Comparative leaf anatomy of Iranian Phlomoides (Lamiaceae)

مقدمه.

نعناییان (Lamiaceae) با داشتن بیش از 236 سرده و 7000 گونه یکی از متنوع‌ترین و بزرگترین تیره‌های گیاهان گل‌دار به شمار می‌رود (Harley et al., 2004). این تیره بر اساس آخرین مطالعات، دارای هفت زیرتیره است که زیرتیره نعنا (Lamioideae) با 63 سرده و 1250 گونه از جمله مهم‌ترین زیرتیره‌های این تیره به شمار می‌رود. امروزه و بر اساس تحلیل قطعات کلروپلاستی تک‌تبار بودن این زیرتیره مورد تأیید قرار گرفته است و بر این اساس، زیرتیره نعنا به 9 طایفه تقسیم می‌شود که یکی از آنها طایفه Phlomideae است (Scheen et al., 2010). طایفه Phlomideae به لحاظ مرزبندی بین سرده‌ای از جمله پیچیده‌ترین طایفه‌های این زیرتیره به شمار می‌رود که به تازگی و بر اساس مطالعات تبارزایشی تعداد سرده‌های آن از هفت سرده به دو سرده‌‌ Phlomis L. و Phlomoides Moench کاهش یافته است (Mathiesen et al., 2011؛ (Salmaki et al., 2012a. سرده Phlomoides به عنوان بزرگترین سرده این طایفه شامل 150 تا 170 گونه است (Salmaki et al., 2012a, b). گونه‌های این سرده اغلب علفی‌‌های غیرمعطر و خاص استپ‌‌های کوهستانی هستند و تنها تعداد اندکی از آنها با شرایط بیابانی سازگار هستند. گونه‌های این سردهدر نواحی اروپای مرکزی تا ناحیه شرقی روسیه پراکندگی دارند (Salmaki et al., 2012b). مرکز اصلی تنوع این سرده در ناحیه آسیای مرکزی (59 گونه)، فلات ایران (41 گونه) شامل افغانستان، ایران، غرب پاکستان، جنوب غربی ترکمنستان و شمال‌شرقی عراق، و چین (تقریباً 42 گونه) است، اما تعداد کمتری از گونه‌ها در نواحی مدیترانه‌ای اروپا گسترش یافته‌‌‌اند (Salmaki et al., 2012b).

آرایه‌‌شناسی Phlomoides و خویشاوندانش برای سالیان متمادی از جمله موضوعات بحث‌‌برانگیز به شمار می‌‌رفت. از یک سو، Moench در سال 1794 با مطالعه دقیق پیرامون گونه Phlomis tuberosa L. که نخستین بار توسط Linnaeus (1753) شرح داده شده بود و بر اساس تفاوت‌‌هایی که در شکل و ساختار گل و ساختار میوه، سرده تک‌گونه‌ای Phlomoides را معرفی نمود. اما از آنجا که این نظریه توسط گیاه‌شناسان بعدی به رسمیت شناخته نشد، این گروه گونه‌ای تا مدت‌ها در قالب یک بخشه مجزا تحت عنوان sect. Phlomoides در درون سرده Phlomis جای داشت. از سوی دیگر، Bunge در سال 1830 سرده Eremostachys را به عنوان سرده‌‌ای حد واسط، سرده‌های Phlomis و Moluccella را با ویژگی منحصر به فرد کاسه‌‌های قیفی‌شکل معرفی نمود. این سرده توسط گیاه‌‌شناسان مختلف بررسی شده است و در نهایت، در فلورا ایرانیکا (Rechinger, 1982)‌گونه‌های آن در پنج بخشه طبقه‌‌بندی شد.

گیاه‌‌شناسان روسی طی سال‌های 1945 تا 1950 از جمله معدود گیاه‌‌شناسانی بودند که نظریه Moench (1794) را پذیرفتند و سرده Phlomoidesرا به عنوان سرده احیا شدهدر نظر گرفتند. آنان همچنین بر اساس مطالعات جامع‌‌تر Adylov و همکاران (1986) و Adylov و Makhmedov (1987) گونه‌های سرده Phlomoidesرا در دو بخشه Phlomoides و Filipendula جای دادند.

در نخستین مطالعات تبارزایی مولکولی در این طایفه، Mathiesen و همکاران (2011) گونه‌های بخشه Phlomoides متعلق به سرده Phlomisرادرسرده‌‌ مستقل Phlomoides جای دادند و همچنین سه سرده دیگر متعلق به همین طایفه با نام‌های Pseudoremostachy، Notachaete و Lomiophlomis به عنوان سرده‌های مترادف آن معرفی کردند.

به تازگی و بر اساس جامع‌‌ترین پژوهش صورت گرفته پیرامون این طایفه، بر اساس نشانگرهای کلروپلاستی و هسته‌‌ای Salmaki و همکاران (a2012) گونه‌های سرده Eremostachys به همراه گونه‌های Phlomoides یک شاخه تک‌تبار را تشکیل می‌‌دهند و می‌‌بایست این دو سرده نیز در یکدیگر ادغام شوند. از آنجا که نام Phlomoides قدیمی‌‌تر از Eremostachys است، بایست آن را به عنوان سرده معتبر حفظ نمود. در جدیدترین پژوهش منتشر شده، Sennikov و Lazkov (2013) سه بخشه جدید Eremostachys، Moluccelloides و Paraeremostachys را برای سرده Phlomoides معرفی کردند که با در نظر گرفتن دو بخشه Phlomoides و Filipendulaکه در گذشته معرفی شده بودند، این سرده امروزه در مجموع دارای پنج بخشه است.

سرده Phlomoides در ایران دارای 18 گونه است که از این میان، چهار گونه بومی ایران هستند (Salmaki et al., 2012b). از میان پنج بخشه موجود در سرده Phlomoides، چهار بخشه آن در ایران یافت می‌‌شود (شکل 1).

شکل 1- گونه‌های انتخابی از سرده Phlomoides. (A) P. azerbaijanica، (B) P. labiosa، (C) گل و کاسه در P. azerbaijanica، (D) گل و کاسه در P. labiosa، (E) P. laciniata، (F) P. molucelloides، (G) گل و کاسه P. laciniata، (H) گل و کاسه P. molucelloides، (I) P. tuberosa.

در راستای فهم بهتر و درک دقیق‌تر روابط بین آرایه‌‌های نعناییان مطالعات مقایسه‌ای متعددی در مورد تشریح دمبرگ و برگ تیره نعناییان صورت گرفته است
Bech, 1963)؛ Bokhari and Hedge, 1971؛ Metcalfe and Chalk, 1979؛ Ryding, 1994؛ Bosabalidis and Kokkini, 1997؛ (Ryding, 2007. از جمله جامع‌‌ترین آنها می‌توان به مطالعه Metcalf و Chalk (1979) اشاره کرد که در آن، به مقایسه صفات تشریحی ساقه، برگ، دمبرگ، کُرک و روزنه پرداخته شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش‌ها بیان می‌‌کند که ساختار آوندی دمبرگ در این تیره از تنوع و ارزش آرایه‌شناختی بالایی در حد تیره، طایفه، سرده و حتی گونه برخوردار است. مطالعات تشریحی مقایسه‌ای دمبرگ همچنین می‌‌تواند در تعیین حد و مرز بین سرده‌ای یا درون سرده‌ای مفید واقع شود (Bokhari and Hedge, 1971؛ (Azizian and Culter, 1982. برای مثال، مطالعات مقایسه‌ای تشریحی در مورد دمبرگ از رابطه نزدیک بینبخشه Phlomoides از سرده Phlomis و Eremostachys حمایت می‌‌کنند Azizian and Culter, 1982)؛ (Ryding, 2007.

با وجود این که مطالعات تبارزایشی مولکولی به تازگی کمک شایانی به تعیین حد و مرز سرده تازه احیاشده‌‌ Phlomoidesوخویشاوندان نموده است، این سرده همچنان نیازمند یک بازنگری آرایه‌‌شناختی و سازگان‌‌شناختی است. از جمله اهداف اصلی پژوهش حاضر می‌توان به این موارد اشاره نمود: الف) بررسی صفات تشریحی دمبرگ و برگ در گونه‌های ایرانی سرده Phlomoides، ب) بررسی اهمیت تبازایشی صفات تشریحی در تعیین حد و مرز بخشه‌ها یا گونه‌های ایرانی این سرده و پ) ارزیابی اهمیت سازگان‌‌شناختی این صفات در حل روابط گونه‌ها. در پایان، نتایج به دست آمده با آخرین طبقه‌‌بندی‌های موجود در سرده مقایسه شد.

مواد و روش‌ها.

در پژوهش حاضر، برگ و دمبرگ‌‌های سالم 17 گونه از سرده Phlomoides بررسی شد (جدول 1). برای انجام مطالعات، از نمونه‌‌های گیاکده‌‌ای دانشگاه تهران (TUH)، پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد، گیاکده مونیخ آلمان و گیاکده وین اتریش استفاده شد. برش‌گیری نمونه‌‌ها با روش دستی و با تیغ انجام گرفت و سعی شد تا حد امکان برش‌ها بسیار نازک و یکنواخت باشد. به منظور مقایسه صحیح‌‌تر گونه‌ها از دمبرگ و برگ‌های گره اول و دوم همه نمونه‌‌ها برش‌‌گیری نمودیم. برش‌های عرضی تهیه شده جهت رنگ‌بری و تخلیه محتویات سلول درون آب ژاول رقیق شده قرار داده شد و پس از آن بر اساس روش Salmaki و همکاران (2011) و با استفاده از محلول قرمز سافرانینو محلول Fast green رنگ‌آمیزی شد. پس از اتمام مراحل رنگ‌‌آمیزی، برش‌ها با کانادا بالزام پوشانده و پس از خشک شدن کامل لام‌ها اقدام به عکس‌برداری از نمونه‌‌ها با استفاده از میکروسکوپ نوری Zeiss (مدل Axioskope-40) و بزرگ‌نمایی1000 تا 400 شد. در شکل 2 بخش‌‌های بررسی شده مقطع عرض دمبرگ نام‌گذاری شده‌‌اند.

جدول 1- فهرست گونه‌های مطالعه شده به همراه اطلاعات جمع‌آوری

نتایج.

ساختار برش‌های عرضی دمبرگ، رگبرگ میانی پهنک و بخش‌‌های دیگر پهنک گونه‌های مورد مطالعه در شکل‌های 3 و 4 به طور خلاصه آورده شده است. برای انجام دقیق‌‌تر کار برای دمبرگ‌‌ها از یک فاصله یکسان تا شروع پهنک برگ و برای رگبرگ‌‌ها و پهنک از قسمت میانی برگ استفاده شد. پنج برش از هر نمونه برای دقیق‌‌تر بودن کار اندازه‌‌گیری شد و نتایج حاصل در جدول 2 ارایه شده است.

تمام ویژگی‌‌های برش‌‌های دمبرگ، رگبرگ میانی و پهنک‌‌ها در جمعیت‌‌های مختلف یک گونه ثابت بودند و تنها اندازه برش‌های دمبرگ صفتی بود که در بین افراد مختلف تا حدی تفاوت نشان داد. در اندازه‌‌گیری برش‌های دمبرگ‌‌ و رگبرگ میانی، صفات تشریحی مانند: طول محور پشتی، طول محور پشتی-شکمی، شکل مقطع عرضی، ضخامت آبکش، ضخامت بافت چوبی دسته آوندی مرکزی، ضخامت لایه‌های کلانشیم گوشه‌ای و مماسی بررسی شدند. همچنین، در بررسی صفات تشریحی پهنک‌‌ها به اندازه‌‌گیری صفاتی مانند: تعداد و ضخامت لایه‌های پارانشیم نردبانی، تعداد و ضخامت لایه‌های پارانشیم اسفنجی، ضخامت کوتیکول و کُرک‌‌پوش پرداخته شد و برای هرگونه شرح کاملی از صفات ارایه گردید.

شکل کلی برش عرضی دمبرگ در گونه‌های مختلف از مثلثی (P. molucelloides)، U شکل
(P. tuberosa)، U شکل باز (P. boissieriana) تا
V شکل باز (P. adenantha) متغیر بود. کوچکترین اندازه برش عرضی (در مجموع طول دو محور شکمی و طول محور پشتی-شکمی) به گونه P. tuberosa (شکل 3-H) و بزرگترین آن به P. laevigata (شکل 3-E) اختصاص داشت (جدول 2). در نتیجه می‌توان گفت کوچکترین و بزرگترین اندازه به دست آمده به ترتیب مربوط به بخشه‌های Phlomoides و Eremostachys است.

جدول 2- مقایسه صفات تشریحی دمبرگ و پهنک در گونه‌های ایرانی سرده Phlomoides

کمترین طول محور پشتی متعلق به گونه
P. tuberosa با میانگین 5/1 میلی‌متر و بزرگترین طول محور پشتی متعلق به گونه P. laevigata با میانگین 07/9 میلی‌متر محاسبه شد. همچنین، کمترین طول محور پشتی-شکمی با میانگین 1/1 میلی‌متر مربوط به گونه
P .pulvinaris و بیشترین طول محور پشتی-شکمی با میانگین 7/5 میلی‌متر مربوط به گونهP. laevigata بود. تعداد دستجات آوندی مرکزی بین گونه‌های مختلف متغیر بود و معمولاً یک (P. azerbaijanica، شکل
3-B)، دو (P. labiosiformis، شکل 3-D) تا چند
(P. molucelloides، شکل 3-G، P. tuberosa،
شکل 3-H) دسته آوند مرکزی در مرکز مقطع عرض دمبرگ گونه‌های مختلف مشاهده شد. شایان ذکر است که این دسته‌‌های آوندی به شکل‌‌های مختلف دیده می‌‌شود که معمولاً به صورت دو هلال میانی با انتهای خمیده هستند، اما در گونه P. tuberosa دسته‌‌های آوند مرکزی در یک حلقه به صورت متعدد دیده شدند. اغلب گونه‌ها دارای دو نوع دسته آوندی مرکزی و جانبی بود که دسته آوندهای مرکزی بزرگتر از آوندهای جانبی بودند. همچنین، تعداد دستجات آوندی جانبی از 1 تا 4 عدد در هر باله دمبرگی بین گونه‌های مختلف متغیر است.

نوع بافت کلانشیم در تمام گونه‌ها بررسی گردید. بیشتر گونه‌های Phlomoides مورد مطالعه در زاویه‌‌های برش عرضی دارای کلانشیم گوشه‌ای بودند. کلانشیم حلقوی در هیچ یک از گونه‌های مورد مطالعه یافت نشد. کلانشیم مماسی معمولاً در فاصله یک لایه زیر اپیدرم در بسیاری از گونه‌ها مشاهده شد و تعداد این لایه‌ها در گونه‌های مختلف (بین 1 تا 4 لایه) متغیر بود.

همچنین وجود کلاهک فیبری از صفات مهم دیگر مورد بررسی در پژوهش حاضر بود. این صفت تنها در گونه P. tuberosa از بخشه Phlomoides مشاهده شد.

رگبرگ میانی پهنک در اغلب گونه‌ها شامل یک عدد دسته آوند مرکزی بود. در این میانP. regeliana بانشان دادن 1 یا 2 دسته آوند مرکزی از سایرین متمایز می‌‌شود. پهنک بسیاری از گونه‌ها فاقد دستجات آوندی کناری بود. دستجات آوندی کناری تنها در چهار گونه
P. boissieriana،P. hyoscyamoides،P. pulvinaris وP. regeliana مشاهده شد. در رگبرگ میانی اغلب گونه‌های مورد بررسی در مطالعه حاضر تنها یک لایه کلانشیم مماسی دیده می‌‌شود. گونهP. azerbaijanica کمترین ضخامت پهنک را نشان می‌‌دهد و بیشترین ضخامت آن هم متعلق به گونهP. boissieriana است. اگرچه تعداد لایه‌های نردبانی در بین اغلب گونه‌ها مساوی و برابر 2 است، در مواردی این تعداد متفاوت از این حالت پایه است. بیشترین تعداد لایه‌های پارانشیم نردبانی با 4 لایه متعلق به گونهP. labiosiformis است.

شکل 3- برش عرضی دمبرگ در در گونه‌های Phlomoides. (A- E) بخشه Eremostachys: (A) P. adenantha؛ (MB)دستجات آوندی مرکزی؛(LB) دستجات آوندی کناری، (B) P.azerbaijanica، (C) P. boissieriana، (D) P. labiosiformis، (E) P. laevigata. (F) بخشه Filipendula- P. labiosa. (G) بخشه Molucelloides- P. molucelloides. (H) بخشه Phlomoides- P. tuberosa.

شکل 4- برش عرضی دمبرگ و برگ در گونه‌های Phlomoides. (A-D) ربرگ میانی دمبرگ: (A) P. azerbaijanica، (B) P. labiosa، (C) P. molucelloides، (D) P. tuberosa. (E و F ) انواع کلانشیم‌‌های دمبرگ: (E) کلانشیم مماسی در P. glabra، (F) کلانشیم گوشه‌ای در P. labiosa. (G-I) دستجات آوندی مرکزی در پهنک: (G) P. boissieriana، (H) P. lanata، (I) P. regeliana. (J-L) تعداد لایه های پارنشیم در پهنک برگ: (J) P. laciniata، (K) P. tournefortii، (L) P. tuberosa؛ (SP)پارانشیم اسفنجی؛ (PP)پارانشیم نردبانی.