دوره 12، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1403 )
جلد 12 شماره 1 صفحات 137-124 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Kartoolinejad D, Shayanmehr F, Moshki A. (2024). Investigation of the Leaf and Pollen Micromorphology of Maples (Acer L.) of Iran. Ecol Iran For. 12(1), 124-137. doi:10.61186/ifej.12.1.124
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-531-fa.html
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-531-fa.html
کرتولی نژاد داود، شایان مهر فاطمه، مشکی علیرضا. بررسی صفات ریزریختی برگ و گرده در جنس افرای (.Acer L) ایران بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 1403; 12 (1) :137-124 10.61186/ifej.12.1.124
گروه جنگلداری مناطق خشک، دانشکده کویرشناسی دانشگاه سمنان
چکیده: (576 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: جنس افرا (.L Acer) از خانواده Aceraceae اغلب درختانی خزان‌کننده‌اند که تقریباً پراکنش همه آنها در مناطق معتدله نیم کره شمالی است. این جنس دارای 148 تا 150 گونه سراسر جهان است و در فلورهای مختلف ایران به حضور 8 تا 10 گونه بومی از این جنس اشاره شده است. برخی از گونه های افرا در جنگلهای هیرکانی دارای ارزش تجاری فراوانی هستند و ارتفاع این درختان به 40 تا 45 متر می رسد. جنس افرا از مهم‌ترین عناصر رویشی درختی در اغلب رویشگاه‌های جنگلی ایران است و جنگلهای هیرکانی بیشترین تنوع آرایه‌های این جنس در ایران را در خود جای داده است. علی‌رغم مطالعات مولکولی و ریختی بر روی اعضای این جنس در دنیا، بررسی های کاملی در زمینه صفات ریزریختی آن ها صورت نگرفته است. بنابراین، تحقیق حاضر به تشریح ارزش رده بندی صفات ریزریختی اپیدرم برگ و گرده اعضای این جنس در ایران می‌پردازد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش 11 آرایه افرای موجود در ایران (9 آرایه بومی و 2 آرایه وارداتی) از رویشگاه‌های هیرکانی و زاگرس جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفت. آرایه‌های مورد بررسی عبارت بودند از:
مقدمه و هدف: جنس افرا (.L Acer) از خانواده Aceraceae اغلب درختانی خزان‌کننده‌اند که تقریباً پراکنش همه آنها در مناطق معتدله نیم کره شمالی است. این جنس دارای 148 تا 150 گونه سراسر جهان است و در فلورهای مختلف ایران به حضور 8 تا 10 گونه بومی از این جنس اشاره شده است. برخی از گونه های افرا در جنگلهای هیرکانی دارای ارزش تجاری فراوانی هستند و ارتفاع این درختان به 40 تا 45 متر می رسد. جنس افرا از مهم‌ترین عناصر رویشی درختی در اغلب رویشگاه‌های جنگلی ایران است و جنگلهای هیرکانی بیشترین تنوع آرایه‌های این جنس در ایران را در خود جای داده است. علی‌رغم مطالعات مولکولی و ریختی بر روی اعضای این جنس در دنیا، بررسی های کاملی در زمینه صفات ریزریختی آن ها صورت نگرفته است. بنابراین، تحقیق حاضر به تشریح ارزش رده بندی صفات ریزریختی اپیدرم برگ و گرده اعضای این جنس در ایران می‌پردازد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش 11 آرایه افرای موجود در ایران (9 آرایه بومی و 2 آرایه وارداتی) از رویشگاه‌های هیرکانی و زاگرس جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفت. آرایه‌های مورد بررسی عبارت بودند از:
A. monspessulanum subsp. ibericum, A. monspessulanum subsp. turcomanicum, A. monspessulanum subsp. cinerascens, A. palmatum, A. negundo, A. cappadocicum, A. campesstre, A. mazandaranicum, A. platanoides, A. velutinum, A. hyrcanum
نمونه‌های برگ هریک از پایهها، از شاخههای رشد کرده در آفتاب تهیه و جهت جلوگیری از کپک زدن بهروش نمونه‌های هرباریومی خشک شدند. نمونه‌های خشک شده برگ جهت تهیه برش بهمدت 3 دقیقه در آب جوش قرار گرفتند. سپس با استفاده از تیغ جراحی برش های نازکی از اپیدرم فوقانی و تحتانی وسط برگ و از مجاورت رگبرگ مرکزی تهیه شد. جهت رنگبری و شفاف شدن نمونهها، بهمدت 5 دقیقه در محلول آب ژاول قرار داده شدند. پس از شستشوی با آب مقطر در زیر میکروسکوپ نوری عکسبرداری و مطالعه شدند. برای مطالعه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، اپیدرم سطح پشتی و رویی برگ و نمونه‌های گرده گلهای هریک از آرایه‌ها بر روی پایههای آلومینیومی چسبانده شد. سپس با استفاده از دستگاه لایه نشان طلا بر سطح کلیه نمونه‌های گرده و برگ، ورقههای نازک طلا پاشیده شد و با استفاده از Scanning Electron Microscope فلیپس عکسبرداری شدند. شدت ولتاژ 20 کیلو ولت و بزرگنمایی تصاویر از 2500 تا 5100 برابر بوده است. نوع گرده، صفات ریختشناسی گردهها، موم‌های اپیکوتیکولی، کرک‌ها، شکل دیواره سلول‌های اپیدرم، تیپ روزنه، تراکم و شاخص روزنه از میکروفوتوگرافهای تهیه شده، طبقه‌بندی و مطالعه شد.
یافته‌ها: ریختشناسی موم‌های اپیکوتیکولی در آرایه‌هایی همچون A. velotinum، A. mazandaranicum، A. hyrcanum، A. platanoides و حتی برخی از زیرگونه‌های A. monspessulanum کاملاً منحصربه‌فرد بوده است. ساختارمندترین نوع موم‌های اپیکوتیکولی در velotinum A. مشاهده شد. به‌طوری‌که اطراف برخی از روزنه‌ها ساختارهای روزت مانند مدوری را تشکیل می‌دهند که در هیچ آرایه دیگری قابل‌مشاهده نبود. سطح تحتانی برگ در platanoides A. نیز بهطور منحصربه‌فردی با یک لایه کاملاً صاف و یکدست از موم پوشیده شده بود. ساختارهای خاصی از موم بر سطح monspessulanum subsp. cinerasens A. و mazandaranicum A. مشاهده می‌شود که باعث می‌شود سطح سلول‌های اپیدرمی آرایه اولی برجسته و در دومی فرورفته بهنظر برسد. بیشترین شاخص روزنه و تعداد روزنه در واحد سطح مربوط به دو گونه غیربومی یعنی
یعنی palmatumA. و negundoA. و کمترین آن مربوط به آرایه‌های A. mazadaranicum ،A. monspessulanum subsp. turcomanicum ،A. velutinum var velutinum ،A. monspessulanum subsp. cinerascens بود که بسیاری از روزنه‌ها در زیر لایههای موم اپیکوتیکولی پوشیده و مدفون میشوند و در اطراف سایر روزنه‌ها نیز کرک‌ها و کریستالهای موم جهت کاهش میزان تبخیر و تعرق حضور مییابند. بنابراین می‌توان اذعان نمود آرایه‌های بومی نام برده مقاومت به خشکی بالاتری نسبت به سایرین دارند. الگوی دیواره سلول‌های اپیدرم آرایه‌ها، در سه نوع مختلف طبقه‌بندی شد؛ متمایزترین آن ها در A. platanoides دیده شد که دیواره کاملاً مواج داشت. دیواره نسبتاً مواج فقط در A. negundo دیده شد و در سایر آرایه‌ها دیواره سلولی صاف و مستقیم مشاهده شد. تیپ سلول‌های همراه روزنه در همه آرایه‌ها آنموسیتیک بود درحالی‌که در A. mazandaranicum تیپ پاراسیتیک کاملاً متمایز و غالب بوده است. کرک‌ها در همه آرایه‌های واجد کرک، ساده و بدون انشعاب بودند که از نظر اندازه به دو گروه دارای کرک های کوتاه و دارای کرک‌هایی بلند قابل تفکیک هستند. در هیچیک از صفات ریختی گرده نظیر شکل گرده (Isopolar کشیده یا Prolate تا کروی یا spheroidal)، تزیینات اگزینی (شیاردار یا Striate)، فرم شکاف‌های گرده (Colpi) و حتی تعداد شکاف‌های گرده (سه شکاف-حفره‌ای Tricolporate) تمایز اختصاصی منحصر به آرایه خاصی مشاهده نشد.
نتیجه‌گیری کلی: نتایج تحقیق حاضر نشان داد، صفات ریزریختی برگ می‌تواند به حل مشکلات ردهبندی جنس افرا کمک کند. اما ریختشناسی و نوع گرده برای این جنس چنین قابلیتی را ارائه نمی‌دهد. در کل تمایز صفات اپیدرم میان آرایه‌های جنس افرای مورد مطالعه نشان داد که سطح زیرین برگ، دارای مشخصه‌های اپیدرمی مفیدی بهخصوص از نظر موم‌های اپیکوتیکولی است که می‌تواند نقش مهمی در طبقه‌بندی، توصیف و تعیین حدود آرایه‌ها ایفا نموده و به‌عنوان ابزاری مفید در سیستماتیک گیاهی استفاده شود.
یعنی palmatumA. و negundoA. و کمترین آن مربوط به آرایه‌های A. mazadaranicum ،A. monspessulanum subsp. turcomanicum ،A. velutinum var velutinum ،A. monspessulanum subsp. cinerascens بود که بسیاری از روزنه‌ها در زیر لایههای موم اپیکوتیکولی پوشیده و مدفون میشوند و در اطراف سایر روزنه‌ها نیز کرک‌ها و کریستالهای موم جهت کاهش میزان تبخیر و تعرق حضور مییابند. بنابراین می‌توان اذعان نمود آرایه‌های بومی نام برده مقاومت به خشکی بالاتری نسبت به سایرین دارند. الگوی دیواره سلول‌های اپیدرم آرایه‌ها، در سه نوع مختلف طبقه‌بندی شد؛ متمایزترین آن ها در A. platanoides دیده شد که دیواره کاملاً مواج داشت. دیواره نسبتاً مواج فقط در A. negundo دیده شد و در سایر آرایه‌ها دیواره سلولی صاف و مستقیم مشاهده شد. تیپ سلول‌های همراه روزنه در همه آرایه‌ها آنموسیتیک بود درحالی‌که در A. mazandaranicum تیپ پاراسیتیک کاملاً متمایز و غالب بوده است. کرک‌ها در همه آرایه‌های واجد کرک، ساده و بدون انشعاب بودند که از نظر اندازه به دو گروه دارای کرک های کوتاه و دارای کرک‌هایی بلند قابل تفکیک هستند. در هیچیک از صفات ریختی گرده نظیر شکل گرده (Isopolar کشیده یا Prolate تا کروی یا spheroidal)، تزیینات اگزینی (شیاردار یا Striate)، فرم شکاف‌های گرده (Colpi) و حتی تعداد شکاف‌های گرده (سه شکاف-حفره‌ای Tricolporate) تمایز اختصاصی منحصر به آرایه خاصی مشاهده نشد.
نتیجه‌گیری کلی: نتایج تحقیق حاضر نشان داد، صفات ریزریختی برگ می‌تواند به حل مشکلات ردهبندی جنس افرا کمک کند. اما ریختشناسی و نوع گرده برای این جنس چنین قابلیتی را ارائه نمی‌دهد. در کل تمایز صفات اپیدرم میان آرایه‌های جنس افرای مورد مطالعه نشان داد که سطح زیرین برگ، دارای مشخصه‌های اپیدرمی مفیدی بهخصوص از نظر موم‌های اپیکوتیکولی است که می‌تواند نقش مهمی در طبقه‌بندی، توصیف و تعیین حدود آرایه‌ها ایفا نموده و به‌عنوان ابزاری مفید در سیستماتیک گیاهی استفاده شود.
فهرست منابع
1. Akbarinia, M., Zarafshar, M., Sattarian, A., Babaie Sustani, F., Ghanbari, E., & Chaplagh Paridari, I. (2011). Morphological variations in stomata, epidermal cells and trichome of sweet chestnut (Castanea sativa Mill.) in Caspian ecosystem. Taxonomy and Biosystematics, 3(7), 23-32. DOI: 20.1001.1.20088906.1390.3.7.4.0
2. Amini, T., Zare, H., & Asadi, M. (2008). Acer mazandaranicum (Aceraceae), a new species from northern Iran. Iranian Journal of Botany, 14, 81-86.
3. Barthlott, W., Neinhuis, C., Cutler, D., Ditsch, F., Meusel, I., Theisen, I., & Wilhelmi, H. (1998). Classification and terminology of plant epicuticular waxes. Botanical journal of the Linnean society, 126(3), 237-260. [DOI:10.1111/j.1095-8339.1998.tb02529.x]
4. Bassi, D., & Monet, R. (2008). Botany and taxonomy. In The peach: botany, production and uses, Wallingford UK: Cabi. 1-36. [DOI:10.1079/9781845933869.0001]
5. Chang, C. S., & Kim, H. (2003). Analysis of morphological variation of the Acer tschonoskii complex in eastern Asia: implications of inflorescence size and number of flowers within sect. Macrantha. Botanical Journal of the Linnean Society, 143(1), 29-42. [DOI:10.1046/j.1095-8339.2003.00191.x]
6. Chapolagh Paridari, I., Jalali, S. G., Sonboli, A., & Zarafshar, M. (2012). Leaf, Stomata and Trichome morphology of the species in Carpinus Genus. Taxonomy and Biosystematics, 4(10), 11-26. DOI: 20.1001.1.20088906.1391.4.10.3.2
7. Davis, J.C. (1965). Flora of Turkey (Aceraceae): Edinburgh at the University, No: 2, 655 pp.
8. Gao, J., Liao, P. C., Huang, B. H., Yu, T., Zhang, Y. Y., & Li, J. Q. (2020). Historical biogeography of Acer L. (Sapindaceae): genetic evidence for Out-of-Asia hypothesis with multiple dispersals to North America and Europe. Scientific reports, 10(1), 21178. [DOI:10.1038/s41598-020-78145-0]
9. Garg, A., Singh, P., & Quamar, M. F. (2023). Pollen morphology of family Thymelaeaceae Juss. in India and its taxonomic implications. Flora, 303, 152291. [DOI:10.1016/j.flora.2023.152291]
10. Ghahreman, A. (1992). Iranian Chormophytes (Plant Systematic). Centre of University Press, Vol. 2. 842 pp.
11. Hakim, L., & Miyakawa, H. (2013). Plant trees species for restoration program in Ranupani, Bromo Tengger Semeru National Park Indonesia. Biodiversity Journal, 4(3), 387-394.
12. Hao, L., Fan, Y., da Silva, J. A. T., & Yu, X. (2023). Pollen morphology of 16 species of Fritillaria L. and its taxonomic implications. Maejo International Journal of Science and Technology, 17(2), 123-137.
13. Karimi, Z. (2021). Leaf anatomical and morphological characters of some species of Acer. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 34(3), 616-631. DOI: 20.1001.1.23832592.1400.34.3.4.5
14. Kim, H. T., & Kim, J. S. (2023). The complete chloroplast genome sequence of the Korean maple tree (Acer pseudosieboldianum (Pax) Kom.). Mitochondrial DNA Part B, 8(6), 691-694. https:// doi.org/ 10.1080/23802359. 2023.2224623 [DOI:10.1080/23802359.2023.2224623]
15. Kordalivand, A., & Sattarian, A. (2015). Different types of leaf stomata Birch (Betula spp.) In the northern forests of Iran. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 22(2), 55-74. DOI: 20.1001.1.23222077.1394.22.2.4.8
16. Metcalfe, C. R., & Chalk, L. (1950). Anatomy of the Dicotyledons, vol I. Clarendon Press, Oxford.
17. Murray, E., & Rechinger, K.H. (1969). Flora Iranica -Aceraceae. Vol 30 (4). Akademische Druck - u. Verlagsanstalt.
18. Novotná, T., Jahn, P., Šamonilová, E., Kabešová, M., Pospíšilová, S., & Maršálek, P. (2023). Hypoglycin A in Acer genus plants. Toxicon, 234, 107271. DOI: 10.1016/j.toxicon.2023.107271 [DOI:10.1016/j.toxicon.2023.107271]
19. Oguchi, R., Onoda, Y., Terashima, I., & Tholen, D. (2018). Leaf anatomy and function. The leaf: a platform for performing photosynthesis, 97-139. [DOI:10.1007/978-3-319-93594-2_5]
20. Payne, W. W. (1979). Stomatal patterns in embryophytes: their evolution, ontogeny and interpretation. Taxon, 28(1-3), 117-132. [DOI:10.2307/1219566]
21. Rasmussen, H. (1981). Terminology and classification of stomata and stomatal development-a critical survey. Botanical Journal of the Linnean Society, 83(3), 199-212. [DOI:10.1111/j.1095-8339.1981.tb0093.x]
22. S̲ābitī, H. A. (1976). Forests, trees, and shrubs of Iran. - Ministry of Agriculture and Natural Resources.
23. Saeedi, Z. D. Azadfar and Kh. Saghebtalebi (2015). Leaf stomata characteristics Diversity of Oriental beech in Hyrcanian forests. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 22(1), 167-184. DOI: 20.1001.1.23222077.1394.22.1.11.3
24. Santos, J. V. D. C., Oliveira, M. D. F. V. D., Santos Filho, F. S., Silva, L. N. N. D. S., & Araújo, J. S. (2020). The taxonomic value of leaf anatomy for species Byrsonima: a difficult genus of Malpighiaceae Juss. Acta Botanica Brasilica, 34, 570-579. [DOI:10.1590/0102-33062020abb0144]
25. Shayanmehr, F., Jalali, G. A., Ghanati, F., & Kartoolinejad, D. (2009). The study of Conical and Ball-shaped pines, two probable mutant forms of Pinus eldarica: comparison of needle anatomy structure. Iranian Journal of Forest, 1(2), 151-161.
26. Shayanmehr, F., Jalali, S. G., Colagar, A. H., Zare, H., Kartoolinejad, D., & Yousefzadeh, H. (2018). Leaf cuticle and wax ultrastructure of genus Alnus Mill. in Hyrcanian forests of Iran. International Journal of Environmental Studies, 75(6), 877-890. [DOI:10.1080/00207233.2018.1464278]
27. Shayanmehr, F., Jalali, S. G., Ghanati, F., & Kartoolinejad, D. (2008). Discrimination of Pinus eldarica MEDW. and its two new species by epicuticular wax, lignin content, electrophoretic isozyme and activity of peroxidase. Feddes Repertorium, 119(7‐8), 644-654. [DOI:10.1002/fedr.200811188]
28. Shayanmehr, F., Jalali, S. G., Ghanati, F., Kartoolinejad, D., & Apple, M. (2009). Two new morphotypes of Pinus eldarica: Discrimination by macromorphological and anatomical traits. Dendrobiology, 61, 27-36.
29. Shayanmehr, F., Jalali, S., Hosseinzadeh Colagar, A., Yousefzadeh, H., & Zare, H. (2015). Pollen morphology of the genus Alnus mill. In Hyrcanian forests, north of Iran. Applied Ecology and Environmental Research, 13(3), 833-847. [DOI:10.15666/aeer/1303_833847]
30. Shayanmehr, F., Kartoolinejad, D., Jalali, S. G., & Ghanati, F. (2007). Comparison of epicuticular wax on needles and stems of Pinus eldarica with its two naturally generated forms. Rostaniha, 8(2), 150-159.
31. Siahkolaee, S. N., Sheidai, M., Assadi, M., & Noormohammadi, Z. (2017). Pollen morphological diversity in the genus Acer L.(Sapindaceae) in Iran. Acta Biologica Szegediensis, 61(1), 95-104.
32. Soheili, F., Panahi, P., Hatamnia, A. A., Woodward, S., Abdul-Hamid, H., & Naji, H. R. (2023). Leaf microstructure and adaptation relationships in ten woody species from the semi-arid forests. Iranian Journal of Forest, 15(1), 53-72. DOI:10.22034/IJF.2022.330879.1853
33. Stace, C. A. (1980). Plant Taxonomy and Biosystematics Edward Arnold (Publishers) Limited. London WCIB 3DQ.
34. Suh, Y., Heo, K., & Park, C. W. (2000). Phylogenetic relationships of maples (Acer L.; Aceraceae) implied by nuclear ribosomal ITS sequences. Journal of Plant Research, 113, 193-202. [DOI:10.1007/PL00013914]
35. The Plant List. (2010). Version 1. Published on the Internet; http://www.theplantlist.org/(accessed 1st January).
36. van Gelderen, D. M., De Jong, P. C., & Oterdoom, H. J. (1994). Maples of the world. Timber Press Inc., Portland, Oregon, USA.
37. Wang, Z. E., Cao, R., Ding, H., Huang, Y. T., Song, Z. H., Ding, S. T., & Wu, J. Y. (2023). Fossil samaras of Acer L. (Sapindaceae) from the Upper Pliocene of western Yunnan, southwestern China. Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments, 1-16. DOI:10.1007/s12549-023-00575-1 [DOI:10.1007/s12549-023-00575-1]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
