نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه الزهراء (س)، تهران، ایران
2 دانشکده علوم زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Anchusa )Boraginaceae( includes weedy species in different habitats and cultivations and is composed of four species in Iran. Species delimitation is mainly based on features as zygomorphic or actinomorphic flowers, straight corolla tube and nutlet shape. In this project, morphological features of different accessions of Anchusa species were evaluated. Totally, 33 qualitative and quantitative morphological characters of 12 populations of four species were studied. Statistical analyses were done by SPSS ver. 19.0 Diagnostic value of different features in species delimitation was studied in order to provide an efficient identification key. Results indicated that adopted features were of taxonomic importance. Factor analysis revealed that two main factors had most effects. These factors were location of filaments, calyx length, middle leaf shape, location of anthers, shape of tube of corolla, length of corolla, and diameter of hair tubercles. A new identification key based on obtained results was provided. This was the first morphometric study of Anchusa species in Iran.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
جنس Anchusa L. از تیره Boraginaceae (گاوزبان) جنس بزرگی با حدود 170 گونه در نواحی معتدله و نیمه‌معتدله دنیای قدیم است (Akcin et al., 2010. بزرگترین مرکز تنوع‌یابی این جنس بخش جنوبی شبه جزیره بالکان است (Selvi and Bigazzi, 2003). گونه‌های مختلف این جنس در اروپا، شمال و جنوب آفریقا و غرب آسیا توزیع شده‌اند. این گیاهان یک‌ساله، دو ساله یا چند ساله و دارای صفات عمومی اعضای تیره گاوزبان هستند. این گیاهان پوشیده از کُرک‌ها و غده‌های زبر هستند. برگ‌ها تخم‌مرغی و یا سرنیزه‌ای و در بالای ساقه بدون دمبرگ‌اند. گل‌ها آبی رنگ، به ندرت سفید و همراه با برگک‌ها در خوشه گرزن جمع می‌شوند. میوه به صورت چهار فندقه با سطح چین‌خورده است. جنس Anchusa L. در ایران دارای چهار گونه است و گونه A. italica Retz.، دارای دو واریته italica و kurdica Gusuleac. است. اعضای جنــــس Anchusa در ایران در نواحی شمال، شمال غرب، مرکز و شمال شرق و جنوب یافت می‌شوند. این در حالی اســــت که A. italica var. italica دارای توزیع گسترده‌تری است aegyptiaca به صورت نادر در نواحی جنوبی ایران یافت می‌شود (خاتم‌ساز، 1381).
برگ‌های Anchusa به حالت پخته در ایتالیا مصرف شده و اثر نرم‌کننده دارد (زرگری، 1368). پرورش این گیاه به عنوان گیاه زینتی در بعضی نواحی اروپا معمول است. گل‌های این گیاه خواص درمانی مشابه با گل گاوزبان دارد. به همین دلیل به جای گل گاوزبان اصلی (Borago) یا همراه با آن مصرف می‌گردد (زرگری، 1368). همچنین، از ریشه این گیاهان نوعی ترکیب رزینی با خاصیت رنگی به دست می‌آید (Judd et al., 1999).
بررسی‌های متعددی در خصوص تنوع درون‌جمعیتی و بین گونه‌ای در این جنس در سطح دنیا انجام شده است (Selvi and Bigazzi, 1998; Akcin et al., 2010).
در این پژوهش، در جمع‌آوری واحدهای جمعیتی گونه‌های این جنس از نقاط مختلف تلاش شده است تا با بررسی ریخت‌شناسی، قرابت‌ها و خویشاوندی‌ها ارزیابی گردد.
عمدتاً صفات ریختی فندقه (Akcin and Ulu, 2008) و برگ (Selvi and Bigazzi, 2001) در این گونه‌ها دارای ارزش تفکیکی است. در فلورا ایرانیکا Riedl (1967)، فلور ایران (خاتم‌ساز، 1381) و نیز در دیگر منابع اعضای این جنس ناهمگن به صور گوناگون در حد زیرجنس و فروگونه‌ای تقسیم‌بندی شده‌اند
Guşuleac, 1927)؛ Chater, 1972؛ Greuter et al., 1984؛ Brummitt, 1992؛ Selvi and Bigazzi, 1998).
بررسی‌های ریختی و تشریحی در مورد گونه‌های این جنس چندان گسترده نبوده و از آن میان می‌توان به تحقیقات Nyauwame و Gill (1990) و Selvi و Bigazzi (2001) بر روی صفات مختلف برگ اشاره کرد. از سوی دیگر، گونه تتراپلوئید این جنس به نام
A. italica Retz. توزیعی بسیار گسترده در نقاط مختلف ایران داشته، چند شکلی‌هایی را به نمایش می‌گذارد. هدف از این پژوهش، تعیین تنوع ریختی و ارزش آن در تعیین حدود تاکسون‌های مورد بررسی است.
مواد و روش‌ها
در بررسی حاضر، 12 جمعیت از چهار گونه و دو واریته جنس Anchusa در ایران بررسی شد (جدول 1). این جمعیت‌ها از زیستگاه‌های مختلف جمع‌آوری و شناسایی شد. کلیه نمونه‌های بررسی شده، در هرباریوم دانشگاه الزهراء (س) (AUH) نگهداری می‌شوند. بررسی ریخت‌شناسی در دو زمینه کمّی و کیفی و با استفاده از استریومیکروسکوپ دیجیتال Dino-Lite مدل AM413T و میکروسکوپ نوری Olympus مدل B×51 صورت گرفت. به منظور استخراج صفات ریختی در انجام مطالعات مورفومتریک، ابتدا به بررسی گونه‌ها در فلورهای مختلف از جمله فلورا ایرانیکا (Riedl, 1967)، فلور ترکیه (Chamberlain, 1979)، فلور فلسطین (Zohary, 1978)، فلور اروپا (Chater, 1972) و فلور ایران (خاتم‌ساز، 1381) پرداخته شد. تعدادی صفت نیز بر اساس مشاهدات شخصی انتخاب شدند. صفات بدون تنوع در میان گونه‌ها مانند هم اندازه بودن کُرک‌ها و بیرون‌زدگی جام از کاسه در حین بررسی کنار گذاشته شدند. تعداد 15 صفت کمّی و 16 صفت کیفی برای مطالعات بیومتری و ریخت‌شناسی انتخاب شد (جدول‌های 2 و 3). با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه 0/19 بررسی‌های آماری مقدماتی و تجزیه و تحلیل آماری چند متغیره صورت گرفت.
به منظور تعیین روابط بین گونه‌ها از تجزیه خوشه‌ای به روش WARD، تجزیه به عامل‌ها (factor analysis) و رسته‌بندی (Principal Component Analysis) استفاده 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 متنوع ترین صفات بین گونه‌ها و واحدهای جمعیتی بررسی گردید. در جدول‌های 2 و 3 به ترتیب فهرست صفات کمّی و کیفی استفاده شده در مطالعات ریخت‌شناسی آمده است.
جدول 1- مشخصات جمعیت‌های مختلف جنس Anchusa بررسی شده در این پژوهش. (AUH مخفف هرباریوم گروه زیست‌شناسی دانشگاه الزهراء (س) است).
|
نام تاکسون |
مشخصات جمعیت و شماره هرباریومی |
|
A. italica Retz. var. italica |
تهران، 30 کیلومتری دماوند، قلی‌زاده (AUH 8511) البرز، شهرک طالقان، ملکوتی (AUH 13906) تهران، باغ گیاه‌شناسی (AUH 13907) تهران، شهرستان دماوند، رحیمی (AUH 13682) |
|
A. italica var. kurdica Gusuleac. |
چهارمحال و بختیاری، دشت جوشقان، رحیم‌پور (AUH 13701) کردستان، سنندج، آبیدر، نصرالهی (AUH 13902) |
|
A. arvensis subsp. orientalis (L.) Nordh. |
البرز، جنوب غربی کرج، مردآباد، سعودی (AUH 13671) تهران، دانشگاه صنعتی شریف، لبادی (AHU 13681) تهران، ونک، خلیلی (AUH 13672) |
|
A. strigosa Labill. |
البرز، کوه باغستان، مسافری (AUH 13903) البرز، رجایی‌شهر، باغستان، مسافری (AUH 13904) 15 کیلومتری قزوین، محمّدیه، نصرالهی (AUH 13905) |
|
A. aegyptiaca (L.) DC. |
بوشهر، بندر گناوه (AUH 13901) |
جدول 2- صفات کمّی و کد گذاری آنها در مطالعات ریخت‌شناسی
|
ردیف |
صفت |
کد اختصاصی |
|
ردیف |
صفت |
کد اختصاصی |
|
1 |
طول برگ قاعده‌ای |
l.u.l |
|
9 |
نسبت طول برگه به کاسه |
l.f/ l.c |
|
2 |
طول برگ میانی |
l.m.l |
|
10 |
طول موهای زبر |
a.l.t |
|
3 |
طول برگ فوقانی |
l.o.l |
|
11 |
قطر قاعده موهای زبر |
l.n.t |
|
4 |
عرض برگ قاعده‌ای |
w.u.l |
|
12 |
طول کاسه روی میوه |
l.c.f |
|
5 |
عرض برگ میانی |
w.m.l |
|
13 |
طول جام |
l.co |
|
6 |
عرض برگ فوقانی |
w.o.l |
|
14 |
طول فندقه |
l.n |
|
7 |
اندازه کاسه |
l.c |
|
15 |
عرض فندقه |
w.n |
|
8 |
طول برگه |
l.f |
|
|
|
|
جدول 3- صفات کیفی و کد گذاری آنها در مطالعات ریخت‌شناسی
|
ردیف |
صفت |
کد |
حالات صفت |
|
1 |
شکل رویشی |
p.v.f |
یک‌ساله (1)، چند ساله (2) |
|
2 |
شکل قاعده موهای زبر |
s.n.t |
برجسته (1)، پهن (2) |
|
3 |
کُرک‌های گیاه |
s.t |
هم اندازه (1)، غیر هم اندازه (2) |
|
4 |
وضعیت ساقه |
f.s |
افراشته (1)، خوابیده (2) |
|
5 |
شکل برگ قاعده‌ای |
s.u.l |
مستطیلی- تخم‌مرغی (1)، مستطیلی- نیزه‌ای (2)، تخم‌مرغی (3)، تخم‌مرغی- نیزه‌ای (4) |
|
6 |
شکل برگ میانی |
s.m.l |
مستطیلی- نیزه‌ای (1)، مستطیلی- تخم‌مرغی (2) |
|
7 |
شکل برگ فوقانی |
s.o.l |
نیزه‌ای (1)، تخم‌مرغی (2)، نواری (3) |
|
8 |
حاشیه برگ |
s.ma.l |
اندکی موج‌دار (1)، کاملاً موج‌دار (2) |
|
9 |
کُرک‌های دو سطح برگ |
s.t.s.l |
مشابه (1)، غیر مشابه (2) |
|
10 |
گل‌آذین پس از گل‌دهی |
s.i |
باز و افراشته (1)، برگشته (2) |
|
11 |
رنگ جام |
c.f |
بنفش متمایل به سرخ (1)، بنفش (2)، آبی- بنفش (3)، آبی (4)، بنفش- زرد (5) |
|
12 |
شکل لوله جام |
s.t.co |
استوانه‌ای (1)، منحنی و در قاعده قوزدار (2) |
|
13 |
شکل زایده بین لوب‌ها |
s.un.l |
کشیده و افراشته (1)، پهن و گرد شده (2) |
|
14 |
محل پرچم‌ها |
l.fi |
تا دهانه لوله جام (1)، پایین تر از دهانه لوله جام (2) |
|
15 |
محل بساک‌ها |
l.an |
هم ردیف زایده بین لوب‌ها (1)، کمی بالاتر از زایده بین لوب‌ها (2)، کمی پایین تر از زایده بین لوب‌ها (3) |
|
16 |
شکل فندقه |
Sh.n |
مستطیلی- افراشته (1)، تخم‌مرغی- مورب (2)، تخم‌مرغی- نیمه افراشته (3) |
نتایج
در بررسی روابط میان گونه‌ها، روابط میان واحدهای جمعیتی متعلق به چهار گونه و دو واریته از جنس Anchusa به روش تاکسونومی عددی بررسی شد. برای تعیین میزان قرابت جمعیت‌های مطالعه شده، تجزیه خوشه‌ای بر اساس میانگین صفات ریختی انجام گرفت. دندوگرام رسم شده بر اساس میانگین صفات ریختی به روش WARD در شکل 1 نشان‌دهنده وجود دو خوشه اصلی در حدود فاصله 16 است. خوشه اصلی اول به دو زیر خوشه تقسیم شده است. زیر خوشه اول شامل سه جمعیت از گونه A. strigosaاست که جدایی جمعیت‌های این گونه را نشان می‌دهد. زیر خوشه دوم تنها دربردارنده جمعیتA. aegyptiaca است. خوشه اصلی دوم به دو زیر خوشه تقسیم شده است که در زیر‌خوشه اول جمعیت‌های A. italica var. kurdica از هم جدا شده‌اند و در زیر خوشه دوم جمعیت‌های
A. italica var. italica و A. arvensis قرار گرفته‌اند این دو زیر خوشه در حدود فاصله 13 با یکدیگر خویشاوند هستند.
شکل 1- دندروگرام رسم شده به روش WARD بر اساس میانگین صفات ریختی در چهار گونه و دو واریته جنس Anchusa
دو شاخص اول که در مجموع سبب 99/48 درصد تنوع مشاهده شده هستند، برای بررسی‌های بعدی انتخاب گردیدند (جدول‌های 4 و 5). در عامل اول (جدول 4) که حدود 89/26 درصد کل تنوع را نشان می‌دهد صفات اندازه کاسه، شکل برگ میانی و محل بساک‌ها بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) را نشان می‌دهند. در عامل دوم که 10/22 درصد کل تنوع را نشان می‌دهد صفات محل پرچم‌ها، شکل و طول لوله جام و قطر قاعده کُرک‌های زبر بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) را نشان می‌دهند.
نمودار رسته‌بندی رسم شده بر اساس دو مؤلفه اصلی اول (شکل 2) بیانگر میزان نزدیکی یا واگرایی گونه‌های مطالعه شده بر اساس این دو مؤلفه است. همان‌طور که مشاهده می‌شود نتایج حاصل از تجزیه خوشه‌ای به خوبی در نمودار رسته‌بندی بر اساس دو مؤلفه اصلی قابل تشخیص است.
جدول 4- نتایج حاصل از تجزیه به عوامل بر اساس صفات کمّی و کیفی ریختی در چهار گونه از جنس Anchusa در ایران
|
درصد تجمعی |
درصد واریانس |
شاخص |
|
89/26 |
89/26 |
1 |
|
99/48 |
10/22 |
2 |
جدول 5- مقادیر عوامل اول و دوم حاصل از تجزیه به عامل‌ها در چهار گونه از جنس Anchusa در ایران
|
صفات |
عامل اول |
عامل دوم |
|
اندازه کاسه |
76/0 |
- |
|
شکل برگ میانی |
75/0 |
- |
|
محل بساک‌ها |
74/0 |
- |
|
محل پرچم‌ها |
- |
85/0 |
|
شکل لوله جام |
- |
72/0 |
|
طول جام |
- |
71/0 |
|
قطر قاعده موهای زبر |
- |
70/0 |
شکل 2- نمودار رسته‌بندی بر اساس صفات ریختی در گونه‌های مختلف جنس Anchusa در ایران
بحث
نتایج به دست آمده از مشاهدات ریخت‌شناسی با بررسی صفات کمّی و کیفی ریختی نشان داد که برخی صفات ریخت‌شناسی انتخاب شده قادرند به عنوان صفات افتراقی، چهار گونه و دو واریته Anchusa را تا حد مناسبی از یکدیگر جدا کرده و در کلید شناسایی به‌کار برده شوند. یک صفت متمایزکننده مهم در شناسایی گونه‌ها، شکل لوله جام است. در کلید شناسایی فلورا ایرانیکا توسط Riedl (1967) و فلور ایران توسط خاتم‌ساز (1381) نیز به این صفت اشاره شده است و مطابق نتایج پژوهش حاضر نیز هر دو صفت طول و شکل لوله جام بیشترین ضریب همبستگی (7/0<) در عامل دوم را نشان می‌دهند. لوله جام به دو شکل استوانه‌ای و منحنی دیده می‌شود. در گونه‌های
A. strigosa و A. aegyptiaca و در هر دو واریته
A. italica لوله جام استوانه‌ای و راست است. تنها در A. arvensis لوله جام منحنی و در قاعده قوزدار است. به همین علت، این صفت متمایزکننده در شناسایی گونه A. arvensis بسیار مؤثر است. جمالو و همکاران (1385) نیز به ارزش این صفت اشاره کرده‌اند. طبق مطالعات Akcin و همکاران (2010) مشخص شد که از نظر ریخت‌شناسی نسبت لوب کاسه به طول کاسه و محل قرارگیری بساک‌ها در لوله جام صفات مهمی در تفکیک گونه‌های Anchusa هستند. نتایج این پژوهش با عقاید این محققان همخوانی دارد.
از آن جایی که همه گونه‌های مربوط به Anchusa به جز گونه A. strigosa برگ‌های غیر گوشتی دارند، لذا، برگ‌های گوشتی صفت افتراقی مناسبی برای تشخیص گونه A. strigosa است. در کلید شناسایی فلور ایران (خاتم‌ساز، 1381) صفت رنگ جام گل صفت افتراقی مناسبی برای تشخیص گونه‌ها ذکر نشده است. طبق مشاهدات این پژوهش نیز این صفت بسیار تحت تأثیر محیط است. به طوری‌که عوامل محیطی مانند میزان بارندگی، رطوبت هوا و وضعیت جغرافیایی باعث تغییر رنگ گل می‌شوند. از سوی دیگر، رنگ جام قبل و پس از خشک شدن گیاه متفاوت
است.
یکی دیگر از نکات شایان توجه در این جنس، وضعیت تقسیمات زیرجنس آن است. در فلورا ایرانیکا (Riedl, 1967) و فلور ایران (خاتم‌ساز، 1381) به وجود 3 زیرجنس از Anchusa در ایران با نام‌های Anchusa، Buglossoides و Lycopsis اشاره شده است. محققان معتقدند که خصوصیات میوه قادر به انجام تفکیک مناسبی در سطح زیرجنس‌های Anchusa است. بررسی‌های پیشین توسط Selvi و Bigazzi (2000 الف، 2000 ب) مؤید آن بوده است که
A. italica و A. strigosa که متعلق به زیرجنس Anchusa هستند غالباً ارتباط بسیار نزدیکی به یکدیگر نشان می‌دهند. از طرفی، این دو گونه فاصله بیشتری با گونه A. aegyptiaca و A. arvensis دارند. گونه
A. aegyptiaca متعلق به زیرجنس Buglossoides (Reichenb.) Gusuleac و گونه A. arvensis به زیرجنس Lycopsis (L.) Gusuleac متعلق است.
در این پژوهش، تفکیک زیر‌جنس‌ها تأیید شده است. در A. italica و A. strigosa که در یک زیرجنس قرار می‌گیرند، فندقه افراشته و استوانه‌ای مشاهده شد. در A. aegyptiaca که متعلق به زیرجنس Buglossoides است فندقه تخم‌مرغی و نیمه افراشته و در گونه A. arvensis از زیرجنس Lycopsis فندقه کاملاً مورب به چشم می‌خورد. این نتایج با مشاهدات Akcin و Ulu (2008) در خصوص ریخت‌شناسی فندقه برخی گونه‌های Anchusa تطابق دارد. این محققان پیشتر با میکروسکوپ الکترونی نگاره تنوع شکلی و الگوی سطحی این بخش از گیاهان مورد بررسی را در تاکسونومی، ارزشمند تشخیص داده بودند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که صفات به کار رفته قادر به تفکیک تاکسون‌های مورد بحث هستند. استفاده از کلید شناسایی زیر با توجه به ارزش تفکیکی صفات مورد بررسی برای تاکسون‌های این جنس در ایران پیشنهاد می‌شود:
1- برگ میانی مستطیلی-نیزه‌ای. لوله جام استوانه‌ای؛ پرچم‌ها مساوی، تا دهانه لوله جام ..................................... 2
برگ میانی مستطیلی-تخم‌مرغی. بساک‌ها پایین‌تر از زایده‌ها. پرچم‌ها نامساوی (دو عدد کوتاه‌تر)، پرچم‌ها پایین‌تر از دهانه لوله جام .............................................................................................................................................. 3
2- بساک‌ها هم‌تراز زایده بین لوب‌ها، کاسه بیش از 6 میلی‌متر .................................................. A. italica Retz.
بساک‌ها هم‌تراز یا پایین‌تر از زایده بین لوب‌ها، اندازه کاسه کمتر از 6 میلی‌متر ..................... A. strigosa Labill.
3- لوله جام استوانه‌ای و راست .................................................................................... A. aegyptiaca (L.) DC
لوله جام منحنی و در قاعده قوزدار ............................................................................. A. arvensis (L.) M.Bieb
)