مقالة عن تصنيف النبات

في هذا المقال سنناقش حول تصنيف النباتات. بعد قراءة هذا المقال ستتعرف على: 1. مقدمة لتصنيف النباتات 2. المركبات المفيدة في تصنيف النباتات 3. السلالات ذات الأهمية التصنيفية.

محتويات:

  1. مقالة حول مقدمة لتصنيف النبات
  2. مقالة عن المركبات المفيدة في تصنيف النبات
  3. مقالة حول السيميانتايد ذات الأهمية التصنيفية

مقال # 1. مقدمة لتصنيف النبات:

إن تاريخ كيمياء النبات طويل إلى حد كبير والذي يتضمن تحقيقات كيميائية لا حصر لها فيما يتعلق بالنباتات لشرح الآليات البيوكيميائية والوظائف الفسيولوجية والمبادئ الطبية. ظلت إمكانيات تكامل الكيمياء مع تصنيف النباتات غير مستكشفة لفترة طويلة.

جاءت الكلمات النبوية الأولى من هيلين أبوت في وقت مبكر من عام 1886 حيث "كانت هناك دراسة قليلة نسبيا للمبادئ الكيميائية للنباتات من وجهة نظر نباتية بحتة ، المظاهر الخارجية لسلسلة من التفاعلات البيوكيميائية الداخلية".

عمل أبوت (1886) على توزيع السابونين في النباتات والتأكيد العام على قيمة البيانات الكيميائية في تفسير التطور هو بالتأكيد أحد المساعي الرائدة والأكثر ذكراً في هذا الاتجاه. على الرغم من ذلك ، كان على الكيمياء أن تبقى في انتظارك حتى منتصف الخمسينات من أجل الاعتراف بها في مجال تصنيف النباتات عندما صاغ هيغناور (1954 ، 1958) مصطلح 'chemotaxonomy'.

إصدار متزامن لثلاثة كتب Chemotaxonomie der Pflanzen '(Hegnauer، 1962-86)،' Biochemical Systematics '(Alston and Turner، 1963) and' Chemical Plant Statonomy '(Swain، 1963) والمنشورات اللاحقة لـ "Phytochemistry المقارن" (Swain، 1966) و Phylochemical Phylogeny ، (Harborne ، 1970) ساهمت بشكل كبير في علم التنظيم الكيميائي ، وأثبتت فاعلية الشخصيات الكيميائية في معالجة المشاكل التصنيفية ، وتحسين التصنيفات التقليدية وتفسير التطور السكاني.

تعتبر المعلومات الكيميائية أساسية ووجود أو عدم وجود مركب كيميائي هو عنصر خلفي وبالتالي أكثر أهمية من تلك التي تعتبر بديهية منذ أن بدأت الأحرف المورفولوجية على مستوى الجينات.

والمركبات الكيميائية ، التي عادة ما لا يبالي بها علماء التصنيف التقليديون ، تستحق وضعًا خاصًا ، إن لم يكن أعلى ، على الأقل بالقرب من الصفات المورفولوجية. لا يعني هذا البيان بالضرورة أنه يمكن توقع نظام تصنيف "الغرض الخاص" من المركبات الكيميائية ولكنه يؤكد بشكل إيجابي الارتجال لنظم التصنيف التقليدية.

في الواقع ، أصبح علم التنظيم الكيميائي ، والمعروف أيضًا باسم الكيماويّات الكيميائية ، والنظامية الكيميائية الحيوية ، والكيمياء الحيوية التصنيفية ، وما إلى ذلك ، جزءًا لا يتجزأ من التصنيف أو علم النبات المنتظم (Bate-Smith ، 1962 ، Bisby et al. 1980؛ Gibbs، 1974؛ Hawkes، 1968؛ Harborne، 1984 ؛ Harborne and Turner، 1984؛ Heywood and Moore، 1984؛ Jensen and Fairbrother، 1983؛ Turner، 1969؛ Young and Seigler، 1981 and many others).

ساهمت أعمال المراجعة الممتازة التي قام بها جياناسي وكروفورد (1986) بشكل كبير في تصور الوضع المعاصر للموضوع وتعزيز نموه الإضافي. إن الرحلة التي بدأ فيها علم الكيمياء الكيميائي من منتجات الأيض قد تقدمت بمرور الوقت نحو المعلومات التي تحتوي على جزيئات.

وقد عملت على معالجة جوانب مختلفة من تفاعلات "النظام الوراثي في ​​مواجهة البيئة" وكذلك علاقات النبات من أجل حل التطور الدقيق.


مقال # 2. مركبات مفيدة في تصنيف النبات:

على الرغم من أن جميع المكونات الكيميائية من الناحية النظرية من المحتمل أن تكون ذات قيمة بالنسبة إلى علماء التصنيف ، إلا أن المواد العضوية المحافِظة في الممارسة العملية فقط هي التي تجد التطبيق في التصنيف. يتم وضع هذه المركبات تحت ثلاث فئات واسعة ، بمعنى. المستقلبات الأولية ، المستقلبات الثانوية و semantides.

(1) الأيضات الأولية:

الأيضات الأولية هي منتجات المسارات الأيضية الحيوية أو المرتبطة بالحياة ، وبالتالي لا غنى عنها وعالمية. بسبب عدم وجود تباين في هذه المواد حتى بالنسبة إلى الأصناف البعيدة ، فإن الأيضات الأولية ليس لها قيمة منهجية. فقط في حالات معينة ، توفر الكمية الزائدة من بعض المستقلبات الأولية المميزة أساسًا للتسمية.

وقد أسفرت الكميات الزائدة من حمض الأسيتيك وحامض الستريك وحمض الأكساليك عن الأسماء العلمية للأجناس والليمون والأكساليس على التوالي. وبالمثل في سيدوم ، يوجد ساداهبتولوز السكر 7-الكربون بكميات أعلى بكثير من الكمية التي تشارك في التمثيل الغذائي الأساسي.

(2) الأيضات الثانوية:

الأيضات الثانوية هي المواد التي تنتج في الغالب كنتيجة للعمليات غير الحيوية أو العمليات الحيوية غير العالمية في حالات معينة. نظرًا لحدوث هذه الأنواع من النباتات في هذه النباتات ، فإن هذه المركبات لها قيمة كبيرة في تصنيف النباتات. تشتمل أهم المركبات المستخدمة في التصنيف على الفينولات ، التيربيندات ، التانينات ، الجلوكوسينولات ، القلويدات ، الزيوت والشموع ، وما إلى ذلك. يتم الحكم على قيمة هذه المواد في التصنيف من خلال توزيعها بالارتباط مع الشخصيات الأخرى.

(3) السماوية:

إن semantides هي معلومات تحمل جزيئات ويمكن تصنيفها إلى فئات أساسية (DNAs) ، ثانوية (RNAs) وثلاثية (بروتينات) في ترتيب النقل التسلسلي للشفرة الوراثية. يحتوي تسلسل النيوكليوتيدات في الفئتين الأوليين وتسلسل الأحماض الأمينية في حالة البروتينات على جميع المعلومات المتعلقة بالأشكال والوظائف المميزة لجميع أنواع النباتات.

توفر الس semانتيدات بديلاً أفضل بكثير لاستخدام المستقلبات الثانوية والخصائص الخلوية ، التشريحية ، الجنينية الخ. في تصنيف النبات حيث أن كل هذه الميزات هي مجرد مظاهر للأول. تصنيف البروتين ينطوي أساسا على تسلسل الأحماض الأمينية والأمصال.

التفسيرات الجزيئية:

غالباً ما يتم تفسير المواد الكيميائية المستخدمة في التصنيف من حيث الجزيئات الدقيقة والكلي. تعتبر المستقلبات الأولية والثانوية كجزيئات صغيرة لأن وزنها الجزيئي أقل من 1 كيلو دالتون و semantides مع عديد السكاريد الأكبر يعرف باسم الجزيئات الكبيرة لوجود كتلة جزيئية على 1 كيلو دالتون.


مقال # 3. semantides ذات أهمية التصنيفية:

ا. البروتينات :

البروتينات هي جزيئات واحدة أو عدد صغير من سلاسل البولي ببتيد ، وكل منها عبارة عن بوليمر من الأحماض الأمينية المرتبطة بمجموعات الأمينو والكربوكسيل بواسطة روابط الببتيد. يمكن أن يكون للسلاسل الجانبية للأحماض الأمينية شحنة موجبة أو سالبة ، أو سلسلة أليفاتية قصيرة أو بقايا عطرية.

بما أن الأحماض الأمينية العشرين يمكن ربطها في جميع التسلسلات الممكنة تقريباً ، فإن التنوع المحتمل للبنية والوظيفة هائل. كما semantides العالي تستخدم هذه بمثابة المعلومات التي تحمل الجزيئات ، لغة الاتصال الخاصة بهم يجري كتابتها في تسلسل الأحماض الأمينية الخاصة بهم. في ضوء هذه البروتينات أثبتت أنها مفيدة للغاية في تصنيف النباتات.

علاوة على ذلك ، من المتوقع أن تكون بروتينية التطور أكثر تحفظًا ومؤشرًا موثوقًا جدًا للتطور. الرحلان الكهربي لبروتينات تخزين البذور ، والبروتين المقارن والتسلسل اللانظيمي والأمصال المنهجية هما المجالات الرئيسية التي تدمج البروتينات مع التصنيف.

الفصل الكهربي للبروتينات المخزنة في البذور على طول التدرج الكهربائي على أساس قطبية الأحماض الأمينية المكونة لها ، يسلّم سلسلة من العصابات. ويمكن مقارنة هذه الأنماط الكهربي للبروتينات التي تم الحصول عليها من الأصناف المختلفة من أجل التحقق من العلاقات.

علاوة على ذلك ، يمكن تجميع البيانات بشكل جيد مع حالات الأحرف التي تم الحصول عليها من مصادر البيانات الأخرى للتقدير الظاهري للعلاقات.

إن عمل كروفورد وجوليان (1976) على بروفيل بروتين البذور في الأنواع ذات الأوراق الضيقة من Chenopodium التي تحدث في غرب الولايات المتحدة يستحق الذكر لكونه قد أظهر قيمة التصنيف الخاصة بها وقارنها بتوزيع مركبات الفلافونويد في الأنواع المعنية.

دراسة التحليل الكهربي التي أجراها Mc Leod et al. (1979) تميز أنواع الفليفلة (Solanaceae).

بما أن بروتينات التخزين هي نتيجة للميراث الإضافي من الأسلاف المفترضين ، فمن المرجح أن تشرح الدراسات المتعلقة بهم بدقة حالات التهجين المعقدة التي قد تحدث في الطبيعة أثناء التطور. كان ليفين وشال (1970) قادرين على الكشف عن طريق الرحلان الكهربائي للبروتين ، وهو نمط شبكي للتطور في جنس الفلوكس.

يمكن لتسلسلات الأحماض الأمينية لبروتينات معينة من الأصناف المختلفة أن تسفر عن بيانات تصنيفية قيمة. وقد تم تسلسل السيتوكروم C لعدد من الحيوانات والنتائج المستخدمة لبناء بقايا dendrograms من العلاقة التطورية التي تشبه تلك القائمة على البيانات المورفولوجية (Wilson et al.، 1977، Babaetal.، 1981).

وعلاوة على ذلك ، فإن أي تغيير في تسلسل الحمض الأميني لنفس البروتين أو الإنزيم الذي يتم جمعه من مجموعتين مختلفتين من نفس الأنواع التي تحدث في حالتين إيكولوجيتين مختلفتين ، من المرجح أن يعطي معلومات موثوقة حول التطور الدقيق عند مستويات محددة للأدوية.

وقد أثارت الإنزيمات [نفس الإنزيم الذي تم جمعه من مصدرين نباتين مختلفين (السكان / الأنواع) المتباين في تسلسلات الأحماض الأمينية ولكنها تؤدي نفس الوظيفة] اهتمامًا تصنيفيًا كثيرًا لأنها تقدم فكرة للعلاقة الوراثية للكائنات (Soltis، 1982) منذ أي تغيير في تسلسل الأحماض الأمينية في الانزيم هو انعكاس لتغير في تسلسل القواعد في الحمض النووي.

وهكذا ، فإن مقارنة الألكوزيم توفر قياسًا موضوعيًا (كميًا) للمسافة الوراثية بين السكان والأصناف والأنواع قيد الدراسة (Nei، 1972) ووسيلة لربط التنوع الوراثي والارتباط البيئي (Nevo et al.، 1982).

إن المقارنة التصنيفية لتسلسل الأحماض الأمينية في ريبولوز -1 ، و 5-كربوكسيلاز ثنائي الفوسفات وأنماط التباين لها صلة وافية بدراسة علم تطور النباتات (مارتن وجينينغز ، 1983).

من بين البروتينات المختلفة ، فإن التسلسل المقارن لسيتوكروم C ، و plastocyanins ، و ferredoxin و carbulylase ribulosebisphosphate الخ. هي موثوقة جدا في الدراسات التصنيفية كما يمكن أن يتضح من عمل بولتر (1972،1974 ، 1980) ؛ بولتر وآخرون ، (1979) ؛ Martin and Stone، (1983)؛ Martin and Dowd، (1986)؛ Martin et al.، (1985).

ب. احماض نووية:

هذا هو المصطلح العام لكل البوليمرات الطبيعية التي ترتبط فيها القواعد النيتروجينية (البيورين أو البيريميدين) بشبكة فوسفاتية سكرية. هذا يمكن أن يكون واحد أو مزدوج تقطعت بهم السبل. وتشكل الأحماض النووية (الحمض النووي والرنا) الدعامات الأولية والثانوية (المعلومات التي تحمل الجزيئات).

هذه المركبات ، وخاصة الحمض النووي ، لديها إمكانات كبيرة للنظم النظامية ويمكن أن تقدم نظرة ثاقبة في العلاقة بين النباتات (Bendich and Boulton، 1967؛ Bendich and Anderson، 1983). وقد حصلت الأحماض النووية على الأفضلية للجزيئات الأخرى في الدراسات التصنيفية لاستقرارها والسهولة التي يمكن بها تحضيرها.

يمكن تحضير الدنا من كمية صغيرة من أنسجة الأوراق ، وحتى عندما تؤخذ من أنواع مهددة بالانقراض ، فإن النتائج الضارة تكون ضئيلة.

المعلومات الواردة من دويل وديكسون (1987) أن الحمض النووي الجيد يمكن استخلاصه من عينات المعشبة المجففة كان مشجعاً إلى حد كبير على علماء التصنيف الجزيئي. علاوة على ذلك ، يمكن لتحليلات الحمض النووي الوصول إلى مجموعة غير محدودة من الشخصيات الجينية. يتراوح حجم الجينوم النباتي من 8.8 x 10 6 إلى أكثر من 300 x 10 9 bp.

بدأ المشروع في هذا الاتجاه بتهجين الحمض النووي DNA ، وهو طريقة مباشرة لتقييم التشابه بين الأصناف على المستوى الجزيئي للمادة الوراثية نفسها. يتم تقييم التشابه من خلال التحقق من نسبة إعادة حقن الحمض النووي (واحد تقطعت بهم السبل) من نوع واحد مع الحمض النووي (أيضا تقطعت بهم السبل واحدة) من نوع آخر.

يشتمل الجزء الذي يتحول بسرعة إلى سرعة العدوى على الحمض النووي القصير والمتكرر للغاية الذي يُعتقد عمومًا أنه يهتم بتنظيم الجينات (روز ودوليتل ، 1983) ، في حين أن الجزء البطيء يعيد تمثيل الجينات الإنشائية.

على الرغم من أن هذه الطريقة هي صقل تحليل التحاليل الصبغية ، إلا أن الصعوبات التقنية أدت إلى انخفاض مشاركة علماء التصنيف. ومما يثير الارتباك بشكل خاص النتائج التي يتم عندها تحويل خيوط الحمض النووي (DNA) مع تلك الموجودة من نفس النوع. قد يكون هذا هو الواقع الذي يعيق الجهود الرامية إلى إثراء أنظمة التصنيف القائمة وتقييم العلاقة بين الفئات التي تعتمد على تهجين الحمض النووي.

من برامج تهجين الحمض النووي-الحمض النووي الريبي ، وضعت بعض الجهود حتى حجارة ميل مهمة جدا في تطوير chemotaxonomy. تأكد تشانج ومابري (1973) من علاقات أسر Centrospermae.

أثناء إعداد بيانات التهجين DNA-RNA لعائلات Centrospermous Mabry (1976) خلصت إلى أن Caryophyliaceae (الأسرة المحتوية على anthocyanin) قريبة جدا من بيتالينا التي تحتوي على عائلات Caryophyllales ولكنها ليست قريبة من تلك الأخيرة إلى بعضها البعض وقد تم التسلسل النووي Nucleotide تماما شعبية لبعض الوقت في التقييم التصنيفي.

قام <كسل> وآخرون (1983) بفحص جينات rRNA لبعض البكتريا والبلاستيدات الخضراء من نباتات مختلفة تتراوح بين الطحالب وحيدة الخلية إلى كاسيات البذور ، وأظهرت أنه يمكن التوصل إلى استنباتات جينية ذات دلالة قيّمة من هذه المقارنة.

أدت المشاكل الفنية المتعلقة بتحلل DNA-RNA و DNA-DNA والتقدم في تقنيات الهندسة الوراثية إلى الاهتمام التصنيفي بتقييد تجزئة نونوكلياز النووي DNA و chloroplast DNA (cp DNA) و DNA mitochondrial (mt DNA).

لقد كانت الدراسات على الحمض النووي للميتوكوندريا ناجحة جدا في الحيوانات ونادرا جدا في النباتات. دنا الميتوكوندريا النباتية هي دراسة ضعيفة نوعا ما مقارنة مع نظيرتها في الحيوانات (بالمر وآخرون ، 2000). الجينوم الميتوكوندري للنبات غير مستقر ، كما أن إعادة التركيب الجزيئي داخل الجزيئات الداخلية تحدث بشكل متكرر. وبالتالي ، فإن تسلسل الجينات من الحمض النووي الميتوكوندري يعيد ترتيبه بشكل متكرر.

يستخدم الحمض النووي للكلوربلاست بشكل أكثر نجاحا كأداة تصنيفية في حالة النباتات أساسًا لتكون مكونًا وفيرًا نسبيًا من الحمض النووي للنبات الكلي لتسهيل عملية الاستخراج والتحليل.

الحمض النووي للكلوروبلاست هو جزيء دائري يتراوح حجمه بين 120 و 21 كيلوبايت ، وفي الغالب من كاسيات البذور يتراوح حجمها بين 135-160 كيلو بايت. هناك حوالي 100 جينة وظيفية في جينوم كلوروبلاست ، وفي معظم الحالات هناك منطقتان مكررتان في الاتجاه العكسي أو التكرار المقلوب (IR) يتراوح حجمهما من 10 إلى 76 كيلو بايت.

يمكن فصل الحمض النووي cc الدائرية بسهولة من البلاستيدات الخضراء الخاصة بها وتجزئتها عند نقاط متعددة باستخدام إنزيمات تقييد مختلفة خاصة بتسلسلات قصيرة (عادةً ستة) من أزواج القاعدة. يمكن فصل هذه الشظايا عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام ويمكن إعداد خريطة تسلسلها وحجمها.

يتم إجراء التجميع في النهاية بالتسلسل ويتم تطوير الخريطة الدائرية من أجل الصنف. ثم تتم مقارنتها من خلال تقنية cladistic synapomorphic لتسليم cladograms من البيانات جزء.

إن جينوم الكلوروبلاست خالي من عمليات الحذف والإدخال والترتيب والانقلاب وبالتالي الحفاظ عليه نسبيًا. تحافظ معظم جينات هذا الجينوم على معلومات جزيئية واسعة حول الضريبة المعنية. بالنسبة لهذه الطبيعة المحافظة ، يمكن لدراسة مقارنة مع بيانات من فئات مختلفة أن توفر قرارات تتعلق بالتطور بمستويات أعلى نسبياً من التسلسل الهرمي التصنيفي.

وعادة ما يتم توارث الحمض النووي للكلوروبلاست بشكل أميدي في كاسيات البذور ووراثياً في حالة العاريات. وعلى هذا فإن تسلسل الحمض النووي cp مع البيانات النووية يمكن أن يتحقق من الأنواع الوالدية من الأمهات في حالة الأنواع الهجينة أو الأنواع اللولبية اللولبية (Ackerfield and Wen، 2003).

إن الجين rbcL الموجود فيه الذي يشفر ribulose-1 ، 5-كربوكسيلاز الفوسفات قد تم توصيفه بشكل واسع للنباتات وقد أثبت أنه مفيد في المستويات التصنيفية الأعلى. وقد ساهم إلى حد كبير في فهمنا لنشأة أنجيوسبيرم وحدها أو بالاشتراك مع علامات أخرى (مارتن وستون ، 1983 ؛ مارتن وجينينغز ، 1983 ؛ مارتن وآخرون ، 1985 ؛ شيانغ وآخرون ، 1998 ؛ إنجرو وآخرون ، 2002 ).

كما تم استخدام جين ndhF الذي يشفر الوحدتين F من NADP dehydrogenase ، وهو أحد مكونات السلسلة التنفسية ، على مستوى الأسرة والجنس والأنواع (ون وآخرون ، 2003).

وتشمل جينات الكلوروبلاست الأخرى المستخدمة للأغراض التصنيفية جينات وحدتي ألفا و of من RNA polymerase II (rpoA و rpoC2 ، في المنطقة الكبيرة ذات النسخ المفردة) وجين موراتي في intron يفصل منطقة الترميز trnK (matK ، المعروف سابقاً كما ORF ، لإطار القراءة المفتوحة K) ، ATPB ، الترميز الجيني ل β الوحيدات من synthetase اعبي التنس المحترفين الخ

كما كان التصنيف الجزيئي للنباتات يؤكد بشكل كبير على الجين النووي الذي يرمز إلى الحمض النووي الريبي الريبوزي (rRNA) ، والذي يشار إليه عادة باسم rDNA. يتم ترتيب هذا بالتكرار الترادفي في واحد أو عدة مواقع صبغية.

يحتوي كل تكرار على منطقة مكتوبة تتكون من فاصل مكتوب خارجي (ETS) متبوعًا بالتسلسل بواسطة جين 18S ، فاصل داخلي مكرر (ITS-1) ، جين 5.8S ، فاصل داخلي مكرر ثان (ITS-2) وفي النهاية الجين 26S. يتم فصل كل تكرار عن تلك المتتالية عن طريق فاصل intergeriic (IGS).

في حقيقيات النوى ، يتكون الريبوسوم من وحدتين فرعيتين ، وحدة فرعية كبيرة (LSU) ووحدة فرعية صغيرة (SSU) ، أي حوالي نصف حجم LSU. يقوم جين 18S بتشفير SSU و 26S و 5.8S لتشفير LSU. تتكرر الجينات النووية المشفرة rRNA آلاف المرات داخل الجينوم النباتي النموذجي ويمكن أن تشكل ما لا يقل عن 10٪ من مجموع الحمض النووي للنبات.

منطقة 18S هي علامة بطيئة التطور وهي مناسبة لفهم التطور السكاني على مستوى تصنيفي أعلى (Soltis etal. ، 1997) وللمناخيات النباتية للأراضي (Soltis et al.، 1999a، ​​1999b).

وقد استخدمت المنطقة ITS الريبوزومي النووية بما في ذلك الجين 5.8S على نطاق واسع على نطاق واسع في علامة الجزيئية في مستويات بينية وبين عام في النباتات (Starr وآخرون ، 2004). يكون تباين تسلسل ITS أكثر ملاءمة لأخذ العينات والمقارنات داخل وفيما بين الأنواع من الأجناس وثيقة الصلة (Martins and Hellwig، 2005).

لم تستكشف على نطاق واسع أهمية السيرة التطورية لتسلسل 26S الذي يبلغ طوله 3.4 كيلوبايت تقريبًا مع 12 مقطع توسع (ES). وقد استخدمت حتى الآن متواليات جزئية 26 بين العائلات وثيقة الصلة وداخل الأسرة لتقييم الوضع والعلاقة السائدة.

وفي الوقت نفسه ، بدأت الجهود المنسقة والمنسقة لمجموعة من خبراء التصنيف في إنتاج أنظمة حديثة لتصنيف كاسيات البذور تعتمد أساسًا على البيانات الجزيئية المشتراة من الجينومات النووية والبلاستيدات الخضراء (مثل APG System-Ill ، 2009).

سوف تتطور هذه الأنظمة بشكل أكبر لتكسب تقديراً وقبولاً هائلين لأن التقنيات الجزيئية توفر أدوات قوية لدراسة العلاقة الطبيعية بين الأنواع والآثار التطورية. علاوة على ذلك ، فإن الارتجال المستمر للتقنيات كان يضيف الكثير إلى مصداقيتها.