کشت و چرخۀ زندگی زیرۀ استوانه‌ای ‏‎(Bunium ‎cylindricum)‎‏: تکوین اندام‌های مختلف

مقدمه

.سردۀ (جنس) زیره یا Bunium L. (Apiaceae) با حدود 50 گونه در آسیا، اروپا و آفریقای شمالی توزیع شده است (Hayet et al., 2017). در سال‌های اخیر، پژوهشگران روسی این تاکسون را بر اساس تفاوت در توالی‌های مولکولی ITS و ETS از nrDNA به دو جنس جداگانۀ Bunium  و Elwendia تقسیم کرده‌اند (Degtjareva et al., 2013)؛ باوجوداین، در بیشتر مطالعه‌ها، همان رده‌بندی پیشین دیده می‌شود و همۀ گونه‌ها در جنس Bunium L. قرار دارند. این جنس در ایران حدود 14 تا 17 گونه دارد که در بین آنها، دو گونۀ B. lurestanicum و B. Wolffii بومی ایران هستند (Mozaffarian, 2007).

بررسی‌ فیتوشیمی برخی گونه‌ها به‌ویژه زیرۀ سیاه نشان داده است عصارۀ میوه/دانه یا سایر بخش‌های آن دارای ویژگی‌های عملکردی مختلف ازجمله ویژگی‌های ضدمیکروبی، آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی، ضددیابتی و سایر ویژگی‌های درمانی است (Adelifar & Rezanejad, 2021).

مطالعه‌های انجام‌شده روی ترکیبات اسانس زیرۀ استوانه‌ای یا روغنک (B. cylindricum Boiss. & Hohen) نشان داده‌اند ترکیبات اصلی آن در جمعیت شهرضا، ترپینول، جرماکرن B و D، ترانس‌کاریوفیلین، دیل‌آپیول، اسپاتولنول و گلوبولول هستند (Sefidkon et al., 2010). در مطالعۀ دیگری، آلفاپینن، بتاپینن، سیمن، لیمونن، اوسیمن و مریسین به‌عنوان ترکیبات اصلی در جمعیت ساردوئیه گزارش شده‌اند (Adelifar & Rezanejad, 2021). در جمعیت هند که دانه‌ها (میوه‌ها) از عطاری خریداری شده‌اند (اشاره به فروش میوۀ این گونه در 50 سال قبل)، ترکیباتی مانند dillapiole، myristicin، bornyl acetate، α, β, γ- elemene، selinen-4-ol و β- selinene به‌عنوان ترکیبات اصلی شناسایی شده‌اند (Agarwal et al., 1974). وجود ترکیبات یادشده که ویژگی‌های دارویی آنها در مطالعه‌های مختلف گزارش شده‌اند، اهمیت دارویی گونۀ یادشده را نشان می‌دهد؛ از سوی دیگر، کومین‌آلدئید که بوی مطبوع زیرۀ سیاه را ایجاد می‌کند، در این گونه گزارش نشده است و ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی آن در مقایسه با زیرۀ سیاه کمتر است (Adelifar & Rezanejad, 2021).

در برخی موارد، نام‌های یکسانی برای گونه‌های مختلف یا نام‌های گوناگونی برای گونه‌های مشابه ارائه می‌شوند؛ این امر به‌ویژه برای گونه‌هایی که به بازار عرضه می‌شوند، بسیار مهم است؛ زیرا شباهت ریختی اجزای گیاه و شناسایی نادرست آنها توسط مصرف‌کنندگان و فروشندگان و وجودنداشتن سیستم شناسایی استاندارد سبب می‌شود گیاهان دارویی خام و اجزای آنها به‌طور تقلبی یا جایگزین وارد بازار ‌شوند؛ برای نمونه، زیرۀ استوانه‌ای یا روغنک (B. cylindricum) و دیگر گونه‌های زیره با زیرۀ سیاه (B. persicum) مخلوط و در بازار فروخته می‌شوند، اما کیفیت و کارایی آنها کمتر است؛ بنابراین، شناسایی درست گونه‌های گیاهی و روش کشت آنها در رفع تقلب‌ها مؤثر است (Amiri & Joharchi, 2016).

استان کرمان یکی از زیستگاه‌های مهم جنس Bunium L. (Apiaceae) در ایران است؛ به‌طوری‌که زیرۀ سیاه (B. persicum) را زیرۀ کرمانی نیز می‌نامند. گزارش‌های متعددی دربارۀ مشکلات کشت و رویش سخت یا ناممکن زیرۀ سیاه وجود دارند، اما مطابق مطالعه‌های کتابخانه‌ای، مطالعۀ منتشرشده‌ای در زمینۀ کشت، چرخۀ زندگی و ساختارهای رویشی و زایشی B. cylindricum وجود ندارد و مطالعه‌ها به شرح عمومی دربارۀ ظاهر گونه محدود می‌شوند که در فلور ایرانیکا و فلور ایران و کلید مربوط به آن اشاره شده است (Mozaffarian, 2007)؛ در این مطالعه‌ها به ویژگی‌های زیر اشاره شده است: ظاهر سبز کلمی، ارتفاع ساقه 15 تا 35 سانتی‌متر و از قاعده منشعب، برگ‌ها 2 تا 3 بار شانه‌ای، شعاع‌های چتر 5 تا 10 تایی، نامساوی و به طول 25 تا 70 میلی‌متر، چترک‌ها 10 تا 15 گلی، نامساوی به طول 1 تا 6 میلی‌متر، میوه‌ها به طول 6 تا 6 میلی‌متر، استوانه‌ای با دو انتهای باریک‌شده و پره‌های ضخیم، مریکارپ دوتایی، پایک خامه (خامه‌پا) تخت و خامه‌ها به طول حدود 1 میلی‌متر، فصل گل و میوه‌دهی اواخر بهار تا اوایل تابستان (Mozaffarian, 2007)؛ بنابراین در مطالعۀ حاضر، کشت، چرخۀ زندگی و ساختارهای رویشی و زایشی گونۀ یادشده مطالعه شد. مطالعۀ اندکی در زمینۀ تکوین ساختارهای زایشی در این سرده انجام شده است و مطابق مطالعه‌های کتابخانه‌ای، Kazemivash et al. (2020) تکوین ساختارهای زایشی در زیرۀ سیاه (B. persicum) را مشاهده و گزارش کرده‌اند بساک از نوع چهار کیسه گرده‌ای (تتراسپورانژی)، لایۀ مغذی از نوع ترشحی و دانه‌های گردۀ بالغ بیضی‌شکل و دومنفذی هستند. در برش بخش زایشی، تخمدان دوخانه، تخمک واژگون و تک‌پوسته‌ای و نمو کیسۀ رویانی بر اساس تیپ پلی‌گونوم است (Kazemivash et al., 2020).

مطالعه‌های گرده‌شناسی در بیش از 2000 گونه از کرفسیان، پنج تیپ اساسی از بسیار ابتدایی تا بسیار تکامل‌یافته را معرفی کرده‌اند که به‌ترتیب عبارتند از: تیپ‌های فرولوزی، فروکروی، تخم‌مرغی، فروراست‌گوشه و در نمای استوایی منقبض یا جمع‌شده (equatorially constricted) .(Yousefzadi et al., 2006; Cerceau-Larrival & Roland-Heydacker, 2013). در مطالعه‌های اخیر Baser et al. (2021)، نسبت محور قطبی به استوایی (نسبت P/E) در نوع تخم‌مرغی به بیش از 2 تغییر کرده است و این پژوهشگران با مطالعه روی گونه‌های مختلف Ferula، تزئینات مختلفی در ناحیۀ استوایی، ناحیۀ قطبی و اطراف منافذ روی سطوح گرده مشاهده کرده‌اند (Başer et al., 2021).

میوه در گیاهان تیرۀ چتریان از نوع شیزوکارپ است که از دو میوۀ کوچک‌دانه به نام مریکارپ ساخته می‌شود؛ هر مریکارپ دارای یک قسمت مسطح (محلی که دو نیمه به یکدیگر اتصال داشته‌اند) و یک قسمت محدب است. مریکارپ‌ها اغلب نواری و گاهی اوقات بال‌دار هستند. مریکارپ‌های شیزوکارپ تا زمانی که دو دانه به‌طور کامل برسند، به یکدیگر متصل می‌مانند و در این زمان، تنها در محل خطوط تعیین‌شده جدا می‌شوند. مریکارپ‌ها دارای مجاری ترشحی (جایگاه روغن‌های فرار) در فرابر خود هستند که ممکن است در تراکم کمتر در بخش‌‌های دیگر گیاه نیز یافت شوند. این روغن‌های فرار سبب ایجاد عطر و طعم خوب در بسیاری از گیاهان خانوادۀ چتریان می‌شوند (Lawton, 2007).

در مطالعۀ حاضر، برای نخستین بار کشت دانۀ این گونه تا مرحلۀ تشکیل دانه انجام شد؛ همچنین ساختار اندام‌های رویشی و تکوین آنها ازجمله بنه (کورم)، برگ‌ها، ساقه و نیز ساختارهای زایشی مانند ساختار گل‌آذین، گل، مادگی و گرده مطالعه و بررسی شد.

مواد و روش‌ها

به‌منظور مطالعۀ رویش دانۀ B. cylindricum، دانه‌های (میوه‌های) رسیده از ساردوئیه (شهرستان جیرفت، استان کرمان) جمع‌آوری شدند و در آزمایشگاه، درون پتری‌دیش و گلدان‌های واجد پرلیت در پیش‌تیمار سرما با دمای 5 تا 7 درجۀ سانتی‌گراد تا شروع جوانه‌زنی قرار گرفتند؛ سپس به اتاقک رشد با دمای 19/23 درجۀ سانتی‌گراد و رطوبت 45 درصد منتقل شدند؛ سه تکرار در هر دو شرایط پتری‌دیش و پرلیت تهیه و مقداری دانه درون باغی در زیستگاه گیاه کشت شد.

به‌منظور مطالعه‌های ریخت‌شناختی و تکوینی، بخش‌های مختلف گیاه شامل کورم، برگ‌ها، گل‌آذین‌های چتر و چترک، گل‌ها و میوه در مراحل تکوینی مختلف به‌طور تازه و با استریومیکروسکوپ و در موارد ممکن، بدون به‌کارگیری میکروسکوپ مطالعه و عکس‌برداری شدند.

به‌منظور مطالعۀ ریخت‌شناسی گرده با میکروسکوپ نوری، بساک‌های بالغ روی لام واجد یک قطره آب قرار گرفتند و پس‌از ریختن دانه‌های گرده روی لام، مطالعه و بررسی شدند. طول محور قطبی و استوایی، نسبت محور قطبی به استوایی و شکل گرده نیز مطالعه شد.

به‌منظور مطالعه با میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM)، پس‌از جمع‌آوری گل‌های بالغ، بساک‌ها جدا و در شرایط آزمایشگاه خشک و دانه‌های گرده روی پایه‌های آلومینیومی ‌دارای نوار چسب دوطرفه پخش شدند. پس‌از پوشش‌دهی با طلا به کمک دستگاه magnetron sputtering، نمونه با میکروسکـوپ الکـترونی نـگارۀ (SEM) متـصل به کامپــیوتر، مدل (Cam Scan Hitachi SU3500) بررسی شد و تزئینات بخش‌های مختلف گرده مطالعه شدند (Rezanejad, 2008).

در بررسی میوه، طول میوه، تعداد میوه‌ها و وضعیت استیلوپودیوم مطالعه شد.

در مطالعه‌های تشریحی، نمونه‌های مطالعه‌شده به‌مدت 24 تا 72 ساعت در محلول FAA تثبیت و سپس در سری‌های رو به افزایش اتانول قرار داده شدند. به‌منظور پارافین‌دهی، محلول‌های رو به افزایش تولوئن (حلال پارافین)، مخلوط پارافین- تولوئن و سپس پارافین خالص استفاده شدند. پس‌از قالب‌گیری در پارافین، برش‌گیری با میکروتوم دستی و سپس پارافین‌زدایی و رنگ‌آمیزی انجام شد. نمونه‌های رنگ‌آمیزی‌شده با چسب انتالن چسبانده و سپس با میکروسکوپ نوری الیمپوس مطالعه و عکس‌برداری شدند (Rezanejad et al., 2021).

میانگین رویش دانه در نمونه‌های شاهد و پیش‌تیمار سرما با نرم‌افزار SPSS Ver 27.0 و آنالیز آماری Duncan با سطح معنا‌داری 5 درصد مقایسه شد. در مطالعۀ حاضر، محور قطبی و استوایی گرده و نسبت آنها و میانگین طول شعاع‌های چتر و میوه اندازه‌گیری شد.

نتایج.

رویش دانه (میوه) .

مطالعۀ رویش دانه نشان داد پیش‌تیمار سرما نقش مهمی در رویش دانه دارد و پس‌از حدود 30 تا 45 روز سرمادهی، بیش از 90 درصد دانه‌ها رویش و دانه‌رست دوبرگی (دو برگ‌ لپه‌ای) را ایجاد می‌کنند؛ در ادامه، یک بخش زیرزمینی ذخیره‌ای کوچک شکل گرفت و یک برگ مرکب یک یا دو بار شانه‌ای با دمبرگ بلند روی آن تشکیل شد که طول دمبرگ آن حدود 3 تا 6 سانتی‌متر بود. طی مراحل نموی بعدی، اندازۀ غده افزایش یافت و برگ (برگ‌های) مرکب سه بار شانه‌ای از آن نمو یافتند که در سطح خاک، حالت روزت یا طوقه‌ای داشتند؛ پس‌از این مرحله و همراه با تشکیل برگ‌های طوقه‌ای، ساقه نیز تشکیل شد و روی آن برگ‌های شانه‌ای معمولی و رشته‌مانند تشکیل شدند. دمبرگ این برگ‌ها به سمت انتهای ساقه به‌ویژه در برگ‌های رشته‌ای برخلاف برگ‌های طوقه‌ای بسیار کوتاه بود. این ساقه، گل‌آذین‌های چتر مرکب را تولید کرد که دارای 7 تا 10 چترک یا شعاع چتر نامساوی بودند. دم‌گل‌آذین چترک یا شعاع‌های چتر بلند و به طول 2 تا 3 بود. در هر چترک، 9 تا 16 گل نر- ماده وجود داشت که دم‌گل نامساوی داشتند و طول آنها بین 1 تا 6 میلی‌متر متغیر بود (شکل‌‌های 1 و 2).

گونه در زیستگاه‌های خود پراکنش زیادی دارد؛ به‌ویژه در سال‌هایی که بارندگی در اسفند و فروردین خوب باشد و چرا نشود (شکل 2). گیاه با ظاهر علفی در مرحلۀ گل‌دهی به طول حدود 25 تا 35 سانتی‌متر است و ساقۀ گل‌دهنده گل‌آذین‌های چتر متعددی ایجاد می‌کند. مطالعۀ ساختار گل نشان داد کاسبرگ‌ها و کاسه گل وجود ندارند، جام گل دارای 5 گلبرگ سفید متمایل به بنفش است و دستۀ آوندی مرکزی هر گلبرگ برجسته و مشخص است و بخش انتهایی هر گلبرگ به سمت درون خم شده است و یک شیار در این محل ایجاد می‌شود و ظاهر قلبی‌شکل می‌گیرد (شکل 2). برش تشریحی گلبرگ و نیز نازک‌بودن آن، افزایش ضخامت در بخش میانی (محل دستۀ آوندی) و وجود مجرای ترشحی در این محل را نشان می‌دهد (شکل‌های 3 و 4). همان‌طور که در شکل C3 دیده می‌شود به‌جز بخش میانی، گلبرگ نازک و محدود به چند لایه سلول است و اپیدرم بیرونی و درونی به‌طور ترشحی و دارای سلول‌های مخروطی شکل شبیه کرک است (شکل 3).

نافۀ گل شامل 5 پرچم متناوب با گلبرگ‌هاست که ابتدا در غنچۀ گل به‌طور خمیده (ستاره در شکل C2) هستند و پس‌از باز‌شدن گل به‌طور راست قرار می‌گیرند. پیش‌پرچمی (پروتوآندری) در گل دیده می‌شود و زمانی که پرچم‌ها آمادۀ گرده‌افشانی هستند، هنوز خامه‌ها بسیار کوتاه هستند و کلاله‌‌ها آمادۀ پذیرش گرده نیستند (شکل 2).

شکل 1- A-I) کشت زیره، تکوین برگ‌های مختلف، بخش زیرزمینی (کورم) و گل‌آذین در B. cylindricum، A) کشت گلدانی B. cylindricum در پرلیت، B) دانه‌رست دارای برگ‌های لپه‌ای کشت‌شده در خاک باغ، C و D) دانه‌رست دارای یک برگ دو بار شانه‌ای با دمبرگ بلند (در D، بخش عمدۀ دمبرگ درون خاک قرار دارد)، E) گیاهان جوان با یک برگ مرکب سه‌ بار شانه‌ای طوقه‌ای، F) گیاهان جوان با تعدادی برگ مرکب سه‌ بار شانه‌ای با دمبرگ بلند که در ابتدای فصل هستند، G) تشکیل ساقۀ گل‌دهنده که دارای برگ‌های مرکب دو بار شانه‌ای با دمبرگ به‌نسبت کوتاه است و گل‌آذین‌های چتر مرکب در حال نمو هستند، H و I) گیاه بالغ در مرحلۀ گل‌دهی دارای تعدادی برگ مرکب سه بار شانه‌ای طوقه‌ای و ساقه‌های گل‌دهنده و علاوه بر برگ‌های طوقه‌ای، برگ‌های دو بار شانه‌ای و برگ‌های نخی‌شکل (رشته‌ای) نیز دیده می‌شوند. کورم در مراحل نمو مختلف دیده می‌شود. پیکان‌ها، برگ‌های نخی‌شکل را نشان می‌دهد.

Figure 1- A-I, Cultivation of B. cylindricum, development of different leaves, corm and inflorescence. A. Plant cultivation in pots containing perlite, B. Seedlings with cotyledon leaves planted in garden, C, D. Seedlings with a bi-pinnate compound leaf containing a long petiole (in D., most of petiole length is in the soil), E Young plants with a rosette and tri-pinnate compound leaf, F. Young plants with tri-pinnate leaves and long petioles at the beginning of growth season (early spring), G. Flowering stem formation containing bi-pinnate leaves with relatively short petioles. In this stage, compound umbellate inflorescences are developing, H and I. The mature plant in the flowering stage containing 2-5 tri-pinnate leaves (rosette leaves) and flowering stems, bi-pinnate leaves and leaves were formed on these branches. Corms can be seen in different developmental stages. Arrows indicate filiform leaves.

شکل 2- A-D) پراکنش در زیستگاه اصلی و ساختار گل‌آذین (چتر) مرکب، چترک‌ها و گل در B. cylindricum. A) پراکنش و ظاهر علفی گیاه در مرحلۀ گل‌دهی (در باغی در ساردوئیه)، B-D) ساختار گل‌آذین (چتر) مرکب، چترک‌ها، گل و میوه (در شکل B، گل‌آذین چتر مرکب دیده می‌شود که شعاع‌های چتر طول نامساوی دارند و چترک‌های درونی و گل‌های درونی هر چترک هنوز در مرحلۀ غنچۀ گل هستند و در C، نظم متقارن گل، پرچم‌های متناوب با جام گل (ستاره، پرچم جوان خمیده را نشان می‌دهد)، پایک خامه (خامه‌پا یا استیلوپودیوم) و کلاله-خامه‌های کوتاه آشکار هستند و در D، تخمدان زیرین در حال نمو به میوه‌های شیزوکارپ تشکیل‌شده از دو مریکارپ دیده می‌شود. کلاله کروی (غده‌ای‌شکل) در انتهای خامۀ‌ به‌نسبت طویل دیده می‌شود. طول دم میوه‌ها متفاوت است. شکل قلبی گلبرگ‌ها، برگشتگی به درون و ایجاد شیار در آنها در C و D آشکار است. Sp: خامه‌پا یا استیلوپودیوم، St: کلاله، Br: براکتئول، Ov: تخمدان ، An: بساک

Figure 2- A-D, Distribution B. cylindricum in its habitat and structure of compound inflorescences (umbels, umbellate), and flowers. A. The species distribution with herbaceous appearance in the flowering stage (in a garden in Sarduiyeh), B-D the structure of umbels, flowers and fruits, in figure B, the umbel rays with unequal length are seen that internal rays as well as internal flowers are younger than outer ones. In C, actinomorphic flowers, stamens alternate with calyx (star indicates young curved stamen), stylopodium and short styles-stigmas are evident, in D, lower (inferior) ovaries developing into schizocarp fruits consisting of two mericarps are seen, the spherical (glandular) stigmas, relatively long styles and fruits with unequal tail are seen. Petals are heart shaped and inward in central part (main vascular bundle) (C, D). Sp: stylopodium, St: stigma, Br: bracteole, Ov: ovary, An: Anther.

شکل 3- A-C) ساختار تشریحی گلبرگ. در بخش میانی گلبرگ، دستۀ آوندی و مجرای ترشحی دیده می‌شوند؛ همچنین لایه‌های بافتی در این بخش بیشتر هستند (A و B). در C، ساختار گلبرگ در کناره‌ها که سلول‌های مخروطی‌شکل و ترشحی اپیدرم بیرونی و درونی را نشان می‌دهد. Vb: دستجات آوندی، Sd: مجرای ترشحی، Sc: سلول‌های ترشحی

Figure 3- A-C) Petals anatomy. In the middle part of the petal, vascular bundles and secretory ducts are seen, also there are more tissue layers in this part (A and B). C. Secretory epidermis in both outer and inner sides showing the cone-shaped secretory cells. Vb: vascular bundle, Sd: secretory duct, Sc: secretory cells

ساختار تشریحی بساک نشان داد لایه‌های دیوارۀ بساک شامل اپیدرم، لایۀ مکانیکی، لایۀ میانی (گذر) و لایۀ تغذیه‌ای (تاپی) هستند. لایۀ تاپی که در بساک‌های جوان مشاهده می‌شود، طی نمو در محل خود تجزیه و سبب تمایز دانۀ گرده می‌شود؛ بنابراین از نوع ترشحی است. پیش از شکوفایی، تیغه یا سپتوم سبب جدایی دو کیسۀ گرده در هر نیمۀ بساک می‌شود، اما طی شکوفایی، این بخش تجزیه و هر نیمۀ بساک به یک خانه تبدیل می‌شود؛ سپس لایۀ مکانیکی از محل منفذ (استومیوم) سبب شکوفایی بساک و رهایی دانه‌های گرده می‌شود (شکوفایی از نوع طولی و برون‌گشاست). دانه‌های گرده کشیده هستند و در آنها، طول محور قطبی از استوایی بزرگ‌تر است و در گروه تخم‌مرغی (ovate) یا بیضی‌شکل (elliptic) هستند که محور قطبی حدود 2/24 میکرومتر و محور استوایی 14 میکرومتر و نسبت P/E برابر 5/1 تا 2 (74/1) است (شکل 4). مطالعۀ ساختار گرده با استفاده از گرده‌های بالغ جمع‌آوری‌شده از بساک در مرحلۀ شکوفایی با میکروسکوپ نوری و الکترونی، شکل کشیدۀ گرده و بیضی‌شکل آن را نشان داد. مشاهدۀ تزئینات گرده با میکروسکوپ الکترونی نشان داد تزئینات اگزین رگه‌دار (Striate) و Regulate یا حدواسط Strate-Regulate هستند (شکل‌های 4 و 5).

شکل 4- A-H) ساختار بساک و گرده در B. Cylindricum. در A و B، ساختار بساک کامل با چهار حفره یا کیسۀ گردۀ آن دیده می‌شود که در A، دانه‌های گرده در حال تمایز هستند و لایۀ تاپی یا لایۀ تغذیه‌ای به شکل لایه‌ای با رنگ‌پذیری زیاد در اطراف سلول‌های مادر گرده دیده می‌شود. در D و E، بساک در حال شکوفایی طولی برای رهایی دانه‌های گرده دیده می‌شود. در C و F به‌ترتیب دانه‌های گرده در حال نمو و بالغ دیده می‌شوند. PMC: سلول مادر گرده، Pe: گلبرگ، F: رابط بساک ، Tp: لایۀ تاپی، Ft: بافت فیبری (لایۀ مکانیکی)، St: منفذ، Se: تیغه

Figure 4- A-H, anther and pollen structure in B. cylindricum. A, B. Anther structure comprising its four wall layers and pollen sacs, pollen grains are differentiating and tapetum layer shows on and high stainability. D, E. Anther dehiscence and releasing pollen grains. C, F. Respectively developing and mature pollen grains. PMC: pollen mother cells, Pe: petal, F: anther filament, Tp: tapetum layer, Ft: fibrous tissue (mechanical layer), St: pore (stomium), Se: septum

شکل 5- A-C) ساختار گرده با میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) در B. cylindricum. شکل کشیدۀ دانه‌های گرده و تزئینات رگه‌دار (Striate) و Regulate یا حدواسط Strate-Regulate مشاهده می‌شود.

Figure 5- A-C. Scanning electron microscope photographs of pollen grains in B. cylindricum, pollen grains are prolate with striate, regulate or strate-regulate ornamentation.

مادگی دوبرچه‌ای و پیوسته‌برچه با تخمدان زیرین است. خامه‌ها در قاعده پهن و عریض شده‌اند و دیسک نوش‌جای یا پایک خامه‌ای (استیلوپودیوم) را می سازند. در هر تخمدان، یک تخمک واژگون وجود دارد که به رأس تخمدان متصل و نشان‌دهندۀ تمکن رأسی (Apical Placentation) است. دو برچه در سطح بین‌فندقه‌ای (commissural side) به یکدیگر متصل هستند و کارپوفور در مرکز این سطح قرار دارد. طی نمو، فرابر تخمدان که در مراحل اولیۀ نمو رشد می‌یابد و دارای ساختار‌های ترشحی است (به‌ویژه میان‌بر یا مزوکارپ)، به‌شکل یک لایۀ نازک و خشک اطراف دانه را احاطه می‌کند و نوعی فندقه به نام شیزوکارپ را ایجاد می‌کند که دوفندقه‌ای است و هر فندقه، مریکارپ نامیده می‌شود و ظاهری دانه‌مانند دارد. اندوسپرم سلولی بخش عمدۀ دانه را تشکیل می‌دهد و رویان به‌شکل ساختار کوچکی در یک بخش آن قرار دارد (شکل‌های 6 و 7). میوه استوانه‌ای و به طول حدود 2/6 میلی‌متر است و هنگام بلوغ، مریکارپ‌ها از محل کارپوفور از قاعده از هم جدا می‌شوند. در سطح میوه، شیارها و برجستگی‌هایی دیده می‌شوند که برجستگی‌ها، لبه یا پره (rib) نامیده می‌شوند (شکل‌های 6 و 7).

تعداد میوه بین 10 تا 12 عدد متغیر است و طی بلوغ به رنگ قهوه‌ای روشن دیده و پره‌ها (ribs) به‌شکل برجستگی‌های رگه‌مانند روشن‌تری آشکار می‌شوند. دو فندقۀ رسیده از پایین به بالا شکوفا می‌شوند و کارپوفور متصل به دم میوه باقی می‌ماند و هنوز در انتها به دو فندقه متصل است. دوبخشی‌شدن کارپوفور در انتها دیده می‌شود (شکل 8).

شکل 6- ساختار تشریحی مادگی، تخمدان، میوۀ شیزوکارپ (دو فندقه‌ای) و مریکارپ‌های (فندقه‌های) آن در B. cylindricum . St: کلاله، Ovu: تخمک، Ova: تخمدان، En: اندوسپرم، Ex: برون‌بر، Ed: درون‌بر، Me: میان‌بر، Vb: دستجات آوندی، Co: سطح بین مریکارپی (commissure)، Sd: حفرۀ (مجرای) ترشحی، Per: فرابر.

Figure 6. Anatomical charactristics of pistil, ovary, schizocarp fruit and its mericarps in B. cylindricum. St: stigma, Ovu: ovule, Ova: ovary, En: endosperm, Ex: exocarp, Ed: endocarp, Me: mesocarp, Vb: vascular bundle, Co: commisure, Sd: secretory duct, Per: pericarp

شکل 7- ساختار میوه در B. cylindricum. vb: دستجات آوندی، sd: مجاری ترشحی (vittae)، Co: سطح بین مریکارپی (Commissure)، en: اندوسپرم، u: بخش بالایی، m: بخش میانی، b: بخش پایینی

Figure 7- Fruit structure in B. cylindricum, vb: vascular bundle, sd: secretory ducts (vittae), Co: Commissure, en: endosperm, u: upper, m: middle, b: base

شکل 8- ساختار میوۀ بالغ در B. cylindricum. جداشدن دو میوۀ فندقه از سطح بین مریکارپی از قاعده به سوی سر دیده می‌شود، کارپوفور متصل به دم میوه و نیز دوبخشی‌شدن آن در بخش انتهایی دیده می‌شود.

Figure 8. Mature fruit in B. cylindricum, two mericarps are detaching from carpophore acropetally, bifid (cleft to various degrees in apical side) carpophore is attached to fruit peduncle (tail).

بحث

جـنس Bunium L. که یکی از مهم‌ترین گونه‌های آن، B. persicum (با نام‌های محلی زیرۀ سیاه، زیرۀ ایرانی و زیرۀ کرمانی) است، ازجمله گیاهان دارویی با ارزش اقتصادی و صادراتی بسیار است. این گیاه برای مصارف آشپزی به‌عنوان ادویه و در غذاها و نوشیدنی‌ها مانند پخت‌وپز نان، برنج، ماست، پنیر و در محصولات شیرینی‌پزی استفاده می‌شود (Aminzare et al., 2017; Sharififar et al., 2010). این گیاه در عطر و لوازم آرایشی کاربرد دارد (Salehi et al., 2008) و چندین اثر درمانی در طب سنتی و مدرن ازجمله کاربرد این گیاه در معالجۀ دستگاه گوارش، سوء‌هاضمه، سردردهای مزمن، اسهال و به‌منظور بهبود عملکرد کبد و چاقی برای این جنس به‌ویژه B. persicum گزارش شده است. فیتوشیمی این گیاه به‌طور گسترده مطالعه و مشاهده شده است عصارۀ میوه/دانه دارای ویژگی‌های عملکردی مختلف ازجمله ویژگی‌های ضدمیکروبی، آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی، ضددیابتی و سایر ویژگی‌های درمانی است؛ پژوهشگران این ویژگی‌ها را به ترکیبات مؤثره به‌ویژه ترکیبات ترپنی نسبت داده‌اند .(Rahimi et al., 2010; Adelifar & Rezanejad, 2020; Bansal et al., 2023). این ماده به‌عنوان ضدتشنج، ضددیابت، ضدآسم، ضداسپاسم، ضدصرع، ضدانسداد و افزایش‌دهنده شیر مادر استفاده می شود (Miraj, 2016).

مطالعۀ چرخۀ زندگی B. cylindricum نشان داد گیاه قادر است طی 3 تا 4 سال وارد مرحلۀ گل‌دهی و تشکیل میوه شود. در بین گونه‌های مختلف سردۀ Bunium، گونۀ یادشده در گروه گونه‌هایی است که زود‌گل‌ده هستند و از اواخر اسفند تا اوایل فروردین گل‌ها ظاهر می‌شوند و این مرحله تا پایان اردیبهشت ادامه دارد و در بازۀ زمانی فروردین- اردیبهشت، گل‌ و میوه روی گیاه دیده می‌شود. در سال اول، بخش زیرزمینی (کورم) بسیار کوچکی تشکیل می‌شود که در سال‌های بعد، اندازۀ آن افزایش می‌یابد و درنتیجه، شاخساره‌های بیشتری تشکیل می‌دهد. پس‌از برگ‌های لپه‌ای، یک برگ مرکب دو بار شانه‌ای با دمبرگ بلند تشکیل می‌شود و با افزایش اندازۀ غده، برگ (برگ‌های) مرکب سه بار شانه‌ای با دمبرگ‌های بلند از کورم تشکیل‌ می‌شوند که غالباً درون خاک هستند و برگ‌های در سطح خاک دور از یکدیگرند و حالت روزت یا طوقه‌ای را نشان می‌دهند. پس‌از این مرحله و همراه با تشکیل برگ‌های طوقه‌ای، ساقه از سطح کورم تشکیل می‌شود و روی آن برگ‌های شانه‌ای معمولی و رشته‌مانند و گل‌آذین‌های چتر مرکب شکل می‌گیرند. مطابق بررسی‌های کتابخانه‌ای، مطالعۀ منتشرشده‌ای در زمینۀ کشت آزمایشگاهی یا مزرعه‌ای این گونه مشاهده نشد و مطالعه‌های انجام‌شده روی این جنس به زیرۀ سیاه (B. persicum) محدود می‌شوند و بیشتر مطالعه‌ها دربارۀ این گونه‌ نیز در زمینۀ مرحلۀ جوانه‌زنی و شکست خواب آن هستند و مطالعه‌ای دربارۀ چرخۀ زندگی آن پس‌از رویش وجود ندارد. در تمام مطالعه‌ها به رویش سخت اشاره و از تیمارهای مختلف برای تحریک رویش استفاده شده است (Robinson, 1954; Khosravi, 1994; Bonyanpour &. Khosh-Khui, 2001; Sharifi & Pouresmael, 2006; Ghasemi et al., 2012; Saeidnejad et al., 2013; Emamipoor & Maziah, 2014; Mardani et al., 2015; Talezade et al., 2019; Thakur & Dutt, 2019; Singh et al., 2021). در حال حاضر، این گیاه در فهرست گونه‌های در معرض خطر قرار دارد (Bansal et al., 2023).

تجمع گل‌ها که به‌نسبت کوچک هستند و تشکیل گل‌آذین و ساختار خامه‌پا و گلبرگ‌ها که دارای ساختار ترشحی هستند، به جلب گرده‌افشان‌ها و موفقیت تولیدمثلی کمک می‌کند. Linder (1998) گزارش کرده است تجمع گل‌های فراوان در گل‌آذین‌های وسیع چتری در این تیره حشرات را از مسافت دور جلب ‌می‌کند و این امر در گرده‌افشانی بسیار مؤثر است (Linder, 1998). مطالعه در زمینۀ ساختار و تکوین گل، گرده و میوه در این جنس بسیار کم است. Kazemivash et al. (2020) تکوین گل در زیرۀ سیاه را مطالعه و به وجود تخمدان دوخانه، زیرین، تخمک واژگون، وجود ساختارهای ترشحی در بخش‌های مختلف گیاه، بساک از نوع چهار کیسه گرده‌ای (تتراسپورانژی)، لایۀ مغذی از نوع ترشحی و دانه‌های گردۀ بالغ بیضی‌شکل و دومنفذی اشاره کرده‌اند. در گونۀ مطالعه‌شده، کاسبرگ‌ها و کاسۀ گل مشاهده نمی‌شوند، گلبرگ‌ها بسیار نازک و ظریف با هر دو اپیدرم زیرین و زبرین ترشحی و کرک‌مانند هستند. پیش‌پرچمی (پروتوآندری) در گل مشاهده نمی‌شود و زمانی که پرچم‌ها آمادۀ گرده‌افشانی هستند، هنوز خامه‌ها بسیار کوتاه و کلاله‌‌ها آمادۀ پذیرش گرده نیستند که این موضوع نیاز به دگرافشانی و گرده‌افشانی از طریق حشرات را نشان می‌دهد. لایه‌های بساک شامل اپیدرم، لایۀ مکانیکی، لایۀ میانی (گذر) و لایۀ تغذیه‌ای (تاپی) هستند که لایۀ تاپی از نوع ترشحی است و این یافته با نتایج Kazemivash et al. (2020) در زمینۀ زیرۀ سیاه هماهنگ است (Kazemivash et al., 2020). دانه‌های گرده در گروه تخم‌مرغی (ovate) یا بیضی‌شکل (elliptic) یا کشیده (prolate) قرار دارند، کشیده هستند و در آنها، طول محور قطبی از استوایی بزرگ‌تر است (محور قطبی حدود 2/24 میکرومتر و محور استوایی 14 میکرومتر و نسبت P/E برابر 5/1 تا 2 (74/1) است). دانه‌های گرده از نوع سه شکاف ‌منفذی (Tricolporate pollen) هستند که برخلاف نتایج Kazemivash et al. (2020) است. مشاهدۀ تزئینات گرده با میکروسکوپ الکترونی نشان داد تزئینات اگزین رگه‌دار (Striate) و Regulate یا حدواسط Strate-Regulate هستند. مطالعه‌های ریخت‌شناسی گردۀ خانوادۀ چتریان (Apiaceae) به نقش مؤثر دانه‌های گرده در تعیین روابط تبارزادی اشاره دارند. بر اساس طبقه‌بندی Punt et al. (2007)، گرده‌هایی که دارای طول محور قطبی بیشتر از استوایی باشند، گرده‌های کشیده یا Prolate نام‌گذاری می‌شوند (Punt et al., 2007). Cerceau-Larrival در 1962، نمای پیرامونی گردۀ تیرۀ چتریان را بر اساس نسبت محور قطبی به استوایی (P/E) به چهار تیپ لوزی‌شکل (Rhomboidal) (P/E=1-1.5)، فروکروی (Sub circular) (P/E=1-1.5)، تخم‌مرغی (Oval) (P/E=1.5-2)، فروراست‌گوشه (Sub-rectangular) (P/E=2) گروه‌بندی کرده‌اند. مطالعه‌های گرده‌شناسی روی بیش از 2000 گونه از کرفسیان، پنج تیپ اساسی از بسیار ابتدایی تا بسیار تکامل‌یافته را معرفی کرده‌اند که به‌ترتیب عبارتند از: تیپ‌های فرولوزی، فروکروی، تخم‌مرغی، فروراست‌گوشه و در نمای استوایی منقبض یا جمع‌شده (equatorially constricted) .(Yousefzadi et al., 2006; Cerceau-Larrival & Roland-Heydacker, 2013). در مطالعه‌های اخیر Baser et al. (2021)، نسبت P/E در نوع تخم‌مرغی به بیش از 2 تغییر کرده است. در مطالعۀ حاضر، نسبت محور قطبی به استوایی (P/E) بین 5/1 تا 2 متغیر بود؛ بنابراین مطابق رده‌بندی‌های یادشده، این جنس در گروه گیاهان پیشرفته، یعنی گیاهانی که نسبت P/E در گردۀ آنها به بیش از 5/1 می‌رسد، قرار دارد (Başer et al., 2021).

Kadluczka et al. (2022) در مطالعه‌های خود در زمینۀ ویژگی‌های ریختی گردۀ هویج گزارش کرده‌اند مطابق رده‌بندی Halbritter (2018)، گرده بر اساس نسبت P/E به انواع زیر گروه‌بندی می‌شود: دانه‌های گردۀ بسیار کوچک (<10میکرومتر)، کوچک (25-10 میکرومتر)، متوسط (50-26 میکرومتر)، بزرگ (100-51 میکرومتر) و بسیار بزرگ (>100میکرومتر). نتایج ما نشان دادند گونۀ مطالعه‌شده دارای دانه‌های گردۀ کوچک‌اندازه است (Kadluczka et al., 2022).

مادگی دوبرچه‌ای و پیوسته‌برچه با تخمدان زیرین و تمکن انتهایی است. خامه‌ها در قاعده پهن و عریض می‌شوند و دیسک نوش‌جای یا پایک خامه‌ای (استیلوپودیوم) را می‌سازند. دو برچه در سطح بین‌فندقه‌ای (commissural side) به یکدیگر متصل هستند و کارپوفور در مرکز این سطح قرار دارد. طی نمو میوه و دانه، میزان اندوسپرم افزایش می‌یابد و برعکس، فرابر تخمدان که در مراحل اولیۀ نمو رشد می‌یابد و دارای ساختار‌های ترشحی است (به‌ویژه میان‌بر یا مزوکارپ)، به‌شکل لایه‌ای نازک و خشک اطراف دانه را احاطه می‌‌کند. میوه استوانه‌ای و به طول حدود 2/6 میلی‌متر است و هنگام بلوغ، مریکارپ‌ها از محل کارپوفور از قاعده از هم جدا می‌شوند. ویژگی‌های تخمک و بند، شکل و موقعیت نسبی آنها و نیز موقعیت تخمک در حفرۀ تخمدان و جهت‌یابی سفت (میکروپیل)، ویژگی‌های تاکسونومیکی مهمی هستند (Rezanejad & Chehregani, 2008). در دیوارۀ تخمدان ساختارهای ترشحی دارای روغن‌های فرار متعددی مشاهده می‌شوند که موفقیت گیاه در جلب گرده‌افشان‌ها، حفاظت گیاه در برابر عوامل زیستی و غیرزیستی مختلف و نیز ویژگی‌های دارویی و اقتصادی گیاه را نشان می‌دهند؛ این روغن‌های فرار سبب ایجاد عطر و طعم خوب در بسیاری از گیاهان خانوادۀ چتریان می‌شوند. شکل و اندازۀ میوه شیزوکارپ ویژگی‌های شناختی مهم در رده‌بندی گونه‌های چتریان هستند (Kalsoom et al., 2019). شش شکل میوه در تیرۀ چتریان گزارش شده است که عبارتند از: تخم‌مرغی (Oval)، گرد (Round)، بیضوی (Elliptic)، خطی (Linear)، سه‌گوش‌ (Triangular) و تقریباً کروی (Globose)؛ طبق رده‌بندی یادشده، شکل میوه در گونۀ‌ مطالعه‌شده چندان از شرح Kalsoom et al., (2019) پیروی نمی‌کند و بیشتر استوانه‌ای- خطی است. تعداد میوه در گونۀ مطالعه‌شده بین 10 تا 12 عدد متغیر است و تعداد زیاد میوه، ارزش اقتصادی این گیاه مهم از نظر دارویی، تغذیه‌ای و صنعتی را افزایش می‌دهد؛ باوجوداین، باید توجه کرد ممکن است برخی میوه‌ها پوک باشند.

نتیجه‌گیری.

تمام گونه‌های جنس زیرۀ (Bunium) رشدیافته در ایران به‌طور خودرو رشد و پراکنش دارند. بیشترین مطالعه‌ها در زمینۀ این جنس روی زیرۀ سیاه (B. persicum) متمرکز شده‌اند و به ترکیبات بیوشیمیایی به‌ویژه اسانس‌های آن مربوط می‌شوند. مطالعه‌های متعددی در زمینۀ رویش (جوا‌نه‌زنی) گونۀ B. persicum وجود دارند و در همۀ این مطالعه‌ها به رویش سخت آن اشاره شده است و رویش را با تیمارهای مختلف ازجمله سرما و هورمون‌ها بهینه‌سازی کرده‌اند، اما ادامۀ مراحل نموی تا گل‌دهی انجام نشده است. مطابق مطالعه‌های کتابخانه‌ای، هیچ مطالعۀ منتشرشده‌ای در زمینۀ کشت، جوانه‌زنی و مراحل نموی B. cylindricum دیده نشد. اگرچه میزان اسانس و فنلیک‌ها در زیرۀ سیاه زیاد است، در B. cylindricum نیز درخور توجه‌اند. مطالعۀ رویش دانه در شرایط آزمایشگاهی، رویش زیاد و بیش از 90 درصدی این گونه را نشان داد. مراحل رشد گیاه از کشت تا تولید دانه 3 تا 4 سال طول می‌کشد و شامل تشکیل برگ لپه‌ای، یک برگ دو بار شانه‌ای، یک برگ سه بار شانه‌ای و دو برگ مرکب یا بیشتر در سال چهارم است. تمام برگ‌های مرکب دمبرگ طویل دارند و در سطح خاک به‌شکل طوقه‌ای (روزت) دیده‌ می‌شوند. در سال گل‌دهی، همراه با تشکیل برگ‌های روزت، ساقه تشکیل و همراه با تشکیل برگ‌های ساقه‌ای، بنیان‌گذاری گل‌آذین انجام می‌شود. کاسه گل‌ وجود ندارد، جام گل دارای گلبرگ‌های نازک سفیدرنگ با 4 تا 5 لایۀ سلولی و اپیدرم ترشحی در هر دو سطح است. گل‌ها منظم هستند و پیش‌پرچمی (پروتوآندری) نشان می‌دهند، لایۀ تغذیه‌ای (تاپی) از نوع ترشحی، گرده کشیده، کوچک‌اندازه، تخم‌مرغی با تزئینات رگه‌دار (Striate) و Regulate یا حدواسط است. تخمدان دوبرچه‌ای، زیرین با تمکن انتهایی است و دو میوۀ فندقۀ استوانه‌ای- خطی آن از محل کارپوفور به سوی سر باز می‌شوند. مطالعۀ کشت موفق گونۀ مطالعه‌شده می‌تواند در کشت و اهلی‌سازی زیرۀ سیاه استفاده شود.