A review of the genus Hyoscyamus (Solanaceae) in Iran

مقدمه.

جنس Hyoscyamus L. شامل گیاهانی علفی متعلق به تیره Solanaceae، زیرتیره Solanoideae و قبیله Hyoscyameae است. این تیره حدود 94 جنس و بیش از 2950 گونه دارد که اغلب در مناطق گرمسیری آمریکا پراکنش دارند Willis, 1973)؛ Mabberley, 1987). برخی ازگونه‌های این جنس نظیر Hyoscyamus niger L. جهان‌وطن هستند و پراکنش وسیعی دارند (Montasser Kouhsari et al., 2006). پراکنش گونه‌های این جنس در ایران بسیار وسیع است و در مناطق شمال، شمال‌غرب، شمال‌شرق، مرکز و جنوب کشور پراکنش دارند که نشان‌دهنده سازگاری بالای آن با شرایط آب و هوایی متفاوت است.

بررسی تعداد گونه‌های جنس Hyoscyamus در کشورهای همسایه ایران نشان می‌دهد که در ترکیه 6 گونه برای این جنس تشخیص داده شده است که 4 گونه از آنها در ایران نیز رویش دارند (Baytop, 1978). در پاکستان 4 گونه از این جنس تشخیص داده شده است که همگی نیز در ایران رویش دارند (Nasir, 1985) و در شوروی 8 گونه از این جنس تشخیص داده شده است که 4 گونه ازآنها در ایران نیز یافت می‌شوند (Pojarkovae, 1955). در فلورا ایرانیکا برای این جنس از عراق 11 گونه، از افغانستان 8 گونه و از ایران 18 گونه گزارش شده است (Schöenbeck-Temesy, 1972). در فلور ایران تعداد گونه‌های جنس Hyoscyamus به 13 گونه کاهش یافته است (Khatamsaz, 1998) و یک گونه تحت عنوانH. bornmulleri از شیراز به عنوان گونهجدید معرفی شده است (Ghahreman and Khatamsaz, 1996).

مطالعات گرده‌شناسی در مورد دانه گرده 13 گونه از این جنس نشان داده است که دانه گرده به سه شکل: بیضوی (elliptical)، کروی (spherical) وتقریباً کروی (nearly spherical) دیده می‌شود و سطح آن شیاردار (grooved) است و تزییناتی همچون: رگه‌دار (nervate)، زگیلک‌دار (tuberculate)، رگه‌دار- منفذدار (nervate-porous) و منفذدار (porous) (Khatamsaz and Zangirian, 1998) دارد.

Sheidai و همکاران (1999) با مطالعات کاریولوژیک 11 گونه از این جنس نشان دادند که اغلب گونه‌ها 34n=2 یا 28n=2 دارند و تنها گونه تتراپلوئید از این جنس H. pusillus با 68n=2 است. Zhang و همکاران (2005) ریخت‌شناسی دانه 22 گونه از قبیله Hyoscyameae را مطالعه کردند که 12 گونه آن از جنس Hyoscyamus بود که از میان آنها 5 گونه در ایران پراکنش دارند. مقایسه گونه‌های جنس Hyoscyamusبا سایر تاکسون‌های این قبیله نشان داد که آنها اغلب دانه‌های کوچکی دارند. تزیینات سطح آنها حالت مشبک داشته، سلول‌ها منظم و دیواره سلول‌ها سینوسی‌شکل است که با نتایج به دست آمده در بررسی حاضر سازگاری دارد.

مطالعه دانه در 16 گونه از این جنس با استفاده از تصاویر تهیه شده با میکروسکوپ الکترونی SEM نشان داد که دانه در این جنس به شکل‌های کروی (spherical)، بیضوی (elliptical) و تخم‌مرغی (ovoid) است و تزیینات سطح آن حالت مشبک (reticulate) یا مغزی‌شکل (cerebelloid) و شکل ناف حالت بر آمده (protruding) یا سر بریده (truncate) دارد (Hajrasouliha, 2014). همچنین، مطالعات تبارزایی مولکولی انجام شده روی این جنس با بررسی دو ژن ITS و trnL-F با دو روش بایسین و ماکزیمم پارسیمونی، مونوفیلتیک بودن گونه‌های این جنس را تأیید می‌کند (Hajrasouliha et al., 2014).

مواد و روش‌ها.

برای مطالعات ریخت‌شناسی از نمونه‌های موجود در هرباریوم مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور (TARI) و نمونه‌های جمع‌آوری شده از طبیعت استفاده شد. شایان ذکر است که برای دقیق‌تر بودن نتایج علاوه بر نمونه‌های یاد شده، تمامی نمونه‌های موجود در هرباریوم‌های مؤسسه گیاه پزشکی ایران (IRAN) و هرباریوم پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد (FUMH) نیز مطالعه و با تصاویر مربوط به نمونه‌های تیپ موجود در هرباریوم‌های جهان مقایسه شد (جدول 1). سپس، تصاویر مربوط به کاسه گل توسط استریومیکروسکوپ با یک بزرگ‌نمایی مشخص و با در نظر گرفتن جزییات ترسیم شد. شایان ذکر است که برای رسم تصاویر از کاسه گل نمونه‌های هرباریومی در مرحله میوه‌دهی استفاده شده است (شکل‌های 1 و 2). در نهایت، جدولی از 42 صفت کیفی و کمّی از مجموع صفات ریخت‌شناسی تهیه شد (جدول 2).

پس از کددهی به صفات کیفی، داده‌ها با نرم‌افزار SPSS نسخه 22 با سه روش تجزیه خوشه‌ای، PCA و FA تحلیل شد و با داده‌های مطالعات پیشین روی این جنس مقایسه شد.

نتایج.

در مطالعه حاضر، 19 گونه از جنس Hyoscyamusاز نظر ریخت‌شناسی بررسی شد و پس از شناسایی دقیق بر اساس کلیدهای موجود در فلورهای مختلف، از 42 صفت (23 صفت کیفی و 19 صفت کمّی) برای گونه‌های مطالعه شده جدولی تهیه شد که پس از کددهی به صفات کیفی جهت تعیین قرابت و شباهت گونه‌ها از مطالعات آماری استفاده شد.

شکل برگ در این جنس تنوع زیادی دارد و قاعده برگ حالت قلبی یا گوه‌ای‌شکل دارد. گونه‌های این جنس به صورت یک‌ساله، دو ساله یا چند ساله هستند و سطح اندام‌های آنها اغلب پوشیده از کُرک است.

جدول 1- فهرست گونه‌های مطالعه شده و مکان جمع‌آوری آنها - هرباریوم TARI

جدول 2- صفات مورفولوژی استفاده شده در بررسی گونه‌های جنس Hyoscyamus

شکل 1- کاسه گل در گونه‌های Hyoscyamus مطالعه شده. (A H. arachnoideus؛ (B H. kotschyanus؛ (C H. kurdicus؛‌ (D H. pojarkovae؛‌
(E H. leucanthera؛‌ (F H. reticulatus؛‌ (G H. pusillus؛‌ (H H. malekianus؛‌ (I H. insanus؛‌ (J H. nutans؛‌ (K H. rosularis؛
(LH. orthocarpus.

شکل 2- کاسه گل در گونه‌های (M H. bornmulleri؛ (N H. tenuicaulis؛ (O H. senecionis؛ (P H. squarrosus؛ (Q H. niger؛
(R H. turcomanicus؛ (S H. leptocalyx.

بررسی تصاویر ترسیم شده کاسه گل با استفاده از استریومیکروسکوپ نشان داد که کاسه در این جنس به شکل‌های قیفی و استکانی است و دندانه‌های آن در برخی گونه‌ها حالت کوچک و نامشخص دارد، در حالی که در مابقی گونه‌ها حالت مثلثی نوک تیز خارمانند، مثلثی نوک منقاری یا مثلثی نوک گرد دارد. همچنین رگه‌های کاسه در تعدادی از گونه‌ها حالت نامشخص و باریک و در تعدادی حالت برجسته و مشخص دارد.

بر اساس تحلیل خوشه‌ای با روش Ward بر اساس صفات ریخت‌شناسی گونه‌های این جنس در فاصله تاکسونومیک 25 در سه خوشه اصلی قرار دارند. خوشه اول در فاصله حدود 7 به دو زیرخوشه تقسیم می‌شود که در زیرخوشه اول گونه‌های: H. arachnoideus،H. kotschyanus، H. kurdicus، H. leucanthera،H. pojarkovae، H. reticulatus و H. squarrosusبا ضریب تشابه بالا قرار دارند و در زیرخوشه دوم دوگونه H. pusillus و H. turcomanicusقرار دارند. خوشه اصلی دوم در فاصله تاکسونومیک 15 به چهار زیرخوشه تقسیم می‌شودکه در یک زیرخوشه آن دو گونه بسیارمشابه H. bornmulleri و H. tenuicaulisبا ضریب تشابه بسیار بالای یک در کنار هم قرارگرفتند، در حالی که سه گونه H. leptocalyx و
H. niger وH. senecionis هر یک به تنهایی قرار گرفتند. در نهایت، خوشه اصلی سوم در فاصله تاکسونومیک 20 به دو زیرخوشه تقسیم می‌شود که در یک زیرخوشه آن گونه H. malekianus و در زیرخوشه دیگر چهار گونه مشابه: H. insanus،
H. nutans، H. orthocarpus و H. rosularisقرار گرفتند (شکل 3).

سپس با استفاده از مؤلفه‌های اصلی اول و دوم آرایش فضایی گونه‌ها با روش PCA ترسیم شد که نتایج تحلیل خوشه‌ای را تأیید می‌کند (شکل 4).

شکل 3- دندروگرام خوشه‌ای بر اساس صفات ریخت‌شناسی گونه‌های مطالعه شده جنس Hyoscyamus

شکل 4- تجزیه مؤلفه‌های اصلی (PCA) بر اساس صفات ریخت‌شناسی گونه‌های مطالعه شده جنس Hyoscyamus

در تجزیه عامل‌ها (FA) دو مؤلفه اصلی اول با واریانس 852/17 و مؤلفه اصلی دوم با واریانس 920/14 سهم مهمی در تفاوت و تشابه گونه‌ها دارند که این مؤلفه‌ها خود مجموعه‌ای از صفات کیفی و کمّی در نظر گرفته شدند. در مؤلفه اصلی اول، صفت طول کاسه در حالت میوه با واریانس 888/0 بیشترین تأثیر را دارد و پس از آن صفت‌های: طول کاسه، طول برگ ساقه‌ای، طول برگ قاعده‌ای به ترتیب با واریانس‌های 854/0، 686/0 و 657/0 مؤثرترین صفات هستند. در مؤلفه اصلی دوم، صفت شکل قاعده برگ با واریانس 817/0 بیشترین تأثیر را دارد و پس از آن صفت‌های: شکل برگ قاعده‌ای و عرض برگ ساقه‌ای با واریانس‌های 755/0 و 703/0 تأثیرگذار هستند (پیوست 1).

کلید شناسایی ارایه شده برای گونه‌های جنس Hyoscyamusدر ایران

1- گیاه در قاعده چوبی؛ برگ‌ها گوشتی، کُرک‌ها به ویژه در قاعده گیاه منشعب ....................................... 2
- گیاه یک‌ساله یا چند ساله اما در قاعده غیرچوبی؛ برگ‌ها ظریف و غیرگوشتی؛ کُرک‌ها ساده ........................ 3
2- گیاه افراشته؛ ساقه محکم با مقطع دایره‌ای؛ دندانه‌های کاسه گل کوتاه و نامشخص؛ برگ‌ها تخم‌مرغی، قاعده گوه‌ای تا گوه‌ای باریک و کشیده .................................................................................................... H. insanus
- گیاه خمیده؛ ساقه متعدد و باریک؛ دندانه‌های کاسه مثلثی نوک تیز؛ برگ‌ها تخم‌مرغی زاویه‌دار به ندرت نیزه‌ای، قاعده تقریبا قلبی‌شکل ................................................................................................... H. malekianus
3-دمگل‌ها بلندتر از کاسه گل؛ برگ‌ها دایره‌ای-بیضوی؛ گل‌ها زرد یا سفید، بدون رگه کاملاً مشخص ............ 4
- دمگل‌ها کوتاه‌تر از کاسه گل؛ برگ‌ها تخم‌مرغی تا نیزه‌ای؛ گل‌ها زرد یا بنفش دارای رگه‌های مشخص ارغوانی ......................................................................................................................................................................... 6
4- دمگل در حالت میوه تا 7 سانتی‌متر، برگشته و پیچ‌خورده؛ گیاه گسترده روی زمین، قاعده برگ‌ها گوه‌ای ...................................................................................................................................................H. senecionis
- دمگل‌ها بلند تا 5 سانتی‌متر، برگشته اما غیر پیچ‌خورده؛ گیاه بالشتکی‌شکل یا کپه‌ای، قاعده برگ‌ها قلبی ....... 5
5- گل‌ها منفرد یا گل‌آذین بسیار کم گل، دمگل‌ها به طول تا 5 سانتی‌متر، گیاه کوچک و بالشتکی به ارتفاع حداکثر 10 سانتی‌متر ................................................................................................................... H. leptocalyx
- گل‌آذین خوشه، دمگل‌ها به طول تا 2 سانتی‌متر، گیاه آویخته به ارتفاع 15 سانتی‌متر ................. H. tenuicaulis
6- گیاه یک‌ساله .............................................................................................................................H. pusillus
- گیاه دو ساله یا چند ساله ................................................................................................................................ 7
7- برگ‌ها بدون دمبرگ، برگ‌های ساقه‌ای ساقه آغوش ...................................................................... H. niger
- برگ‌ها دمبرگ‌دار، برگ‌های ساقه‌ای غیر ساقه آغوش .................................................................................. 8
8- حاشیه برگ‌ها نسبتاً صاف، فقط برگ‌های زیرین دارای بریدگی کم، گیاه با کُرک‌ها اندک .................................................................................................................................................. H. squarrosus
- حاشیه برگ‌ها دندانه‌دار تا شانه‌ای، گیاه کُرک‌دار .......................................................................................... 9
9- گیاه بدون انشعاب، برگ‌ها تخم‌مرغی کشیده یا نیزه‌ای ..............................................................H. kurdicus
- گیاه از قاعده منشعب، برگ‌ها تخم‌مرغی .................................................................................................... 10
10- گیاه پوشیده از کُرک‌های تار عنکبوتی ...........................................................................H. arachnoideus
- گیاه پوشیده از کُرک‌های کوتاه تا کمی کُرک‌دار ...................................................................................... 11
11- دمبرگ‌ها مساوی یا بلندتر از پهنک، قاعده پهنک قلبی شکل .......................................... H. turcomanicus
- دمبرگ‌ها کوتاه‌تر از پهنک، قاعده پهنک غیر قلبی ..................................................................H. reticulatus

بحث وجمع‌بندی.

تعدادی از گونه‌های جنس Hyoscyamusدر فلور ایران به علت شباهت‌های ریخت‌شناسی به عنوان گونه‌های مترادف معرفی شده‌اند. برای نمونه، سه گونه H. nutans، H. orthocarpus و H. rosularisبا گونهH. insanusمترادف شده‌اند که این گونه‌ها بر اساس مطالعه حاضر نیز با ضریب تشابه بالا در یک گروه قرار گرفتند ونتایج تحلیل خوشه‌ای شباهت آنها را تأیید می‌کند. همچنین، این چهار گونه همگی دارای کاسه گل قیفی شکل با رگه‌های نامشخص و باریک هستند. گونه H. bornmulleriشباهت بسیار زیادی با
H. tenuicaulisدارد، به طوری که این دو گونه در تحلیل خوشه‌ای با ضریب تشابه بسیار بالا در یک گروه قرارگرفتند. از سوی دیگر، نتایج مطالعات تبارزایی مولکولی انجام شده بر روی دو ژن ITS و trnL-F توسط Hajrasouliha و همکاران (2014) با دو روش بایسین و ماکزیمم پارسیمونی نشان داد که این گونه‌ها در تمامی آنالیزها با احتمال پسین 1 و بوت‌استرپ 100 درصد در یک کلاد قرارگرفتند و توالی نوکلئوتیدهای آنها کاملاً یکسان است. بنابراین، با در نظر گرفتن همپوشانی شرح گونه‌ها مطابق با فلور ایران و اختلاف‌های جزیی نظیر اختلاف در اندازه کاسه گل، نمدی و غیرنمدی بودن کُرک‌ها و تفاوت اندک در شکل برگ و این که این دو گونه انحصاری ایران هستند و نمونه تیپ H. bornmulleri از شیراز و نمونه تیپ H. tenuicaulisاز منطقه بین بوشهر و شیراز است که در نتیجه گونه H. bornmulleri به عنوان مترادف گونه H. tenuicaulis در نظر گرفته شد.

گونه‌های: H. arachnoideus، H. kotschyanus، H. kurdicus، H. leucanthera، H. pojarkovae،
H. reticulatus و H. squarrosusدر فنوگرام به دست آمده از تحلیل خوشه‌ای با ضریب تشابه بالا در یک گروه قرار گرفتند و شباهت زیادی با هم دارند که در فلور ایران گونه‌هایH. kotschyanusو
H. pojarkovaeبه عنوان مترادف برای گونه
H. kurdicusدر نظر گرفته شده بودند که نتایج مطالعه حاضر نیز شباهت این گونه‌ها را تأیید کرد.

همچنین گونه‌های نامبرده در کلادوگرام به دست آمده از آنالیز ژن ITS با روش بایسین با احتمال پسین 96/0یک کمپلکس پلی‌تومی را تشکیل می‌دهد (Hajrasouliha et al., 2014). گونه‌های این گروه بر اساس مطالعات Sheidai و همکاران (1999) دارای عدد پایه کروموزومی 17n= هستند.

Khatamsaz و Zangirian (1998) با مطالعات گرده‌شناسی در مورد گونه‌های این جنس نشان دادند که گونه‌های این گروه اغلب تزیینات سطح گرده منفذدار دارند و تمامی این گونه‌ها به زیرجنس Hyoscyamusتعلق دارند که دارای برگ‌های غیرگوشتی و کاسه گل استکانی هستند. همچنین تصویر تزیینات سطح دانه با میکروسکوپ الکترونیSEM نشان می‌دهد که نوع تزیینات در این گونه‌ها از نوع مشبک است (Hajrasouliha, 2014).

گونه‌های: H. bornmulleri، H. insanus،
H. nutans، H. orthocarpus، H. rosularisو
H. tenuicaulisمربوط به زیرجنس Dendrotrichon Schöenb-Tem. هستند و گونه H. malekianusدر فلور ایران در زیرجنس Parahyoscyamus Khat. قرار دارد، در حالی که در نتایج تحلیل خوشه‌ای بین گونه‌های زیرجنس Dendrotrichonقرار گرفته است. از سوی دیگر، دندروگرام به دست آمده از تبارزایی مولکولی دو ژن ITS و trnL-F با هر دو روشبایسین و ماکزیمم پارسیمونی کاملاً این موضوع را تأیید می‌کند (Hajrasouliha et al., 2014).

همچنین کاسه گل این گونه همانند اعضای زیرجنس Dendrotrichon استکانی است، بنابراین این گونه را می‌توان از زیرجنس Parahyoscyamusبه زیرجنس Dendrotrichonانتقال داد.

در نهایت بر اساس مطالعات انجام شده این جنس در ایران دارای سه زیرجنس و 12 گونه است که عبارتند از:

I. Hyoscyamus Subgen. Dendrotrichon Schöenb-Tem. Type: H. muticus L.

1. Hyoscyamus insanus Stocks

Type: Stocks 623 (K).

= Hyoscyamus orthocarpus Schöenb-Tem. Type: Furse 1210 (W).

= Hyoscyamus nutans Schöenb-Tem. Type: Rechinger 27200 (W).

= Hyoscyamus rosularis Schöenb-Tem. Type: Archibald 1150 (W)

2. Hyoscyamus tenuicaulis Schöenb-Tem. Type: Kotschy 38 (W).

= Hyoscyamus bornmulleri Khat. syn.nov.

3. Hyoscyamus malekianusParsa Type: Taftan-Abhange Gaube s.n. (K).

II. Hyoscyamus Subgen. Parahyoscyamus Khat. Type: H. malekianus Parsa.

4. Hyoscyamus leptocalyxStapf Type: Mardin in declivibus montium Sintenis 1000 (WU).

III. Hyoscyamus Subgen. Hyoscyamus. Type: H. niger L.

5. Hyoscyamus senecionisWilld.

var. senecionis Type: In Aegypto s.c. s.n. (B).

var. bipinnatisectus (Boiss.) Boiss. Type: Kotschy 466 (W)

6. Hyoscyamus niger L. Type: LINN. Herb. 244/1 (Microfilm)

7. Hyoscyamus reticulatusL. Lectotype: Camerarius Ic. acc. delin. praec.strip. : tab.22 (1588).

= Hyoscyamus leucanthera Bornm. & Gauba Lectotype: Gaube 836 (B).

8. Hyoscyamus squarrosusGriff. Type: Grifftth Herb. Late East Indian Company 5924 (K).

9. Hyoscyamus kurdicusBornm. Type: Bornmüller 1568 (W).

= Hyoscyamus kotschyanus Pojark. Type: Kuh Nur Haussknecht s.n. (W).

= Hyoscyamus pojarkovae Schöenb-Tem. Type: from the plain between Kirkuk and Erbil 17 April 1951 Thesiger 450 (W).

10. Hyoscyamus arachnoideus Pojark. Type: Schelkownikow & Schipzinsky 837 (LE).

11. Hyoscyamus turcomanicus Pojark. Type: Sintenis 135 (LE W).

12. Hyoscyamus pusillusL. Type: LINN. Herb. 244/5 (Microfilm).