مطالعه تشریحی ساقه گونه‌های سس (Cuscuta L., Convolvulaceae) در استان‌های خراسان

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

گیاه سس از انگل‌های عمومی است که می‌تواند به چندین گونه گیاهی حمله کند و مکینه‌های خود را به طور ویژه، وارد آوند آبکش گیاه میزبان نماید. در مطالعه حاضر، ساختار تشریحی ساقه شش گونه و دو واریته Cuscuta از استان‌های خراسان رضوی، شمالی و جنوبی، شامل: C. brevistyla، C. campestris، C. epithymum، C. kotschyana، C. monogyna، C. pedicellata، C. babylonica var. babylonica و C. lehmanniana var. lehmanniana مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌ها پس از جمع‌آوری، در محلول FAA تثبیت شده سپس، با روش دستی برش‌گیری انجام شد. مقاطع با رنگ آبی تولوئیدین رنگ‌آمیزی شد و در نهایت، با میکروسکوپ مطالعه شدند. نتایج نشان داد که صفات تشریحی قطر برش عرضی، طرز قرارگیری و پراکنش آوندها، تعداد لایه‌ها و ضخامت آوندها و تعداد لایه‌های پارانشیم پوست صفاتی کارآمد در جداسازی تاکسونومیکی این گونه‌ها هستند. همچنین، در این مطالعه ارتباط گیاه انگل با گیاه میزبان نیز بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A stem anatomical investigation of Cuscuta L. (Convolvulaceae) species in Khorassan provinces

نویسندگان [English]

  • Jamil Vaezi 1
  • Zahra Ranjbar 2
  • Hamid Ejtahadi 2
  • Farshid Memariani 3
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Biology, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Research Center for Plant Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Cuscuta is a common plant parasite and is able to attack several host species. Its haustoria could be penetrated into the phloem of host plant. In this study, the stem anatomy of six species and two varieties of Cuscuta (Cuscuta campestris, C. monogyna, C. brevistyla, C. kotschyana,
C. epithymum, C. pedicellata, C. lehmanniana var. lehmanniana and C. babylonica var. babylonica) distributed in Khorassan provinces were investigated using the blue toluidine staining. Cross sections were provided by hand. Results showed that anatomical characters including stem diameter, position and distribution of vessels, number and size of vessels and number of parenchymatous layers were effective traits to taxonomically separate the species under study. Furthermore, the anatomical relationship between parasite and its host plant was examined.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cuscuta
  • Parasite
  • Haustorium
  • Host
  • Blue toluidine staining

مقدمه

سس‌ها (Cuscuta) از موفق‌ترین و رایج‌ترین گیاهان انگل هستند که می‌توان آنها را در هر جایی بر روی گیاهان زراعی و غیر زراعی مشاهده نمود (Kujit, 1969). سس‌ها گیاهانی بدون ریشه و کلروفیل با ساقه‌های نازک نخی و برگ‌های تحلیل رفته (Van der Kooij et al., 2000) هستند که برای تأمین آب و کربوهیدارت‌ها به طور کامل به گیاه میزبان وابسته‌اند (Hibberd and Jeschke, 2001). سس‌ها انواع مختلفی از گیاهان از جمله: جلبک سبز کارا، سرخس‌ها و انواع مختلفی از گیاهان گل‌دار را آلوده می‌کنند (Dawson et al., 1994). توانایی تهاجم به گونه‌های مختلف نشان می‌دهد که این گیاهان دارای مکانیسم‌های متنوعی برای اتصال به گیاه میزبان هستند (Vaughn, 2002).

انگل یک پل فیزیکی-فیزیولوژیکی به نام مکینه (haustorium) با میزبان ایجاد می‌کند. این اندام شامل آوند‌های چوب و آبکش سس است که با آوندهای چوب و آبکش گیاه میزبان برای انتقال آب، ترکیبات نیتروژن‌دار، مواد تثبیت شده و حتی پروتئین‌ها، RNA و ویروس‌های گیاهی ارتباط پیدا می‌کند (Bleischwitz et al., 2010). مکینه اغلب به دو قسمت تقسیم می‌شود، مکینه فوقانی یا صفحه چسبنده که شامل بافت هوایی سس است و خارج از اندام‌های میزبان قرار می‌گیرد و مکینه داخلی (endophyte) که به درون اندام‌های میزبان نفوذ می‌کند Lee and Lee, 1989)؛ Dawson et al., 1994). در هنگام آلوده شدن گیاه میزبان، مکینه گیاه انگل به درون بافت میزبان نفوذ می‌کند و مانند یک هیف جستجوگر در بین و درون سلول‌های میزبان رشد می‌کند (Vaughn, 2002). پس از رسیدن سلول‌ها به دستجات آوندی، هیف جستجوگر تمایز قابل توجهی را متحمل می‌شود که طی آن سلول‌های انتهایی مجاور عناصر چوب به عناصر چوب تمایز می‌یابند. همچنین، سلول‌های انتهایی مجاور عناصر آبکش اصطلاحاً به هیف جذب‌کننده تمایز می‌یابند که با آوندهای آبکش میزبان ارتباط پیدا می‌کنند (Dörr, 1990). در این زمان، سس به یک مکنده قوی تبدیل می‌شود که برای دریافت مواد تثبیت شده با میزبان رقابت می‌کند. علاوه بر این، انگل باعث افزایش سطح فتوسنتز میزبان می‌شود (Jeschke and Hilpert, 1997). انتقال آب و مواد معدنی از میزبان به بافت چوب انگل بدون نیاز به انتقال از طریق یک غشا صورت می‌گیرد. بین آوند چوب انگل و میزبان یک اتصال پیوسته باز وجود دارد (Kollmann and Dörr, 1969؛ (Dawson et al., 1994.

مطالعه ریخت‌شناسی و تشریحی مکینه در گونه
C. campestris Yunck. نشان داد که در ساقه علاوه بر روزنه‌ها، برجستگی‌های مخروطی غیرعملکردی دیگری نیز وجود دارد که در رأس خود دارای منفذ هستند و در اصطلاح مکینه کاذب نامیده می‌شود. مکینه کاذب، سلول‌های بنیادی هستندکه تقسیمات آنها یک پریموردیوم اندوفیتی ایجاد می‌کند که شامل سلول‌های مریستمی است و با توسعه مکینه بافت‌های مختلفی را مورد تهاجم قرار می‌دهد (Hong et al., 2011).

مطالعات تشریحی معدودی روی ساقه Cuscuta انجام شده است. از مهم‌ترین آنها، مطالعه هیستو‌آناتومیکی ساقه و مکینه سه گونه ‌C. epilinum Weihe.، C. epithymum Murray وC. europaea L. به همراه میزبان‌های متنوعی از گونه‌های دولپه‌ای است که توسط Toma و همکاران (2005) انجام شده است. مطالعه تشریحی ساقه این سه گونه نشان داد که دستجات آوندی در ساقه سس تیپیک و به صورت روی‌هم پیوسته (collaterally closed) نیست. بافت‌های مکانیکی وجود ندارد یا به شکل ضعیفی توسعه یافته‌ است. مکینه نیز به طور ویژه وارد بافت آبکش می‌شود و گاهی تا پارانشیم مغز نفوذ می‌کند. آوند چوب مکینه نیز با چوب میزبان ارتباط پیدا می‌کند.

جنس Cuscuta از اعضای تیره پیچک (Convolvulaceae)، از جنس‌هایی است که پیچیدگی‌های تاکسونومیکی زیادی دارد. Dumortier، Takhtjan، Osbrnova و Cronquist سس را به علت داشتن صفات تخصص یافته متعدد، از جمله: کاهش مقدار کلروفیل، برگ‌های تحلیل رفته فلسی شکل و وجود مکینه در خانواده‌ای مجزا به نام Cuscutaceae قرار دادند (Garcia and Martin, 2007). Hassan (1989) بر اساس صفات گل نشان داد که Cuscutaقرابت نزدیکی با سایر اعضای تیره پیچک دارد. سرانجام بررسی‌های مولکولی (بر پایه توالی DNAکلروپلاستی نشان داد که Cuscuta از اعضای تیره Convolvulaceae است (Stefanovic et al., 2002).

Engelmann (1859) سس را در تیره پیچک، در سه زیرجنس و نه بخش تنظیم کرد. زیرجنس Cuscuta که دارای دو خامه مساوی و کلاله‌های کشیده است، چهار بخش Clestococca، Cuscuta، Epistigma و Pachystigma را شامل می‌شود. زیرجنس دارای دو خامه نامساوی و کوتاه و کلاله‌های گرد است و شامل بخش‌های Cleistogrammica، Eugrammica وLobostigma است.این زیرجنس بیشترین غنای گونه‌ای را دارد و از نظر مورفولوژیکی دارای تنوع بالایی است. زیرجنس Monogyna دو خامه به هم چسبیده و کلاله تخم‌مرغی یا مخروطی شکل دارد و شامل دو بخش Callianche و Monogyna می‌شود.

با توجه به شباهت بالای ریخت‌شناسی برخی از گونه‌های سس، همچنین اندازه کوچک و کاهش صفات ریخت‌شناسی و ناکارآمدی آنها در جداسازی گونه‌ها، در مطالعه‌ حاضر سعی بر این شد تا با استفاده از تاکسونومی عددی، نقش و کاربرد صفات تشریحی در تفکیک و رده‌بندی شش گونه و دو واریته Cuscuta متعلق به سه زیرجنس در استان‌های خراسان تعیین شود. این تاکسون‌ها شامل: Cuscuta campestris از زیرجنس Grammica؛ C. epithymum، C. kotschyana Boiss.، C. pedicellata Ledeb.، C. babylonica var. babylonica Auch. و C. brevistyla A. Braun ex A. Rich. از زیرجنس Cuscutaو دو گونه
C. lehmanniana var. lehmanniana Bunge. و
C. monogyna Vahl از زیرجنس Monogyna هستند. همچنین، ارتباط سس با میزبان نیز در هر گونه بررسی و در پایان یک کلید شناسایی بر اساس صفات تشریحی برای گونه‌های این جنس ارایه گردید.

 

مواد و روش‌ها

برای بررسی ساختار تشریحی، نمونه‌ای از ساقه تاکسون‌های C. brevistyla، Cuscuta campestris،
C. epithymum، C. kotschyana، C. monogyna،
C. pedicellata، C. babylonica var. babylonica و C. lehmanniana var. lehmanniana از رویشگاه طبیعی آنها جمع‌آوری شد (جدول 1) و به مدت یک هفته در محلول FAA قرار گرفتند. سپس، با روش دستی و با استفاده از تیغ‌های تجاری برش‌گیری انجام شد. برش‌ها به مدت 3-5 دقیقه در محلول آب ژاول 10 درصد قرار گرفته، تا زمان رنگ‌آمیزی در الکل اتیلیک 50 درصد نگهداری شدند. در ادامه با رنگ‌آمیزی آبی تولوئیدین، رنگ‌آمیزی شده، پس از تثبیت بر روی لام مطالعه میکروسکوپی آغاز شد. در مجموع، 16 صفت (14 صفت کمّی و 2 صفت کیفی، جدول 2 ) برای تاکسون‌های مورد مطالعه با نرم‌افزار Dino Capture (نسخه 2) اندازه‌گیری و بررسی شد. برای صفات کیفی کدگذاری صفات به صورت دو حالته (صفر و یک) انجام شد و صفات کمّی نیز به منظور تحلیل مؤلفه‌های اصلی و خوشه‌ای استاندارد شدند (میانگین= 0 و واریانس= 1). برای بررسی وجود اختلاف معنی‌دار میان صفات در تمایز تاکسون‌های مورد مطالعه، تحلیل
One-way Anova و Kruskal-Wallis به ترتیب برای صفات کمّی و کیفی انجام شد. این تحلیل‌ها با نرم‌افزار SPSS نسخه 16 با سطح اطمینان 95 درصد روی داده‌های صفات مطالعه شده انجام گرفت. پس از آن، داده‌ها تحت تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) در نرم‌افزار CANOCO (Ter Braak and Šmilauer, 2002) و تحلیل خوشه‌ای (UPGMA) در نرم‌افزار NTSYS نسخه 2 قرار گرفتند. در پایان، تلاش شد تا کلیدی از صفات مناسب تشریحی برای جداسازی تاکسون‌های مورد مطالعه تهیه گردد.

 

 

جدول 1- فهرست نمونه‌های مطالعه شده و مشخصات آنها

شماره هرباریومی

گیاه میزبان

رویشگاه

گونه

ردیف

1565

Alhagi

کلات- آب گرم

C. campestris

1

1562

Acantophyllum

بجنورد- رئین

C. brevistyla

2

1595

Centaurea

مشهد- قله زشک

C. kotschyana

3

1592

Alhagi

سرخس- پاسگاه مرزی

C. lehmanniana var. lehmanniana

4

1554

Alhagi

قوچان- دربادام

C. monogyna

5

1563

Medicago

سرخس- روستای قرقره

C. epithymum

6

1559

Prosopis

گرناوه- جاده درگز به کلات

C. babylonica var. babylonica

7

1558

Malcolmia

مشهد- روستای فریزی

C. pedicellata

8

 

جدول 2- فهرست صفات تشریحی اندازه‌گیری شده و نام اختصاری آنها

مقیاس/ حالت‌ها

عنوان صفت

اختصار

عنوان صفت

ردیف

میکرومتر

Xylem thickness

XYTH

ضخامت بافت چوب

1

میکرومتر

Phloem thickness

PHTH

ضخامت بافت آبکش

2

عدد

Number of xylem layers

NOXY

تعداد لایه‌های چوب

3

عدد

Number of phloem layers

NOPH

تعداد لایه‌های آبکش

4

میکرومتر

Pith thickness

PITH

ضخامت پارانشیم مغز

5

میکرومتر

Epidermis length

EPLE

طول سلول اپیدرمی

6

میکرومتر

Epidermis width

EPWI

عرض سلول اپیدرمی

7

عدد

Number of epidermis layers

NOEP

تعداد لایه‌های اپیدرم

8

میکرومتر

Cross section diameter

CRDI

قطر مقطع عرضی

9

میکرومتر

Cuticle thickness

CUTH

ضخامت کوتیکول

10

عدد

Number of Parenchyma

NOPA

تعداد لایه‌های پارانشیم پوست

11

عدد

Number of vascular bundles

NOBU

تعداد دستجات آوندی در یک حلقه

12

میکرومتر

Space between vascular bundles

SPBU

فاصله بین دستجات

13

میکرومتر

Parenchyma thickness

PATH

ضخامت پارانشیم پوست

14

پیوسته 0/ ناپیوسته 1

Vascular bundles type

BUTY

نوع دستجات آوندی

15

حضور0/ عدم حضور1

Presence of collenchyma cells

PRCO

حضور سلول‌های کلانشیمی

16

 


 

 

نتایج

در مقطع عرضی، ساقه دایره‌ای تا بیضوی شکل است. سلول‌های اپیدرمی اغلب مستطیلی شکل هستند که کوتیکول نازکی سطح آنها را پوشانده است و تعداد روزنه‌ها بسیار اندک است. پارانشیم پوست ضخیم‌ترین قسمت را تشکیل می‌دهد و از سلول‌هایی با دیواره سلولزی تشکیل شده است که این سلول‌ها در ردیف‌های میانی بزرگ‌تر به نظر می‌رسند. استوانه مرکزی اغلب شکل منظمی ندارد و تقریباً بیضوی است. لایه‌های اندودرم و دایره محیطیه به سختی از یکدیگر قابل تشخیص هستند. دستجات آوندی آرایش منظمی نداشته، اغلب ناپیوسته و فضای بین آنها را سلول‌هایی از پارانشیم مغز پر می‌کند. بافت‌‌های مکانیکی اغلب حضور ندارد یا کمتر توسعه یافته‌اند. مکینه تقریباً از درونی‌ترین لایه پارانشیم پوست در مجاورت آوندهای استوانه مرکزی منشأ گرفته، به سلول‌های اپیدرمی و پارانشیمی میزبان نفوذ می‌کند. پس از آن، رشته‌ای از آوندهای سس از مسیر این پل ارتباطی وارد دستجات آوندی میزبان به ویژه آوندهای آبکش می‌شوند (شکل‌های 1 و 2).

نتایج حاصل از تحلیل‌های One-way Anova و Kruskal-Wallis نشان داد که تمام صفات انتخاب شده و اندازه‌گیری شده اختلاف معنی‌داری را در بین گونه‌ها نشان می‌دهند. تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) با استفاده از 14 صفت کمّی و 2 صفت کیفی جدایی خوبی را برای بعضی از گونه‌ها نشان داد (شکل 3). در طول نخستین مؤلفه اصلی (PC1) با میزان تغییرات 2/99 درصد، C. lehmanniana var. lehmanniana و C. monogynaدر سمت راست به طور کامل از سایر گونه‌ها جدا شدند. گونه‌های C. epithymum وC. brevistyla در بالا سمت چپ نمودار در نزدیکی هم و از سوی دیگر دو تاکسون C. campestrisو
C. babylonica var. babylonica نیز در پایین سمت چپ نمودار در مجاورت هم قرار گرفتند. صفات: نوع دستجات آوندی، قطر مقطع عرضی، ضخامت بافت چوب، تعداد لایه‌های چوب و ضخامت بافت آبکش نسبت به سایر صفات بیشترین بارگذاری را در طول PC1 داشتند. در طول دومین محور اصلی (PC2) با میزان تغییرات 6/0 درصد، C. pedicellata و
C. kotschyana نیز تقریباً جدا شدند.

 

 

 

شکل 1- قسمت‌های مختلف برش عرضی ساقه Cuscuta monogyna. Cu: کوتیکول، Ep: اپیدرم، Pa: پارانشیم پوست، Ph: آوند آبکش،
Xy: آوند چوب، Pi: پارانشیم مغز. رنگ‌آمیزی با روش آبی تولوئیدین.

 

شکل 2- تصاویر برش عرضی ساقه سس. در هر ردیف دو تصویر اول مربوط به ساقه سس و تصویر سوم (سمت راست) ارتباط سس با میزبان را نشان می‌دهد (مقیاس تصاویر در ستون اول و سوم 2/0 میلی‌متر، در ستون دوم 1/0 میلی‌متر).

A-C: C. babylonica؛ D-F: C. kotschyana؛ G-I: C. brevistyla؛ J-L: C. epithymum؛ M-O: C. campestris

 

ادامه شکل 2- ... P-R: C. pedicellata؛ S-U: C. monogyna؛ V-X: C. lehmanniana

 

 

شکل 3- نمودار حاصل از آنالیز PCA در ابعاد (1و2) و (1و3) با استفاده از صفات تشریحی ساقه. ™: C. campestris؛ £: C. epithymum؛ : C. lehmanniana var. lehmanniana؛ è: C. monogyna؛ r: C. kotschyana؛ Î: C. babylonica var. babylonica؛ Ç: C. brevistyla؛
¿: C. pedicellata.


 

 

آنالیز خوشه‌ای (شکل 4) نیز که با روش UPGMA انجام شد نتایج آنالیز PCA را تأیید کرد. گونه‌ها در ابتدا در دو شاخه گروه‌بندی می‌شوند. C. lehmanniana var. lehmannianaو C. monogyna در شاخه پایین (شماره 2) در کنار هم و سایر گونه‌ها در شاخه بالایی (شماره 1) قرار می‌گیرند. در گروه بالایی در خوشه اول (شماره 3) C. pedicellata،C. epithymum،
C. kotschyana وC. brevistyla و در خوشه بعد (شماره 4) C. campestris و C. babylonica var. babylonica در کنار هم قرار می‌گیرند. آنالیز خوشه‌ای تمایزی بین گونه‌های C. kotschyana و C. brevistyla قایل نشد (شماره 8) در صورتی که در تحلیل PCA (شکل 3) در طول PC2 این دو گونه به وضوح از هم تفکیک شدند.

 

 

 

شکل 4- کلادوگرام حاصل از تجزیه و تحلیل خوشه‌ای UPGMA با استفاده از صفات آناتومی ساقه سس

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

بیشتر بررسی‌هایی که تاکنون روی آناتومی سس انجام شده است فرآیند‌های قسمت اندوفیت را نسبت به قسمت دیگر مکینه شرح می‌دهند. به علاوه، برخی از پژوهش‌ها در مورد مکینه فوقانی با هم تناقض دارند؛ برای نمونه Weinert و Barckhaus (1975) در مطالعه‌ای نشان دادند، موادی که بین سس و میزبان قرار می‌‌گیرند، شامل قطعاتی از کوتیکول هستند که از اپیدرم جدا شدند. اما Heide-Jorgensen (1987) معتقد است که این مواد واقعاً کوتیکول نبوده، بلکه موادی هستند که از سلول‌های اپیدرمی به صورت مواد دفعی خارج می‌شوند.

مشاهده آناتومی مکینه و ارتباط سس با گیاه میزبان در گونه‌های مطالعه شده، تفاوت چندانی را نشان نمی‌دهد. در همه گونه‌ها مکینه از سلول‌های پارانشیمی نسبتاً بزرگی تشکیل شده که معمولاً تا بافت آبکش میزبان نفوذ می‌کنند و دستجات آوندی سس را به دستجات آوندی میزبان پیوند می‌دهد. فقط در گونه
C. kotschyanaآوند‌های سس در هنگام نفوذ مکینه به میزبان یک نظم افقی پیدا می‌کنند و سپس از نزدیک‌ترین دسته آوندی، آوندها در مکینه به سمت میزبان امتداد می‌یابند (شکل 2، D-F). در حالی که در سایر گونه‌ها در زمان نفوذ مکینه به میزبان طرز قرارگیری آوند‌ها تقریباً به هم می‌خورد.

گونه‌های C. lehmanniana var. lehmanniana و C. monogyna متعلق به زیرجنس Monogyna از نظر مورفولوژیکی نیز تفاوت مشخصی را با سایر گونه‌ها نشان می‌دهند. دارای ساقه‌های قطورتر به رنگ قرمز تا قهوه‌ای تیره هستند. در نمودار حاصل از PC1 و PC2 (شکل 3) این دو گونه به وسیله صفاتی نظیر: قطر مقطع عرضی، تعداد و نوع دستجات آوندی، ضخامت پارانشیم مغز، ضخامت بافت چوب و بافت آبکش، در سمت راست نمودار از سایر گونه‌ها جدا می‌شوند. درC. lehmanniana var. lehmanniana، طول مقطع عرضی، ضخامت پارانشیم مغز، ضخامت و تعداد لایه‌های بافت چوب و بافت آبکش اندکی بیشتر از
C. monogyna است. این جدایی در تحلیل خوشه‌ای (شکل 4) نیز تأیید ‌شد. تاکسون‌های C. pedicellata،C. epithymum، C. kotschyana، C. brevistyla،
C. babylonica var. babylonica و C. campestris در طول PC1 (شکل 3) در سمت چپ نمودار قرار گرفتند. مهم‌ترین صفتی که باعث این تجمع شده است نوع دستجات آوندی است. در ساقه این تاکسون‌ها برخلاف C. lehmanniana var. lehmanniana و
C. monogyna، دستجات آوندی به صورت collaterally closed نبوده، بین آنها فاصله وجود دارد (این حالت haustorium gap نامیده می‌شود). این فاصله با سلول‌های پارانشیم مغز پر می‌شود. به نظر می‌رسد که این شکاف در بین دستجات به دلیل نسبت قطر ساقه به حجم مکینه باشد. در این گونه‌ها ساقه بسیار نازک بوده، مکینه نسبت به قطر ساقه، حجم نسبتاً زیادی دارد که درC. lehmanniana var. lehmanniana و
C. monogyna این وضعیت به چشم نمی‌خورد. همچنین، دو گونه C. lehmanniana var. lehmanniana و C. monogyna با صفاتی نظیر تعداد لایه‌های چوب و آبکش و ضخامت آنها، به لحاظ تشریحی از یکدیگر جدا می‌شوند. در واریته
C. lehmanniana var. lehmanniana ضخامت و تعداد لایه‌های چوب بیشتر اما تعداد لایهها و ضخامت بافت آبکش کمتر از گونه C. monogyna است.

تاکسون‌های C. babylonica var. babylonica،
C. brevistyla، C. epithymum، C. kotschyana و
C. pedicellata متعلق به زیرجنس Cuscuta هستند، که C. brevistyla، C. babylonica var. babylonica و C. epithymum در بخش Cuscuta و C. kotschyanaوC. pedicellataدر بخش Epistigma قرار می‌گیرند که تقریباً در تحلیل PCA (شکل 3-a) این قرابت قابل تشخیص است (این تاکسون‌ها همراه با گونه
C. campestris در طول PC1 در یک راستا قرار می‌گیرند).

گونه C. campestris در زیرجنس Grammica قرار دارد. این گونه در تحلیل خوشه‌ای نیز در کنار
C. babylonica var. babylonica قرار می‌گیرد. نزدیکی دو گونه اخیر احتمالاً به دلیل شباهت صفات کمّی نظیر قطر مقطع عرضی ساقه، فاصله بین دستجات آوندی و ضخامت پارانشیم پوست است. همچنین، در این دو گونه، دستجات آوندی نسبت به سایر تاکسون‌هایی که در تحلیل PCA (شکل 3) در سمت چپ قرار گرفتند، آرایش منظم‌تری دارند. در ساقه
C. campestris پس از اپیدرم، چند لایه سلولی (آبی رنگ) وجود دارد که ضخامت دیواره آنها تقریباً مانند ضخامت دیواره سلول‌های پارانشیمی (بنفش رنگ) است که بعد از آنها قرار گرفتند. به نظر می‌رسد که این سلول‌ها به سمت کلانشیمی شدن می‌روند. حتی برای اطمینان از صحت نتایج، در این مطالعه مقاطعی از این گونه با روش رنگ‌آمیزی سافرانین-فست گرین رنگ‌آمیزی شد، نتایج وجود چهار لایه سلولی را در حد فاصل بین سلول‌های اپیدرمی و پارانشیم پوست نشان داد که از نظر رنگ‌پذیری با سلول‌های ناحیه پوست متفاوت بودند. این سلول‌ها با رنگ‌آمیزی اخیر رنگ‌پذیری بهتری داشتند و به خوبی با فست گرین به رنگ سبز درآمده بودند، در حالی که سلول‌های پارانشیمی رنگ‌پذیری خیلی کمتری با فست گرین داشتند و می‌توان مانند شکل 2-M مرز مشخصی را بین این دو لایه سلولی مشاهده نمود. دو تاکسون
C. campestris و C. babylonica var. babylonica در طول سومین محور اصلی (شکل 3-B) جدایی خوبی را نشان می‌دهند که با تحلیل خوشه‌ای (شکل 4) نیز تأیید می‌گردد.

دو گونهC. epithymumو C. brevistyla که در صفات مورفولوژی نیز شباهت‌هایی به هم دارند (مانند رنگ گلبرگ، حالت گل و شکل گلبرگ)، در صفات آناتومیک نیز این نزدیکی را نشان می‌دهند. این دو گونه ساقه بسیار باریکی دارند و ضخامت پارانشیم پوستی در این دو گونه کم است. مهم‌ترین صفتی که می‌تواند در تفکیک این دو گونه مؤثر باشد، صفت تعداد دستجات آوندی است. در C. epithymum تعداد دستجات آوندی تنها به چهار عدد می‌رسد، آوند‌های آبکش بسیار کم و نامشخص هستند و حتی در مطالعه Toma و همکاران (2005) آورده شده است که در این گونه دایره محیطیه و اندودرم وجود ندارد. به نظر می‌رسد در این مورد اشتباه کرده است چون به طور کلی در سس به دلیل وجود اندام مکینه، دستجات آوندی نظم مشخصی ندارند و همچنین تشخیص اندودرم نیز بسیار مشکل است. در گونه C. brevistyla تعداد دستجات آوندی بیشتر است و دایره محیطیه از اندودرم به خوبی قابل تشخیص است، اما این دو گونه در طول سومین محور اصلی (شکل 3-C) با صفت تعداد دستجات آوندی جدایی خوبی را نشان می‌دهند که توسط تحلیل خوشه‌ای نیز تأیید می‌گردد.

دو گونه C. pedicellata و C. kotschyana متعلق به بخش Epistigma هستند و این نزدیکی در شکل 3-A نیز دیده می‌شود. از تفاوت‌های این دو گونه می‌توان گفت که در C. pedicellata ضخامت پارانشیم پوست بیشتر و تعداد دستجات آوندی کمتر از گونه C. kotschyana است. جدایی این دو گونه در طول سومین محور اصلی در شکل 3-B با این صفات تأیید می‌شود.

به طور کلی، به نظر می‌رسد که مطالعه آناتومی ساقه سس تفاوت‌هایی را در سطح گونه نشان می‌دهد که در جدایی تاکسونومیکی گونه‌های آن بسیار مفید است. این صفات به جدایی گونه‌هایی که شباهت‌های مورفولوژی زیادی با یکدیگر دارند نیز کمک می‌کند.

 

شرح کوتاهی از آناتومی گونه‌های بررسی شده


C. monogyna: شکل کلی مقطع عرضی ساقه بیضوی، قطر مقطع ساقه بیشتر از 5/1 میلی‌متر، دستجات آوندی به صورت collaterally closed، ضخامت بافت چوب 15/0 میلی‌متر، ضخامت بافت آبکش 12/0 میلی‌متر.

C. lehmanniana var. lehmanniana: شکل کلی مقطع عرضی ساقه بیضوی دارای کمی چین‌خوردگی، قطر مقطع ساقه بیشتر از 5/1 میلی‌متر، دستجات آوندی به صورت collaterally closed، ضخامت بافت چوب 25/0 میلی‌متر، ضخامت بافت آبکش 09/0 میلی‌متر.

C. babylonica var. babylonica: شکل مقطع عرضی ساقه دایره‌ای، قطر مقطع ساقه 07/1 میلی‌متر، ضخامت پارانشیم پوست 3/0 میلی‌متر، طرز قرارگیری دستجات آوندی منظم‌، ضخامت بافت چوب و آبکش بیشتر از 04/0 میلی‌متر.

C. campestris: شکل مقطع عرضی ساقه دایره‌ای چین‌خورده، قطر مقطع ساقه بیشتر از 8/0 میلی‌متر، وجود دو نوع لایه سلولی در ناحیه پوست (سلول‌های شبه کلانشیمی و سلول‌های پارانشیمی پوست)، طرز قرارگیری دستجات آوندی تقریباً منظم.‌

C. brevistyla: شکل مقطع عرضی ساقه دایره‌ای، قطر مقطع ساقه 49/0 میلی‌متر، دستجات آوندی در دو لایه قرار گرفته و تعداد آنها 10 عدد، تعداد لایه‌های پارانشیم پوست 3 لایه، ضخامت بسیار کم و حدود 04/0 میلی‌متر.

C. kotschyana: در مقطع عرضی ساقه بیضوی و دارای چین‌خوردگی، قطر مقطع ساقه 66/0 میلی‌متر، دارای سلول‌های پارانشیمی بزرگتری نسبت به سایر گونه‌ها، تعداد دستجات آوندی 6 عدد.

C. pedicellata: در مقطع عرضی دایره‌ای شکل، قطر مقطع ساقه 68/0 میلی‌متر، ضخامت ناحیه مغز به طور مشخصی کم (06/0 میلی‌متر)، تعداد دستجات آوندی 4 عدد.

C. epithymum: در مقطع عرضی تقریباً بیضوی، قطر مقطع ساقه 48/0 میلی‌متر، ضخامت ناحیه مغز به طور مشخصی کم (048/0 میلی‌متر)، تعداد دستجات آوندی 4 عدد.

 

 

کلید شناسایی گونه‌های Cuscutaدر استان‌های خراسان رضوی شمالی و جنوبی بر اساس صفات تشریحی

 

a1. قطر مقطع ساقه بیشتر از 5/1 میلی‌متر، دستجا‌ت آوندی collaterally closed ............................................... 2
b1. قطر مقطع ساقه کمتر از 5/1 میلی‌متر، دستجات آوندی non collaterally closed ....................................... 3
a2. ضخامت بافت چوب 25/0 میلی‌متر، ضخامت بافت آبکش 09/0 میلی‌متر ................................................................................................................ C. lehmanniana var. lehmanniana
b2. ضخامت بافت چوب 15/0 میلی‌متر، ضخامت بافت آبکش 12/0 میلی‌متر ............................... C. monogyna
a3. ضخامت پارانشیم پوست 3/0 میلی‌متر، قطر مقطع ساقه 07/1 میلی‌متر، ضخامت بافت چوب و آبکش بیشتر از 04/0 میلی‌متر ................................................................................................. C. babylonica var. babylonica
b3. ضخامت پارانشیم پوست کمتر از 25/0 میلی‌متر، قطر مقطع ساقه کمتر از 9/0 میلی‌متر، ضخامت بافت چوب و آبکش کمتر از 03/0میلی‌متر ............................................................................................................................ 4
a4. وجود دو نوع لایه سلولی در ناحیه پوست (سلول‌های شبه کلانشیمی و سلول‌های پارانشیمی پوست)، قطر مقطع ساقه بیشتر از 8/0 میلی‌متر ............................................................................................................C. campestris
b4. وجود تنها سلول‌های پارانشیمی در ناحیه پوست، قطر مقطع ساقه کمتر از 7/0 میلی‌متر .................................. 5
a5. تعداد دستجات آوندی 10 عدد، تعداد لایه‌های پارانشیم پوست 3 لایه .....................................C. brevistyla
b5. تعداد دستجات آوندی 6 عدد یا کمتر، تعداد لایه‌های پارانشیم پوست بیشتر از سه لایه ................................ 6
a6. تعداد دستجات آوندی 6 عدد .............................................................................................. C. kotschyana
b6. تعداد دستجات آوندی 4 عدد .................................................................................................................... 7
a7. تعداد لایه‌های سلولی ناحیه پوست 4 عدد، ضخامت پارانشیم مغز 06/0 میلی‌متر .....................C. pedicellata
b7. تعداد لایه‌های سلولی ناحیه پوست 6 عدد، ضخامت پارانشیم مغز 048/0 میلی‌متر ...................C. epithymum

 

سپاسگزاری

 

نگارندگان از معاونت پژوهشی دانشگاه فردوسی مشهد که حمایت مالی این پروهش را با پژوهانه شماره17070/3 تقبل نمود همچنین، آقای علی اصغر بصیری تکنسین محترم آزمایشگاه سیستماتیک دانشکده علوم،‌دانشگاه فردوسی مشهد که در جمع‌آوری نمونه‌ها مساعدت نمودند، قدردانی می‌نمایند.

منابع

Bleischwitz, M., Albert, M., Fuchsbauer, H. L. and Kaldenhoff, R. (2010) Significance of Cuscutain, a cysteine protease from Cuscuta reflexa, in host-parasite interactions. BMC Plant Biology10: 1-8.

Dawson, J. H., Musslman, L. J., Wolswinkel, P. and Dorr, I. (1994) Biology and control of Cuscuta. Review Weed Science 6: 265-317.

Dörr, I. (1990) Sieve elements in haustoria of parasitic angiosperms. In: Sieve elements–comparative structure (eds. Behnke, H. D. and Sjolund, R. D.) 239-256. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York.

Engelmann, G. (1859) Systematic arrangement of the species of the genus Cuscuta, with critical remarks on old species and descriptions of new ones. George Knapp Press, St. Louis.

Garcia, M. A. and Martin, M. P. (2007) Phylogeny of Cuscuta subgenus Cuscuta (Convolvulaceae) based on nrDNA ITS and chloroplast trnL intron sequences. Systematic Botany32: 899-916.

Hassan, S. (1989) Morphological studies on some Convolvulaceae. Msc thesis, University of Ain Shams, Cairo, Egypt.

Heide-Jorgensen, H. S. (1987) Changes in cuticle structure during development and attachment of the upper haustorium of Cuscuta L., Cassytha L., and Viscum L.. In: Parasitic flowering plants (Eds. Weber, H. C. and Forstreuter, W.) 319-334. proceedings of the 4th Symposium on Parasitic Flowering Plants, Marburg, Federal Republic of Germany.

Hibberd, J. M. and Jeschke, W. D. (2001) Solute flux into parasitic plants. Journal of Experimental Botany52: 2043-2049.

Hong, L., Shen, H., Chen, H., Li, L., Hu, X., Xu, X., Ye, W. and Wang, Z. (2011) The morphology and anatomy of the haustoria of the holoparasitic angiosperm Cuscuta campestris. Pakistan Journal of Botany43: 1853-1859.

Jeschke, W. D. and Hilpert, A. (1997) Sink-stimulated photosynthesis and sink-dependent increase in nitrate uptake: nitrogen and carbon relations in the parasitic association Cuscuta reflexa-Ricinus communis. Plant, Cell and Environment 20: 47-56.

Kollmann, R. and Dörr, I. (1969) Strukturelle Grundlagen des zwischenzelligen Stoffaustausches. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft 96: 117-132.

Kujit, J. (1969) The biology of parasitic flowering plants. University of California Press, Berkeley.

Lee, K. B. and Lee, C. D. (1989) The structure and development of the haustorium of Cuscuta australis. Canadian Journal of Botany 67: 2975-2982.

Stefanovic, S., Krueger, L. and Olmstead, R. G. (2002) Monophyly of the Convolvulaceae and circumscription of their major lineages based on DNA sequences of multiple chloroplast loci. American Journal of Botany89: 1510-1522.

Ter Braak, C. J. F. and Šmilauer, P. (2002) CANOCO version 4.0: Reference manual and user’s guide to Canoco for Windows. Wageningen, The Netherlands.

Toma, C., Andronache, A. and Toma, I. (2005) Histo-anatomical investigations on some Cuscuta species. Romanian Journal of Biology-Plant Biology 49-50: 41-46.

Van der Kooij, T., Krause, K., Dörr, I. and Krupinska, K. (2000) Molecular, functional and ultrastructural characterisation of plastids from six species of the parasitic flowering plant genus Cuscuta. Planta210: 701-707.

Vaughn, K. (2002) Attachment of the parasitic weed dodder to the host. Protoplasma219: 227-237.

Weinert, H., Barckhaus, R. H. (1975) Fortified synthesis of cutin at the contact-zones between Cuscuta odorata and Pelargonium zonale. Cytobios 13: 17-22.