بررسی تاکسونومی عددی گونه‌های جنس Aeluropus TRIN. از خانواده Poaceae (غلات) در ایران

مقدمه

جنس Aeluropus با 4 گونه در ایران و 5 گونه در جهان (Chloridoideae, Poaceae) تنها جنس از قبیله Aeluropodeae است (Watson and Dallwitz, 1998). علاوه بر آن، Khodashenas در سال 2008، گونة A. peterganicus Khodashenas را برای ایران معرفی نمود. این جنس به علت تشابهات ریخت‌شناسی متعدد در فلورها و منابع مختلف گیاه‌شناسی، بر اساس صفات متفاوت، با نام‌های مترادف زیادی معرفی شده است. محققـــــانی، همچون Bor (1968 و 1970) Cope (1972)، Migahid (1978)، Tutin و Stace (1980)، Tzvelev (1984)، Boissier (1880) و Davis (1985) هر یک به شناسایی و معرفی چند گونه از جنس Aeluropus پرداختـــه و برای آن نام‌های مترادفی را ارائه نمـــــوده‌اند.

Khodashenas (2009) در مقالات خود به وجود A. lagopoides var mesopotamica (Nab.) Bor.، A. pungens var hirtulus Chen and Yang و
A. lagopoides var repens (Tzvel.) Khodashenas برای ایران اشاره می‌نماید. در خانواده‌هایی چون Poaceae که بخش‌های مختلف گل کاهش یافته‌اند، ساختارهایی چون محور گل‌آذین، پوشه (Glume)، پوشینه پایینی (Lemma)، پوشینه بالایی (Palea) و خصوصیات گندمه‌ها نقش اساسی در تعیین و شناسایی تاکسا ایفا می‌کند (Naik, 1991).

اعضای این جنس از گیاهان ‌هالوفیت هستند که در آسیای میانه و نواحی گرمسیری آسیا، در اروپا و آفریقا رویش می‌یابند. گونه‌های این جنس، در نواحی جغرافیایی اروپا - سیبری، ناحیه مدیترانه‌ای، ایرانی - تورانی و صحرا – سندی گسترش دارند (Watson and Dallwitz,1998). در ایران، این جنس در نواحی شمال، شمال غرب، مرکز، جنوب و جنوب شرقی یافت می‌شود (Bor, 1970).

یکی از اهداف اصلی این پژوهش، یافتن صفات ریختی بود که علاوه بر کمک به شناسایی گونه‌های جنس Aeluropus قادر به تشخیص جمعیت‌هایی با حالات حد واسط از صفات ریختی باشد. در این تحقیق، به بررسی مجموعه صفات ریخت‌شناسی با روش‌های تاکسونومی عددی در گونه‌های این جنس پرداخته‌ایم تا با یافتن صفات افتراقی جدید، تفکیک بهتری از گونه‌های جنس Aeluropus که برای اولین بار در ایران مورد مطالعه ریختی قرار می‌گیرند فراهم آوریم.

مواد و روش‌ها

بررسی و سنجش بر روی واحد‌های جمعیتی طبق جدول 1 شامل نمونه‌های تازه جمع‌آوری شده از طبیعت و همچنین نمونه‌های هرباریومی صورت گرفت. مطالعات مورفومتریک بر روی 23 واحد جمعیتی شامل 4 گونه جنس Aeluropusو همچنین نمونه‌های حد واسط در ایران انجام گرفت. بررسی صفات با استفاده از استریومیکروسکوپ و کولیس دیجیتال صورت گرفت. برای به دست آوردن صفات کمّی و کیفی، ابتدا به بررسی شرح گونه‌ها در فلورهای مختلف پرداخــــــته شد (Bor, 1968, 1970; Boisser, 1880; Davis, 1985; Migahid, 1978; Nasir and Ali, 1972; Tzvelev, 1984; Tutin and Stace, 1980). تعدادی صفت نیز در هنگام مطالعات انجام شده و بر اساس مشاهدات شخصی انتخاب شد. از میان صفات، آنهایی که ارزش تاکسونومیک و افتراقی بیشتری داشتند، انتخاب شدند و برخی صفات که در میان گونه‌ها تنوع نشان نمی‌دادند و ثابت بودند مثل رنگ، بافت پوشه‌ها، تعداد لودیکول و کُرک‌پوش آن حذف شدند. پس از انجام بررسی‌های لازم تعداد 48 صفت کمّی وکیفی برای مطالعات بیومتری و ریخت‌شناسی انتخاب شد. با استفاده از نرم‌افزار SPSS Ver 9.1 بررسی‌های آماری مقدماتی با استفاده از صفات کمّی و کیفی و سپس آنالیزهای آماری چند متغیره انجام گرفت.

جدول 1 - مشخصات جمعیت‌های Aeluropus مورد بررسی در این پژوهش

به منظور تعیین روابط بین گونه‌ها از تجزیه خوشه‌ای با روش (WARD) و تجزیه به عامل‌ها PCA
(Principal Component Analysis) بهره گرفته شد. برای تجزیه و تحلیل چند متغیره میانگین صفات کمّی استفاده شد، در حالی که صفات کیفی به صورت حالات صفتی دو تا چند تایی کد گذاری شدند. متغیرهای استاندارد شده در تجزیه و تحلیل چند متغیره بررسی شدند. متوسط فاصله تاکسونومیک و فاصله اقلیدسی در ارزیابی ضرایب عدم شباهت در تجزیه خوشه‌ای صفات ریخت‌شناسی استفاده شدند. تجزیه به عامل‌ها به منظور مشخص نمودن متنوع‌ترین صفات بین گونه‌ها و واحد‌های جمعیتی بررسی گردید. اندازه‌گیری‌ها و بررسی‌های مربوط به سنبلک، از پایین‌ترین سنبلک و بررسی‌های مربوط به برگ از برگ پرچمی (نزدیک‌ترین برگ به گل‌آذین) صورت گرفت. در جدول‌های 2 و 3 به ترتیب فهرست صفات کمّی و کیفی مورد استفاده در مطالعات ریخت‌شناسی آمده است.

جدول 2- صفات کمّی و کد گذاری آنها در مطالعات ریخت‌شناسی

جدول 3- صفات کیفی و کد گذاری آنها در مطالعات ریخت‌شناسی

نتایج

در بررسی روابط میان گونه‌ها، ابتدا روابط میان واحد‌های جمعیتی متعلق به 4 گونه از جنس Aeluropus بررسی شد و پس از وارد کردن 7 واحد جمعیتی حد واسط، به بررسی روابط میان تمام واحد‌های جمعیتی مطالعه شده در بخش ریخت‌شناسی پرداخته شد. به طور کلی، در این تحقیق در مطالعات ریخت‌شناسی، در مورد 4 گونه جنس Aeluropus، 16 واحد جمعیتی را به روش تاکسونومی عددی بررسی شد. به منظور تعیین میزان قرابت جمعیت‌های مطالعه شده، تجزیه خوشه‌ای به دو روش (WARD) و (UPGMA) بر اساس میانگین صفات ریختی انجام گرفت که نتایج مشابهی را نشان داد.

دندروگرام رسم شده بر اساس میانگین صفات ریختـــــی به روش (WARD) شکل 1 نشان‌دهندة وجود 2 خوشه اصلی در سطح 25 است که خوشة اصـــــلی اول شامــل 3 گونة A. lagopoides ،
A.littoralis و A. pungens وخوشة اصــــــلی دوم به تنـــــــهایی شامل جمعیـــــت‌های گونة
A. macrostachyus است.

در خوشه اصلی اول 2 زیرخوشه در سطح 18 وجود دارد. یک زیرخوشه در سطح 18 تنها شامل گونة
A. lagopoides است. زیرخوشه دوم در سطح 18 شامل دو گونه A. littoralis و A.pungens است که بیانگر نزدیکی و شباهت این دو گونه به هم است. در واقع، بررسی صفات ریختی این دو گونه نیز این نتیجه را به خوبی تأیید می‌کند و به همین علت است که در برخی منابع این دو گونه را مترادف یکدیگر نام برده‌اند. سپس، به منظور بررسی و شناسایی متغیرترین صفات در میان کل گونه‌های مطالعه شده، تجزیه به عامل‌ها صورت گرفت. نمودار رَسته‌بندی رسم شده بر اساس دو مؤلفه اصلی اول در شکل 2 بیانگر میزان نزدیکی یا واگرایی گونه‌های مطالعه شده است.

شکل 1- دندروگرام رسم شده به روش WARD بر اساس میانگین صفات ریختی در 4 گونه جنس Aeluropus

شکل 2- نمودار رسته‌بندی بر اساس دو مؤلفه اصلی PCA با استفاده از صفات ریختی در 4 گونه جنس Aeluropus

پس از بررسی و تجزیه و تحلیل مشاهدات صفات ریختی در واحد‌های جمعیتی متعلق به 4 گونه شناسایی شده از جنس Aeluropusو تعیین میزان قرابت گونه‌های شناسایی شده با یکدیگر، به منظور مشخص نمودن جایگاه جمعیت‌های شناسایی شده به عنوان حد واسط در میان گونه‌ها، با وارد کردن صفات ریختی جمعیت‌های حد واسط (شکل‌های 3 و 4) در آنالیزهای آماری به بررسی جایگاه و میزان قرابت کل جمعیت‌های مطالعه شده نسبت به یکدیگر پرداختیم.

در دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه‌ای به روش (WARD) دو خوشة اصلی در سطح 25 مشاهده می‌شود (شکل 5). خوشة اصلی اول شامل جمعیت‌های متعلق به سه گونة A. lagopoides، A.littoralis،
A. pungens و تمامی جمعیت‌های حدواسط است و خوشة اصلی دوم به تنهایی شامل جمعیت‌های متعلق به گونة A. macrostachyus است.

در خوشة اصلی اول در سطح 13 دو زیر خوشه مشاهده می‌شود که در واقع، با توجه به زیر خوشة اول و زیر خوشة دوم، نزدیکی و قرابت جمعیت‌های متعلق به سه گونة A. lagopoides ، A.littoralis،
A. pungens و جمعیت‌های حد واسط به خوبی مشخص می‌شود. همان طور که در این دندروگرام مشخص است، جمعیت‌های حد واسط در میان دو گونة A. lagopoides و A. littoralis قرار می‌گیرند. البته همان طور که در دندروگرام رسم شده نیز مشخص است، گونة A. pungens نزدیکی بسیاری با گونة
A. littoralis دارد. به منظور بررسی و شناسایی متغیرترین صفات در میان جمعیت‌های مطالعه شده، تجزیه به عامل‌ها صورت گرفت. سه فاکتور اولیه که حدود 5/54 درصد کل تنوع را بیان می‌کنند، برای بررسی‌های بعدی انتخاب گردیدند (جدول‌های 4 و 5).

شکل 3- گل‌آذین‌های جمعیت‌های حد واسط Aeluropus (:A سیرجان- کویرنمک، :B حاجی آباد- بندرعباس،
:C سیرجان- شیراز،:D اصفهان، :E خراسان جنوبی- زیر کوه قائن و :F کهنوج- فاریاب)

شکل4 - سنبلک‌های جمعیت‌های حد واسط Aeluropus (:A حاجی‌آباد- بندرعباس، :B سیرجان- شیراز،

:C خراسان جنوبی زیر کوه قائن، :D سیرجان- کویرنمک،  :Eاصفهان و :F خراسان جنوبی- دق اسفدن)

شکل 5- دندروگرام رسم شده به روش WARD بر اساس میانگین صفات ریختی در Aeluropus

(جمعیت‌های زیر خط دار حد واسط هستند)

جدول 4- نتایج اولیه حاصل از تجزیه به عامل‌ها بر اساس صفات کمّی و کیفی ریختی در 4 گونه از جنس Aeluropus در ایران

جدول 5- مقادیر فاکتورهای اول، دوم و سوم حاصل از تجزیه به عامل‌ها در 4 گونه از جنس Aeluropus در ایران

نمودار رَسته‌بندی رسم شده بر اساس دو مؤلفة اصلی اول (شکل 6) بیانگر میزان نزدیکی یا واگرایی گونه‌های مطالعه شده بر اساس این دو مؤلفه است. در جدول 5 مشخص است که در فاکتور 1 با حدود 4/26 درصد از تنوع مشاهده شده، طول گل‌آذین، تعداد انشعابات گل‌آذین، سطح پوشه، سطح پوشینک، شکل گل‌آذین، وضعیت گل‌آذین و طول ساقه بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) را نشان می‌دهند. نمودار رَسته‌بندی مؤید این است که فاکتور 1 باعث جدایی گونة A. macrostachyus از سه گونة دیگر می‌گردد. در فاکتور 2 با حدود 6/18 درصد از تنوع مشاهده شده، صفات طول سنبلک، عرض سنبلک و طول پوشینک، بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) را نشان می‌دهند. این صفات در نمودار رَسته‌بندی سبب جدایی دو گونة
A. pungens و A. littoralis از سایر گونه‌ها می‌گردند. در فاکتور 3 با حدود 5/9 درصد از تنوع مشاهده شده، تنها صفت تعداد گره بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) را نشان می‌دهد. نتایج حاصل از تجزیه خوشه‌ای به خوبی در نمودار رَسته‌بندی بر اساس دو مؤلفة اصلی قابل مشاهده است (شکل 6).

شکل6 - نمودار رَسته‌بندی بر اساس دو مؤلفة اصلی با استفاده از صفات ریختی در جمعیت‌های Aeluropus

(جمعیت‌های زیر خط‌دار حد واسط هستند)

بحث

نتایج به دست آمده از مشاهدات ریخت‌شناسی با بررسی صفات کمّی و کیفی ریختی نشان داد که برخی صفات ریخت‌شناسی به عنوان صفات افتراقی می‌توانند 4 گونه جنس Aeluropus را تا حد مناسبی از یکدیگر جدا کنند و بایددر کلید شناسایی لحاظ شوند. از مهمترین این صفات، صفات مربوط به گل‌آذین است که تا حد زیادی ما را در شناخت گونه‌ها از یکدیگر یاری می‌دهند. از جمله می‌توان به وضعیت گل‌آذین از لحاظ یک ردیفی یا چند ردیفی بودن، شکل و میزان تراکم گل‌آذین اشاره کرد، که در واقع همان طور که در نمودار رَسته‌بندی نیز قابل مشاهده است، این صفات می‌تواند تا حد زیادی گونة A. lagopoides را از سایر گونه‌ها جدا کند.

کلید شناسایی زیر بر اساس مطالعه انجام شده برای گونه‌های مورد بررسی این جنس در ایران ارائه گردید:

1 الف) گل‌آذین غیر متراکم، تخم‌مرغی یا بیضوی و کشیده، تشکیل شده از بیش از یک سنبله روی محور گل‌آذین
.................................................................................................................................................................................. 2

ب) گل‌آذین متراکم، کروی یا گرزی، تشکیل شده از یک سنبله بر روی محور گل‌آذین
...........................................................................................................A. lagopoides (L.) TRIN. ex THWAITES

2 الف) سنبله کُرک‌دار، سنبلک و گلچه کُرک‌دار ..................................................................................................... 3

ب) سنبله بدون کُرک، سنبلک و گلچه بدون کُرک ................................................A. littoralis (GOUAN) PARL.

3 الف) ساقه دارای بافتی ضخیم یا استولونی، پوشینه به طول حداقل 3 میلی‌متر، در سطح کُرک‌دار، پوشة نوک تیز
......................................................................................................................................  A. macrostachyus HACK

ب) ساقه دارای بافتی ظریف و شکننده و غیر استولونی پوشینه به طول حداکثر2 میلی‌متر، در سطح بدون کُرک، پوشة غیر نوک تیز (دندانه‌دار) ...........................................................................................A. pungens (M. B.) C. KOCH

البته، در این بررسی جمعیت کهنوج از
A. lagopoides در نتایج تجزیه و تحلیل‌های آماری و نمودار رَسته‌بندی دورتر از سایر جمعیت‌ها قرار گرفت. از طرفی، ریخت‌شناسی این جمعیت، خصوصاً از نظر اندازه ساقه و برگ بسیار کوتاه با یکی از 2واریته گونه A. lagopoides که در فلــــور عراق (Bor, 1968) ذکر شده، همخوانی دارد و احتمالاً این جمعیتی از
Bor mesopotamicus (Nab.) .A. lagopoides .var در ایران است. در مورد سایر جمعیت‌های مطالعه شده از گونة A. lagopoidesمی‌توان با مطابقت با صفات ذکر شده در فلور عراق در مورد واریتة دیگر این گونه بقیه جمعیت‌های مطالعه شده در این تحقیق را متعلق به lagopoides .A. lagopoides .var دانست. از سوی دیگر، شکل خاص گل‌آذین و همچنین برگ درگونه A. macrostachyus در شناسایی این گونه به وسیله صفات ریختی مؤثر است. در مورد دو گونة
A. pungens وA. littoralis نیز بررسی‌ها حاکی از نزدیکی بالای ریختی دو گونه است زیرا A. pungens در بررسی‌های آماری در میان جمعیت‌های
A. littoralis قرار گرفته است. یکی از دلایل این امر، شباهت در فرم گل‌آذین این دو گونه است، گل‌آذین این دو گونه از نظر تراکم و وضعیت قرارگیری سنبله‌ها بسیار شبیه به یکدیگر بوده، هر دو کشیده و غیر متراکم هستند. این شباهت تا حدی است که در فلور ترکیه این دو گونه مترادف یکدیگر ذکر شده‌اند، اما از صفات ریختی متفاوت و مهم گونة A. pungens می‌توان به فاصله‌دار بودن سنبله‌ها در گل‌آذین نسبت به یکدیگر و نیز میزان مقاومت ساقه آن اشاره کرد. ساقة
A. pungens بسیار ظریف، نازک و شکننده‌تر از ساقه ضخیم گونة A. littoralis است. البته، در مورد
A. pungens در ایران توزیع مشخصی در منابع ذکر نشده ((Bor, 1970 و تنها گزارش موجود مربوط به ترمه در سال 1379 بود. در بررسی حاضر نیز تنها یک جمعیت از A. pungens از ناحیه سیرجان – بندرعباس جمع‌آوری شده بود. به نظر می‌رسد برای قضاوت بهتر، به مجموعه جمعیتی بزرگتری از این گونه نیاز است.

در مجوعه گیاهان تحت بررسی گونة A. littoralis جمعیت جازموریان دورتر از سایرین واقع شده است. علت این فاصله می‌تواند ساقه کوتاه این جمعیت در مقابل سایر جمعیت‌های این گونه باشد که به نظر می‌رسد متأثر از شرایط منطقه رویش و میزان شوری خاک منطقه باشد.

در شناسایی گونه‌ها توسط صفات ریختی، زمانی به مشکل بر می‌خوریم که با جمعیت‌هایی مواجه می‌شویم که از لحاظ این صفات حالات حد واسط و یا جدیدی را نشان می‌دهند. در هنگام بررسی صفات مربوط به گل‌آذین با جمعیت‌هایی روبه رو شدیم که گل‌آذینی نیمه متراکم و با اندازه متوسط داشتند و یا از نظر میزان کُرک‌پوش سنبلک و اجزای آن حالات حد واسطی از خصوصیات گونه‌های شناسایی شده جنس Aeluropus را به نمایش می‌گذاشتند. به این منظور، تصاویر 7 تا 10 را مورد توجه قرار دهید. پیش از این در برخی منابع (فلورا ایرانیکا و فلور اروپا) در مورد حضور جمعیت‌های حد واسط دو گونة A. littoralis و
A. lagopoides در منطقه غرب آسیا اشاراتی شده بود، اما خصوصیات این جمعیت‌ها به طور مشخص ذکر نشده بود. در این پژوهش 7 جمعیت دارای خصوصیات ریختی حد واسط شناخته شدند. از آنجا که صفات ریختی به تنهایی دلیل محکمی برای اثبات حد واسط بودن این جمعیت‌ها نبود، مطالعات تشریحی شامل بررسی بشره پشتی برگ (به وسیله میکروگراف‌های الکترونی و برش‌های دستی) و برش عرضی پهنک و تا حد امکان مطالعات سیتولوژی در ادامه مطالعات ریخت‌شناسی صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد صفات تشریحی به خوبی می‌توانند به عنوان صفات افتراقی در میان گونه‌ها نقش ایفا نموده، برای شناسایی 4 گونه جنس Aeluropus و حتی جمعیت‌های حد واسط بسیار مؤثر باشند. بررسی میکروگراف‌های الکترونی و برش‌های عرضی برگ مشخص ساخت که صفات مربوط به پاپیلا‌ها و وضعیت قرارگیری آنها، وجود یا عدم وجود پریکل و کُرک کوتاه در بشرة پشتی برگ در تفکیک گونه‌ها و گیاهان حد واسط آنها مؤثر است. نتایج به دست آمده از بررسی صفات تشریحی در جمعیت‌های حد واسط نشان‌دهندة مشابهت وضعیت آنها با دو گونة A. littoralis و
A. lagopoides بوده، نتایج بررسی‌های تاکسونومی عددی بر مبنای صفات ریختی را تأیید می‌نمود (کشاورزی و همکاران 1388). از طرفی، برای اثبات دو رگه بودن جمعیت‌های حد واسط اقدام به بررسی میزان باروری دانه گرده نمودیم. نتایج حاصل از این بررسی‌ها و حضور توأمان گیاهان حد واسط با گونه‌های والدینی در محل، نتایج بررسی‌های ریخت شناسی و تشریحی را تأیید نمود.