بررسی آرایه شناختی برخی از گونه‌های ایرانی سرده گل فراموشم مکن از تیره گاو زبانیان بر اساس صفات ریز ریخت‌شناسی کاسه گل و فندقه

مقدمه

تیره گاوزبانیان (Boraginaceae s.str.) حدوداً 100 سرده و 1600 گونه با مرکز پراکنش اوراسیا در دنیا دارد (Weigend et al., 2016). سرده گل فراموشم مکن (L. Myosotis) در دنیا دارای 80 تا 100 گونه است (Mabberley, 2008; Weigend et al., 2016). براساس کتاب فلور ایرانیکا شماره 48 سرده Myosotis دارای دو زیر سرده به نام­های Myosotis و  Strophiostoma است. خود زیر سرده Myosotis دارای سه سری به نام­های Myosotis، Sylvatica و Arvenses است. سری Myosotis دارای 4 گونه، سری Sylvatica داری 8 گونه، سری Arvenses دارای 3 گونه و زیر سرده Strophiostoma دارای 4 گونه هستند (Riedl, 1967). براساس فلور ایران جلد 39 سرده Myosotis دارای دو زیر سرده Myosotis و Strophiostoma است و زیر سرده Myosotis دارای 11 گونه و زیر سرده Strophiostoma دارای 4 گونه هستند (Khatamsaz, 2002). این سرده آرایه مونو‌فیلتیک یا تک­نیایی است (Shrafati et al., 2014) و ویژگی بارز آن در بین دیگر سرده‌های تیره گاوزبانیان، فندقه­های تخم مرغی شکل، صاف و براق قهوه­ای تا سیاه رنگ است. گیاهان گل فراموشم مکن عمدتاً در مناطق معتدله در هر دو نیمکره پراکنده شده­اند و تعداد معدودی گونه در مناطق آلپی و مناطق استوایی پراکنش دارند (Winkworth et al., 2002). در این توزیع گسترده، این سرده دارای دو مرکز تنوع یکی در غرب اوراسیا، جایی که تقریباً 60 گونه وجود دارد (Al-Shehbaz, 1991) و دیگری در نیوزلند که تقریباً 35 گونه معتبر توصیف شده است (Moore, 1961Moore & Simpson, 1973; ). در خارج از این دو منطقه، سرده تنوع اندکی دارد و کمتر از 10 گونه محدود به آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، آفریقا، گینه نو و استرالیا می­شود (Al-Shehbaz, 1991). در ایران تاکنون 16 گونه از این سرده گزارش شده است (Akbarnejad, 2023). اگرچه Myosotis به وضوح توسط صفات ریخت­شناسی تعریف می‌شود، ولی از نظر طبقه‌بندی پیچیده است (Al-Shehbaz, 1991). در کنار صفاتی که در شرح آرایه­ها استفاده شدند، از صفات دیگری از جمله ساختار کلاله، غدد شهدی، یا به عبارت دیگر حلقه دیسک مانند زیر تخمدانی می­توان در تاکسونومی گیاهان این سرده استفاده کرد (Weryszko-Chmielewska, 2003). یافته­های پژوهش­های قبلی نشان دادند آناتومی اندام­های رویشی گیاهان گلدار می­تواند از نظر طبقه­بندی در شناسایی اولیه نمونه­های گیاهی و به عنوان کمکی برای ایجاد روابط متقابل گونه­ها و در سطح بالاتر از گونه مفید باشد (Metcalfe & Chalk, 1983). تاکنون پژوهش­های زیادی درباره صفات ریخت­شناسی، ریز ریخت­شناسی و مولکولی گیاهان گلدار از جمله این سرده انجام شده است (Akbarnejad, 2023; Akbarnejad et al., 2023; Noroozi et al., 2022; Abbasi et al., 2011; Díez, 1994; Metcalfe & Chalk, 1979; Meudt, 2015; Ning et al., 1992; Nyawuame & Gill, 1990; Cohen, 2014; Retief & Van Wyk, 1997; Zamani, 2022; Dylami et al., 2018; Javanmardi, 2015) که به طبقه­بندی تاکسونومیکی آن­ها کمک کرده است. از این پژوهش­ها می­توان به عنوان نمونه به نتایج Metcalfe  و  Chalk (1979) که به بررسی برخی از خواص تشریحی تیره گاوزبانیان در بررسی تبارشناختی این سرده پرداخته­اند(Metcalfe & Chalk, 1979) اشاره کرد. همچنین Akbarnejad et al, (2023) صفات ریخت­شناسی، ریز ریخت‌شناسی ساقه در برخی از گونه­های ایرانی سرده Myosotis برای بررسی روابط تبارشناختی این سرده در تیره گاوزبانیان را بررسی کردند (Akbarnejad, et al., in press). پژوهش حاضر با هدف بررسی روابط آرایه شناسی برخی از گیاهان سرده گل فراموشم مکن (Myosotis) انجام شده است، تا علاوه بر مشخص نمودن اهمیت و نقش صفات کاسه و فندقه در جدایی گونه­ها و آرایه­های بالاتر، روابط تبار شناختی گونه­های موجود در ایران به کمک این صفات نیز بررسی شوند. از آنجایی که سرده Myosotis دارای گل‌های زیبایی هستند و در صورت شناسایی دقیق گونه­ها و پیدا کردن روابط آرایه شناسی آن­ها، شاید بتوان گونه­هایی با ارزش زینتی بالا و مهم به لحاظ اقتصادی پیدا نمود. همچنین می­توان در مسیر تکثیر و پرورش گونه­های با ارزش زینتی و یا تولید عطر با استخراج اسانس­های مورد استفاده در صنایع عطرسازی (Znajdek-Awiżeń et al., 2014) حرکت کرد.

مواد و روش­ها

نمونه­های خشک هرباریومی از هرباریوم­های T و FAR دانشگاه خوارزمی تهیه شده و به آزمایشگاه بیوسیستماتیک و سیستماتیک مولکولی گیاهی دانشگاه خوارزمی انتقال داده شدند. سپس نمونه‌های کاسه­گل و فندقه­ها در زیر استریومیکروسکوپ جدا شده و تصاویر آن­ها تهیه شد. پس از آن با نرم­افزار ImageJ 1/5v صفات مورد بررسی اندازه­گیری و در ادامه کدگذاری شده و توسط نرم­افزار Past 4/13v در ابتدا استاندارد شدند و درخت فیلوژنتیکی یا تبارشناختی آن­ها با UPGMA  (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic) با Boot Strap1000 ترسیم شد.

جدول 1- فهرست گونه­های استفاده شده در بررسی آرایه شناسی صفات کاسه گل و کرک­های کاسه گل سرده Myosotis، همراه با نام هرباریوم، محل جمع آوری نمونه­ها.

Table 1- The species used in the taxonomical study of Myosotis calyx and calyx trichome traits, along with the name of herbarium, place of collection.

جدول2- فهرست گونه­های استفاده شده در بررسی آرایه شناسی صفات فندقه گل سرده Myosotis، همراه با نام هرباریوم، محل جمع آوری نمونه­ها.

Table 2- The species used in the taxonomical study of Myosotis nuts traits, along with the herbarium number, place of collection.

نتایج

جهت مقایسه کاسه­گل و کرک­های کاسه گل گونه­هایی از سرده Myosotis مشخص شد طول کرک گونه­های 1، 2، 3، 4، 5، 6 و 12 بلند است و در سایر گونه­ها کوتاه است. از لحاظ تراکم کرک‌ها گونه­های 2، 3، 6، 8، 9 و 10 دارای تراکم زیاد، گونه 1 دارای تراکم کم و باقی گونه­ها دارای تراکم کرک متوسط هستند. از لحاظ مقایسه شکل دندانه­ها و شکل پراکندگی کرک­ها به جدول 3 مراجعه شود. بزرگترین و کوچکترین طول کاسه به ترتیب مربوط به گونه­های 5 و 10 و از لحاظ عرض کاسه بزرگترین و کوچکترین عرض کاسه مربوط به گونه­های 5 و 10 است و از لحاظ عرض دندانه کاسه بزگترین و کوچکترین آن­ها به گونه­های 1 و 3 مربوط می­شود (جدول 1).

شکل 1- کاسه گل و کرک­های کاسه گل در گونه­های بررسی شده Myosotis،  1- M. scorpioides،  2- M. olympica، 3- M. asiatica، 4- M. alpestris، 5- M. sylvatica ، 6- M. lithospermifolia ، 7- M. ramosissima، 8- M. stricta، 9- M. anomala، 10-M. sparsiflora، 11- M. propinqua و 12- M. pseudopropinqua.

Figure 1- Calyx and calyx trichomes in the Myosotis species, 1- M. scorpioides, 2- M. olympica, 3- M. asiatica, 4- M. alpestris, 5- M. sylvatica, 6- M. lithospermifolia, 7- M. ramosissima , 8- M. stricta, 9- M. anomala, 10- M. sparsiflora, 11- M . propinqua and 12- M. pseudopropinqua.    

جدول 3- مقایسه صفات کاسه گل و کرک­های کاسه گل سردهMyosotis .

Table 3- Comparison of the Myosotis calyx and calyx trichomes.

ادامه جدول 3- مقایسه صفات کاسه گل و کرک­های کاسه گل سرده Myosotis.

Table 3 continues- Comparison of calyx and calyx trichomes traits in the some species of Myosotis.

ادامه جدول 3- مقایسه کاسه گل و کرک­های کاسه گلMyosotis  (واحد­ها بر حسب میلی­متر).

Table 3 continues- Comparison of the Myosotis calyx and calyx trichomes (Units in mm).

جدول 4- صفات کیفی و کمی کدگذاری شده کاسه گل و کرک­های کاسه گل برخی از گونه­های سرده Myosotis.

Table 4- Coded qualitative and quantitative traits of some species of Myosotis calyx and calyx trichome.

در پژوهش­های انجام شده میزان تغییرات صفات کاسه گل و کرک­های کاسه گل زیر حد نرمال، 46 درصد بوده است که جهت پژوهش­های آرایه شناسی این سرده دارای ارزش چندانی نبوده، امّا می­تواند در بررسی روابط گونه­ای یا آرایه­های بالاتر مفید باشد.

شکل 2- درخت فیلوژنتیکی گونه­های سرده Myosotis با بررسی صفات کاسه گل با ترسیم شده با نرم افزار Past.1- M. Scorpioides ، 2- M. olympica.، 3- M. asiatica، 4- M. alpestris، 5- M. sylvatica، 6- M. lithospermifolia ، 7- M. ramosissima، 8- M. stricta، 9-  M. anomala، 10- M. sparsiflora، 11- M. propinqua  ، 12- M. pseudopropinqua.

Figure 2- Phylogenetic tree of Myosotis species by studying calyx traits drawing by Past software. 1- M. Scorpioides, 2- M. olympica, 3- M. asiatica, 4- M. alpestris, 5- M. sylvatica, 6- M. lithospermifolia, 7- M. ramosissima, 8- M. stricta, 9- M. anomala, 10- M. sparsiflora, 11- M. propinqua, 12- M. pseudopropinqua.

در بررسی روابط تاکسونومیکی صفات کاسه و کرک­های کاسه گل در گونه­های مورد سرده Myosotis براساس جدول­های شماره 3 و 4 و درخت فیلوژنتیکی شکل شماره 2 می­توان عنوان داشت که نخستین شاخه پایه با حمایت 100 درصدی به دو کلاد پایه جدا شده­اند، که یک کلاد با حمایت 20 درصدی و کلاد دیگر با حمایت 9 درصدی خود به دو خوشه جدا می­شوند. در بررسی مذکور در روابط تاکسون­های این درخت می­توان نتیجه گرفت بررسی صفات کاسه و کرک­های کاسه گل علاوه بر بررسی در سطح گونه­ایی می‌تواند در بررسی در سطح زیر سرده   M. Pop. (Turcz.)  Strophiostomaکه در درخت رسم شده فوق شامل گونه­های 8 تا 12 می­شود به صورت تک نیایی جدا شده و پژوهش­های قبلی (Riedl, 1967) را تائید می­کنند (شماره گونه­ها بر اساس شماره و اسامی گونه­های جدول شماره 1). در مقایسه فندقه­ها مشخص شد بزرگترین و کوچکترین طول فندقه به ترتیب متعلق به گونه شماره 2 و 8 و بزرگترین و کوچکترین عرض فندقه به ترتیب مربوط به گونه­های شماره 4 و 8 است. در خصوص وجود زائده سفید گونه­های شماره 1 تا 8 فاقد زائده سفید و گونه­های شماره 9، 10 و 11  دارای زائده هستند. فندقه­های گونه­های 1، 2، 3 و 4 نوک کند و گونه­های 5، 6، 7، 8، 9، 10 و 11 نوک تیز بودند. فندقه­های گونه­های 1، 4 و 10 فاقد حاشیه و فندقه­های 2، 3، 5، 6، 7، 8، 9، 11 دارای حاشیه هستند. فندقه­های گونه­های 1، 3، 4، 8 و 9 فاقد برجستگی ناوی مشخص و فندقه­های گونه­های 2، 5، 6، 7، 10 و 11 با برجستگی ناوی مشخص هستند. رنگ فندقه­های گونه­های 1، 5، 6 و 8 قهوه‌ای و گونه­های 2، 4 و 11 قهوه­ای سوخته و گونه­های 3 و 10 مشکی و گونه­های 7 و 9 قهوه­ای روشن هستند. از لحاظ نوع سطح در همه­ گونه­ها سطح صاف بوده و از نظر شکل کلی گونه­های 1، 4، 6، 8، 9، 10 و 11 فندقه­ها تخم مرغی شکل و در گونه­های 5 و 7 لوزی شکل و گونه 2 بیضی کشیده و گونه 3 فندقه بیضی شکل است. از لحاظ شکل آروئل­ها به جدول شماره 5 مراجعه شود (نام گونه­ها جدول شماره 2).

شکل 3- فندقه­های گونه­های Myosotis ، 1-M. Scorpioides ، 2- M. olympica.، 3- M. alpestris، 4- M. sylvatica، 5- M. lithospermifolia ، 6- M. ramosissima، 7- M. stricta، 8-  M. anomala، 9- M. sparsiflora، 10- M. propinqua  و 11- M. pseudopropinqua.

Figure 3- Nuts of Myosotis species; 1-  M. Scorpioides, 2- M. olympica, 3- M. alpestris, 4- M. sylvatica, 5- M. lithospermifolia, 6- M. ramosissima, 7- M. stricta, 8- M. anomala, 9- M. sparsiflora, 10- M. propinqua and 11- M. pseudopropinqua.

جدول 5- مقایسه فندقه­های سرده Myosotis.

Table 5- Nuts traits of some species of Myosotis.

+ به معنای وجود یک ویژگی، - به معنای عدم وجود یک ویژگی

. + means the presence of a feature, - means the absence of a feature.

ادامه جدول 5- مقایسه فندقه­های سرده Myosotis.

Continuation of Table 5- Comparison of nuts of the genus Myosotis.

جدول 6- صفات کمی و کیفی فندقه­های برخی از گونه­های سرده Myosotis  همراه با کدهای آن­ها

Table 6- Nuts qualitative and quantitative traits of some species of Myosotis and their codes

در پژوهش­های انجام شده در صفات فندقه درصد تغییرات صفات بالاتر از حد نرمال، 62 درصد بوده که در بررسی تاکسونومیکی این سرده با ارزش هستند.

شکل 4- درخت فیلوژنتیک بر اساس ویژگی­های صفات فندقه­ها در برخی از گونه­های سرده Myosotis.؛ 1- M. Scorpioides ، 2-  M. olympica.، 3- M. alpestris، 4- M. sylvatica، 5- M. lithospermifolia ، 6- M. ramosissima، 7- M. stricta، 8-   M. anomala، 9- M. sparsiflora، 10-  M. propinquaو 11- M. pseudopropinqua.

Figure 4- Phylogenetic tree based on the traits of nuts in the Myosotis species; 1-M. Scorpioides, 2- M. olympica, 3- M. alpestris, 4- M. sylvatica, 5- M. lithospermifolia, 6- M. ramosissima, 7- M. stricta, 8 - M. anomala, 9- M. sparsiflora, 10- M. propinqua, 11- M. pseudopropinqua.

در بررسی روابط تاکسونومیکی صفات فندقه در گونه­های مورد پژوهش سرده Myosotis بر اساس جداول شماره 5 و 6 و درخت فیلوژنتیکی شکل شماره 4 مشاهده می­شود، نخستین شاخه پایه با حمایت 100 درصدی به دو کلاد پایه جدا شده که هر کلاد با حمایت­های 27 و 34 درصدی به دو خوشه جدا می­شوند. همچنین در بررسی­های صورت گرفته در روابط تاکسون­های این درخت می­توان عنوان داشت که این صفات علاوه بر بررسی در سطح گونه­ای می­تواند در بررسی زیر سرده Strophiostoma که در درخت رسم شده فوق شامل گونه­های 8 تا 11 می­شود به صورت تک نیایی جدا شده و پژوهش­های قبلی (Riedl, 1967) را تایید می­کنند (شماره گونه­ها بر اساس شماره و اسامی گونه­های جدول شماره 2).

کلید شناسایی گونه­های مشترک کار شده در صفات فندقه، کاسه و کرک­های کاسه گل:

1- الف-  فندقه با زائده سفید ........................2

ب- فندقه بدون زائده سفید ..........................3

2- الف- فندقه نوک کند ......................... 5

ب- فندقه نوک تیز ..................................... 6

3- الف- فندقه قهوه­ای ............................. 4

ب- فندقه مشکی ................ M. propinqua

4- الف- فندقه دارای برجستگی ناوی مشخص و با حاشیه، شکل دندانه کاسه گل پهن رو به متوسط نوک تیز ............................M.pseudopropinqua

ب- فندقه بدون برجستگی ناوی مشخص و با حاشیه، شکل دانه کاسه گل مثلثی متوسط نوک تیز .................................................. M. sparsiflora

5- الف- فندقه تخم مرغی ............................ 7

ب- فندقه بیضی ........................................... 8

6- الف- برجستگی ناوی مشخص ................ 9

ب- برجستگی ناوی نامشخص....M. anomala

7- الف- فندقه با اسکار بزرگ دارای بافت اسفنجی کم در لبه­ها................ M. scorpioides

ب- فندقه با اسکار بزرگ دارای بافت اسفنجی تو پر .............................................. M. sylvatica

8- الف- فندقه با اسکار بزرگ و سرتاسری دارای بافت اسفنجی زیاد در لبه­ها، کرک­های کاسه گل خوابیده و پراکنده از سمت دم گل قلابی و صاف در وسط قلابی و صاف و در بالا صاف ..... M. olympica

ب- فندقه با اسکار سرتاسری و بزرگ دارای بافت اسفنجی تو پر، کرک­های کاسه گل پراکنده، از سمت دم گل قلابی در وسط قلابی و در بالا صاف ............................................. M. alpestris

9- الف- فندقه قهوه­ای .............................. 10

ب- فندقه قهوه­ای روشن .......... M. stricta

10- الف- فندقه لوزی، کرک­های کاسه گل پراکنده از سمت دم گل صاف در وسط صاف و قلابی و در بالا صاف ........  M. lithospermifolia

ب- فندقه تخم مرغی، کرک­های کاسه گل پراکنده و خوابیده از سمت دم گل قلابی در وسط قلابی و در بالا صاف .......... M. ramosissima

بحث

در پژوهش حاضر برخی از گونه­های ایرانی سرده Myosotis از لحاظ ویژگی­های ریخت­شناسی کاسه گل، کرک­های کاسه گل و فندقه بررسی شدند و تک­نیایی بودن گونه­های متعلق زیر سرده  Strophiostoma از قبیل گونه­های M. sparsiflora، M. propinqua ، M. anomala و M. psudopropinquaمشخص شد. نتایج حاصل با یافته­های Meudt در سال 2021 در بازنگری تاکسونومیکی 5 گروه از سرده Myosotis بومی نیوزلند بر اساس برخی صفات ماکرومورفولوژیکی از جمله صفات کاسه­گل، از حیث استفاده از صفات کاسه گل در بررسی تاکسونومیکی برخی از گونه­های ایرانی این سرده هم­خوانی دارد (Meudt, 2021). Ebadi & Nikzat در سال 2021 با بررسی صفات ماکرومورفولوژیکی فندقه در 11 گونه از تیره گاوزبانیان از جمله فندقه Myosotis sylvatica Ehrh. توسط استریومیکروسکوپ و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند شکل فندقه Rochelieae از بیضی (تخم مرغی، بیضی-مثلثی و بیضی-مستطیلی شکل) تا هرمی متغیر است و شش الگوی اصلی بر اساس صفات فراساختاری فندقه را شناسایی کردند و بیان کردند Rocheliae با تغییر فندقه­ها از "بدون زائده" به "با غده و خار" و نیز "بدون خار" به "خارهای براق" مشخص می‌شود. آن­ها بیان داشتند الگوی فراساختاری فندقه­ها در Rochelieae به طور سیستماتیک در سطح سرده مناسب است، اما نه در سطح گونه که برخلاف پژوهش حاضر است که ما عنوان داشتیم بررسی صفات فندقه در سطح گونه و نیز در سطح زیر سرده  Strophiostoma در سرده Myosotis می‌تواند مفید باشد (Nikzat, 2021 & Ebadi). Cohen در سال 2014 که به تجزیه و تحلیل فیلوژنتیکی ویژگی­های ریخت شناسی و مولکولی گاوزبانیان در بررسی روابط تکاملی، طبقه­بندی و الگوهای تکامل صفات پرداخت بیان داشت که تزئینات فندقه در Cynoglosseae و Trichodesmeae و نیز ویژگی­های گرده و گل در Boragineae و Lithospermeae بسیار متنوع است که می­تواند در بررسی روابط فیلوژنتیکی و الگوهای تکاملی برای ایجاد یک سیستم طبقه­بندی به روز شده Boraginaceae استفاده شود و با پژوهش حاضر که از یک­سری صفات ریخت‌شناسی فندقه و کاسه گل جهت درک بهتر روابط تاکسونومیکی گونه­های ایرانی سرده Myosotis استفاده شد مطابقت دارد (Cohen, 2014). نتایج بررسی صفات کاسه و فندقه با نتایج بدست آمده از بررسی صفات ریخت­شناسی و زیر ریخت­شناسی ساقه Myosotisها همسو است، به طوری که صفات ساقه­ای برای جدا کردن آرایه­ها در سطح گونه­ها کار آمد هستند (Akbarnejad et al., in press). از سوی دیگر، صفات مورد بررسی در پژوهش حاضر علاوه بر جدا کردن آرایه­ها در سطح گونه­ها در سطح فراتر از گونه­ای در حدبندی این سرده مناسب است. Akbarnejad در سال 2023 با بررسی تاکسونومیکی گرده این سرده درصد تغییرات صفات مورد پژوهش زیر 60 درصد بود که بیان داشتند درصد این تغییرات زیر حد نرمال است. برای جدا کردن این سرده در سطح فراتر از گونه مناسب نبوده و همانند بررسی صفات کاسه و کرک­های کاسه گل پژوهش حاضر است، که میزان تغییرات صفات نتایج مشاهده شده زیر 60 درصد بود و با یافته­های پژوهش حاضر که درصد تغییرات صفات فندقه بالای 60 درصد یا بالاتر از حد نرمال بودند مطابقت ندارد (Akbarnejad, 2023).

نتیجه­گیری

در بررسی صفات ریخت­شناسی این سرده صفات کاسه و کرک­های کاسه گل و صفات فندقه علاوه بر افتراق گونه­های این سرده، برای جدا­سازی بالاتر از سطح گونه نیز در سطح زیر سرده  Strophiostoma مفید بوده و گونه­های این زیر سرده تا حدودی تک­نیا یا مونوفیلیتیک هستند.

سپاسگزاری

نویسندگان از هرباریوم­های دانشگاه خوارزمی (T, FAR)، آزمایشگاه بیوسیستماتیک و سیستماتیک مولکولی گیاهی دانشگاه خوارزمی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان تشکر و قدردانی را ابراز می­نمایند.