ و زایشی کوچک، Vc: هسته رویشی، Gc: هسته زایشی.

نمو دیواره­ها و شکوفایی بساک: باتوجه به شکل 3-الف، بساک‌ها در گل یخ دارای چهار کیسه گرده هستند و همچنین شکل 3-ب نشانگر لایه‌های دیواره بساک در مرحله مادر میکروسپور از سمت بیرون به درون به‌‌ترتیب زیر می‌باشد:

اپیدرم که بیرونی‌ترین لایه بساک گل یخ را تشکیل می‌دهد و از سلول­های چندوجهی و پهن ساخته شده است. در زیر اپیدرم، سلول‌های لایه مکانیکی قرارگرفته‌اند و پس از آن دو ردیف سلول­های لایه میانی با اندازه کوچک‌تر قرار دارند. درست در زیر لایه میانی، سلول­های بزرگ لایه مغذی یا تپتوم با سیتوپلاسم متراکم و رنگ‌پذیری بیشتر قرارگرفته‌اند که از دیواره کمی فاصله دارند (شکل 3-ب). برخی از سلول‌های تپتوم دو هسته‌ای و برخی هم سه هسته‌ای مشاهده شدند (شکل3-ج).

 

 

 

شکل 3- نمو دیواره بساک، (الف): بساک با چهار کیسه گرده، (ب): لایه‌های دیواره بساک شامل اپیدرم، لایه مکانیکی دو لایه میانی و لایه تپتوم، (ج): سلول‌های دو هسته‌ای و سه هسته‌ای لایه تپتوم، فلش­ها نشانگر چند هسته­ای بودن لایه تپتوم است، E : اپیدرم، Ent: لایه مکانیکی، MI: لایه میانی، Tep: تپتوم، PMC: سلول مادر گرده.

به‌تدریج دیواره جداکننده بین کیسه‌های گرده تجزیه‌شده و ادغام دو کیسه گرده صورت گرفت (شکل4-الف). سلول­های لایه مکانیکی در این مرحله شروع به کشیده شدن کردند، در برخی نقاط لایه میانی پابرجا و در برخی نقاط بقایایی از آن یافت می‌شود و اثراتی از تپتوم نیز مشاهده گردید (شکل4-ب). درنهایت طی بلوغ دانه‌های گرده در کنار تجزیه بیشتر لایه‌های میانی، تپتوم و دیواره جداکننده بین کیسه‌های گرده، همچنین دخالت عوامل بیرونی، دیواره بساک به روش طولی شکافته شده و دانه‌های گرده بالغ رها شدند (شکل4-ج). در این مرحله لایه اپیدرمی اندکی تحلیل رفته، ترکیبات دیواره­ای به شکل U در لایه مکانیکی به‌خوبی قابل‌تشخیص می‌باشد. همچنین هسته­ها هنوز در برخی از سلول­های لایه مکانیکی دیده می‌شوند (شکل4-د).

 

شکل 4- شکوفایی بساک گل یخ. (الف): مربع آبی تجزیه شدن لایه جداکننده بین کیسه­های گرده را نشان می‌دهد. (ب): یکی شدن کیسه‌های گرده و تحلیل رفتن لایه میانی و بقایای تپتوم. (ج): شکوفایی طولی بساک. مربع آبی نشانگر بزرگ‌تر کردن این ناحیه در تصویر (د) است. (د): لایه مکانیکی بساک در مرحله شکوفایی. ترکیبات دیواره‌ای به شکل U در لایه مکانیکی دیده می‌شود و با فلش نشان داده‌شده است. E: اپیدرم، Ent: لایه مکانیکی، Tep: تپتوم.

بررسی فراساختار دانه گرده: با بررسی‌های دانه گرده بالغ با میکروسکوپ الکترونی نگاره، آراستار سطح اگزین به‌صورت مشبک منفذدار تشخیص داده شد. دانه گرده سه شیار در محور استوایی دارد (شکل5-ج). طول متوسط محور قطبی دانه گرده 4/38 میکرومتر و طول متوسط شیار 6/34 میکرومتر (شکل 5-الف) و طول متوسط محور استوایی 19 میکرومتر(شکل 5-ب)، و متوسط قطر منافذ اگزین بین221 تا 384 نانومتر تعیین گردید (شکل5-د).

 

شکل5- نمایی از دانه گرده با میکروسکوپ الکترونی نگاره. (الف وب) نمای استوایی از دانه گرده و اندازه طول و عرض آن را نشان می‌دهد. (ج): سه شیاری بودن دانه گرده دو شیار در تصویر با فلش مشخص است و شیار سوم در موقعیت پشتی قرار گرفته است. (د): این تصویر آراستار مشبک و اندازه‌های قطر چاله‌های آن را نشان می‌دهد.

تکوین اندام زایشی ماده: مادگی در گل یخ فوقانی و جدا برچه‌ای است (شکل6-الف). برش عرضی نشان داد که برچه‌ها به تعداد زیاد (9 تا 12عدد) با نظم مارپیچی در تخمدان قرار داشتند (شکل 6-ب). پریموردیوم تخمک به‌صورت برآمدگی کوچکی در جفت ایجاد شد و به‌تدریج طرح اولیه تخمکی شکل گرفت. طرح اولیه تخمکی، خمیدگی را از همان مراحل ابتدایی نمو مادگی نشان می­دهد. سلول مادر مگاسپور با اندازه بزرگ و سیتوپلاسم متراکم به‌خوبی از سایر سلول­های خورش قابل‌تشخیص است (شکل 6-ج). با انجام تمایز سلولی، پریموردیوم پوسته تخمکی تخمک جوان شکل گرفت (شکل 6-د) گسترش پوسته تخمکی نیز در مادگی گل یخ قابل‌ملاحظه است (شکل 7-الف).

 

شکل 6- شکل‌گیری طرح اولیه تخمک. (الف): برش عرضی از مادگی که 9 برچه را نشان می‌دهد. (ب): برش عرضی از  مادگی که 12 برچه دارد و نظم مارپیچی برچه‌ها با خط آبی نشان داده شده است. (ج): طرح اولیه تخمکی. (د) تشکیل پوسته تخمک بر روی طرح اولیه تخمکی، فلش‌ها شکل‌گیری پوسته را نشان می‌دهند. Ii: پوسته داخلی، Mmc: سلول مادر مگاسپور، Oi: پوسته خارجی، Ow: دیواره تخمدان.

شکل7-ب نشان می‌دهد که پوسته‌ها، سفت (میکروپیل) و بند ایجاد شده­اند و همچنین مشخص است که تخمک از نوع خمیده بوده و تخمک‌ها با تمکن کناری درون تخمدان قرار گرفته‌اند (شکل 7-ب). باتوجه به شکل 7-ج، چهار سلول تتراد از مادر مگاسپور ایجاد شدند. بررسی تعداد زیادی از برش­ها مشخص کرد که تتراد­ها در گیاه گل یخ از نوع خطی هستند (شکل 7-ج).

 

شکل7- تمایز تخمک. (الف): گسترش پوسته تخمکی بیرونی را نشان می‌دهد. (ب): تخمک تمایزیافته (ج): فلش تتراد خطی را نشان می‌دهد. Ii: پوسته داخلی،Mi: سفت، Oi: پوسته خارجی، Tet: تتراد.

از چهار مگاسپور تشکیل شده طی تقسیم میوزی مادر مگاسپور (شکل 8-الف)، سلول باقی­مانده یا مگاسپور عملکردی نهایتاً به کیسه رویانی تحول می‌یابد (شکل 8-ب). هسته سلول بنیادی کیسه رویانی طی گذراندن چند تقسیم میتوزی 8 هسته هاپلوئید و کیسه رویانی هشت هسته‌ای را تشکیل می‌دهد که فقط تعدادی از هسته‌های آن مشخص است (شکل 8-ج). با رشد طولی کیسه رویانی و جابه‌جایی هسته­ها، سلولی شدن در کیسه رویانی رخ می‌دهد و کیسه رویانی بالغ تشکیل می­گردد. فقط سلول‍های متقاطر یا آنتی پودها که اندازه بزرگی دارند و در قطب بنی قرارگرفتند قابل‌رؤیت هستند (شکل 8-د).

 

شکل 8- مراحل تکوین کیسه رویانی. (الف) چهار سلول مگاسپور با فلش نشان داده شده است. (ب) کیسه رویانی. ج) فلش‌ها تعدادی از هسته‌های کیسه رویانی را نشان می‌دهند. د) سلولی شدن کیسه رویانی. سلول‌های متقاطر در شکل د با فلش نشان داده شده‌اند.

بحث و نتیجه گیری

پژوهش حاضر نشان داد که بساک­های گل یخ دارای چهار کیسه گرده بودند و دیواره بساک 6-5 لایه­ای بوده است. سلول­های لایه تپتوم چند­هسته­ای می­باشد. در گل یخ تپتوم از نوع ترشحی، تتراد­ها از نوع چهاروجهی و میکروسپورزایی از نوع هم‌زمان می‌باشد. همچنین در بررسی میکروسکوپی مشخص شد که شکوفایی بساک‌ها با ایجاد شکاف طولی صورت گرفته است. طول متوسط محور قطبی دانه گرده 4/38 میکرومتر است و تزئینات اگزین دانه گرده از نوع مشبک منفذ­دار تشخیص داده شد. در میکروسپورزایی طی مراحل نموی سلول­های هاگزا به سلول­های مادر گرده تمایز پیدا می­کنند. در نتیجه میوز، سلول­های تتراد به وجود می­آیند و با دیواره ویژه کالوزی پوشیده می­شوند (17). این دیواره تترادها را عملاً از هم جدا نگه می­دارد با این کار سلول­های در حال تقسیم از بر هم‌ کنش‌های احتمالی با سلول­های مجاور مصون می­مانند (19). تشکیل و پایداری این دیواره، همچنین نقش آن با یافته­های دانگ و همکاران (2005) هم سویی دارد. تصور می‌شود دیواره کالوزی نقش مهمی را در تعیین ساختار و طرح سطحی پیش اگزین ایفا می‌کند (11). مطالعات چنارف (1931) در مورد تقسیم هم‌زمان تیره‌های هم راسته گل یخ در شکل‌گیری تتراد حاصل از مادر گرده تأییدی بر مشاهدات این تحقیق می‌باشد. بر اساس جهت‌گیری دیواره کالوزی میکروسپور در تتراد، انواع مختلف تتراد در گیاهان مشاهده می‌شود. تتراد در گیاه گل یخ از نوع چهاروجهی (تتراهدرال) است (19). مطالعات در خانواده Lauraceae (همراسته گل یخ) آرایش چهاروجهی تتراد را برای جنس‌های Cassytha، Cryptocarya و Beilschmiedia گزارش کرده است (15). تتراسپور­ها در زمان نزدیک به رهایی دارای سیتوپلاسم غیر واکوئله متراکم با یک هسته واضح در مرکز هستند. در این پژوهش افزایش حجم میکروسپورها پس از رهایی قابل‌مشاهده است که به دنبال آبگیری و واکوئله شدن سیتوپلاسم رخ می­دهد (32). گسترش سیستم واکوئلی باعث تغییر موقعیت هسته از بخش مرکزی به بخش کناری می­شود (32). مشاهدات این پژوهش در میکروسپورزایی گل یخ با گزارش‌های یانگ و ویلسون (2004) در راسته Laurales نیز هم سویی دارد. بررسی­ها بر روی بساک گل یخ نشان داد که بساک دارای چهار کیسه گرده با تقارن دو طرفی می‌باشد (4). دیواره بساک قبل از بلوغ دارای پنج تا شش لایه شامل یک لایه اپیدرمی، یک لایه مکانیکی، دو لایه میانی و یک تا دو لایه تپتوم است که به‌عنوان یک مخزن انرژی در مجاورت بافت سلول­های مادر گرده و سرانجام در تمایز گامتوفیت عمل می­کند (13). هئو و همکاران (2004) نیز چنین ساختمانی را در دیواره بساک در خانواده Gomortegaceae متعلق به راسته‌ی Laurales مشاهده نمودند (8).

سلول­های لایه تپتوم ممکن است چندهسته­ای ‌شوند (1). افزایش تعداد لایه­های تپتوم در بساک اعضای برخی تیره‌ها احتمالاً پس از ویژه شدن تپتوم به‌عنوان یک بافت رخ می‌دهد (17). دولایه‌ای شدن تپتوم در گیاهان موجود در راسته Laurales گزارش شده است و با نتایج این تحقیق هم سویی دارد (29). ازآنجایی‌که سلول­های لایه تپتوم در مراحل ابتدایی نمو بساک و دانه­های گرده در جای خود ثابت باقی مانده اند، می‌توان اظهار داشت که در گل یخ تپتوم از نوع ترشحی است که مشاهدات مشابه هئو و همکاران در سال 2004 می‌تواند تأییدی بر نتایج حاصل باشد. اولین تقسیم میکروسپور یک میتوز نابرابر است که موجب تشکیل دو سلول متفاوت (زایشی و رویشی) ازنظر ریختی و عملکردی می‌شود (1). ویژگی مشخص اولین تقسیم، موقعیت و جهت‌یابی دوک تقسیم است که به‌وسیله موقعیت مشخص و ثابت میکروسپورها نسبت به لایه­های جانبی دیواره تعیین می‌شود (16). سلول زایشی و رویشی حاصل به‌وسیله غشا از یکدیگر جدا می‌شوند (7). شکوفایی بساک با تکوین دانه گرده هماهنگ است (2). لایه مکانیکی به فرایند شکوفایی در این مرحله کمک می‌کند. در ابتدا دیواره بین دو کیسه گرده تحلیل می‌رود و دو کیسه گرده، یکی می‌شوند (30). خشکی لایه مکانیکی، چروکیدگی متمایزی را در بخش‌های ضخیم و غیرضخیم دیواره‌ی سلول سبب می‌شود و یک فشار خارجی را به وجود می‌آورد که منجر به انقباض دیواره‌ی بساک و باز شدن کامل استومیوم می‌گردد تا به رهایی گرده کمک کند (30). همچنین ضخیم­شدگی­های فیبری در شکفتگی بساک نقش کمکی ایفا می‌کند (30). گزارش­های کاملینا (1998) ضخیم شدگی­های فیبری را در خانواده Calycanthaceae تائید می‌کنند. با بررسی بخش مادگی مشخص گردید که تخمدان حاوی تخمک خمیده و دوپوسته‌ای است که تتراد­ها در آن به شکل خطی مرتب‌شده‌اند. مادگی در
C. praecox جدا برچه و با برچه‌هایی به تعداد 12-9 است. باتوجه به اظهارات استدلر و همکاران (2007)، هشت تا ده برچه در گل یخ مشاهده شد. مطالعات میکروسکوپی پژوهش حاضر نشان داد که برچه­ها به‌طور مجزا و با نظم مارپیچی بر روی نهنج مخروطی قرار گرفته­اند که این مشاهدات با نتایج استدلر و همکاران در سال 2007 مطابقت دارد. تخمک در گیاه گل یخ از نوع خمیده است که با گزارش‌های ژائو در سال 2002 بر روی C. praecox هم سویی دارد. با رشد پریموردیوم تخمک طرح اولیه تخمکی ایجاد می­شود. در طرح اولیه تخمکی یکی از سلول­ها با رشد و افزایش حجم خود از سایر سلول­ها تمایزیافته و سلول آرکئوسپوری را ایجاد می­کند (1). سلول­های اطراف آن پوسته­های تخمک و بافت خورش را می­سازند (5). تکوین پوسته­های تخمک از قاعده پریموردیوم آغاز می‌شود و سپس رأس آن را در بر می گیرد و میکروپیل (سفت) را به وجود می­آورد (3). مشاهدات این تحقیق با گزارش‌های ویارت در سال 2012 در مورد تیره Calycanthaceae هم‌خوانی دارد. نتایج این پژوهش نشان داد در گونه مورد مطالعه تتراد مگاسپورها از نوع خطی است. ژائو سال 2002 در C. praecox تتراد خطی را گزارش کرده است. مطالعات شائو و یوآن (2006) نشان می دهد که معمولاً یکی از سلول‌های تترادی باقی می­ماند و سلول مادر کیسه رویانی را به وجود می‌آورد. این سلول به‌سرعت رشد کرده و پس از سه تقسیم میتوزی متوالی تشکیل کیسه رویانی هشت هسته­ای را می­دهد. سپس هسته‌ها مکان­یابی می‌کنند و پس از آن جداربندی هر هسته به همراه مقداری سیتوپلاسم صورت می‌گیرد.  ژو و همکاران (2007) نوع کیسه رویانی را در گل یخ از نوع علف ­هفت­بند گزارش کرده‌اند. طبق مطالعات دروس و کولتونو (2011) در تکوین گامتوفیت ماده خانواده Calycanthaceae، هنگام لقاح یکی از هسته‌های آنتروزوئید با هسته ثانویه ترکیب می­شود و آندوسپرم را ایجاد می­کند (26). آندوسپرم رویان را احاطه کرده و طی نمو رویان مواد غذایی موردنیاز آن را تأمین می­کند. هسته دیگر آنتروزوئید با هسته تخمزا ترکیب می‌شود و سلول تخم را به وجود می‌آورد (1).

به‌طورکلی نتایج نشان داد که آرایش گل در این گیاه چرخه‌ای بوده و مادگی دارای برچه‌های مجزا و متعدد است و تمکن در آن به‌صورت کناری دیده می­شود. همچنین نوع کیسه رویانی در گل یخ از نوع تک­اسپوری می‌باشد. ازآنجایی‌که گل یخ یکی از گیاهان دارویی و زینتی به شمار می­رود و از طرفی این گیاه سال‌ها در ایران نیز کاشته می‌شود، به‌منظور درک بهتر سلول‌شناسی در بخش اندام‌های زایشی، مطالعات گسترده‌تر در زمینه مولکولی در تکوین دانه گرده و گامتوفیت ماده در گیاه گل یخ پیشنهاد می‌گردد.

سپاسگزاری

از همکاری صمیمانه مسئولان آزمایشگاه تکوین گیاهی گروه گیاهی دانشگاه خوارزمی سپاسگزاری می­شود.

1-چهرگانی راد، ع.، زارع، ش.، و حاجی صادقیان، س.، 1388. رویان‌زایی در Tripleurospermum disciforme: تیپ جدید و نادر از رویان‌زایی، مجله زیست‌شناسی ایران، جلد 23، شماره 1، صفحات 320-329.
2-چهرگانی راد، ع.، محسن زاده، ف.، و صالحی، ه.،1390. مطالعه تکوین اندام‌های زایشی (پرچم و تخمک) Achilleabieberestinii afan ، زیست‌شناسی تکوینی، سال سوم، شماره 10، صفحات 74-63.
3- رودال، پ. ج.،1390. تشریح گیاهان گل‌دار (مقدمه‌ای بر ساختار و تکوین)، ترجمه آقاخانی، ح.، و قاسم‌خانی، م.، مرکز نشر دانشگاهی، جلد ۱، صفحه ۵۶-۶۵.
4- سیمپسون، م. ج.، 1392. سیستماتیک گیاهی، ترجمه قهرمانی نژاد، ف.، پویان، پ.، حسینی، ا.، صادقی، ن.، فریدون فر، س.، طهماسبی، ا.، خلیلی، ز.، سیاه رضایی، ف.، و پژوهان مهر، م.، انتشارات خانه زیست‌شناسی، جلد ۱، صفحه ۲۴-۵۴.
5- محجل کاظمی، ا.، کاظمیان روحی، م.، مجیدزاده، ف.، و علی­اصغرپور، م.، 1398. بررسی بافت شناختی و سیتوشیمیایی مراحل مختلف رویانزایی گیاه قیچ. پژوهش­های گیاهی (مجله زیست­شناسی ایران)، دوره 32، شماره 2، صفحات 296-307.
6- مظفریان، و.، 1390. رده‌بندی گیاهی، کتاب دوم، دولپه‌ای‌ها، انتشارات امیرکبیر تهران، صفحه 86-95.
7- کلیج، ص.، و کاظمیان روحی.، م. 1396. جوانه­زنی دانه و تغییرات‌ آناتومی گیاه کنجد تحت تاثیر نانو‌ذرات نقره، پژوهش­های گیاهی (مجله زیست­شناسی ایران)، دوره 30، شماره 4، صفحات 899-909.
 
8- Azuma, H., Toyota, M., and Asakawa, Y., 2005. Floral scent chemistry and stamen movement of Chimonanthu preacox (L.) Link (Calycanthaceae), Acta Phytotaxonomica et Geobotanica, 41,pp:35-42.
9- Drews, G., and Nand Koltunow, A. M., 2011. The Female Gametophyte, American Society of Plant Biologists, PP: 6-24.
10- Dong, X., Hong, Z., Siraramakishnan, M., Mahfouz, M., Werma, D. P. S., 2005. Callose synthase (cals5) is required for exine formation during microgametogenesis and for pollen viability in Arabidopsis, JournalThe plant , 42, PP: 315-328.
11- Elsa, C., Beatriz, G., and Galatib, M., 2012. Ultra structural study of pollen and anther development in Luehea divaricate (Malvaceae, Grewioideae) and its systematic implications: Role of tapetal transfer cells, orbicules and male germ unit. Flora, 207, PP: 888– 894.
12- Farsam, H., Amanlou, M., Taghi Cheetazo, N., Amin, G. R., and Salehi Sormaghi, M. H., 2007. Essential oil constituents of Chimonanthus fragrans flowers population of Tehran, Daru, 15(3), PP: 129 – 131.
13- Galati, B. G., Zarlavsky, G., Rosenfeldt, and Gotelli, M., 2012. Pollen ontogeny in Magnolia liliflora desr, Plant systematics evolution, 298, PP: 527-534.
14- Heo, K., Kimoto, Y., Riverosom, M., and Tobe, H., 2004. Embryology of Gomortegaceae (Laurales): characteristiscs and chacter evolution. J Plant Ras. 117, PP: 221-228.
15- Heo, K., Werff, H, V., and Tobe, H., 1998. Embryology and relationships of Lauraceae (Laurales), Bot Journal Linn Soc, 126, PP: 295–322.
16- Hesse, M., Halbritter, H., Zetter, R., Weber, M., Buchner, R., Frosch-Radiv, A., and Ulrich, S., 2008. Pollen terminology an illustrated handbook, Springer wien newyork.
17- Kamelina, O. P., 1981. Family calycanthaceae. PP: 69-74. In T, B, Batygina and M. S., Yakovlev(eds), Comparative Embryology of Flowering plant, Witeraceae-Juglandaceae, Nauka, Leningard, Russia.
18- Kozomara, B., Vinterhalter, B., and Radojevi, L. j., 2008. In vitro propagation of Chimonanthus praecox (L.), a winter flowering ornamental shrub. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant, 44, PP: 142- 147.
19- Lu, J. G., and Xiong, G., 2010. Pollen grain characteristics under SEM for classification of Chimonanthus praecox cultivars, Journal of nahjing forestry university, 26, pp:136-145.
20- Lu, J., Zhang, S. H., Chu, L., Zhou, F. J., 2012. Chemical composition, antioxidant and antimicrobial activity of the extracts of the flowers of the Chinese plant Chimonanthus praecox, Natural Product Research, 26, PP: 1363–1367.
21- Maiti, R., Satya, P., Rajkumar, D., and Ramaswamy, A., 2012. Crop Plant Anatomy, PP: 1-3.
22- Ray F., Evert, 2006. Esau's plant anatomy, Wiley, PP: 1-3.
23- Sanderson, J. B., 1994. Biological Microtechniques, Londan, Oxford press.
24- Schnarf, K., 1931. Vergleichende Embryologie der Angiospermen, Berlin: Borntrager, 354 p.
25- Staedler, Y. M., Weston, P. H., and Endress, P. K., 2007. Floral Phyllotaxis and Floral Architecture in Calycanthaceae (Laurales), International Journal of Plant Sciences, 168(3), PP: 285–306.
26- Teryokhin, F, S., Yakorler, M, S., and Nikitichera, Z, T., 1975. The development of microsporangium, pollen grains, ovule and embryo sac in Cynomorium songaricum Rupr. (cynomoriaceae), Bot, Journal. 60(2), PP: 153-162.
27- Ueyama, Y., Hashimoto, S., Nii, H., and Furukawa, K., 1990. The volatile constituents of the flower concrete of chimonanthus praecox Link, from china, Journal Flavour and fragrance, 5, PP: 85 - 88.
28-Wiart, C. H., 2012. Medicinal plant of China, Korea and Japan, Pharmaceutical products china publication, v2, pp; 55-59.
29- Wilson, Z., yang, A., 2004. Plant gametogenesis: conservation and contrasts in development, 128, PP: 483-492.
30- Wilson, Z., Song, J., Taylor, B., and Yang, C., 2011. The final split: the regulation of anther dehiscence. Journal of Experimental Botany, 62(5), PP: 1633–1649.
31- Xiao, D. X., and Yuan, Z., 2006. Embryogenesis and seed development in Sinomanglietia glauca (Magnoliaceae), Journal of Plant Research, 119, PP: 163-166.
32- Yang, X., Zhang, H., Guo, W. Z., Zheng, Y., Miao, H., Wei, L., and Zhang, T., 2008. Ultrastructure in Microspore Abortion of Genic Male Sterile Line in Sesame (Sesamum indicum L.), Acta Agronomica Sinica, 34, PP: 1894–1900.
33- Zhao, W. J., 2002. Study on the sporogenesis and formation on of gametophytesin Chimonanthus praecox Link, Master thesis Huazhong Agricultural University, chapter 4, pp:52-59.
34- Zhou, M. Q., Zhao, K. G., and Chen, L. Q., 2007. Genetic diversity of Calycanthaceae accessions estimated using AFLP markers. Scientia Horticulturae, 112, PP: 331–338.
35- Zhou, S., Renne, S., and Wen, J., 2006. Molecular phylogeny and intra- and intercontinental biogeography of Calycanthaceae, Mol Phylogenet Evol, 39, PP: 1–15.