بخشی از مقاله
چکیده
مطالعهی تکوین ساختار زایشی گیاهان با تاثیر ذرات نانو در علم گیاه شناسی و تکوین گیاهی اهمیت زیادی دارد. از جهتی آلومینیوم از اصلی ترین عناصر موجود در خاک است. این عنصر در آب حل شده، توسط ریشه گیاهان جذب میشود. سمیت آلومینیوم میتواند نتایج منفی بر مراحل تکوینی گیاهان داشته باشد. از این رو مطالعاتی به منظور بررسی اثرات سمی نانو ذره آلومینیوم اکساید بر مراحل تکوین اندام زایشی نر گیاه Lycopercycum esculentum انجام شد.
گلها و غنچهها از نمونههای شاهد و تیمار با نانو ذره، در مراحل مختلف نموی برداشت، در FAA 70 تثبیت و در الکل %70 نگهداری شدند، پس از آبگیری و قالب گیری در پارافین با دستگاه میکروتوم برش گیری و با هماتوکسیلین - ائوزین رنگ آمیزی شدند. لامهای تهیه شده، با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی، و از مراحل تکوینی مورد نظر عکس گرفته شد.
نتایج نشان داد اگر چه الگوی کلی تکوین اندام زایشی در نمونه تحت تیمار مشابه نمونههای شاهد میباشد اما ذرات نانو بر تکوین گیاه موثر بود. پرچمها دچار ناهنجاری شده، شکل طبیعی خود را از دست دادند. دیوارههای بساک و سلولهای درون آن نیز شکل غیر طبیعی به خود گرفته، در برخی نقاط دچار تخریب غیر عادی بافتی شدند. همچنین برخی از یاخته های میکروسپور افزایش سایز غیر طبیعی داشته، به نظر میرسد طرحی از پدیده ی Nemec را نشان می دهند.
-1 مقدمه
به موازات توسعهی صنعتی، آلودگی منابع آبی و خاکها توسط نانوذرات از معضلات زیست محیطی عصر صنعتی به حساب میآید. تولید، مصرف و دفع ذرات نانو منجر به رهاسازی آنها در هوا، آب و خاک شده، باعث بروز تغییرات فیزیولوژیکی و ژنتیکی در موجودات و طبیعت میگردد. این تغییرات با کنترل شرایط، قابل بررسی هستند و میتوانیم با تاثیر نانو ذرات بر گیاهان و مقایسه آنها با نمونههای شاهد به تفاوتها و ناهنجاریها پی ببریم.
پرچمها بخش زایشی نر گیاه هستند، در Lycopercycum esculentum ابتدا به شکل پریموردیوم پرچم پدیدار شده در هر کدام دو بخش میله و بساک با چهار توده مریستمی، تمایز مییابد. سلولهای توده ی مریستمی که در مراحل بعدی نمو، کیسه گرده را میسازند، آرکئوسپور نام دارند، با تقسیمات مماسی، بافت هاگزا و لایه ی جداری میکروسپورانژ را ساخته، در نهایت ساختار سه لایه ای دیواره ی میکروسپورانژ به وجود میآید، از خارج به داخل شامل: لایه مکانیکی - اندوتسیوم - ، لایه ی سلولهای حاشیه ای، لایه ی تاپی و یک توده سلول هاگزا بوده، با تقسیمات پیاپی، سلول مادر گرده - PMC - را ساخته که در نهایت به دانه گرده بالغ تبدیل میشود.
گیاه گوجه فرنگی دارای تعداد بالای میکروسپوروسیت است که با سیتوپلاسم متراکم، اندازه بزرگ و هستههای مشخص از سلولهای بافت احاطه کننده خود قابل تشخیص هستند، همچنین این سلولها توسط اندامکهای درونی، دیوارهی کالوزی ویژه ای به دور خود ترشح میکنند.
حضور این دیواره نمایانگر ورود سلول به چرخه ی میوز است. با آغاز فرآیند میکروسپورزایی و تقسیم میوزI، در یکی از میکروسپوروسیت ها، دو هسته ی دیاد شکل میگیرد. با تقسیم میوز II، چهار هسته هاپلوئید - تتراسپور - یا میکروسپورهای جوان تولید میشود. با اتمام میوز، دیواره ی کالوزی اطراف میکروسپوروسیتها تجزیه شده، میکروسپورهای جوان به درون کیسه ی گرده آزاد میشوند.
طبق گزارشات سلولهای لایه ی تاپی در مراحل اول رشد میکروسپورهای جوان مشاهده میشوند، به تدریج تجزیه شده و کم کم ضخامت این لایه کاهش مییابد بطوریکه در زمان شکفتگی بساک، سلولهای لایه تاپی کاملا تحلیل رفته، اثری از آنها نمی ماند. نهایتا اطراف هر میکروسپور دیواره ی اگزین و انتین بوجود میآید. در دیواره ی دانه ی گرده ی بالغ، منافذ رویشی دیده میشود که محل خروج لوله گرده هنگام لقاح هستند.در گیاه مورد مطالعه، دانه ی گرده ی بالغ به فرم کروی با سه منفذ رویشی و دارای دو دیواره ی اگزین و انتین میباشد
هدف این مقاله مقایسه و بررسی تغییرات فیتوتوکسیکولوژی و تکوینی اندام جنسی نر گیاه گوجه فرنگی در نمونههای شاهد و نمونههای تحت تاثیر نانو ذره آلومینیوم اکساید میباشد.
-2 مواد و روش ها
ابتدا نانو ذرات آلومینیوم اکساید گاما و بذر گیاه گوجه فرنگی خریداری، بذرها در گلخانه، با شرایط تحت کنترل، کاشته شد. از همان ابتدای کاشت، جهت آبیاری، یک نمونه تنها با آب شهری "نمونه کنترل" و دیگر نمونهها "نمونههای تحت تیمار" با آب حاوی 100 میلی گرم بر لیتر نانوذرات آلومینیوم اکساید، تحت آبیاری قرار گرفتند. پس از رشد کامل و گلدهی، گلهای میلی متری از مراحل مختلف تکوین گیاه برداشت، در محلول 70% FAA تثبیت شدند. پس از 24 ساعت نمونهها از فیکساتور خارج و جهت نگهداری طولانی مدت به الکل %70 انتقال یافتند.
نمونهها پس از آبگیری با درجات افزایشی الکل و قالب گیری در پارافین مذاب، توسط دستگاه میکروتوم چرخنده به ضخامت 7 میکرون برش گیری شدند. شفاف سازی نمونهها و رنگ آمیزی مضاعف هسته و سیتوپلاسم مطابق روش - 20 - Yeung توسط هماتوکسیلین و ائوزین انجام گرفت. نمونه های مورد مطالعه با میکروسکوپ نوری دوربین دار - Germany - Zeiss Axiostar Plus بررسی و عکسبرداری به کمک دوربین دیجیتال نوع Canon G11 انجام شد. مراحل تکوین پرچم و بساک در نمونه های مورد مطالعه به دقت بررسی گردید.
-3 نتایج
اندام جنسی نر گیاه در نمونههای تحت تیمار با نانوذرات نسبت به نمونه شاهد ساختار غیر طبیعی پیدا کردند. بساک آنها دچار تغییر شکل غیرعادی شده، کیسههای بساک تحلیل رفته و شاهد بی نظمی حفرههای بساک هستیم. طبق بررسیها، تغییراتی که در ساختار پرچم گیاه رخ داد شامل: تغییر شکل کلی میله و بساک، افزایش تعداد کیسههای گرده و شکل غیر طبیعی آنها، تغییر شکل سلولهای دیواره ی بساک - شکل - a.2 بود. تعداد میکروسپوروسیتهای درون بساک در نمونههای تحت تیمار دچار تغییر شده، این سلولها ساختار و شکل غیرطبیعی پیدا کردند. در برخی نقاط نمونههای تحت تیمار، علاوه بر شکل و ساختار غیرطبیعی حفرههای بساک، شاهد تحلیل رفتن دیوارهها هستیم
همان طور که در عکسها مشاهده میشود، دیواره بساک نمونههای تحت تیمار، دچار تغییر شکل شده، سلولهای لایه ی تاپی و لایه ی مکانیکی نسبت به نمونههای شاهد، تغییر کرده، شکل و اندازه ی غیرطبیعی پیدا کرده اند، حتی در برخی نقاط به صورت تحلیل رفته دیده میشوند - شکل. - c.2 در حفره ی بساک، علاوه بر تغییرات ذکر شده، سلولهای مادر گرده - PMC - نیز دچار آسیب و بی نظمی شده، دارای اشکال مختلف و غیر طبیعی هستند و طبق بررسیها مشخص شد این سلولها قبل از بلوغ با هم پیوستگی - censitium - دارند.
تعداد PMCها درون حفرهی بساک نسبت به نمونههای شاهد، کاهش یافته، اشکال متفاوت و پراکندگی غیرمعمول آن ها، شکل و ساختار غیرطبیعی به بساک میبخشد سلولهای مادر گرده در برخی نقاط واکوئله شده، گاهی شاهد رسوب ذرات سیاه رنگی در آنها هستیم، این ذرات احتمالا رسوب چربی، نشاسته و یا نانوذرات آلومینیوم اکساید میباشد که در این سلولها تجمع پیدا کرده و به صورت لکههای سیاه رنگ دیده میشوند. این عامل نیز حالتی غیرطبیعی را نسبت به نمونههای شاهد نشان میدهد
گاهی بر اثر تغییرات رخ داده متاثر از مواد و شرایط مختلف حین رشد گیاه، سلولهای مادر گرده دچار دگرگونی فراوان شده، اندازه ای حدود بیست برابر حالت طبیعی خود پیدا میکنند، به این ترتیب، درون کیسه گرده ی بساک، ساختاری شبیه کیسه رویانی شکل میگیرد، به این حالت، پدیده Nemec گفته میشود
بروز این پدیده میتواند ناشی از سمیت نانو ذرات باشد. طبق بررسیها در نمونههای شاهد، سلولهای لایه ی تاپی هنگام بلوغ سلولهای مادر گرده، تحلیل رفته، ناپدید میشوند، اثری از آنها باقی نمی ماند، اما در نمونههای تحت تیمار با نانوذرات، حضور سلولهای لایه ی تاپی و عدم تحلیل رفتن آنها را حتی پس از بلوغ PMCها نیز مشاهده میکنیم
سلولهای مادر گرده پس از بلوغ کامل، به دانه ی گرده تمایز مییابند. در دانههای گرده ی نمونههای تحت تیمار نیز شاهد بی نظمی، شکل و حالت غیر طبیعی نسبت به نمونههای تحت کنترل هستیم - شکل. - j.2 این تغییرات و ناهنجاریهای بوجود آمده ممکن است از طریق دانههای گرده غیر طبیعی به نسل بعد منتقل شوند.
