Document Type : Research Paper
Authors
1 Assistant Prof., Department of Biology, Faculty of Basic Science, Malayer University, Malayer, Iran
2 Researcher, Department of Biology, Faculty of Basic Science, Malayer University, Malayer, Iran. S.nouri90@basu.ac.ir
3 Researcher, Faculty of life Sceinces and Biotecnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
4 Assistant Prof., Faculty of life Sceinces and Biotecnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
Abstract
Abstract:
In order to evaluate the taxonomy of seven species of the genus Verbascum L. (Scrophulariaceae) morphological data (quantitative and qualitative) of 15 populations from Iran, were selected to reconstruct their relationships based on molecular data (nrDNA ITS). The morphological results showed high polymorphism intra and inter the populations of species and inter species and molecular data could only show the separation of species with limited distribution. The presence of different populations of V. pseudodigitalis with wide distribution range (Kermanshah Provinceto Fars Province) in different parts of the phylogenetic tree and inter other species of the genus indicated the variety of characters and adaptation of the plant in different ecological conditions The presented data was not able to separate the species of this genus without overlapping, which might be due to an aneuploidy, polyploidy, high percentage of polymorphism and hybridization of species.
Keywords: Polymorphism, hybridization, morphology, Verbascum L., nrDNA ITS.
Keywords
Main Subjects
مطالعه تاکسونومیکی هفت گونه از جنسVerbascum L. (Scrophulariaceae) بر اساس داده های مولکولی و ریختشناسی در ایران
نیره اولنج1*، ثمینه نوری1، فاطمه حیدری2 و زینب شریعتمداری2
1 ایران، همدان، دانشگاه ملایر، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی
2 ایران، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم و فناوری زیستی
تاریخ دریافت:8/3/99 تاریخ پذیرش: 27/9/99
چکیده
بمنظور ارزیابی سیستماتیکی برپایه دادههای ریختشناسی کمی و کیفی، 15 جمعیت از هفت گونهی جنس (Scrophulariaceae)Verbascum L. در ایران، انتخاب و بازسازی روابط خویشاوندی بر اساس دادههای مولکولی
(nrDNA ITS) انجام شد. نتایج ریختشناسی، پلیمورفیسم بالایی را درون و بین جمعیتهای هر گونه و بین گونههای این جنس نشان داد. دادههای مولکولی نیز تنها توانست جدایی گونههای با پراکنش محدود را مشخص کند. حضور جمعیت های مختلف V. pseudodigitalis با دامنه پراکنش وسیع (استان کرمانشاه تا استان فارس) در قسمت های مختلف درخت فیلوژنی و ما بین سایر گونههای جنس نشاندهنده تغییر پذیری صفات و سازگاری گیاه با شرایط اکولوژیکی مختلف است. لازم به ذکر است که طبقه بندیهایی که تاکنون ارائه شده است، قادر به جداسازی گونههای این جنس از یکدیگر نبوده است، که علت این پدیده را میتوان در فراوانی آنیوپلوئیدی، پلیپلوئیدی، درصد بالای پلیمورفیسم و دورگگیری گونههای جنس مورد مطالعه دانست.
واژههای کلیدی: پلیمورفیسم، دورگگیری، ریختشناسی، Verbascum L.,nrDNA ITS
* نویسنده مسئول، تلفن: 08132355338 ، پست الکترونیکی: n.olanj60@gmail.com
مقدمه
بر اساس سیستم APG IV، تیره Scrophulariaceae با بیش از 5851 گونه و 316 جنس، پرگونهترین تیره راستـه Lamiales بشمار میآید. تاکنون دانشـمندان زیادی به بررسی مشکلات سیستماتیکی این تیره پرداختهاند و بر اساس تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک مولکولی با کمک مارکرهایی نظیر rbcL وndhF، چندنیایی بودن این تیره را تأیید نمودهاند [4، 15، 30، 42]. گیاهان این تیره در اغلب نواحی کره زمین پراکنش دارند. البته جنسهای بزرگ این تیره نظیر Verbascum L. و.Scrophularia L، که کلاد خواهری یکدیگر نیز در نظر گرفـته میشوند، بیشتر در نواحی سرد و معتدل شمالی پراکندهاند [5، 30].
درگذشته دو جنس Verbascum و Celsia بهمراه چند جنس کوچک دیگر بر اساس ویژگیهایی نظیر تعداد پرچم و پوشش کرکی از یکدیگر جدا شده بودند، اما امروزه این جنسها با یکدیگر ادغام شدهاند و در قالب جنسی واحد با عنوان Verbascum در نظرگرفته شدهاند. مرکز اصلی تنوع این جنس کشور ترکیه است [11، 16، 24] و در کشـورهای ایران، عراق و پاکستان نیـز تنوع چشمگیری دارد [17، 18، 37]. گلماهورVerbascum) ) در ایران دارای 45 گونه است که اخیراً نیز گونههای جدیدی از آن به تاکسونهای معرفی شده پیشین افزوده شده است [33، 38]. از میان گونههای گزارش شده از کشور ایران، 20 گونه (7/47%) اندمیک بوده و در اغلب نقاط، به جز منطقه رویشی نوبو- سندی، و بویژه در استانهای شمال غربی (48% گونهها) پراکنش دارد [36]. دورگگیری در این جنس بوفور مشاهده میشود، بطوریکه چهار گونهی دورگ در ایران [17] و بالغ بر 129 گونه در ترکیه شناسایی شده و اخیراً حدودا 8 گونه جدید، 6 گونه دورگ و 5 گونه گزارش جدید به این لیست افزوده شدهاست [10، 16، 19، 20، 31، 40، 43].
بدلیل ارائه طبقهبندیهای متفاوت برای جنس Verbascum و مشخص نبودن محدوده دقیق گونهها در این جنس، پژوهش حاضر با اهدافی نظیر شناسایی دقیقتر گونهها، تعیین محدوده گونهها و روشن شدن برخی ابهامات تاکسونومیک و کمک به ارائه سیستم طبقهبندی کارآمدتر انجام شد. در این مطالعه با اقتباس از کار موربک [25، 26،27 ،28 ] (بدلیل کامل بودن تقسیمبندی وی در بین ردهبندیهای فلورستیک ارائه شده) برخی جمعیتهای گونههای گل منفرد گلماهور بررسی شد، و بمنظور نشان دادن دامنه وسیع تنوع صفات بین جمعیتهای یک گونه (با پراکنش وسیع) بررسی فیلوژنتیک درون گونهای V. pseudodigitalis صورت گرفت. همچنین با استفاده از نشانگر مولکولی nrITS روابط فیلوژنی جنس مطالعه شد و نتایج حاصل با نتایج حاصل از مطالعات مولکولی و ریختشناسی انجام شده توسط سایر محققین مقایسه شد.
مواد و روشها
بمنظور تدوین سیستمهای ردهبندی و پیگیری خطوط خویشاوندی جنسVerbascum ، 15 جمعیت از هفت گونه متعلق به این جنس پس از شناسایی با استفاده از خصوصیات ریختشناسی مورد مطالعه قرار گرفتند (جدول 1). لازم به ذکر است که در این مطالعه، شناسایی ریختشناسی تاکسونها با استفاده از فلورها [7، 11، 12، 17، 32] و کتابهای مرجع مرتبط [23، 25، 26، 27،28 ] انجام گرفت. نمونههای جمعآوری شده در این مطالعه متعلق به گونههای دارای گلهای منفرد است و نمونههای اقتباس شده از بانک ژن متعلق به گونههای پنج پرچمی از زیربخش Fasciculata (V. dentifolium, V. gossypinum) و چهار پرچمی تیپ سلزیایی (V. arcturus) از گروه Mesantherae میباشند.
بررسیهای ریختشناسی و فیلوژنتیک: بمنظور مطالعه ریختشناسی حدود 120 نمونه از 6 گونه متعلق به جنس گلماهور ( نمونههای جمعآوری شده از رویشگاههای طبیعی و نمونههای هرباریومی) مورد بررسی قرار گرفتند و با استفاده از مجموعههای فلورها، کار شناسایی گونهها بصورت دقیق انجام شد. 123 ویژگی ریختشناسی رویشی و زایشی انتخاب و آنالیزها بر پایه مهم ترین ویژگیهای متغیر که شامل 93 ویژگی بود، انجام شد. بمنظور انجام آنالیزهای آماری چندمتغیره، ویژگیهای کیفی بصورت دو یا چندحالته کدگذاری شدند و برای ویژگیهای کمی، میانگین اندازهگیریها در افراد استفاده شد. در نهایت دادهها در نرمافـزار Xcell وارد و سپس آنـالـیز خـوشهای بـا نـرمافـزار PAST 3.14 انجام گرفت. بـرای تعیین قرابت گونهها نمودار PCOA (با ضرایب Average Distance or Euclidean) ارائهگردید و در نهایت از میان دندروگرامهای حاصل، بهترین دندروگرام انتخاب و تحلیل نهایی صورت گرفت.
امروزه بررسی و مشخص کردن توالی DNA از ابزارهای مهم مطالعات فیلوژنتیک بشمار میآید. دادههای توالی ITS ژنوم هستهای برای بررسی روابط بین جنس و همچنین روابط درون جنس در نهاندانگان بسیار مفید است [3]. در این بررسی مطالعه فیلوژنی مولکولی گونههایی از جنسVerbascum بر اساس توالیهای DNA ناحیه ژنی ITS، با هدف تعیین حدود گونهها صورت گرفت (شکل 1). به این منظور، ماتریس دادهها با تعداد 22 درون گروه از جنس Verbascum، که 15 جمعیت از آنها متعلق به این مطالعه و مابقی از توالیهای ITSموجود در بانک ژن NCBI است، بهمراه7 گروه خواهری از جنس Scrophularia و 2 گروه خواهری از جنس Manulea درنظر گرفته شدند.
جدول 1- اطلاعات مربوط به نمونههای مطالعهشده (BASU: هرباریوم دانشگاه بوعلی سینا)
تاریخ |
آدرس |
ارتفاع (متر) |
جمع آوریکننده |
شماره محل جمع آوری |
شماره هرباریومی |
گونه |
04/04/2014 |
مازندران: رامسر، 20 کیلومتر به جواهرده |
1199 |
رنجبر-نوری |
27 |
37169 |
V. punalense |
12/05/2014 |
آذربایجان: شرقی:کلیبر |
1648 |
رنجبر-نوری |
35 |
34206 |
V. oreophilum |
14/03/2015 |
کرمانشاه: سومار به طرف سرتنگ بیجار |
425 |
رنجبر-نوری |
8 |
37506 |
V. assurense |
18/04/2014 |
کرمانشاه:نفت شهر |
340 |
رنجبر-نوری |
38 |
35388 |
V. alepense |
09/01/2013 |
مرکزی: مسیرجاده همدان بطرف ساوه |
2010 |
رنجبر-نوری |
5 |
33344 |
V. sp |
29/03/2014 |
همدان:روستای دره مراد بیگ |
2130 |
نوری |
16 |
36930 |
V. nudicaule |
02013 |
کرمانشاه:در 48 کیلومتری شهر سومار |
1000 |
رنجبر-نوری |
41 |
34248 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
27/05/2013 |
لرستان: دورود به سپید دشت، 25 کیلومتر به بیشه |
1818 |
رنجبر-نوری |
29 |
33679 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
03/05/2014 |
خوزستان: اندیمشک، اطراف دریاچه کرخه (چمشلان) |
730 |
رنجبر-نوری |
32 |
36021 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
01/05/2014 |
خوزستان: منطقه حفاظت شده شیم بار |
822 |
رنجبر-نوری |
1 |
37184 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
01/05/2014 |
خوزستان: قلعه خواجه به شهرکرد، اطراف قلعه خواجه |
800 |
رنجبر-نوری |
11 |
37211 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
29/03/2014 |
فارس: شیراز، پاسارگاد، سعادت شهر |
1730 |
رنجبر-نوری |
36 |
35779 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
29/03/2014 |
فارس: شیراز، پاسارگاد، سعادت شهر |
1730 |
رنجبر-نوری |
33 |
37221 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
03/05/2012 |
کرمانشاه: پاوه به باینگان5 کیلومتر به باینگان |
1525 |
رنجبر-نوری |
42 |
29941 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
2015 |
کرمانشاه: نوسود-پاوه |
719 |
رنجبر-نوری |
39 |
37509 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
جهت استخراج DNA از نمونههای هرباریومی، ازکیت استخراج ژنوم گیاهی شرکت کیاژن آلمان (DNeasy Plant mini kit) استفاده شد. به این منظور، حدود 20 میلیگرم از برگ خشک هر نمونه توسط ازت مایع بخوبی آسیاب و پس از اضافه نمودن RNAse به هر نمونه و لیز شدن سلولها، نمونهها سانتریفیوژ شدند. سپس بافرهای تعیین شده به آن اضافه شده و چندین بار سانتریفیوژ گردید. پس از طی مراحل استخراج، DNA استخراج شده برای ادامه آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. سپس واکنشهای تکثیر PCR در حجم نهایی 20 میکرولیتر و توسط دستگاه ترموسایکلر مدل TECHNE TC-3000 انجام شد. کلیه بافرها و محلولهای استفاده شده در واکنش تکثیر PCR از شرکت سیناژن تهیه گردید. برای اطمینان از کیفیت محصول واکنش، محصولPCR با استفاده از الکتروفورز ژل آگاروز 8/0 درصد مورد بررسی قرار گرفت. الکتروفورز محصول با استفاده از دستگاه الکتروفورز مدل Appelex (France) و با ولتاژ 80 ولت بمدت 30 دقیقه انجام شد. در نهایت بررسی و عکسبرداری از ژل با کمک دستگاه ژل داک (Gel Documentation System (Bio Rad)) صورت گرفت و محصولات PCR تک باند قوی، جهت تعیین توالی مورد استفاده قرار گرفتند. تعیین توالی محصولهای واکنش، توسط شرکت پیشگام انجام شد و توالیهای ژنی بدست آمده در بانک ژن ثبت گردید (جدول 2). توالیهای حاصل توسط برنامه BioEdit ویرایش و با کمک MUSCLE همردیفسازی شدند. بمنظور آنالیز دادههای مولکولی، ماتریس دادههای همردیفسازی شده، به سه روش بیشینه صرفهجویی Maximum Parsimony-MP، با استفاده از نرمافزار PAUP* 4.b10 [35]، بیشینه درستنمایی (Maximum Likelihood-ML)، با استفاده از نرم افزار raxmlGUI ، و روش استنباطی بیزین ((Bayesian-BI، با کمک نرم افزارMrBayes ver. 3.12 [41] و با الگوریتم متروپولیس کاپلد مارکوف چین مونت کارلو (MCMCMC) آنالیز شدند. درخت حاضر انعکاس دهنده میزان وابستگی بر اساس سه روش مختلف بوده و درخت اصلی بر اساس روش Bayesian رسم شده است.
جدول2- لیست گونههای استفاده شده در آنالیزها و کد ثبت ژن مربوط به آنها در بانک ژن
کد بانک ژن |
نام گونه |
شماره محل جمع آوری |
MT303959 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
1 |
MT303957 |
V. sp |
5 |
MT303960 |
V. assurense |
8 |
MT303958 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
11 |
MT303961 |
V. nudicaule |
16 |
MT303971 |
V. punalense |
27 |
MT303970 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
29 |
MT303969 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
32 |
MT303968 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
33 |
MT303967 |
V. oreophilum |
35 |
MT303966 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
36 |
MT303965 |
V. alepense |
38 |
MT303964 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
39 |
MT303963 |
V. pseudodigitalas var. phoenicandrum |
41 |
MT303962 |
V. pseudodigitalas var. pseudodigitalas |
42 |
بحث و نتیجه گیری
برای اولین بار لیـنه [23] دو جنس Verbascum(با 5 پرچم) و Celsia (با چهار پرچم) را معرفی کرد. سپس کونتز [22] با تاکید بر ناپایداری صفت تعداد پرچم، این دو جنـس را بـا یکدیگر ادغام نمود و در نهایت موربک [27] با تبعیت ازکونتز، ادغام دو جنس را انجام داد و بعدها سایر محققین از جمله فرگوسن [13] و هوبرمرات [16، 17] از این ایده پیروی کردند. موربک بر اساس ویژگیهای ریختشناسی دانه، جنس Verbascum را به دو بخش Aulacospermae Murb. وButhrospermae Murb. تقسیمبندی نمود. وی برای بخش Butrospermae دو زیربخشSinguliflora Murb. (با گلهای منفرد و اغلب با دمگل بلند) و Fasciculata Murb. (با گلهای دستهای و مجتمع در محور هر براکته و اغلب با دمگلهای کوتاه) را معرفی کرد و زیربخش Singuliflora، بر اساس نوع کرک به سه گروه Cladotrichae،Adenotrichae و Holotrichaتقسیمبندی شد. از گروه Cladotricha (دارای گلهای منفرد در محل گره همراه با کرک ستارهای و خوشهای منشعب) گونههای V. kochiiforme، V. arbelense،V. laetum ،V. oreophilum ،V. alepense ، V. aureiforme،V. saccatum ، V. punalense، V. pseudodigitalis، V. alceoides، V. pyramidatum و V. aureum در ایران پراکنش دارند که در مطالعه حاضر، به بررسی پنج گونه (15 جمعیت) از آنها پرداخته شد.
بررسی مولکولی نه جمعیت از واریتههای گونه V. pseudodigitalis، شامل سه جمعیت متعلق به V. pseudodigitalis var. pseudodigitalis Murb. (استانهای کرمانشاه و فارس) و شش جمعیت متعلق به V. pseudodigitalis var. phoenicandrum Murb. (استانهای کرمانشاه، لرستان، خوزستان و فارس) انجام گرفت و درخت فیلوژنتیکی حاصل از آنالیز دادههای توالیهای nrDNA ITS. رسم شد (شکل 1). تعداد کارکترها مورد آنالیز 442 عدد میباشد، 684/0 =Consistericy index (CI) ، 315/0 = (HI)0Homoplasy index و 852 /0 = Retention index (RI)0است. گونه V. pseudodigitalis، توسط نابلک (1910)، از منطقه ریجاب، در نزدیکی قصر شیرین جمع شده بود و شرح کاملی بر آن نگاشته شده بود، سپس موربک [27] در تکنگاره گلماهور شرح کاملی برایV. alceoides (که اولین بار توسط بواسیه و هاسکنخت [7] در فلور مشرق زمین، از عراق معرفی شده و شرحی بر آن نگاشته شده بود) نوشت و گونهV. pseudodigitalis را ذیل توضیحات آن ذکر کرد ولی شرحی بر آن ننوشت و تنها به این جمله بسنده کرد که شباهت ریختی این دو گونه کاملاً واضح و تنها کرکهای زرد متمایل به سفید پرچم برای جدایی گونه V. pseudodigitalis ارزشمند است. ویژگی تشخیصی گونه V. alceoides کرک ارغوانی- بنفش است، پرچم و اتصال بساکها به میله بصورت میانچسب و نیمهمورب (suboblique) است. بعدها موربک [27] نوشته خود را اصلاح نمود و تنها گونههای واجد کرک ارغوانی- بنفش پرچم، که دارای اتصال بساکهای جلویی به میله بصورت ممتد (یراقساز) میباشند را بعنوان V. alceoides معرفی کرد. وی تمام مکانهای جمعآوری در ایران که برای این گونه در تکنگاره خود [26] ذکر شده بود حذف و تنها گونههای عراق را بعنوان V. alceoides حفظ کرد و سایر مکانهای جمعآوری در ایران را با اتصال بساکهای جلویی به میله بصورت میانچسب و رنگ پرچم ارغوانی- بنفش تا زرد را تحت عنوان V. pseudodigitalis نامگذاری نمود. موربک [27] همچنین شرح کاملی برای V. pseudodigitalis نوشت و آن را با رنگ کرک پرچم زرد- طلایی تا بنفش- ارغوانی و پنج پرچم همسان کلیوی و میانچسب معرفی نمود. وی برای این جنس، دو واریتـه Murb. V. pseudodigitalas var. chrysandrum (با رنگ پرچم زرد- طلایی، محدود به غرب ایران (کرمانشاه)) وV. pseudodigitalis var. phoenicandrum Murb. ، (با رنگ کرک پرچم ارغوانی- بنفش، بساکهای کلیوی شکل بصورت میانچسب (medifix) که پراکنش آن از کرمانشاه تا فارس ادامه دارد) را معرفی کرد. در نهایت هوبرمرات [17] V. alceoides را با داشتن بساکهای ممتد از V. pseudodigitalis مجزا ساخت و برای
V. pseudodigitalis، هر دو واریته موربک را ذکر نمود و نام خودکار V. pseudodigitalis var. pseudodigitalis را برای واریته chrysandrum در نظر گرفت. بهرحال هوبرمرات نیز، V. alceoides را مختص به عراق تا حداکثر مناطق غربی استانهای کرمانشاه و کردستان در نظر گرفت و سایر جمعیتهای دارای کرک پرچم ارغوانی- بنفش در ایران را واریته phoenicandrum نامید. در این مطالعه
V. pseudodigitalis بعنوان نمایندهی جنس، جهت نشان دادن درصد چشمگیر تنوع (بعلت پراکندگی وسیع جمعیتهای این گونه)، حضور پدیده پلیمورفیسم، دورگگیری، ناپایداری صفات، تنوع گونهای بسیار چشمگیر و تغییرپذیری شدید صفات در این جنس انتخاب شد. استان خوزستان متنوعترین استان مورد بررسی از نظر تیپهای مختلف واریته phoenicandrum شناخته شد. تنوع میان افراد جمعیت بحدی است که تصمیمگیری درباره اینکه آیا تفاوت ظاهری افراد، شکلهای مختلف این واریته است یا خود به تنهایی واریته مجزایی را تشکیل میدهد، دشوار میسازد. در استان خوزستان سه جمعیت (32، 1و 11) از واریـته phoenicandrum مطالعه شد. افراد جمعیت شماره 32 دارای دو فرم برگی: شامل برگهای پهن، ضخیم، تیره و بزرگ و دیگری نازک، روشن و کوچک میباشند. تنوع در سایر ویژگیها نیز بحدی است که حتی با اغماض نتوان آنها را در یک گروه قرار داد. افراد جمعیت شماره 1 (جدول 1)، با داشتن برگهای پهن و نازک و ساقه استولون مانند، از نمونه تیپ این واریته متمایز میشوند. همچنین افراد جمعیت شماره 11 (جدول 1) با داشتن برگهای کرک سفید، نازک، کوچک و با حاشیه کنگرهای ریز همچنان تفاوتهایی با نمونه تیپ دارند. از طرفی اعداد پایه کروموزومی (9، 8 و 17)، تعداد کروموزوم هاپلوئید (27 ،24 ،18 ،17 ،16 n =) و سطوح پلوئیدی (دیپلوئید، تتراپلوئید و هگزاپلوئید) مختلف در مطالعات نوری و رنجبر [29] از این استان گزارش شده است. صفات مشابه (بخصوص در مورد برگ) در میان جمعیتهای تتراپلوئید و یا جمعیتهای هگزاپلوئیدی که دارای اعداد پایه کروموزومی مختلف و تعداد کروموزومهای هاپلوئید متفاوتند، مشاهده شد. با این توضیح میتوان چنین نتیجه گرفت که سطوح پلوئیدی و آنیوپلوئیدی همیشه باعث تغییر اشکال رویشی نمیشوند و علت این اختلافها میتواند در پدیدههایی مانند موتاسیونها یا تغییرات فنوتیپی باشد [44].
در استان کرمانـشاه هر دو واریتـه V. pseudodigitalis مشاهده شد. بر اساس مطالعه انجام شده بر60 جمعیت از گونه V. pseudodigitalis در ایران [29]، محدوده پراکنش V. pseudodigitalas var. pseudodigitalis تنها در غرب و شمال غرب کرمانشاه (در شهر پاوه و اطراف آن) است، که گاهی تا مناطق غربی کردستان نیز ادامه یافته و واریته phoenicandrum در سایر قسمتهای استان پراکنش دارند. در این مطالعه 3 جمعیت از این گونه در استان کرمانـشاه بررسی شد. جمعیت شماره 42 (جدول 1) واریته pseudodigitalis از موارد تأملبرانگیز این گونه میباشد که از نظر کلی شباهت زیادی به سایر جمعیتهای این محدوده دارد، با این تفاوت که دارای برگهای ظریف و یک تا دو عدد براکتئول در پای هر گل است. بر اساس نظر موربک، افراد گونه V. alceoides و
V. pseudodigitalis براکتئول ندارند و افراد دارای این ویژگی گونهای جدید به نام .Koch V. saccatum را بوجود میآورند. در واقع ویژگی حضور براکتئول بقدری مهم است که در کارهای موربک [26]، بعنوان یک دندانه کلیدی در جدایی گونههای گروه Cladotricha بکار رفته است. تنها گونه براکتئولدار موجود در ایران نیز گونهی
V. saccatum میباشد. تیپ این گونه از کشور ارمنستان جمعآوری شده و در ایران در استان آذربایجان، شهرهای خوی، سلماس و ارومیه پراکنش دارد. V. saccatum در ویژگیهای طول گیاه و دمبرگ، شکل حاشیه و نوک برگها، طول گلآذین و دمگل و محل پراکنش جغرافیایی، با جمعیت مورد مطالعه ما تفاوت نشان میدهد. نکته دیگر رنگ کرک پرچم در گونه V. saccatum است، که در تمام فلورها از جمله فلورا ایرانیکا، تکنگارههای موربک و حتی فلور ترکیه به رنگ زرد مایل به سفید (ochroleucous) ذکر شده، اما در فلور ایران [37] به رنگ اخرایی گزارش شده است. بنظر میرسد اختلاف موجود، نتیجه اشکال در ترجمه واژه بوده و این مسئله نیاز به بررسی مجدد دارد. شاید بتوان گفت که نداشتن براکتئول ویژگی ثابت و پایداری نبوده معیار مناسبی جهت جدایی این گونه نمیباشد، و احتمال دارد حـالتهای استثـناء در نـتیجه دورگگیری حاصل شده باشند. مورد دیگر در جمعیت شماره 41 (جدول 1) از واریته phoenicandrumاست که دارای براکتئول میباشد و در ویژگیهای شکل حاشیه برگها و نداشتن دمگل با گونه V. saccatum تـفاوت دارد. بنابراین با توجه به فاصله جـغرافیایی میان این جمعیتها، حضور وعدم حضور براکتئول ویژگی ناپایداری است. با توجه به این نکته بنظر میرسد جدایی
V. pseudodigitalis و V. saccatumبر اساس کلیدهای ارائه شده توسط موربک [26]، هوبرمرات [17] و شریفنیا [37]، تنها بـا صفت داشتن و نداشتن براکتئول قابل تامل است. نکته قابل توجه این است که باوجود نزدیکی محل پراکنش دو واریته در استان کرمانشاه، در محدوده واریته pseudodigitalis هیچ نمونهی دارای رنگ کرک پرچم ارغوانی- بنفشی دیده نشد، در حالی که عکس این حالت در جمعیتی از استان فارس مشاهده شد. جمعیتهایی 36 و 33 در استان فارس با دو فرم مختلف (جدول 1) (یکی با رنگ پـرچم زرد و دیگری با رنگ پرچم ارغوانی- بنفش) کنار یکدیگر و در یک محل قرار گرفتهاند و این مسئله تاحدودی نگاه ما را در ارتباط با معیار جدایی این دو واریـته بر اساس رنگ کرک پرچم دچار تردید میکند. جمعیت شماره 36 با داشتن رنگ کرک پرچم ارغوانی- بنفش و اتـصال بساکها بصورت مورّب و پشتچسب، حالت حدواسطی را بین گونههای
V. pseudodigitalis و V. alceoides به نمایش گذاشته، که البته بیشتر متمایل به حالت میانچسب بودند و بعلت نزدیکی به محل تیپ واریته phoenicandrum به این نام در نظر گرفته شد. اما نکته جالب توجه در مورد افراد جمعیت شماره 33 است که با ظاهری زرد فام، دارای رنگ پرچم زرد- طلایی نیز بودند، این رنگ پرچم در این محل با فاصله بیشتر از 1000 کیلومتر با واریتهpseudodigitalis قابل انتظار نبود، چرا که تاکنون دامنه گسترش واریته در استان کرمانشاه حداکثر تا مناطق جنوبی کردستان گزارش شدهاست. همچنین این دو جمعیت با ویژگیهایی نظیر رنگ قاعده ساقه، حاشیه برگها، طول براکته، قطر جام و رنگ کرک پرچم و میله از یکدیگر متمایز شدهاند. در نتیجه میتوان گفت که با توجه به توانایی این گیاه جهت سازش و تغییرپذیری، صفت رنگ کرک پرچم نیز میتواند تغییر کند، که این امر مشکلاتی را برای جدایی دو واریته بوجود میآورد. شاید بهتر باشد در این جنس (مشابه کاری که در فلور ترکیه صورت گرفته)، بـجای معرفی گونهها و واریتههای مختلف، به دنبال معرفی دورگها و یا فرمهای مختلف بود. از طرفی با توجه به وجود تنها یک استثناء در بین 60 جمعیت [29]، شاید بتوان جدایی دو واریته براساس رنگ کرک پرچم و پایداری این صفت را بپذیریم. این پایداری در ویژگی نحوه اتصال بساک به میله، که صفت جداکننده دو گونه V. alceoides و
V. pseudodigitalis بود، مشاهده نمیشود و حالات حدواسط اتصال بساک به میله بطور بینظم در بین جمعیتها مشاهده میشود. این مسئله، این تصور را ایجـاد میکند که یا اغلب جمعیتهای ایـران دورگهایی از دو گونه
V. alceoides و V. pseudodigitalis میباشند و یا شکل اتصال بساکها، ویژگی ثابت و پایداری جهت جدایی دو گونه نبوده است و همانند ویژگی رنگ و اندازه برگ، اشکال مختلف دانه و ویژگی دانه گرده دستخوش تغییر شدهاست [29]. درنهایت به غیر از تفاوت در رنگ کرک پرچم، هیچگونه جدایی ریختی مشخصی میان جمعیـتهای دو واریته مشاهده نشد و تمامی ویژگیهای رویشی مطالعه شده در این گونه دامنهای از تغییرات را نشان دادند. با استفاده از نشانگر مولکولی مشخص شد، هیچ نظمی در قرارگیری جمعیتهای یک واریته در کنار هم وجود ندارد، که این موضوع دور از ذهن نبود. اگر چه تاحدودی میتوان نزدیکی جمعیتهای کرمانشاه به یکدیگر و جمعیتهای خوزستان به یکدیگر را در درخت فیلوژنی حاصل مشاهده نمود، با این حال جدایی جغرافیایی مطلقی بر اساس محل رویش آنها و حتی جدایی گونه
V. pseudodigitalis از سایر گونهها وجود ندارد. این آشفتگی تا بحدی است که حتی افراد موجود در یک محل، که در قالب دو واریته مختلف معرفی شدهاند، در درخت ارائه شده نیز در دو کلاد مجزا و با فاصله از یکدیگر قرار گرفتهاند (جمعیت 36 و جمعیت33) (شکل 1). این اغتشاش را میتوان بدلیل بالا بودن سرعت تغییرپذیری صفات دانست. در نهایت با توجه به شباهتهای موجود بین دو گونه V. alceoides و V. pseudodigitalis باید اظهار داشت که بر اساس سایر مطالعات مولکولی این دو گونه در کلادهای مجاور یکدیگر و گونه V. saccatum. نیز در کلاد مجاور این دو گونه قرار میگیرد، که بیانگر شباهت این گونهها به یکدیگر است [1، 14، 39].
در ارتباط با سایر گونههای بررسی شده نیز، همانطور که پیش از این ذکر شد زیربخشSinguliflora بر اساس نوع و آرایش کرک، به سه گروه Cladotrichae، Adenotrichae ((V.macrocarpum, V. blattaria وHolotrichae (V. phoeniceum) تقسیم شدند. گروههایی نیز بر اساس شکل بساک توسط موربک در زیربخش Fasciculata تعریف شد (V. sinuatum V. gossypinum, V. dentifolium, V. sublobatum, V.erianthum). وی همچنین گونههای دارای چهار پرچم (Celsia) را به دو بخش (موازی مشابه پنج پرچمیها) تقسیمبندی نمود و دو زیربخش Nefflea Murb. (با بساکهای کلیوی و عرضی) و Arcturus Murb. (با بساکهای جلویی مستطیلی تا خطی و تقریباً ممتد) را برای بخش Bothrospermeae در نظر گرفت. موربک زیربخش Nefflea را براسـاس نـوع و آرایش کرک به دو گـروه) Holotrichae V. suworowianum, V. farsistanicum, V. lyprocarpum, V. austroiranicum, V. straussii, V. nudicaule, V. agrimoniifolium,V. orientalis ( و Cladotrichae و زیربخش Arcturus را بر اساس اندازه بساک، جام و تزئینات گلوگاه جام به دو گروه Mesantherae (V. Arcturus) و Macrantherae تقسیمبندی کرد.
بررسی این نکته که آیا گونههای دارای چهار پرچم (Celsia) از گونههای دارای پنج پرچم (Verbascum) مجزا هستند یا خیر، یکی از اهداف بررسی صورت گرفته است. امروزه دانشمندان با مشاهده متغیر بودن تعداد پرچم در این تاکسونها به این باور رسیدهاند که صفت چهار پرچمی هموپلازی است و ادغام این دو جنس توسط کونتز [22] صحیح میباشد. این نکته در این مطالعه نیز دیده شد، بطوریکه مرز جداکنندهای بین گونههای دارای چهار پرچم (V. gabrielea, V. oreophilum ,V. arcturus, V. kermanense, V. nudicaule, V. agrimoniifolium) با گونههای دارای پنج پرچم (V. alepense, V. dentifolium punalense, V. pseudodigitalis, V. alceoides, V. gossypinum,) در درخت فیلوژنتیک وجود نداشت و حتی بر روی یک فرد حالات مختلف تعداد پرچم مشاهده شد.
امروزه محققین بمنظور ارائه طبقهبندیهای طبیعی، به بررسی توالیهای DNA در این جنس پرداخته و Verbascum را پارافیلتیک دانستهاند [14، 39]. با این حال بعلت پیچیدگیهای موجود همچنان حدود روابط بین گونهای جنس در هالهای از ابهام باقی مانده و نیاز به بررسیهای بیشتر است. نقش درخت فیلوژنی بدست آمده ترسیم شده برپایه اطلاعات DNA تخمین صحیح هموپلازی صفات ریختشناسی است، چراکه برخی صفات ریختشناسی در سطوح بین گونهای تکرارپذیر و مستقل هستند. تطابق صفات ریختشناسی با درختهای فیلوژنی مشخص کرد، سیر تکامل Verbascum شامل بازگشتهای تکرارشدنی، همسویی و همگراییهای تکاملی بوده است؛ بطوریکه مطالعات ریزریختشناسی دانه و آناتومی نیز نتوانسته ردهبندی مناسبی برای این جنس ارائه دهد [2، 9، 21]. قهرمانینژاد بیان کرد تاکنون هیچیک از طبقهبندیهای ارائه شده با مطالعه انجام شده توسط وی همخوانی نداشته و نبود طبقهبندی طبیعی برای این جنس همچنان پابرجاست. بنظر میرسد عدم همخوانی مطالعات مولکولی انجام شده بدلیل استفاده از تعداد نمونههای اندک، تفاوتهای شدید درون گونهای و تنوع و تغییرپذیری صفات در جمعیتهای این جنس میباشد، بطوریکه بسته به انتخاب مکان جمعیتها و گاه افراد یک جمعیت درختهای مختلفی خواهیم داشت، که این امر درمورد گونههایی با پراکنش وسیع محسوستر است.
قرارگیری V. punalense (بـا پنج پرچم) در کنار
V. oreophilum (بـا چهار پرچم) در این مطالعه همخوان با نتایج مولکولی ارائه شده توسط ستوده و همکاران [39] است (شکل 1). نزدیکی این دو گونه به یکدیگر بر اساس دو مطالعه انجام شده، میتواند بدلیل جمعآوری نمونهها از مناطق نزدیک به هم باشد. لازم به ذکر است که
V. punalense در این مطالعه از رامسر و در بررسی ستوده از تنکابن (شهسوار) و هر دو جمعیتV. oreophilum در این دو مطالعه از کلیبر جمعآوری شده است. این نکته لازم به ذکر است که محدوده پراکنش این گونهها منطقه هیرکانی میباشد و بدلیل وابستگی آنها به شرایط آب و هوایی مرطوب فرصت زیادی برای خوپذیری و سازش با محیطهای دیگر حاصل نشده است، به همین علت در جمعیتهای مختلف آنها مانند گونه V. pseudodigitalis تنوع درون گونهای دیده نمیشود.
برعکس حالت فوق، با وجود اینکه گونههایV. alepense و V. assurense در این تحقیق و در مطالعات مولکولی دیگر [1، 39] از محدوده مرزی کرمانشاه- ایلام جمعآوری شده بودند (جدول 1)، لکن در درخت فیلوژنی حاصل از این بررسی، این دو گونه با فاصله و در خوشههایی متمایز قرار گرفتند (شکل 1). این امر نشانگر آنست که اگرچه معیار جدایی جغرافیایی عامل مهمی در بروز تغییرات جدید در جمعیتهای این جنس است، ولی دامنه تغییرات بحدی میباشد که بدون حضور جدایی جغرافیایی نیز میتوان شاهد جدایی جمعیتها در درخت فیلوژنی بود. نکته دیگر در مورد گونههای V. assurense وV. oreophilum تغییرپذیری و وجود صفاتی در آنهاست که متعلق به گروههای دیگر این جنس میباشد و سبب شده ویژگیهای ظاهری آنها آمیختهای از صفات بین گروههای مختلف باشد و جایگاه مشخصی در ردهبندیها پیدا نکنند. برای مثال در صفت کرک مشابه گروه Cladotricha (از اعضاء تیپ ورباسکومی) ولی دارای چهار پرچم و گاه پیکره رویشی با ابعاد و اندازههای کوچک مشابه اعضاء تیپ سلزیایی گلماهور دارند. آمیختگی این گونهها بحدی است که موربک نیز نتوانست جایگاه مشخصی را در ردهبندی برای آنها بیابند و آنها جزء هیچ گروهی قرار نگرفتند (مجموعه Species excludendae) [27]. این تنوع صفات در درخت فیلوژنی نیز تأثیرگذاشت، بطوریکه در مجموع مطالعات فیلوژنی که تاکنون انجام گرفته و در این مطالعه، V. assurense گاه در کنار اعضاء گروه Cladotricha، گاه Fasciculata و گاه Nefflea مشاهده میشود، همچنین گونه V. oreophilum در کنار اعضاء گروه Cladotricha و یا Fasciculata مشاهده میشود و جایگاه ثابتی را بهخود اختصاص نداده است (شکل 1).
دو گونه دارای چند گلV. gossypinum وV. dentifolium در بین گونههای تکگل قرار گرفتند (شکل 1)، که حاکی از مناسب نبودن انتخاب معیار تعداد گل در محور هر براکته جهت جدایی گونهها توسط موربک [26] است. این ادعا همچنین در نتایج مطالعات سایر محققین نیز به چشم میخورد، بطوریکه در مطالعهای که توسط قهرمانینژاد و همکاران [14] صورت گرفت چندگلها و تکگلها بصورت پارافیلتیک در چندین کلاد مجزا قرار گرفتهاند. دادههای مولکولی ستوده و همکاران [39] نیز جدایی بین تکگلها و چندگلهای گلماهور را نشان نداد و گونههایی مثل V.phoeniceum ،V. oreophilum و V. punalense با دارا بودن یک گل در محور براکته در بین چندگلها قرار گرفتند، همچنین گونههای تکگل V. blattaria و
V. orientalis جدا از سایر تکگلها و بعنوان کلاد خواهری سایر گونههای این جنس قرار گرفتند. در نهایت الهداتی و همکاران [1] چندگلها را در یک کلاد مجزا و مابین کلادهای تکگل قرار دادند. از آنجا که با مطالعات مولکولی که تاکنون انجام گرفته و با توجه به جدایی گونهها توسط محققین پیشین [11، 13، 17، 27، 37] با معیارهایی نظیر چندگل و تکگل بودن، نوع کرک، تعداد پرچم، شکل اتصال بساکها و ظاهر کلی گیاه نمیتوان به نتایج مشابهی رسید، بمنظور ارائه نظر قطعی در مورد جایگاه گونههای جنس نیازمند آنالیزهای مولکولی بیشتری میباشیم.
از جمله گونههای تیپ سلزیایی (دارای چهار پرچم بارور) که در تقسیمبندیهای اولیه بعنوان جنسی مستقل در نظر گرفته میشدند، میتوان به V. suworowianum, V. arcturus, V. farsistanicum, V. lyprocarpum, V. austroiranicum, V. straussii, V. nudicaule, V. agrimoniifolium اشاره کرد، که اغلب دارای بساکهای کلیوی، کرکهای ساده-فاقد کرک و گاه همراه با کرکهای غدهای میباشند. در آنالیز مولکولی حاضر (شکل 1) گونه V. nudicaulis (تکگل، فاقد کرک ستارهای و دارای کرک غدهای با دارای چهار پرچم) متعلق به تیپ سلزیایی از بخش Bothrospermae، زیر بخش Nefflea، گروه Holotricha در کنار گونه جدید V. sp. (تکگل، دارای کرک ستارهای منشعب، با چهار پرچم و یک گل در محور هر براکته) از بخش Bothrospermae، زیربخش Singuliflora، گروهAdenotricha ، با بوت استراپ صد در یک کلاد قرار گرفتند. در این بررسی گونههای
V. nudicauleو V. arcturus مابین گونههای چهار پرچمی تیپ ورباسکومی از گروه Cladotricha و پنج پرچمی تیپ ورباسکومی از بخش Fasciculata قرار گرفتهاند (شکل 1). با توجه به درخت فیلوژنی حاصل میتوان گفت جدایی بر اساس معیار تعداد پرچم، نوع کرک و تیپ سلزیایی-ورباسکومی در این مجموعه مشاهده نشد. در مطالعات مولکولی دیگر نیز اغلب این گونهها در کنار تکگلهای تیپ ورباسکومی گروه Cladotricha قرار گرفتند [14، 39] که در آنالیز ما نیز نزدیکی آنها مشاهده گردید (شکل1). آنالیز ریختشناسی نوری و رنجبر [29] همچنین گونه V. agrimoniifolium را بر مبنای معیار کرک، حدواسط تیپ سلزیایی و ورباسکومی دانست. در مجموع، بر اساس آنالیز مولکولی حاضر شش کلاد عمده بدست آمد (شکل 1، با ستاره مشخص شده است) و محدوده گونههای جنس همچنان مبهم و نا مشخص باقی ماند. بطورکلی باوجود آنیوپلوئیدی، پلیپلوئیدی، درصد بالای پلیمورفیسم و دورگگیریهای فراوان و بسته به این که محقق از کدام جمعیت پلیمورف و گاه دورگ در مطالعات مولکولی استفاده کرده باشد، نتایج مولکولی مختلفی حاصل میشود که اغلب یکدیگر را تایید نمیکنند [1، 9، 20، 34، 39]. دادههای حاصل از فیلوژنی با نتایج ریختشناسی و ریزریختشناسی کرک و دانه گرده نوری و رنجبر [29] نیز مقایسه شد و مشخص گردید، Verbascum یک جنس ناهمگن بوده و بمنظور پیبردن به روابط تکاملی نیازمند بازنگریهای دقیقتر، استفاده از دادههای کلروپلاستی (دادههای ژن کلروپلاستی IGS) و دیگر ژن های هستهای میباشیم.
* |
* |
* |
سپاسگزاری
نگارنـدگان مقـاله حاضـر از معاونت پژوهشی و فنـاوری دانشگاه ملایر برای حمایت مالی از پژوهش حاضر قدردانی می کنند