Micromorphological study of epidermis and stomata in selected species of Salvia in central Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 MSc Student, Department of Plant and Animal Biology, Faculty of Biological Sciences and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran

2 Associate Prof., Department of Plant and Animal Biology, Faculty of Biological Sciences and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran

3 Assistant Research Prof., Natural Resources Research Division, Isfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Isfahan, Iran

10.22092/bot.j.iran.2024.366476.1391

Abstract

The genus Salvia L. (Lamiaceae) is considered as one of the largest plant genera due to its global distribution and extensive morphological diversity. This research aimed to examine the micromorphological characteristics of the epidermis and stomata in 20 selected species of this genus. Plant samples examined using light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). Quantitative characteristics, including stomatal count and dimension measurements, and qualitative features, such as the arrangement of epidermal cells and the positioning of guard cells, were analyzed. The results showed that, S. virgata and S. syriaca had the highest and lowest stomatal index, and S. viridis and S. officinalis had the longest and shortest stomata, respectively. Significant differences in the appearance of stomata and epidermal cells among the species were noted with stomata in some species being square-shaped. Epidermal cells in some species were ridged while in others were smooth; and all species exhibited diacytic stomatal types. This study demonstrated that, micromorphological characteristics of the epidermis and stomata are useful diagnostic tools for identifying and classifying Salvia species. The use of LM and SEM provided precise information for this purpose, contributing to the improvement of taxonimc methods and plant identification. The observed differences and similarities are likely due to ecological conditions and genetic variations, and understanding these relationships can aid in the development of more exact methods for classifying and identifying species in botanical studies.

Keywords

Main Subjects

Article Title [Persian]

مطالعه ریزریخت‌شناسی اپیدرم و روزنه در گونه‌های منتخب از جنس مریم‌گلی در بخش‌های مرکزی ایران

Authors [Persian]

  • سعیده مولایی 1
  • سعید افشارزاده 2
  • آزاده اخوان روفیگر 3
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زیست‌شناسی گیاهی و جانوری، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانشیار گروه زیست‌شناسی گیاهی و جانوری، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
3 استادیار پژوهش بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران
Abstract [Persian]

جنس مریم‌گلی (نعنائیان)، به دلیل پراکنش جهانی و تنوع ریخت‌شناسی گسترده، یکی از بزرگ‌ترین جنس‌های گیاهی محسوب می‌شود. این پژوهش به منظور بررسی ویژگی‌های ریزریخت‌شناسی اپیدرم و روزنه در 20 گونه منتخب از این جنس در مناطق مرکزی ایران انجام شد. برای این مطالعه نمونه‌های گیاهی با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند. ویژگی‌های کمّی شامل شمارش تعداد روزنه‌ها و اندازه‌گیری ابعاد آن‌ها و ویژگی‌های کیفی شامل آرایش سلول‌های اپیدرمی و نحوه قرارگیری سلول‌های نگهبان روزنه مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد کهSalvia virgata  وS. syriaca  به ترتیب بالاترین و پایین‌ترین شاخص روزنه و S. viridis و S. officinalis به ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین طول روزنه را داشتند. تفاوت‌های قابل ملاحظه‌ای در شکل ظاهری روزنه‌ها و سلول‌های اپیدرمی در میان ‌گونه‌ها مشاهده شد، به طوری که روزنه‌ها در تمام گونه‌ها مربعی با نوع دیاسیتیک و سلول‌های اپیدرمی شیاردار و در برخی صاف بود. بر این اساس، ویژگی‌های ریزریخت‌شناسی اپیدرم و روزنه‌ها ابزارهای تشخیصی مفیدی برای شناسایی گونه‌ها محسوب می‌شوند. همچنین، مشخص شد که استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی، اطلاعات دقیقی برای بهبود روش‌های آرایه­‌شناختی و کمک به شناسایی گیاهان فراهم می‌کند. تفاوت‌ها و شباهت‌های مشاهده ‌شده احتمالا به دلیل تأثیرات شرایط بوم‌شناسی و تفاوت‌های ژنتیکی بوده که درک بهتر این روابط می‌تواند به توسعه روش‌های دقیق‌تر برای طبقه‌بندی و شناسایی گونه‌ها در مطالعات گیاه‌شناسی کمک کند.

Keywords [Persian]

  • اپیدرم برگ
  • شاخص روزنه
  • میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
  • میکروسکوپ نوری (LM)
  • نعنائیان
  • Salvia

References

Albaladejo, R.G., Aparicio, A. & Silvestre, S. 2004. Variation patterns in the Phlomis x composita (Lamiaceae) hybrid complex in the Iberian Peninsula. Botanical Journal of the Linnean Society 145: 97–108. DOI: 10.1111/j.1095-8339.2003.00266.x.
Alijanpour, B. & Sheidai, M. 2017. Numerical taxonomy study of Salvia L. (Lamiaceae) species in southern slope of Central Alborz, Iran. Nova Biologica Reperta 4: 107–115 (In Persian).
Bahadori, S., Sonboli, A. & Jamzad, Z. 2017. Anatomical and morphological characteristics of Salvia candidissima Vahl. ssp. candidissima (Lamiaceae) as a new record from Iran. The Iranian Journal of Botany 22(2): 104–111. DOI: 10.22092/IJB.2016.107943.
Bercu, R., Negrean, G. & Broasca, L. 2012. Leaf anatomical study of taxons Salvia nemorosa subsp. tesquicola, Salvia nutans, and Salvia sobrogensis from Dobrudja. Botanica Serbica 36(2): 103–109. DOI: 10.1556/abot.54.2012.3-4.3.
Clebsch, B. & Barner, C. 2003. The New Book of Salvias: Sages for Every Garden. Portland, Timber Press.
Corsi, G. & Bottega, S. 1999. Glandular hairs of Salvia officinalis: new data on morphology, localization and histochemistry in relation to function. Annals of Botany 28(5): 657–664. DOI: 10.1006/anbo.1999.0961.
Dyubeni, L. & Buwa, L.V. 2012. Foliar micromorphology of Salvia greggii A. Gray (Lamiaceae). African Journal of Plant Science 6(1): 32–38. DOI: 10.5897/AJPS11.064.
Ghahremaninejad, F. 2004. Value of trichome characteristics for the separation of bifurcating hairy Astragalus L. (Fabaceae) at the sectional level. Turkish Journal of Botany 28(1): 241–245.
Ghahremaninejad, F., Khalili, Z., Maassoumi, A.A., Mirzaie-Nodoushan, H. & Riahi, M. 2012. Leaf epidermal features of Salix species (Salicaceae) and their systematic significance. American Journal of Botany 99(4): 769–777. DOI: 10.3732/ajb.1100019.
Harley, R.M., Atkins, S., Budantsev, A.L., Cantino, P.D., Conn, B.J., Grayer, R. & Harley, M.M. 2004. Labiatae. Pp. 167–275. In: Kadereit, J.W. (ed.), The Families and Genera of Vascular Plants. Berlin. Springer-Verlag.
Hedge, I.C. 1982. Labiatae. Pp. 401–476. In: Rechinger, K.H. (ed.), Flora Iranica, Vol. 150. Graze: Academische Druck-U. Verlagsantalt.
Jafari, A. & Nikian, M. 2008. Micromorphological, anatomical and pollen ornamentation study on four desert species of Salvia in Center of Iran. Asian Journal of Plant Sciences 7: 736–741. DOI: 10.3923/ajps.2008.736.741.
Jamzad, Z. 2012. Flora of Iran Vol. 76. Lamiaceae. Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran. 1074 pp.
Kahraman, A., Celep, F. & Dogan, M. 2010. Anatomy, trichome morphology and palynology of Salvia chrysophylla Stapf (Lamiaceae). South African Journal of Botany 76(2): 187–195. DOI: 10.1016/j.sajb.2009.10.003.
Kamatou, G.P.P., Viljoen, A.M., Makunga, N.P. & Ramogola, W.P.N. 2008. South African Salvia species: A review of biological activities and phytochemistry. Journal of Ethnopharmacology 119(3): 664–672. DOI: 10.1016/j.jep.2008.06.030.
Karbalaei, Z., Akhavan, R.A., Balali, G.R. & Bagheri, A. 2021. Foliar micromorphology of some selected species of the genus Artemisia and its taxonomic implications. Rostaniha 22(2): 273–285. DOI: 10.22092/BOTANY.2022.356460.1277.
Kaya, A. 2011. Morphological, Anatomical and trichomes properties of Salvia wiedemannii Boiss. endemic to Turkey. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences 8(3): 227–238.
Kharazian, N. 2009. Taxonomy and morphology of Salvia spinosa L. (Lamiaceae) in Iran. Taxonomy and Biosystematics 1(1): 9–20 (In Persian).
Kharazian, N. 2012. Morphometric study of some Salvia L. (Lamiaceae) species in Iran. Scientific Journal of Biological Sciences 1: 126–137. DOI: 10.14196/SJBS.V1I6.371.
Metcalfe, C.R. & Chalk, L. 1979. Anatomy of Dicotyledons, Vol. I. London: Oxford University Press.
Moon, H.K., Hong, S.P., Smets, E. & Huysmans, S. 2009. Phylogenetic significance of leaf micromorphology and anatomy in the tribe Mentheae (Nepetoideae: Lamiaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 160: 211–223. DOI: 10.1111/j.1095-8339.2009.00979.x.
Mostafavi, G. & Hesami, S. 2023. Genetic and chemical diversity among Salvia multicaulis populations employing AFLP markers and the essential oil profile. Rostaniha 24(2): 139–150. DOI: 10.22092/BOT.J.IRAN.2023.362816.1363.
Mousavi, M., Jafari, A. & Najafi, Sh. 2014. Anatomical and micromorphological studies on leaves of Salvia L. species in Iran. Journal of Romanian Biotechnology Letters 19: 9058–9068.
Navarro, T. & El Qualidi, J. 2000. Trichome morphology in Teucrium L. (Labiatae), a taxonomic review. Anales del Jardín Botánico de Madrid 57: 277–297. DOI: 10.3989/ajbm.1999.v57.i2.203.
Özler, H., Pehlivan, S., Celep, F., Doğan, M., Kahraman, A., Fisne, A.Y. & Bagherpour, S. 2013. Pollen morphology of Hymenosphace and Aethiopis sections of the genus Salvia (Lamiaceae) in Turkey. Turkish Journal of Botany 37(6):
1070–1084. DOI: 10.3906/bot-1209-50.
Polat, R., Cakilcioglu, U., Selvi, S., Türkmen Z. & Kandemir, A. 2017. The anatomical and micromorphological properties of three endemic and medicinal Salvia species (Lamiaceae) in Erzincan (Turkey). Plant Biosystems 151(1): 63–73. DOI: 10.1080/11263504.2015.1076083.
Walker, J.B. & Sytsma, K.J. 2007. Staminal evolution in the genus Salvia (Lamiaceae): molecular phylogenetic evidence for multiple origins of the stamina lever. Annals of Botany 100(2): 375–391. DOI: 10.1093/aob/mcl176.
Rostaniha
Volume 25, Issue 1 - Serial Number 70
September 2024
Pages 31-48

Files

History

  • Receive Date: 22 July 2024
  • Revise Date: 06 August 2024
  • Accept Date: 11 August 2024

Share

How to cite

Statistics