تغییرات ساختاری بافت­های ریشه، ساقه و برگ در گندم رقم میهن تحت تنش خشکی

کلثوم عزیزی¹، عبدالکریم چهرگانی راد^1* و جلال سلطانی²

¹ ایران، همدان، دانشگاه بوعلی سینا، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

² ایران، همدان، دانشگاه بوعلی سینا، دانشکده کشاورزی، گروه گیاهپزشکی

تاریخ دریافت: 24/2/1400            تاریخ پذیرش: 29/4/1400

چکیده

خشکی مهمترین تنش غیرزیستی در سراسر جهان محسوب می­شود که اثرات جبران ناپذیری بر رشد و نمو گیاه باقی می­گذارد و سبب کاهش تولید محصولات زراعی می­شود. در این پژوهش تاثیرات خشکی در چهار سطح شامل کنترل (آبیاری مطلوب یا نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی خاک)، ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی خاک)، متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی خاک) و شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی خاک)، بر روی ویژگی­های آناتومیکی برگ، ریشه و ساقه گیاه گندم رقم میهن مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، مقاطعی میکروسکوپی تهیه گردید و با رنگ های کارمن زاجی و متیلن بلو رنگ آمیزی شد. سپس با دو میکروسکوپ نوری و فلورسانس مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استرس خشکی سبب کاهش قطر ریشه، کاهش ضخامت بافت اسکلرانشیمی و ضخامت دیواره­های سلول­ها، افزایش مقدار لیگنین اپیدرم، کاهش ضخامت نوار کاسپاری در اندودرم، کاهش قطر و تعداد متاگزیلم­ها در ریشه می­شود. همچنین در ساقه سبب تحلیل بافت کلرانشیم، کاهش ضخامت کوتیکول، کاهش ضخامت دیواره بافت اسکلرانشیم، کاهش قطر گزیلم و فلوئم و کاهش اندازه سلول­های بافت پارانشیم زمینه می­شود. در برگ، افزایش سایز اپیدرم، افزایش آنتوسیانین، افزایش سایز سلول­های اسکلرانشیم و کاهش قطر گزیلم را شاهد بودیم. به نظر می­رسد این تغییرات  می تواند نشانه­های واکنش و تلاش گیاه برای سازگار شدن به تنش خشکی, احتمالا از طریق فرایندهای متابولیسمی ­باشد.

واژه های کلیدی: گندم، تنش خشکی، ریشه، ساقه، برگ

* نویسنده مسئول، تلفن:08138271541 ، پست الکترونیکی: Chehregani@basu.ac.ir

مقدمه

خشکی و کم آبی یکی از مهمترین معظلات کشاورزی محسوب می­شود. بیشتر بخش­های جهان، حتی مناطق مرطوب و پر آب نیز گاهی از خشکی رنج می­برند، هر چند شرایط مناطق خشک به دلیل اینکه رطوبت خاک آنها تنها به چند بارندگی سالیانه وابسته است، حساس­تر می­باشد (23). از دیدگاه کشاورزی، خشکسالی مربوط به کمبود رطوبت در منطقه یک متری بالایی سطح خاک، یعنی منطقه­ای که در آن ریشه قرار گرفته است می­باشد، چرا که خشکی در این منطقه بر میزان محصولات تأثیر می­گذارد (44) .کم آبی یا خشکی در گیاه، زمانی اتفاق می­افتد که میزان آب تعرق شده بیش از آب جذب شده توسط ریشه ها باشد که در این حالت نیاز آبی گیاه نمی تواند به طور کامل برآورده شود. این وضعیت به دلیل بارندگی ناکافی، کاهش سطح آب زمین یا حبس شدن آب توسط ذرات خاک ایجاد می­شود (26، 42). گیاهان در پی تنش آبی، در جهت حفظ وضعیت آب خود، با پاسخهای مورفو-آناتومیک، فیزیولوژیک و تنظیمات بیوشیمیایی مانع از هدر رفت آب می­شوند (9، 22).

گندم بیشترین گستره کشت در سراسر جهان را دارد که 20% از کالری کل جمعیت جهان و نزدیک به نیمی از پروتئین یک سوم از مردمان جمعیت جهان را فراهم می­کند (36، 43). کیفیت رشد و نمو گندم وابسته به میزان آب است (21). تنش خشکی با تاثیرات مضر مهمی که در رشد این گیاه می­گذارد سبب کاهش بهره­وری آن می­شود (4، 17، 27، 31). در کشاورزی، هنگامی که منابع زمین محدود است، به منظور بهره­وری مناسب، ضروری است که از محصولاتی استفاده کنیم که در شرایط محیطی نامطلوب عملکرد بالاتری داشته باشند. بدین منظور، درک پاسخ های گیاه به محیط خارجی از اهمیت زیادی برخوردار است و همچنین یک مبحث مهم برای ایجاد محصولات مقاوم به تنش است (37).

مطالعات مرجع شناختی ما نشان می دهد که تا کنون پژوهش­های چندی بر روی مقایسه آناتومی گندم در حالت آبیاری مطلوب و حالت تحت تنش خشکی انجام گرفته است.  نتایج جعفریان و همکاران (1) بر روی برخی ارقام گندم نشان داد که بسته به نوع رقم و مکان برش، ممکن است شاهد افزایش، کاهش و یا گاه عدم تاثیر خشکی بر روی قطر آوندهای چوبی و اندازه سلولهای اپیدرم بالایی برگ باشیم. همچنین نتایج ایشان نشان داد خشکی سبب کاهش حجم سلول های مزوفیل می­شود ولی به طور کلی تاثیر معنی داری بر روی  قطر آبکش ندارد (1). نتایج El-Afry  و همکاران (12) نشان داد که در ساقه  کاهش قطر آوند چوبی و آبکش و ضخامت اپیدرم تحت تنش خشکی صورت می گیرد. تنش خشکی همچنین در بعضی ارقام گندم با افزایش و در بعضی دیگر با کاهش قطر استل همراه است (20). با وجود پژوهشهای فوق، هر یک از آنها تنها به مطالعه بخشی از ساختار گیاه پرداخته اند و به دلیل اهمیت پاسخ های تشریحی گیاه، در پژوهش حاضر، ما بر آن شدیم تا تغییرات تشریحی ریشه، ساقه و برگ گندم را با جزئیات دقیق و کامل در شرایط بدون تنش و تحت تنش خشکی، مورد بررسی قرار دهیم.

مواد و روشها

کاشت بذر: بذرهای گندم رقم میهن از مرکز تحقیقات کشاورزی همدان تهیه گردید. کشت در پاییز97، در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه بوعلی سینا همدان، انجام گرفت. برای این منظور گلدانهای پلاستیکی با ابعاد 23:20 استفاده شدند. خاک گلدان از مخلوط کردن دو حجم خاک زراعی، یک حجم ماسه و یک حجم کود حیوانی تهیه شد. وزن خاک در هر گلدان4300 گرم بود. ظرفیت زراعی خاک در آزمایشگاه فیزیک خاک، گروه خاک شناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا تعیین شد. جهت کاشت بذرها، در سه گوشه از گلدان، سه تا پنج عدد بذر با اندازه های یکسان قرار داده شد. چهار روز پس از جوانه زدن بذرها، در هر گوشه از گلدان یک گیاهچه با اندازه های یکسان انتخاب شد و سایر گیاهچه ها از گلدان حذف شدند.

اعمال تیمار تنش: آب تمام گلدان ها تا دو هفته قبل از گلدهی (حدود 60 روزگی) در حد ظرفیت زراعی خاک نگه داشته شد. پس از این مدت، گلدانها به چهار گروه، هر کدام شامل هفت گلدان تقسیم گردید. گروه اول در شرایط آبیاری مطلوب (شاهد)، گروه دوم 75 درصد ظرفیت زراعی خاک (تنش ملایم)، گروه سوم 50 درصد ظرفیت زراعی خاک (تنش متوسط) و گروه چهارم 25 درصد ظرفیت زراعی خاک (تنش شدید) قرار گرفتند. شرایط تیمار تا پایان گرده افشانی حفظ شد و سپس نمونه برداری انجام شد. میزان رطوبت خاک با استفاده از هیگرومتر و محاسبات لازم به ترتیب گفته شده در گروههای تیماری حفظ گردید.

مطالعات آتشریحی: جهت مطالعات تشریحی برگ، آخرین برگ حقیقی گیاه گندم انتخاب و یک قطعه یک سانتی متری از آن با فاصله یک سانتی متر از قاعده بخش آزاد برگ برای تهیه سطح مقطع استفاده شد. مطالعات ساقه گیاه، با استفاده از قطعه یک سانتیمتری از پایین آخرین گره ساقه انجام گرفت و جهت مطالعات ریشه، قطعه یک سانتیمتری از درشت ترین ریشه گیاه، یک سانتی متر پایین تر از محل اتصال ساقه و ریشه انتخاب گردید. نمونه ها خیلی سریع پس از برداشت در FAA70% تثبیت شدند. سپس با برش گیری دستی مقاطع عرضی از آنها تهیه و با رنگ های کارمن زاجی و متیلن بلو رنگ آمیزی شدند. تصاویر مقاطع میکروسکوپی با میکروسکوپ نوری مدل LABOMED LX50  متصل به دوربین  دیجیتال LABOMED iVu 3100 ، همچنین میکروسکوپ فلورسانس  Bell, Monza, Italy با دوربین مدل BLACKL. 3000 (3 Mpixel, Italy)، با منبع برق PS-2 for mercury lamp, 100W/DC و نرم افزار Qimaging Corporation, Austin, TX, USA، ثبت و آنالیز شد.

نتایج

ساختار ساقه: بررسی برشهای عرضی تهیه شده از ساقه نشان می دهد که ساقه در گندم تو خالی است (شکل c1). عمده بافت ساقه از چند ردیف (حدود 6 تا  8 ردیف) سلول های درشت پارانشیم اسکلریفیه شده تشکیل شده که اطراف حفره وسط ساقه را احاطه نموده اند (شکل a1). یک لایه سلول های اپیدرمی، بیرونی ترین بخش ساقه را تشکیل می دهند که این لایه از سلول هایی با دو اندازه کاملا متفاوت تشکیل شده است. اندازه سلول های اپیدرم با سلول های هیپودرمی هماهنگ است. سلول های هیپودرمی شامل دو گروه می باشند، سلول های اسکلرانشیم و سلول های کلرانشیم (شکل a1). سلول های اسکلرانشیم در ردیفهای 7-8 تایی از سلول های با دیواره بسیار ضخیم را در زیر اپیدرم تشکیل می دهند. عمده سلول های هیپودرمی شامل سلول های اسکلرانشیم می باشد. سلول های کلرانشیم، به صورت نوارهایی در زیر اپیدرم بافت اسکرانشیم را قطع می کنند (شکل a1). در ناحیه بافت کلرانشیم بر روی اپیدرم روزنه ها قرار گرفته اند. سلول های اپیدرمی که روی بافت کلرانشیم قرار دارند اندازه های درشت تری نسبت به سلول های اپیدرم روی بافت اسکلرانشیم، دارند و همچنین کوتیکول آنها ضخیم تر است. دستجات آوندی ساقه شامل دو نوع می باشد. دستجات درونی تر که درون پارانشیم اسکلریفیه شده قرار دارند و دستجات بزرگتری هستند و دستجات بیرونی تر که درون بافت کلرانشیم قرار می گیرند و معمولا بافت کلرانشیم آن قسمت را به دو نیم تقسیم می کنند. این دستجات اندازه کوچکتری دارند (شکل a1).

تاثیرات تنش خشکی بر ساختار ساقه: بررسی تصاویر نشان داد که هنگامی که گیاه گندم تحت تنش خشکی قرار گرفت، سطح ساقه حالت مواج به خود گرفت (شکل  d، c1). همانطوری که تصاویر میکروسکوپ فلورسانس نشان می دهد، با افزایش درجه خشکی، اپیدرم ساقه نیز تحت یکسری از تغییرات قرار می گیرد. از ضخامت لایه کوتیکول روی هر دو نوع سلول­های اپیدرم (سلول های درشت و ریز) کاسته می شود. دیواره سلول های اپیدرم نازکتر شده و حفره درون سلول­ها بزرگتر به نظر می رسد. همچنین سلول های اپیدرم از نظر اندازه به یکدیگر نزدیکتر می شوند (شکل d، c2).

بافت اسکلرانشیم هیپودرمی نیز به شدت تحت تاثیر خشکی قرار می گیرد. همانطور که در شکل های a1 و a2 مشاهده می شود دیواره سلول های اسکلرانشیم در حالت آبیاری مطلوب بسیار ضخیم بوده و حفره سلولی تقریبا مشاهده نمی شود. ولی بسته به مقدار تنش وارد شده، تنش ملایم (75% ظرفیت زراعی)، متوسط (50% ظرفیت زراعی) و یا شدید (25% ظرفیت زراعی)، از میزان ضخامت دیواره کاسته شده و در عوض بر میزان قطر حفره سلولی افزوده می گردد (شکل های b-d1، b-d2). همچنین با افزایش خشکی، از تعداد ردیف سلول های اسکرانشیمی نیز کاسته می شود (شکلd 2 ).

بافت کلرانشیم نیز به نوبه خود با افزایش استرس خشکی، تغییر می کند. حجم بافت کلرانشیم ساقه بسته به میزان تنش کاسته می شود. دیواره سلول های کلرانشیم که بسیار نازک می باشند با افزایش خشکی شروع به لیگنینی شدن می کنند و بافت کلرانشیم، اسکلرانشیمی می شود، به طوری که میزان سلول های کلرانشیم در نوارهای این بافت، تحت تنش شدید، به حداقل میزان ممکن و گاه به صفر می رسد(شکل d، c1). مواد ذخیره ای درون سلول های بافت کلرانشیمی (بافت فتوسنتزی)، همانطور که تصاویر فلورسانس نشان می دهند، به خاطر کمبود آب و کاهش فتوسنتز شروع به ناپدید شدن می کنند (شکل d، c1).

سلول های پارانشیم زمینه ای (پوست) در گیاهان شاهد (شکل های a1، a2)، از نظر اندازه، نسبت به سلول های پارانشیمی زمینه ای ساقه گیاهان تحت تنش درشت تر می باشند (شکل های b-d1، b-d2).

سیستم آوندی شامل فلوئم، پروتوگزیلم و متاگزیلم نیز تحت تاثیر قرار می گیرد. همانطور که شکلهای 1 و 2 نشان می دهند، در اثر تنش خشکی، متناسب با میزان تنش، از حجم فلوئم کاسته می شود و اندازه قطر سلول های گزیلم نیز کم می شود. دیواره آوندهای چوبی، ضخیم تر و لیگنینی تر می شود. به نظر می رسد که سایر سلول های موجود در دستجات آوندی تنها سلول هایی در ساقه هستند که تحت تاثیر خشکی قرار نمی گیرند و یا حداقل مقدار ممکن نوسانات را نشان می دهند.

کاهش اندازه ی فلوئم و گزیلم و عدم تغییر در سایر سلول های حاضر در دستجات آوندی سبب می شود که دستجات آوندی ساقه در گیاهان تحت تنش حالت کشیده تری به خود بگیرند (شکل d، c1).

شکل 1- برش از مقطع عرضی ساقه گیاه گندم تحت تیمار در چهار سطح مختلف آبدهی: آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی)  تصویر برداری شده با میکروسکوپ نوری. a، گیاه در شرایط آبیاری مطلوب، اپیدرم و بافت هیپودرمی اسکلرانشیمی، دیواره های به شدت ضخیمی نشان می دهند به طور که حفره سلول ها تقریبا به طور کامل پر شده است، ضخامت دیواره مماسی-خارجی سلول های اپیدرم +کوتیکول بسیار زیاد است، سلول های اپیدرم دو اندازه ی متفاوت دارند، بافت کلرانشیمی وسیع بوده و مواد ذخیره ای در خود نگه داشته است، قطر گزیلم و فلوئم در بالاترین اندازه خود می باشد. b، گیاه تحت تنش ملایم، کاهش ضخامت دیواره سلول ها و ضخامت عرض بافت اسکلرانشیمی، کاهش قطر آوندها نسبت به گیاه کنترل c، گیاه تحت تنش متوسط، کاهش قابل ملاحظه ی ضخامت دیواره سلول های اسکلرانشیمی و کاهش حجم بافت کلرانشیم و همچنین قطر آوندها نسبت به گیاه کنترل و گیاه تحت تنش ملایم (75%). d، گیاه تحت تنش شدید، کاهش شدید قطر آوندها، افزایش اندازه حفره سلول های اسکلرانشیمی و کاهش شدید ضخامت دیواره سلولی در آنها، کاهش اندازه سلول های پارانشیم زمینه کاهش شدید حجم کلرانشیم و کاهش ضخامت بافت اسکلرانشیم نسبت به گیاه شاهد و تنش های ملایم (75%) و متوسط (50%).

مخففها: سلول های اپیدرم با اندازه بزرگ (lep)، سلول های اپیدرم با اندازه کوچک (sep)، بافت اسکلرانشیم (sc)، بافت کلرانشیم (cl)، بافت پارانشیم (pa)، فلوئم (phl)، متاگزیلم (mxl)، پروتوگزیلم (pxl)، دستجات آوندی حاشیه ای (pbsh)، دستجات آوندی داخلی (ibsh)، حفره (cav)

شکل 2- برش از مقطع عرضی ساقه گیاه گندم تیمار شده با چهار سطح مختلف آبدهی با میکروسکوپ فلورسانس، تیمارها شامل آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی) است. a، گیاه در شرایط مطلوب آبیاری، سلول های اپیدرم بر روی بافت کلرانشیمی اندازه بسیار بزرگتری نسبت به اندازه سلول های اپیدرم روی سلول های بافت اسکلرانشیم دارند،ضخامت کوتیکول روی سلول های اپیدرم و ضخامت دیواره سلول های اسکلرانشیمی زیاد می باشد. b، گیاه تحت تنش ملایم، قطر آوندها و ضخامت بافت اسکلرانشیمی، اندازه سلول های بافت پارانشیمی زمینه، نسبت به سلول های کنترل کاهش نشان می دهد. c، گیاه تحت تنش متوسط، کاهش قطر آوندها نسبت به تنش 75%،افزایش ضخامت دیواره آوندهای چوبی، تورفتگی ساقه در ناحیه ی بافت کلرانشیمی، کاهش کوتیکول، کاهش ضخامت دیواره سلول های اسکلرانشیمی و اپیدرم، کاهش ضخامت بافت اسکلرانشیمی، کاهش حجم بافت کلرانشیمی و لیگنینی شدن دیواره سلولی بافت کلرانشیمی نسبت به گیاه کنترل و گیاه تحت تنش 75% مشاهده می شود. d، گیاه تحت تنش شدید، کاهش قطر آوندها، کاهش بیشتر حجم بافت کلرانشیم و افزایش لیگنینی شدن دیواره های سلول های کلرانشیمی، کاهش اندازه سلول های پارانشیم زمینه، کاهش کوتیکول، کاهش ضخامت بافت اسکلرانشیمی و کاهش ضخامت دیواره سلول های بافت اسکلرانشیمی، نسبت به گیاهان کنترل، تنش 75% و تنش 50% مشاهده می شود.

مخففها: سلول های اپیدرم با اندازه بزرگ (lep)، سلول های اپیدرم با اندازه کوچک (sep)، بافت اسکلرانشیم (sc)، بافت کلرانشیم (cl)، بافت پارانشیم (pa)، فلوئم (phl)، متاگزیلم (mxl)، پروتوگزیلم (pxl)، دستجات آوندی حاشیه ای (pbsh)، دستجات آوندی داخلی (ibsh)، کوتیکول (cut)

ساختار ریشه: شکلهای شماره ۳ و ۴، مقطع عرضی ریشه را با میکروسکوپ های نوری و فلورسانس نشان می دهد. مقطع عرضی ریشه نشان می دهد که در بیرونی ترین بخش ریشه یک ردیف سلول های اپیدرمی قرار گرفته است که تارهای کشنده از این سلول ها منشاء می گیرند. این لایه تا حدی لیگنینی شده است  (شکل a4). در زیر اپیدرم یک لایه سلول های هیپودرمی پارانشیمی قرار دارند که اگزودرم نامیده می شود، و سپس دو تا سه لایه سلول های اسکلرانشیمی با دیواره نسبتا ضخیم قرار می گیرد. زیر سلول های اسکلرانشیمی چندین لایه سلول های پارانشیمی قرار گرفته که این سلول ها به آندودرم ختم می شوند (شکل های a3، a4). مجموعه سلول های ذکر شده و اندودرم، پوست (کورتکس) ریشه را تشکیل می دهند. در دیواره شعاعی و دیواره مماسی داخلی سلول های لایه اندودرم، ضخیم شدگی هایی مشاهده می شود که اصطلاحا نوار کاسپاری نامیده می شود (شکل a4).  پس از پوست و در قسمت میانی ریشه استل قرار گرفته است. که بیرونی ترین بخش آن دایره محیطیه است و در مرکز آن سلول های پارانشیمی مغزی قرار گرفته اند. بین این دو، گزیلم و فلوئم قرار گرفته اند (شکل های a3، a4).

تاثیرات تنش خشکی بر ساختار ریشه: هنگامی که ریشه در معرض خشکی قرار می گیرد از قطر آن کاسته می شود. که این کم شدن قطر در استل به نسبت پوست بیشتر اتفاق می افتد. به عبارت دیگر، با افزایش شدت خشکی قطر استل، قطر ریشه و نسبت قطر استل به قطر ریشه کاهش می یابد (شکل های d، b3، d، b4). سلول های بخش های مختلف ریشه نیز به استرس خشکی واکنش نشان می دهند ولی به طور کلی تغییرات سلول های ریشه به نسبت ساقه کمتر می باشد.

در اثر تنش، بر میزان لیگنین دیواره سلول های اپیدرمی افزوده می شود (شکل b-d4). همچنین از ضخامت دیواره سلول های اسکلرانشیمی پوست ریشه نیز مانند ساقه، کاسته می شود و قطر حفرات سلول های اسکلرانشیمی افزایش می یابد (شکلb-d3). میزان نشر فلورسانس بافت اسکلرانشیمی در ریشه تحت تنش شدید، بیشتر از حالت آبیاری مطلوب است (شکل d4).

علاوه بر سلول های اسکلرانشیمی، سلول های پارانشیمی پوست نیز تحت تغییراتی قرار می گیرند. به طور کلی سلول های پارانشیمی پوست در گیاهان شاهد درشت تر از گیاهان تحت تنش می باشند، به خصوص در چند ردیف سلول پارانشیمی مجاور اندودرم این حالت مشهود تر می باشد (شکلb-d3). علاوه بر تغییر در سایز، دیواره پارانشیم های گیاه کنترل ضخیم تر از گیاهان تحت تنش می باشد. نوع ترکیبات دیواره در سلول ها نیز تغییر می یابد که همین امر موجب شکنندگی بسیار زیاد ریشه در شدت های بالای تنش و له شدگی بافت ها مخصوصا در ناحیه پارانشیمی پوست، هنگام تهیه برش می شود (شکل d4).

تصاویر میکروسکوپ فلورسانس از برشهای ریشه نشان می دهد که با افزایش میزان شدت خشکی، از ضخامت ضخیم شدگی های دیواره سلول های اندودرم (نوار کاسپاری) کم می شود و یا حتی در بعضی از سلول ها ضخیم شدگی دیواره مشاهده نمی شود (شکل 4b-d). کاهش ضخامت دیواره باعث افزایش قطر حفره سلول های اندودرم در گیاهان تحت تنش خشکی می شود (شکل b-d3). همچنین با افزایش تنش شاهد کاهش تعداد آوند های چوبی، کاهش قطر آنها و کاهش ماکزیمم قطر و مینیمم قطر آوندها در مقطع عرضی ریشه می باشیم (شکل های b-d3، b-d4). 

تصاویر نشان می دهند که، افزایش روند تنش، تاثیر منفی بر قطر سلول های پارانشیم مغزی نیز دارد (شکل های b-d3، b-d4).

شکل 3- برش از مقطع عرضی ریشه گیاه گندم در چهار سطح مختلف آبدهی: آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی)، تصویر برداری شده با میکروسکوپ نوری. a، گیاه با آبیاری مطلوب، دیواره سلول های بافت اسکلرانشیم نسبتا ضخیم و حفره سلول ها نسبتا کوچک دیده می شود. سلول های پارانشیم پوست دیواره نسبتا ضخیمی دارند. b، گیاه تحت تنش ملایم، ضخامت دیواره سلول های بافت اسکلرانشیمی و پارانشیمی و تعداد و قطر سلول های متاگزیلم نسبت به حالت آبیاری مطلوب، کاهش یافته است. c، گیاه تحت تنش متوسط، ضخامت دیواره سلول های بافت اسکلرانشیمی کاهش یافته و سلول های این بافت و همچنین، سلول های لایه اگزودرم نسبت به گیاه کنترل درشت تر دیده می شوند، اندازه قطر ریشه، تعداد و قطر آوندهای چوبی نیز کاهش نشان می دهد. d، گیاه تحت تنش شدید، کاهش شدید قطر ریشه، کاهش شدید تعداد و قطر سلول های آوند چوبی و همچنین کاهش ضخامت دیواره سلول های پارانشیمی پوست نسبت به سه سطح آبیاری قبل مشاهده می شود.

مخففها: سلول های اپیدرم (ep)، بافت اسکلرانشیم (sc)، بافت پارانشیم (pa)، آندودرم (en)، متاگزیلم (mxl)، استل (st)، دایره محیطیه (pc)، اگزودرم (ex)، پارانشیم مغز (p)

ساختار برگ: برگ در گندم حالت خطی و کشیده دارد که رگبرگ های آن به صورت موازی قرار گرفته اند. شکلهای 5 و6 نشان می دهد که رگبرگی که در وسط برگ قرار گرفته یا همان رگبرگ میانی، از نظر اندازه از سایر رگبرگ ها درشت تر می باشد و برگ از این قسمت در هنگام لوله شدن از دو طرف شروع به جمع شدن می کند، به عبارت دیگر این رگبرگ شبیه لولا عمل می کند (شکل a5). دو طرف سطح برگ از سلول های اپیدرمی پوشیده شده است که سلول های روزنه در هر دو طرف اپیدرم سطح آداکسیال (نزدیک، رویی یا شکمی) و سطح آباکسیال (دور، زیرین یا پشتی) مشاهده می شود (شکل a6). نشر فلورسانس دیواره سلول های اپیدرم رویی و زیرین مشابه نمی باشد. اپیدرم رویی نشر نور قهوه ای و اپیدرم زیرین نشر نور زرد را از خود نشان می دهند. از آنجایی که نشر نور کوتیکول زرد می باشد، به نظر می رسد که کوتیکول اپیدرم رویی بسیار ناچیز باشد (شکل a6). در سطح شکمی برگ، در بین سلول های اپیدرم رویی، سلول های بسیار درشت در دسته های چند تایی مشاهده می شود که سلول های بولبی فرم نامیده می شوند و روزنه ها در اطراف آنها قرار گرفته اند (شکل a4). در بین دو اپیدرم سلول های مزوفیل قرار گرفته اند که وظیفه فتوسنتز را به عهده دارند. در گندم رقم میهن محتویات سلول های مزوفیل نسبت به تخریب کننده های محتویات سلولی (آب ژاول) بسیار مقاوم هستند و در مراحل آماده سازی بافت، سلول محتویات سلولی خود را از دست نمی دهد و مرز سلول های مزوفیل، به دلیل دیواره نازک و مواد ذخیره ای فراوان، قابل مشاهده نمی باشد (شکل های a5، a6).  دستجات آوندی توسط غلافی از سلول های اسکلرانشیمی احاطه شده است. آنها همچنین توسط بافتی از جنس اسکلرانشیم به اپیدرم رویی و زیرین متصل هستند. سلول های بافت اسکلرانشیمی، آنهایی که دستجات آوندی را به اپیدرم رویی برگ متصل می کنند، نسبت به سلول های اسکلرانشیمی که دستجات آوندی را به اپیدرم زیرین متصل می کنند، اندازه درشت تری دارند (شکل های a5، a6). دستجات آوندی درتیغه ها تقریبا در وسط تیغه قرار گرفته اند (شکل a6(، ولی رگبرگ مرکزی به سمت سطح آباکسیال (اپیدرم پشتی) متمایل می باشد (شکل a5).

شکل 4- برش از مقطع عرضی ریشه گیاه گندم در چهار سطح مختلف آبدهی: آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی)، تصویر برداری شده با میکروسکوپ فلورسانس.a ، گیاه تحت آبیاری مطلوب، اپیدرم لیگنینی است، نوار کاسپاری نسبتا ضخیم می باشد، به دلیل ضخیم بودن دیواره سلول های بافت اسکلرانشیمی، حفره سلولی آنها بسیار کوچک دیده می شود. b، گیاه تحت تنش ملایم، کاهش قطر ریشه، افزایش میزان لیگنین دیواره سلول های اپیدرم (فلش)، کاهش ضخامت دیواره سلول های اسکلرانشیمی و کاهش اندازه سلول های پارانشیم، نازک شدن نوار کاسپاری، کاهش قطر و تعداد سلول های آوند چوبی، نسبت به گیاه کنترل مشاهده می شود. c، گیاه تحت تنش متوسط، کاهش تعداد سلول های اوند چوبی، افزایش میزان لیگنینی شدن دیواره سلول های اپیدرم (فلش)، کاهش قطر سلول های مغزی و افزایش حفره داخلی سلول های بافت اسکلرانشیم نسبت به گیاه کنترل مشاهده می شود. d، گیاه تحت تنش شدید، کاهش شدید قطر ریشه، کاهش ضخامت دیواره سلول های بافت اسکلرانشیم، کاهش شدید در ضخامت نوار کاسپاری، کاهش در قطر و تعداد سلول های آوند چوبی، له شدگی بافت های ریشه (فلش) طی برش، بخاطر افزایش لیگنین و عدم انعطاف دیواره ها مشاهده می شود.

مخففها: سلول های اپیدرم (ep)، بافت اسکلرانشیم (sc)، بافت پارانشیم (pa)، آندودرم (en)، متاگزیلم (mxl)، استل (st)، دایره محیطیه (pc)، اگزودرم (ex)، پارانشیم مغز (p)

شکل 5- برش از مقطع عرضی برگ گیاه گندم، از قسمت رگبرگ میانی در چهار سطح مختلف آبدهی: آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی)، تصویر برداری شده با میکروسکوپ فلورسانس. a، گیاه تحت آبیاری مطلوب،دستجات آوندی توسط بافت اسکلرانشیمی به دو اپیدرم رویی و زیرین اتصال یافته اند. b، گیاه تحت تنش ملایم، محتویات سلول های مزوفیل اتوفلورسانس (دانه های قرمز) بیشتری از خود نشان می دهند. c، گیاه تحت تنش متوسط، قطر آوندهای چوبی کاهش یافته، اتوفلورسانس محتویات سلول های مزفیل افزایش نشان می دهد، ضخامت دیواره سلول های اپیدرم رویی کاهش یافته و سلول های اپیدرم بزرگتر به نظر می رسند. d، گیاه تحت تنش شدید، سلول های اپیدرم رویی درشت تر و دیواره آنها نازکتر می شود، دیواره سلول های اسکلرانشیمی مخصوصا لایه های هیپودرمی اپیدرم رویی نازکتر شده و سلول ها درشت تر می شوند، دانه های قرمز در سلول های مزوفیل به شدت افزایش می یابد.  

مخففها: اپیدرم رویی یا آداکسیال (adep)، اپیدرم زیرین یا آباکسیال (abep)، متا گزیلم (mxl)، پروتوگزیلم (pxl)، فلوئم (phl)، مزوفیل (me)، بافت اسکلرانشیم (sc)

تاثیرات تنش خشکی بر ساختار برگ: تصاویر میکروسکوپ فلورسانس برگ نشان می دهد که با افزایش میزان خشکی، محتویات داخل سلولی در سلول های مزوفیل برگ، نشر فلورسانس بیشتری از خود نشان می دهند که این افزایش نشر به صورت افزایش رنگ قرمز در مزوفیل مشاهده می شود (شکل  های b-d5، b-d6). افزایش تنش سبب کاهش در اندازه قطر پروتوگزیلم و متاگزیلم در هر دو رگ برگ تیغه ای و مرکزی می شود ولی تغییر اندازه فلوئم مشهود نمی باشد (شکل  های b-d5، b-d6). سایز سلول های بافت اسکلرانشیم که دستجات آوندی را به اپیدرم رویی و زیرین متصل می کنند، در هر دوی رگبرگ های میانی و تیغه ای، با افزایش تنش، افزایش می یابد. این تغییر اندازه مخصوصا در چند ردیف سلول هیپودرمی اپیدرم رویی در رگبرگ مرکزی مشهود می باشد (شکل b-d5). در این بخش، سلول های بافت اسکلرانشیمی در گیاهان با آبیاری مطلوب، دیواره سلولی ضخیم تری نسبت به گیاهان تحت تنش دارند. همچنین زاویه ی بین دو تیغه برگی که در قسمت رگبرگ میانی به یک دیگر می رسند در گیاهان کنترل کمتر از گیاهان تحت تنش بوده و با افزایش شدت تنش این زاویه به سمت 180 درجه میل پیدا می کند (شکل b-d5).

میزان کوتیکول روی اپیدرم سطح شکمی یا اپیدرم رویی، بسیار ناچیز می باشد به طوری که قابل تشخیص از طریق نشر فلورسانس نمی باشد. در لایه اپیدرم رویی، تنها سلول های اپیدرمی که روی سلول های بافت اسکلرانشیمی قرار دارند، نشر فلورسانس در محدوده لیگنین، کوتین و سوبرین نشان می دهند (شکل a6) که این سلول ها نیز تحت تنش شدید نشر خود را از دست می دهند و در تنش 25 درصد همانند سایر سلول های اپیدرم، فاقد نشر فلورسانس می شوند (شکل d5، d6).

نشر فلورسانس در محدوده کوتین، سوبرین، لیگنین در سلول های اپیدرم سطح پشتی یا اپیدرم زیرین با کاهش آب از حالت مطلوب به 75% ظرفیت زراعی افزایش می یابد (شکل b5، b6) ولی با بیشتر شدن تنش خشکی در حالت 50% ظرفیت زراعی رو به کاهش می گذارد (شکل c5، c6) و در 25% ظرفیت زراعی در خیلی از سلول ها ممکن است بسیار ناچیز باشد. ولی سلول های اپیدرمی که در راستای سلول های بولبی فرم قرار گرفته اند، با وجود تنش شدید نیز نشر خود را حفظ می کنند (شکل d6).

سلول های بولبی فرم که در حالت آبیاری مطلوب تورژسانس حاصل می کنند و باعث گسترده شدن سطح برگ به بالاترین میزان ممکن می شوند، با افزایش تنش، پلاسمولیز در آنها صورت می گیرد و باعث ایجاد چاهک هایی بر روی اپیدرم رویی (سطح شکمی) برگ می شوند که عمق این چاهک ها با افزایش روند خشکی رابطه مستقیم دارد (شکل b-d6).

شکل 6- برش از مقطع عرضی برگ گیاه گندم در چهار سطح مختلف آبدهی: آبیاری مطلوب (نگهداری رطوبت خاک در حد 100% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (نگهداری رطوبت خاک در حد 75% ظرفیت زراعی)، تنش متوسط (نگهداری رطوبت خاک در حد 50% ظرفیت زراعی) و تنش شدید (نگهداری رطوبت خاک در حد 25% ظرفیت زراعی)، تصویر برداری شده با میکروسکوپ فلورسانس. a، گیاه با آبیاری مطلوب، سلول های بولبی فرم به حالت تورژسانس قرار دارند و سطح اپیدرم رویی هموار می باشد، تنها سلول های اپیدرمی که بافت اسکلرانشیمی را پوشش داده اند فلورسانس زرد از خود نشان می دهند. b، گیاه تحت تنش ملایم، محتویات سلولی سلول های مزوفیل نشر فلورسانس بیشتری از خود نشان می دهند (دانه های قرمز)، آوندهای چوب کوچکتر شده اند. c، گیاه تحت تنش متوسط، نشر فلورسانس سلول های مزوفیل نسبت به سلول های شاهد و تیمار ملایم افزایش یافته، سلول های بولبی فرم تا حدی پلاسمولیز شده و سبب ایجاد فرو رفتگی هایی بر روی اپیدرم رویی شده است. d، گیاه تحت تیمار شدید، نشر فلورسانس سلول های مزوفیل نسبت به حالت های قبل تر افزایش شدید داشته، سلول های بولبی فرم به شدت پلاسمولیز شده و چاهک هایی را در سطح اپیدرم رویی ایجاد کرده اند، قطر سلول های آوند چوبی کاهش یافته، سلول های اپیدرم رویی روی بافت اسکلرانشیمی دیگر نشر نور زرد ندارند، سلول های اپیدرم زیرین که در راستای سلول های بولبی فرم قرار گرفته اند نسبت به سایر سلول های اپیدرم اندازه درشت تر و دیواره ضخیم تری پیدا کرده اند.

مخففها: اپیدرم رویی یا آداکسیال (adep)، اپیدرم زیرین یا آباکسیال (abep)، متا گزیلم (mxl)، پروتوگزیلم (pxl)، فلوئم (phl)، مزوفیل (me)، بافت اسکلرانشیم (sc)، کوتیکول (cut)

بحث

تنش خشکی یکی از محدود کننده ترین عوامل تولید گندم در سراسر جهان است (10). قابلیت گیاه در پاسخ به تنش غیرزیستی وابسته به انعطاف پذیری آنها و همچنین سازگاری ویژگی های گیاه با نوسان میزان آب در دسترس است (9). مطالعات تشریحی در ریشه، ساقه و برگ نشان می دهد که خشکی تاثیرات مهمی بر روی آناتومی گندم دارد و ژنوتیپ های مختلف گندم تحت تنش خشکی پاسخ های متفاوتی نشان می دهند (6، 19).

در ساقه گندم ستون ها یا نوارهایی از بافت کلرانشیم مشاهده می شود که نقش فتوسنتزی در ساقه ایفا می کنند و حجم آن ها در رقم های مختلفی که مورد پژوهش قرار گرفته است متغیر می باشد (2، 12، 28)،   حجم این بافت در ساقه رقم مورد مطالعه، نسبتا بالا می باشد. بر اساس مطالعات مطالعات مرجع شناختی انجام شده، تا کنون هیچ گزارش و یا توجه ای در مورد تاثیر خشکی و یا سایر تنش ها بر این بخش ذکر نشده است، ولی نتایج نشان می دهد که بافت کلرانشیم ساقه از جمله بافت هایی است که به شدت تحت تاثیر تنش خشکی قرار می گیرد. دیواره های این بافت تحت تنش خشکی لیگنینی می شوند و بیشتر ذخایر سلولی خود را از دست می دهند و تحت تنش های شدید تقریبا به طور کامل تبدیل به بافت اسکلرانشیم می شوند. مطالعات نشان می دهد که دیواره های سلول گیاهی نقش مهمی در رشد و نمو و پاسخ به فاکتورهای محیطی ایفا می کند و تجمع لیگنین در دیواره سلولی، پاسخ دفاعی در مقابل تنش های زیستی و غیر زیستی را بهبود می دهد (7، 30). همچنین با تحلیل بافت کلرانشیمی، از تعداد روزنه های روی ساقه کاسته می شود که این خود سبب تعرق کمتر گیاه می شود. دلیل مقاومت جو در مقابل خشکی نسبت به گندم، ممکن است به خاطر تعرق کمتر آن باشد (41).

مطالعات پیشین نشان می دهد که با افزایش تنش بر روی رقم های مختلف گندم به طور معمول از ضخامت اپیدرم ساقه کاسته می شود. هر چند مواردی از خروج بعضی از رقم ها در سطوح خاصی از خشکی از این روند مشاهده شده است (12، 25). نتایج نشان می دهد که با افزایش تنش، قطر سلول های اپیدرم ساقه افزایش می یابد به طوری که با اینکه روزن سلول های اپیدرم گیاهان با آبیاری مطلوب تا حد زیادی ناپیدا می باشد که با نتایج پژوهشگران پیشین همسو نیست (12، 25). ولی در تنش شدید روزن کاملا واضح و مشخص می باشد. البته افزایش تنش در گیاه مورد مطالعه ما با کاهش ضخامت دیواره مماسی-خارجی سلول های اپیدرم همراه می باشد (شکل c، d2).

نتایج نشان داد سلول های اپیدرم ساقه از نظر اندازه یکسان نیستند و سلول هایی که بافت کلرانشیم را پوشش می دهند اندازه ای دو تا چند برابر سایر سلول های اپیدرم دارند. همچنین دیواره مماسی-خارجی آنها بسیار ضخیم تر می باشد (شکل a-d2). روزنه های ساقه نیز در این قسمت از ساقه قرار گرفته اند. به نظر می رسد که تفاوت اندازه ی آنها به دلیل بافت آبدار هیپودرمی کلرانشیمی آنها نسبت به بافت هیپودرمی اسکلرانشیم در سایر سلول های اپیدرم باشد. قطرروزن این نوع سلول های اپیدرم نیز با افزایش تنش خشکی، افزایش می یابد و همچنین از ضخامت دیواره آنها کاسته می شود (شکل d، c2).

بر طبق نتایج گزارشات قبلی خشکی سبب کاهش اندازه بافت فلوئم (12) و بافت گزیلم در ساقه می شود (12، 25). نتایج ما در این مورد با گزارشات فوق همسویی دارد و اندازه بافت فلوئم و سایز قطر متا گزیلم و پروتو گزیلم هر دو کاهش یافت. سایر سلول های واقع در دستجات آوندی تغییر اندازه خاصی نشان ندادند، به همین دلیل با افزایش تنش، دستجات آوندی حالت کشیده تری به خود گرفتند.

نتایج نشان داد که با افزایش تنش خشکی از قطر سلول، تعداد ردیف های سلولی و ضخامت بافت اسکلرانشیمی هیپودرمی ساقه کاسته می شود.

نتایج نشان داد که به طور کلی با افزایش میزان خشکی قطر ریشه کاهش می یابد. تغییر قطر ریشه در گندم بیشتر به دلیل تغییر اندازه استل می باشد ولی در برنج بیشتر به دلیل تغییر اندازه در کورتکس می باشد (20). در گندم ماکارونی کاهش قطر ریشه تحت تنش خشکی به خاطر کاهش اندازه سلول های کورتکس و در نتیجه کاهش ضخامت  کورتکس گزارش شده است (25).

پژوهشها نشان داده استرس خشکی سبب کاهش لیگنینی شدن در اپیدرم، اگزودرم و اسکلرانشیم برنج می شود (15). اما نتایج ما در گیاه گندم با نتایج فوق همسو نیست و اپیدرم در گندم در هنگام تنش خشکی با افزایش لیگنینی شدن همراه است. همچنین با وجود اینکه ضخامت لایه های اسکلرانشیمی کاهش پیدا کرده است ولی نشر فلورسانس اسکلرانشیم در تنش شدید کاهش نیافته و حتی تا حدی شدت بیشتری پیدا کرده است که نشان می دهد شاید به دلیل دیواره نازکتر مقدار لیگنین به ازای سلول  کاهش پیدا کرده باشد ولی غلظت آن در واحد سطح افزایش داشته است. و از طرفی سطح محتویات سلولز تحت تنش خشکی در ریشه گندم کاهش می یابد (35)، که می تواند کاهش ضخامت سلول های اسکلرانشیم را توجیه کند. در ذرت و سورگوم نیز با افزایش خشکی میزان لیگنین در اگزودرم افزایش می یابد (13). پیشنهاد شده است که، بافت اسکلرانشیم در خاک هایی که در معرض خشکی قرار گرفته اند می تواند برای ریشه نقش استحکامی در برابر سختی خاک ایفا کند (24)، لیگنینی شدن بیشتر اپیدرم و اسکلرانشیم در ریشه گندم نیز ممکن است در همین جهت باشد.

مطالعات ما نشان داد که با افزایش میزان خشکی، از ضخامت نوار کاسپاری در سلول های اندودرم کاسته می شود. به نظر می رسد که شاید به دلیل ترکیبات سوبرینی  که در نوار کاسپاری به کار رفته است و از آنجایی که ماهیت لیپیدی بودن آنها مانع از جریان آب می شوند، کاهش ضخامت در اندودرم سبب می شود که جریان آب به داخل استل راحتتر انجام گیرد. بر طبق مطالعاتOuyang  و همکاران (33)، ضخامت اندودرم در برنج با افزایش خشکی افزایش می یابد ولی طبق نتایج گزارش آنها، خشکی بر روی ضخامت اندودرم در گندم تاثیر خاصی ندارد.

مطالعات ما نشان داد که با افزایش خشکی، از مجموعه قطر متاگزیلم ها و تعداد آنها کاسته می شود. کاهش قطر دستجات آوندی، شاخصی از کاهش قابلیت هدایت آب و مواد معدنی است (8). گزیلم های با وسل باریک به طور فیزیولوژیکی در مقابل ایجاد حباب بهتر عمل می کنند (15، 18). بر طبق نتایج گزارش شده، شوری نیز سبب کاهش قطر فلوئم، کاهش تعداد دستجات آوندی کوچک و بزرگ، کاهش طول و عرض دستجات آوندی می شود ولی قطر متاگزیلم را تغییر نمی دهد (32).

هنگامی که ریشه گندم در حالت غرقابی یا در حالت شوری زیاد با سدیم کلرید قرار می گیرد، تغییرات ریشه نسبت به ساقه بیشتر است (3، 16)، اما نتایج نشان داد که تنش خشکی تاثیرات بیشتری بر ساقه نسبت به ریشه اعمال می کند چرا که ساقه در معرض مستقیم نور خورشید قرار دارد و نه تنها باید با کاهش میزان آب دریافتی مقابله کند بلکه می بایست تمهیدات لازم برای مقابله با از دست دادن آب را نیز فراهم آورد. گزارشات بر روی گیاه پنبه نیز مشخص کرد که تحت شرایط خشکی، رشد بخش هوایی خیلی بیشتر از ریشه تحت تاثیر قرار می گیرد (34).

برگ از جمله اندام هایی است که به شدت تحت تاثیر خشکی قرار می گیرد و تحقیقات زیادی روی ویژگی های برگ انجام شده است. خاصیت اتوفلورسانس و نشر طبیعی اجزای سلولی بخاطر وجود ترکیبات فلورسانس در بخش های مختلف سلول است (40). اسپکتروم فلورسانس لیگنین، کوتین و سوبرین نزدیک به همدیگر می باشد (11). اپیدرم رویی گندم مورد مطالعه ما نشر اتوفلورسانس مشهودی از نظر حضور کوتین، لیگنین و سوبرین نشان نمی دهد و تحت تنش خشکی نیز تغییر خاصی در آن مشاهده نشد. تنها سلول هایی که در اپیدرم بالایی نشر فلورسانس مربوط به کوتین، لیگنین و سوبرین را نشان می دهند آن دسته از سلول های اپیدرمی هستند که بر روی بافت اسکلرانشیم مربوط به دستجات آوندی قرار گرفته اند که این سلول های اپیدرم نیز پس از اعمال تنش شدید فاقد نشر فلورسانس در این محدوده می باشند.

اپیدرم زیرین در دیواره های شعاعی و مماسی بیرونی دارای نشر فلورسانس در محدوده کوتین، لیگنین و سوبرین می باشد و این نشر در اثر تنش بیشتر می شود. ولی در تنش شدید بعضی از سلول های اپیدرم فاقد نشر فلورسانس می شوند.

نتایج نشان داد که مزوفیل برگ یک نشر فلورسانس قرمز از خود نشان می دهد که در اثر تنش، نشر آن بیشتر می شود. مطالعات نشان داده که فلورسانس قرمز در سلول های گیاهی ممکن است بخاطر ترکیبات آنتوسیانین ها یا آزولن ها باشد (14، 39). افزایش آنتوسیانین در اثر تنش خشکی، قبلا در گیاه گندم گزارش شده است (29).

مشاهدات ما حاکی از افزایش ضخامت اپیدرم در اثر تنش می باشد و همچنین سلول های اسکلرانشیم دستجات آوندی با افزایش تنش قطرشان بزرگتر می شود. نتایج ما با گزارشات Jafarian و همکاران (19) در مورد افزایش مساحت سلول های اپیدرم پشتی و شکمی در برخی ارقام زمستانه و بهاره مطابقت دارد ولی با نتایج El-Afry و همکاران (12) مطابفت ندارد. ضخامت اپیدرم بالایی و پایینی همچنین تحت تیمارهای غیرزیستی مثل مس کاهش نشان می دهد (5).

مشاهدات ما نشان می دهد که خشکی سبب کاهش قطر پروتوگزیلم  و متا گزیلم در برگ می شود ولی تاثیر خاصی بر روی فلوئم ندارد. در گزارش El-Afry و همکاران (12) نیز تنش خشکی سبب کاهش قطر گزیلم می شود ولی در گزارش Jafarian و همکارانشان (19)، قطر گزیلم در رقم زمستانه افزایش می یابد ولی در رقم بهاره کاهش می یابد. نتایج ما نشان می دهد که خشکی تاثیری بر فلوئم ندارد که این نتایج با نتایج Jafarian و همکاران (19) همخوانی دارد ولی با نتایج El-Afry و همکاران (12) همسو نیست. تنش های غیر زیستی دیگر نیز سبب کاهش قطر گزیلم و ضخامت اپیدرم می شوند (5، 16).

نتیجه گیری کلی

نتایج نشان داد که تنش خشکی  سبب  تغییرات  آناتومیکی

در سه اندام اصلی گیاه شامل ریشه، برگ و ساقه شد. تغییرات ساختاری باعث تغییر در سلول ها و بافت ها می شود، که این تغییرات می تواند فرایند رشد در سطوح مختلف سازماندهی را تغییر دهد. این تغییرات شامل ریشه ها، ساقه ها و برگ های گیاهان تحت استرس در مقایسه با گیاهان شاهد می شود (38).

تغییرات نمونه مورد مطالعه ی ما به طور کلی شامل تغییر در سایز سلول ها (عمدتا کاهش سایز سلول)، کاهش ضخامت دیواره (استثناء در مورد آوندهای چوبی که سبب افزایش ضخامت دیواره آنها می شود) و تغییر در مواد تشکیل دهنده دیواره (مثل افزایش لیگنین) می باشد.  این تغییرات را شاید بتوان اینگونه تفسیر کرد که: کاهش سایز سلول ها راهبرد گیاه برای کاهش حجم واکوئل ها و استفاده از آب ذخیره شده در واکوئل ها در بخش های حیاتی تر گیاه می باشد. از طرفی دیگر توان بیوسنتزی گیاه بخاطر بسته شدن روزنه ها و کاهش فتوسنتز در اثر تنش ، کاهش می یابد که این خود می تواند از عوامل کاهش ضخامت دیواره ها محسوب شود. کاهش ضخامت دیواره ها خود سبب کاهش استحکام گیاه و البته امکان تبخیر بیشتر آب از سلول ها می گردد. گیاه با افزایش لیگنین در ساختار دیواره ها سبب می شود که تا حدی در مقابل اثرات منفی کاهش ضخامت دیواره مقاومت نشان داده و از تبخیر آب جلوگیری نموده و استحکام گیاه را نیز تا حدی بالا ببرد. البته افزایش لیگنین در دیواره تا حد زیادی انعطاف سلول ها در برابر فشار را نیز کاهش می دهد و سبب شکننده شدن آنها می شود که نمود آن را می توان هنگام تهیه برش از نمونه های تحت تیمار شدید مشاهده نمود.

تقدیر و تشکر

پژوهش حاضر با حمایت مالی دانشگاه بوعلی سینا انجام شده است. نویسندگان مراتب تشکر خود را  ابراز می‍دارند.