تکوین گل آذین و گل در گونه amaricana Phytolacca (سرخاب کولی)

فیتولاکا (سرخاب کولی) بزرگترین جنس از خانواده فیتولاکاسه و دارای 11 تا 25 گونه است(Heimerl, (1889 and Mabberley, 1987. این گیاه علفی چندساله، بومی آمریکای شمالی و جنوبی، آسیای شرقی و نیوزیلند است و کشت آن در استان‌های شمالی ایران رایج است (زرگری، 1376).

بخش‌های مختلف این گیاه به شدت برای انسان و دام سمی است و به عنوان گیاهی مزاحم برای کشاورزان تلقی می‌شود. با این وصف، بخش‌هایی از آن، استفاده دارویی یا غذایی دارند. مؤثرترین قسمت این گیاه ریشه است، هر چند برگ و میوه نیز می‌توانند در تولید مواد مؤثر دارویی مورد بهره‌برداری قرار گیرند (زرگری، 1376). گزارش شده است که از برگ‌های جوان این گیاه به سبب داشتن گستره بالایی از ویتامین‌ها و پایین بودن مواد سمی آنها می‌توان به عنوان سبزی استفاده نمود (Zohary,1966).

هر چند به سبب تأثیرات برجسته دارویی این گیاه در درمان سرطان و نیز بیماری ایدز، محققان توجه زیادی بر روی آن مبذول داشته‌اند (Jeong et al., 2004 and (Bodger et al., 1979، با وجود این، مطالعات تکوینی گل در گونه یاد شده، مانند بسیاری از گونه‌های گیاهی دیگر مورد توجه قرار نگرفته است. در واقع، مطالعات تکوینی گل به علت مشکلات تکنیکی موجود، رشد کندی را در طی چند دهه گذشته نشان داده است، اما در سال‌های اخیر پیشرفت در تکنیک میکروسکوپی نوربازتابشی، می‌تواند پیشبرد روزافزون این بررسی‌ها را در پی داشته باشد (Wilson et al., 2006 and Movafeghi et (al., 2010. نتایج بررسی‌های انجام گرفته تاکنون نشان داده است گل‌های فیتولاکا که اغلب در خوشه‌های نامحدود انتهایی یا جانبی آرایش یافته‌اند، توسط یک براکته و دو براکتئول احاطه می‌گردند. هر گل دارای یک گلپوش پنج پر با پنج کاسبرگی است که شبیه گلبرگ بوده، به رنگ سفید هستند. همچنین گلبرگ حقیقی بر روی گل پدیدار نمی‌گردد. برخلاف کاسبرگ‌ها که تعداد آنها در گونه‌های مختلف جنس فیتولاکا ثابت است، تعداد پرچم‌ها و برچه‌ها متغیر است. مطالعات انجام شده نشان داده که تعداد پرچم‌ها بین 5 تا 30 متغیر است که این پرچم‌ها می‌توانند در یک یا چند حلقه قرار گیرند. برچه‌ها به تعداد 5 تا 16 عدد هستند که هر یک تخمک واحدی را در بر می‌گیرند (Ronse Decraene et al., 1997). الحاق یا عدم الحاق بخش قاعده‌ای برچه به عنوان یک وی‍‍‍ژگی سیستماتیک برای تفکیک فیتولاکا به سه زیرجنس مختلف استفاده شده است (Walter, 1909).

به دنبال بررسی‌های گیاه‌شناختی و ریخت‌شناختی انجام یافته در جنس فیتولاکا، نظریه‌های مختلفی درباره تکامل گل و منشا پرچم‌ها و مادگی در این گونه ارائه گردیده و ویژگی‌های ساختاری نافه و مادگی به عنوان صفاتی مهم در رده‌بندی فیتولاکا استفاده شده است (Heimerl, 1889 (and Rohwer, 1993. از جمله نظریه‌های ارائه شده در ارتباط با تکامل گل در کاریوفیلال‌ها نظریه Ronse Decraene و Stems (1993, 1994) است که بر مبنای آن گل‌های پنج پر کاریوفیلال‌ها به دنبال الحاق دو حلقه گلپوش و حذف پرچم در محل الحاق کاسبرگ‌ها، از یک حالت اجدادی سه پر منشا گرفته‌اند. شواهد کافی برای اثبات این نظریه در خانواده پلی گناسه ارائه شده است (Ronse Decraene and Akeroyed, 1988). بررسی‌هایی که اخیرا بر روی تکوین گل در گونه Phytolacca dodecandra انجام شده، وجود حالت مشابهی را در خانواده فیتولاکاسه نیز نشان داده است(Chen and Wang, 2004) .

در ارتباط با روند تکوین نافه در جنس فیتولاکا، یک نظریه قدیمی بیان می‌دارد که حالت ابتدایی نافه در فیتولاکا حالت دیپلواستمونی با ده پرچم بوده است و مقادیر کمتر یا بیشتر پرچم‌ها که در گونه‌های مختلف این جنس یافت می‌شود، به دنبال حذف یا مضاعف شدگی پرچم‌ها به وجود آمده‌اند(Eichler,1878 and Friedrich, 1956) در هر حال، تأیید یا تکمیل این فرضیه‌ها نیازمند انجام مطالعات تکوینی و تعقیب مرحله به مرحله ظهور اندام‌های مختلف در طی تکوین گل است.

در راستای مقدمه ذکر شده، بررسی تکوینی گل در گونه P. americanaبرای رسیدن به اهداف ذیل انجام گرفت:

1- ارائه دقیق روند تکوین گل آذین و گل در این گونه که می‌تواند به روشن شدن برخی صفات جدید در زمینه تکوین گل منجر شود.

2- آزمون درستی فرضیه‌هایی که درباره تکامل گل در این جنس ارائه شده است.

مواد و روش‌ها

برداشت نمونه از گیاهان کشت شده در ایستگاه تحقیقاتی خلعت‌پوشان، وابسته به دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز، در طول یک فصل رشد و نموی انجام گردید. انتهای شاخه‌ها در اندازه‌ها و سنین مختلف جمع‌آوری و در فیکساتور FAA تثبیت شد. به دنبال طی دوره 24 ساعته تثبیت، آبگیری نمونه‌ها به مدت 48 ساعت در غلظت‌های متوالی الکل 70 % و سپس الکل 96 % انجام گرفت. با پایان یافتن آبگیری از نمونه‌ها، رنگ‌آمیزی آنها توسط نیگروزین 5/0 % محلول در الکل 100 % صورت گرفت. سپس، فلس‌زدایی نمونه‌ها در زیر استرومیکروسکوپ Nikon SMZ1500 انجام گردید. در پایان، نمونه‌های آماده شده با بهره‌گیری از میکروسکوپ نوری بازتابشی Nikon E600D که دارای فیلتر بازتابشی زمینه تاریک و ابژکتیوهای کاتادیوپتریک بود، بررسی گردید. بدین منظور، هر نمونه در ظرف مخصوص محتوی الکل 96 % که در بخش مرکزی آن سوزن ظریفی تعبیه شده بود، استقرار یافت. تصاویر خام دیجیتالی توسط دوربین Nikon DXM1200 با وضوح 13 مگا پیکسل، از سطوح مختلف فوکال نمونه برداشت شده و از آنها لایه‌های تصویری هم‌آوری شده به دست آمد. لایه‌های تصویری برای بهبود عمق میدان و به دست آوردن تصویر نهایی با کیفیت مطلوب ادغام و فرآوری گردیدند. برای این منظور از نرم‌افزار ImageJ 1.4 استفاده شد (Dadpour et al, 2008).

نتایج

نمو گل آذین

مریستم گل آذین، براکته‌ها را در توالی رو به محور (آکروپتال) و با الگوی مارپیچی ایجاد می‌کند (شکل 1-A). در محور هر براکته یک مریستم گل تشکیل می‌شود که با گسترش جانبی خود، براکتئول‌ها را به طور متوالی پدید می‌آورد (شکل2-A). تفاوت اندازه براکتئول‌ها که در طی نمو گل کاملاً مشهود است، تشکیل ناهمزمان آنها را تأیید می‌نماید (شکل 1-B). روند تکوین گل‌ها در گل آذین از روند آغازش آنها پیروی می‌کند. بدین ترتیب که ابتدا گل‌های قاعده‌ای با آغازش زود هنگام، شروع به نمو می‌کنند و سپس گل‌های رأسی که در مراحل بعدی آغازش یافته‌اند، روند نموی خود را پی می‌گیرند (شکل 1-A).

تکوین گل

نخستین نشانه اندام‌زایی، پیدایش آغازه‌های کاسبرگی در پیرامون مریستم گل است. اولین کاسبرگ در سطح پشتی گل (در مجاورت براکته) پدیدار می‌شود (شکل 2-A). اندکی پس از آن، آغازه دومین کاسبرگ در سطح شکمی ( به سمت محور گل آذین) نمایان می‌گردد (شکل 2-B). تشکیل کاسه گل با ظهور آغازه کاسبرگ‌های سوم و چهارم در بخش جانبی مریستم گل دنبال شده و در نهایت، پیدایش آخرین آغازه کاسبرگی در بخش شکمی و در مجاورت کاسبرگ دوم روی می‌دهد (شکل 2-C,D). بنابراین، آغازش کاسبرگ‌ها با الگوی مارپیچی و با فیلوتاکسی ₅/² انجام می‌گیرد. کاسبرگ‌های بیرونی‌تر همواره بزرگتر بوده، در طی نمو جوانه گل را کاملاً می‌پوشانند.

به دنبال کامل شدن حلقه کاسبرگی آغازه پرچم‌ها که به تعداد 10 عدد هستند، ظاهر می‌گردد. روند آغازش آنها به صورت دوتایی در رو به روی هر یک از کاسبرگ‌ها است. با این حال، در مواردی دیده می‌شود که یکی از دو پرچم آغازش یافته، تغییر موقعیت می‌دهد و در رو به روی حدفاصل دو کاسبرگ جای می‌گیرد (شکل 2-E). هر جفت پرچمی در حکم یک پرچم منفرد رفتار می‌کند؛ یعنی همزمان ظاهر شده و در طی نمو معمولاً اندازه یکسانی نشان می‌دهند (شکل 2-F,G). ظاهراً روند آغازش جفت‌های پرچمی با الگوی مارپیچی در جهت و یا در خلاف جهت عقربه‌های ساعت انجام می‌گیرد؛ بدین معنی که ابتدا جفت پرچمی مقابل کاسبرگ 1 و با فاصله اندک، جفتهای پرچمی مقابل کاسبرگ‌های 2، 3 و 4 و با اندکی تاخیر جفت پرچمی مقابل کاسبرگ پنجم آغازش می‌یابد (شکل 2-E,F). پس از آغازش، نمو بیشتر نافه گل با افزایش اندازه آغازه‌های پرچمی و تشکیل بساک و میله پرچم ادامه می‌یابد (شکل 3-D). شیار میانی و به دنبال آن شیار جانبی در ناحیه بساک ظاهر می‌گردد و بدین ترتیب، 4 کیسه گرده در داخل بساک تمایز می‌یابند (شکل 3-H). بلوغ بساک‌ها نیز بازتابی از الگوی آغازش پرچم‌هاست و با آرایش مارپیچی دنبال می‌شود (شکل 3-A). علاوه بر پرچم‌های اصلی که به تعداد 10 عدد هستند، گاه پرچم‌های اضافی نیز در سمت خارج پرچم‌های اصلی ظاهر می‌گردند که در گل بالغ کوچک‌تر از پرچم‌های اصلی دیده می‌شوند (شکل 3-B).

به دنبال تفکیک کامل آغازه‌های پرچمی از مریستم گل، آخرین حلقه گل شروع به آغازش می‌کند. آغازه‌های برچه‌ای به تعداد پرچم‌ها و در فاصله بین آنها تشکیل می‌شوند (شکل 2-H). در ابتدا آغازه برچه هلالی شکل می‌شود و یک فرورفتگی در بخش شکمی آن ایجاد می‌گردد که منشأ تشکیل تخمک و دیواره تخمدان است (شکل 3-A). بخش پشتی آغازه برچه رشد رو به بالا نشان داده، با گسترش آن بافت خامه ایجاد می‌گردد (شکل 3-B,C). در بخش قاعده‌ای برچه، الحاق حاشیه‌های مجاور برچه‌ها انجام می‌گیرد (شکل 3-D)، ولی خامه‌ها که به سمت مرکز گل متمایل می‌شوند، الحاق نشده و در کنار هم قرار می‌گیرند (شکل 3-G,H). تخمک‌های واژگون، به تعداد یک عدد در هر برچه آغازش پیدا می‌کنند (شکل 3-E,F).

موارد غیرمعمول مشاهده شده در جریان تکوین گل

در طی بررسی روند تکوین گل آذین در این گونه ویژگی جالب توجهی مورد مشاهده قرار گرفت. در جریان حذف برگک‌ها، بخش مریستمی تحلیل یافته‌ای در پای برگک‌ها مشاهده شد (شکل 1-C,E).  همچنین در برخی موارد دیده شد که علاوه بر گل اصلی، گل دیگری نیز در قاعده برگه ظاهر می‌گردد (شکل 1-E). از موارد غیرمعمول دیگری که در جریان بررسی روند تکوین گل در این گونه مشاهده شد، مضاعف شدن آغازه یکی از پرچم‌های اصلی بود که افزایش تعداد پرچم‌ها به 11 عدد را در پی داشت (شکل 2-I). به دنبال بروز این پدیده، تعداد برچه‌ها نیز به 11 عدد افزایش پیدا نمود.

شکل1- روند آغازش گل‌ها: A ) آغازش گل‌ها و نمو آنها با الگوی مارپیچی و رو به محور؛ B ) گل احاطه شده توسط براکتئول‌ها پس از حذف براکته؛ C و D ) مشاهده بقایای مریستمی پس از حذف براکتئول‌ها‍‍ در محل فلش؛ E ) پیدایش گل نوپدید (با پیکان نشان داده شده است) در پای براکته علاوه بر گل اصلی. B : براکته، b : براکتئول، rB : براکته حذف شده، rb : براکتئول حذف شده.

شکل 2- روند آغازش اندام‌های گل: A ) آغازش اولین کاسبرگ در سطح پشتی؛  B) آغازش دومین کاسبرگ در سطح شکمی؛ C) آغازش سومین کاسبرگ در سطح جانبی؛ D) آغازش کاسبرگ‌های چهارم و پنجم در سطوح جانبی و شکمی؛ E ) روند آغازش مارپیچی جفت‌های پرچمی در مقابل کاسبرگ‌ها؛ F) مشاهده آغازه های پرچمی نمو یافته پس از حذف همه کاسبرگ‌ها به جز کاسبرگ پنجم؛ G) رویت جفت پرچمی آخر پس از حذف کاسبرگ پنجم؛ H) مشاهده آغازه‌های پرچم نمو یافته و ظهور آغازه های برچه‌ای (با ستاره نشان داده شده‌اند)؛ I ) مضاعف شدن یکی از آغازه‌های پرچمی جفت سوم (با پیکان نشان داده شده است). b : براکتئول، S : کاسبرگ،  A : پرچم، rS : کاسبرگ حذف شده.

شکل 3- نمو پرچم‌ها و برچه‌ها: A ) ایجاد فرورفتگی در بخش شکمی آغازه برچه؛ B و C ) ادامه فرورفتگی بخش شکمی و بالا آمدن بخش پشتی آغازه برچه؛ D ) تمایز پرچم‌ها به میله و بساک و شروع الحاق بخش قاعده برچه (با پیکان نشان داده شده است)؛ E و F ) آغازش تخمک‌های منفرد در هر یک از خانه‌های برچه؛ G و H)  مشاهده تخمدان پیوسته و خامه‌های مجزا در ‌دید کناری و قطبی از گل نمو یافته. A : پرچم، an : بساک،  fl : میله پرچم،  O : تخمدان، ov : تخمک،  St : خامه.