A SEM study of leaf trichomes in Heliotropiaceae

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Biology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

2 Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran

10.22092/ijb.2024.366196.1475

Abstract

Leaf trichomes are essential for plant physiology, defense mechanisms, and ecological interactions. In this research, we used scanning electron microscopy to examine the leaf trichomes of 11 species in the family Heliotropiaceae, including the representative species of the genera Euploca, Heliotropium, Ixorhea, and Myriopus. Six species from Heliotropium, three from Euploca, one from Ixorhea, and one from Myriopus were examined. Our detailed results revealed various trichome types, both glandular and non-glandular, across the studied species. The results demonstrated differences in trichome morphology, density, and distribution within and across the genera. The distribution of trichomes on the leaf surface of some species is dense and sparse in others. Also, leaf trichomes vary in size and both short and long types of trichomes were observed in some species. Most trichomes have decorations on their surface and variation can be seen in their shape. Furthermore, the distribution maps of the studied species were obtained and inferred with the trichome type. This study enhances our understanding of the anatomical diversity and ecological importance of leaf trichomes in the family, providing a basis for future studies in plant biology and ecology. Furthermore, the findings underscore trichomes' diversity and potential applications in taxonomic treatments.

Keywords

Article Title [Persian]

مطالعه میکروسکوپ الکترونی کرک برگ در تیره آفتاب‌پرست

Authors [Persian]

  • حمید نظری 1
  • فرخ قهرمانی نژاد 2
1 گروه زیست شناسی، دانشگاه ابوعلی سینا، همدان، ایران
2 گروه علوم‌گیاهی، دانشکده علوم‌زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
Abstract [Persian]

کرک‌های برگ برای فیزیولوژی گیاه، مکانیسم‌های دفاعی و برهم‌کنش‌های بوم‌شناختی اساسی هستند. در این تحقیق از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی کرک برگ 11 گونه از تیره Heliotropiaceae که شامل سرده‌های Euploca، Heliotropium، Ixorhea و Myriopus هستند، استفاده شد. شش گونه از Heliotropium، سه گونه از Euploca، یک گونه از Ixorhea و یک گونه از Myriopus بررسی شدند. تجزیه و تحلیل دقیق ما انواع مختلفی از کرک‌های غده‌ای و غیرغده‌ای را در گونه‌های مورد مطالعه نشان داد. نتایج تفاوت‌هایی را در ریخت‌شناسی، تراکم و توزیع کرک در داخل و بین سرده‌ها نشان داد. توزیع کرک‌ها در سطح برگ برخی از گونه‌ها متراکم و در برخی دیگر کم است. همچنین، کرک‌های برگ از نظر اندازه متفاوت هستند و برخی از گونه‌ها دارای انواع کوتاه و بلند هستند. بیشتر کرک‌ها روی سطح خود تزئیناتی دارند و تنوع در شکل آنها به چشم می‌خورد. همچنین نقشه پراکنش گونه‌های مورد مطالعه به دست آمد و با نوع کرک مقایسه شد. این مطالعه درک ما از تنوع تشریحی و اهمیت اکولوژیکی کرک‌های برگ در این تیره را افزایش می‌دهد و پایه‌ای برای تحقیقات آینده در زیست‌شناسی و بوم‌شناسی گیاهی فراهم می‌کند. علاوه بر این، یافته‌ها تنوع کرک‌ها و استفاده آنها را به عنوان یک صفت بالقوه طبقه‌بندی برجسته می‌کند.

Keywords [Persian]

  • تیره آفتاب پرست
  • کُرک
  • میکروسکوپ الکترونی روبشی

References

Abassi, M., Mguis, K., Ben Nja, R., Albouchi, A., Boujneh, D. & Béjaoui, Z. 2012: Adaptations micromorphologiques foliaires développées par le peuplier blanc (Populus alba L.) face à la salinité. -Acta Botanica Gallica 159 (1): 9-15. DOI: 10.1080/12538078.2012.671627
Akçin, Ö. E., şenel, G. & Yıldırım, H. B. 2007: Micromorphological and anatomical comparison of two Heliotropium species, H. europaeum and H. hirsutissimum (Boraginaceae). -Acta Botanica Hungarica 49 (1): 1-11. DOI: 10.1556/ABot.49.2007.1-2.1
Choudhary, O. P. & Priyanka 2017: Scanning electron microscope: Advantages and disadvantages in imaging components. -International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 6(5): 1877-1882. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.605.207
De Melo, J. I. M. & Gonçalves, M.G.M. 2020: New Combinations in Myriopus (Heliotropiaceae) from Central and South America. -Harvard Papers in Botany 25(2): 145-146. DOI: 10.3100/hpib.v25iss2.2020.n2
El Beyrouthy, M., Arnold, N., Delelis-Dusollier, A., Dupont, F. & de Foucault, B. 2008: Morphologie du trichome des Teucrium du Liban. -Acta Botanica Gallica 155(4): 563-576. DOI: 10.1080/12538078.2008.10516134
Frohlich, M.W., Sage, R.F., Craven, L.A., Schuster, S., Gigot, G., Hilger, H.H., Akhani, H., Mahdavi, P., Luebert, F., Weigend, M., Thulin, M., Doyle, J.J., Doyle, J.L., Vogan, P., Forrest, A., TFulcher, T.K., Devey, D.S., & Chase, M.W. 2022: Molecular phylogenetics of Euploca (Boraginaceae): homoplasy in many characters, including the C4 photosynthetic pathway. -Botanical Journal of the Linnean Society 199(2): 497-537.
GBIF: The Global Biodiversity Information Facility (2024). Web page: https://www.gbif.org/
Ghahremaninejad, F. 2004: Value of trichome characteristics for separating of bifurcating Astragalus (Fabaceae) on sectional level. -Turkish Journal of Botany 28(1/2): 241-245.
Girmay, M., Lulekal, E., Belay, B., & Gebrehiwot, K. 2022: Wild edible plants study in a dryland Ecosystem of Ethiopia. -Daagu International Journal of Basic and Applied Research 4: 105-119.
Kandemir, N., Çelik, A., Nasar Shah, S., & Razzaq, A. 2020: Comparative micro-anatomical investigation of genus Heliotropium (Boraginaceae) found in Turkey. -Flora 262: 151495. DOI: 10.1016/j.flora.2019.151495
Kasem, W.T. 2015: Anatomical and micromorphological studies on seven species of Heliotropium L. (Boraginaceae Juss.) in South West of Saudi Arabia. -American Journal of Plant Sciences 6: 1370-1377. DOI: 10.4236/ajps.2015.69136
Luebert, F., Brokamp, G., Wen, J., Weigend, M., & Hilger, H.H. 2011: Phylogenetic relationships and morphological diversity in Neotropical Heliotropium (Heliotropiaceae). -Taxon 60(3): 663-680. DOI: 10.1002/tax.603004
Luebert, F., Cecchi, L., Frohlich, M.W., Gottschling, M., Guilliams, C.M., Hasenstab-Lehman, K.E., Hilger, H.H., Miller, J.S., Mittelbach, M., Nazaire, M., Nepi, M., Nocentini, D., Ober, D., Olmstead, R.G., Selvi, F., Simpson, M.G., Sutory, K., Valdes, B., Walden, G.K., & Weigend M. 2016: Familial classification of the Boraginales. -Taxon 65(3): 502-522. DOI: 10.12705/653.5
Mabberley, D.J. 2017: Mabberley’s Plant-Book: A portable dictionary of plants, their classification and uses (4th edition). -Cambridge University Press, New York.
Mehrabian, A.R., Sheidai, M., & Mozaffarian, V. 2014: Micromorphology of leaf trichomes in Onosma (Boraginaceae) and their systematic relevance in Iran. -Phytologia Balcanica 20: 33-48.
Menzel, A., Sparks, T., Estrella, N., Koch, E., Aasa, A., Ahas, R., Alm-Kübler, K., Bissolli, P., Braslavska, O., Briede, A., Chmielewski, F.M., Crepinsek, Z., Curnel, Y., Dahl, A., Defila, C., Donnelly, A., Filella, Y., Jatczak, K., Mage, F., Mestre, A., Nordli, O., Penuelas, J., Pirinen, P., Remisova, V., Scheifinger, H., Striz, M., Susnik, A., Vliet, A.J.H. van, Wielgolaski, F.E., Zach, S., & Zust, A. 2006: European flowering phenology and climate change. -Global Change Biology 12(2): 196-207.
Mutie, F.M., Mbuni, Y.M., Rono, P.Ch., Mkala, E.M., Nzei, J.M., Phumthum, M., Hu, G.W., & Wang, Q.F. 2023: Important medicinal and food taxa (Orders and Families) in Kenya, based on three quantitative approaches. -Plants 12(5): 1145. DOI: 10.3390/plants12051145
Noroozi, M., Ghahremaninejad, F., Boglerb, D., Witherspoonc, M.J., Ryand, L.G., Millerb, S.J., Riahia, M., Cohen, I.J., 2021: Parsing a plethora of pollen: the role of pollen size and shape in the evolution of Boraginaceae. -Cladistics 38(2): 204-226. DOI: 10.1111/cla.12488
Perveen, A. 2009: Trichomes morphology as a taxonomic marker in the subfamily Heliotropioideae (Boraginaceae) from Pakistan and Kashmir. -International Journal of Biology and Biotechnology 6(1-2): 13-19.
POWO 2024: Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet; https://powo.science.kew.org/ Retrieved 06 August 2024.
Steyn, H.M., & Van Wyk, A.E. 2021: Taxonomic significance of trichomes in the genus Acanthopsis Harv. (Acanthaceae, tribe Acantheae). -Adansonia 43(14): 163-176. DOI: 10.5252/adansonia2021v43a14
Thiers, B.M. 2024: [Continuously updated]) Index Herbariorum: A global directory of public herbaria and associated staff. New York Botanical Garden’s Virtual Herbarium. Available from: http://sweetgum.nybg.org/ih/ (accessed 14 May 2024).
Wagner, G.J. 1991: Secreting glandular trichomes: more than just hairs. -Plant Physiology 96(3): 675-679. DOI: 10.1104/pp.96.3.675
Zarre S. 2003: Hair micromorphology and its phylogenetic application in thorny Astragalus (Fabaceae). -Botanical Journal of the Linnean Society. 143: 323–330. DOI: 10.1046/j.1095-8339.2003.00220.x
The Iranian Journal of Botany
Volume 30, Issue 2 - Serial Number 60
December 2024
Pages 173-183

Files

History

  • Receive Date: 25 June 2024
  • Revise Date: 18 August 2024
  • Accept Date: 22 August 2024

Share

How to cite

Statistics