J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n a t o m i c a l i n v e s t i g a t i o n s i n S i l y b u m m a r i a n u m ( L . ) G a e r t n . K e y w o r d s : A s t e r a c e a e , a n a t o m y , l e a f , r o o t , s t e m , m i c r o s c o p y , S i l y b u m m a r i a n u m . A B S T R A C T : A n a t o m i c a l s t u d i e s h a v e b e e n c a r r i e d o u t f o r v a r i o u s p a r t s o f s p e c i e s S i l y b u m m a r i a n u m ( L . ) G a e r t n . A c c o r d i n g t o t h e a v a i l a b l e l i t e r a t u r e v e r y l i t t l e w o r k h a s b e e n d o n e o n t h i s a s p e c t . K e e p i n g t h i s i n v i e w p r e s e n t l y , t h e r o o t , s t e m a n d l e a f o f t h i s p l a n t h a s b e e n s t u d i e d i n d e t a i l f o r i t s a n a t o m i c a l v a r i a t i o n s . S t e m a n a t o m y i s a l m o s t s i m i l a r t o o t h e r m e m b e r s o f t h e f a m i l y . T h e T r a n s v e r s e S e c t i o n o f t h e l e a f s h o w s t h e p r e s e n c e o f a c c e s s o r y v a s c u l a r b u n d l e s . S i m i l a r l y T r a n s v e r s e S e c t i o n o f t h e r o o t h a s r e v e a l e d t h e o c c u r r e n c e o f s e c o n d a r y g r o w t h . I n n o r m a l c o n d i t i o n s , s e c o n d a r y g r o w t h i f o c c u r , h a s t o b e p r e s e n t i n o t h e r p l a n t p a r t s a l s o e . g . , s t e m . B u t i t h a s n o t b e e n o b s e r v e d i n s t e m d u r i n g p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n . F u r t h e r , s t o m a t a h a v e n o t b e e n f o u n d o n a n y o f t h e t w o e p i d e r m a l l a y e r s . I n a d d i t i o n , t o b e s t o f o u r k n o w l e d g e , n o a n a t o m i c a l d e t a i l s h a s b e e n w o r k e d o u t f o r t h i s s p e c i e s i n t h e p a s t e x c e p t o n e s t u d y m a d e o n r o o t a n a t o m y a s d i s c u s s e d i n t h e r e s u l t s . S o p r e s e n t f i n d i n g s r e l a t e d t o t h e a n a t o m y o f t h i s p a r t i c u l a r s p e c i e s m a y b e t r e a t e d a s p i o n e e r . 6 0 3 - 6 0 8 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 8 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : S i d h u M C a n d S a i n i P . I n s t i t u t i o n : D e p a r t m e n t o f B o t a n y , P a n j a b U n i v e r s i t y , C h a n d i g a r h - 1 6 0 0 1 4 - I n d i a . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : S i d h u M C E m a i l : m c s i d h u @ h o t m a i l . c o m W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 1 4 9 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 2 1 N o v 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 2 3 N o v 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 1 2 D e c 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : S i d h u M C a n d S a i n i P . A n a t o m i c a l I n v e s t i g a t i o n s i n S i l y b u m m a r i a n u m ( L . ) G a e r t n . j o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 8 : 6 0 3 - 6 0 8 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h P a p e r

I N T R O D U C T I O N : S i l y b u m m a r i a n u m ( L . ) G a e r t n . w a s p r e v i o u s l y k n o w n a s C a r d u u s m a r i a n u s . I t i s a m e m b e r o f f a m i l y A s t e r a c e a e ( C o m p o s i t a e ) c o m m o n l y k n o w n a s D a i s y f a m i l y . I t s s y n o n y m s a r e C a r d u u m m a r i a n u m L . , C a r d u u s m a r i a n u m L . a n d C n i c u s m a r i a n u m L . I t s b o t a n i c a l n a m e i s d e r i v e d f r o m a G r e e k w o r d “ S i l y b o n ” o r “ S i l y b o s ” w h i c h m e a n s t a s s e l o r t u f t . I t i s a n a n n u a l o r b i e n n i a l s p e c i e s o c c u r r i n g t h r o u g h o u t t h e w o r l d . B u t E e a s t w o o d ( 1 9 0 1 ) d e s i g n a t e d i t a s a s t o u t a n n u a l s p e c i e s h a v i n g w h i t e p a t c h e d l e a v e s w i t h p r i c k l y m a r g i n s . S i l y b u m m a r i a n u m i s a n a n n u a l h e r b a n d m a n y o f i t s a e r i a l p a r t s b e a r t h o r n s . P l a n t h e i g h t m a y v a r y f r o m p l a c e t o p l a c e . I t a l s o g r o w s a s b i e n n i a l s p e c i e s i n c e r t a i n a r e a s . T h e s t e m i s t a l l , e r e c t a n d b r a n c h e d t o w a r d s t h e a p e x . T h e l e a v e s a r e a l t e r n a t e , l a r g e a n d g l a b r o u s . T h e s e e d s b e a r v e r y f i n e , l o n g s i l k y a n d c r e a m y w h i t e p a p p u s . T h e f r u i t s a r e r e f e r r e d t o a s a c h e n e s . A n a t o m i c a l s t u d i e s i l l u s t r a t e t h e i n t e r n a l o r g a n i s a t i o n o f t h e s p e c i e s a n d i t h a s b e e n p l a c e d b e t w e e n m o r p h o l o g y a n d c e l l b i o l o g y . A c c o r d i n g t o D i l c h e r ( 1 9 9 1 ) , a n a t o m i c a l d e t a i l s a r e i m p o r t a n t f o r P a l a e o b o t a n i s t s f o r t h e r e c o n s t r u c t i o n o f c o m p l e t e p l a n t . A n a t o m i c a l d e t a i l s c a n a l s o b e h e l p f u l i n s t u d y i n g t h e s y s t e m a t i c p o s i t i o n a n d e v o l u t i o n a r y r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e s p e c i e s ( D e n g l e r , 2 0 0 2 ) . D h y a n i e t a l . ( 2 0 0 9 ) w h i l e a n a l y s i n g t h e a n a t o m i c a l f e a t u r e s o f L i l i u m p o l y p h y l l u m s u g g e s t e d t h a t t h e s e t y p e s o f s t u d i e s a r e i m p o r t a n t f o r b o t a n i s t s , m e d i c a l r e s e a r c h e r s a n d t a x o n o m i s t s . I n c a s e o f a s p e c i e s l i k e S i l y b u m m a r i a n u m w h i c h i s o f h i g h m e d i c i n a l i m p o r t a n c e , a n a t o m i c a l c h a r a c t e r i s a t i o n h a s g r e a t s i g n i f i c a n c e t o a v o i d a d u l t e r a t i o n ( E l t a h i r a n d A b u E R e i s h , 2 0 1 0 ) . S i l y b u m m a r i a n u m h a s a n t i c a n c e r , a n t i d i a b e t i c , a n t i d o t e t o m u s h r o o m p o i s o n i n g , a n t i - f i b r o t i c , a n t i h e p a t o t o x i c , a n t i i n f l a m m a t o r y , a n t i o x i d a n t , h e p a t o p r o t e c t i v e , h y p o c h o l e s t e r o l a e m i c , i m m u n o m o d u l a t o r y , k i d n e y p r o t e c t i v e , n e u r o a c t i v e a n d n e u r o p r o t e c t i v e e t c . p r o p e r t i e s ( C o r c h e t e , 2 0 0 8 ) . B e s i d e s t h i s i t h a s a l s o b e e n u s e d i n v a r i o u s v e t e r i n a r y m e d i c i n e s . I n a d d i t i o n t o i t s b e n e f i t s f o r h u m a n h e a l t h , i t a l s o h a s s o m e n e g a t i v e a s p e c t s . I n s e v e r a l p a r t s o f t h e w o r l d , i t i s r e g a r d e d a s a t o x i c w e e d . T o t h e b e s t o f o u r k n o w l e d g e , t i l l t o d a y t h e i n t e r n a l o r g a n i s a t i o n o f S i l y b u m m a r i a n u m h a s n o t b e e n w o r k e d o u t i n d e t a i l . H e n c e t h i s a r e a n e e d s a t h o r o u g h a n d e x t e n s i v e e x p l o i t a t i o n . A t t e m p t s h a v e b e e n m a d e t o s t u d y t h e i n t e r n a l s t r u c t u r e o f r o o t , s t e m a n d l e a v e s . M A T E R I A L A N D M E T H O D S : T h e p l a n t m a t e r i a l w a s c o l l e c t e d f r o m i t s n a t u r a l h a b i t a t s i n C h a n d i g a r h , I n d i a . T h e r o o t , s t e m a n d l e a f w e r e f i x e d i n t h e f i x a t i v e f o r t h e i r p r o p e r p r e s e r v a t i o n s . F o r l o n g e r d u r a t i o n t h e s e s a m p l e s w e r e s h i f t e d t o 7 0 % a l c o h o l . T h e T r a n s v e r s e S e c t i o n s o f r o o t , s t e m a n d l e a f w e r e o b t a i n e d m a n u a l l y . D i f f e r e n t s e c t i o n s w e r e s t a i n e d u s i n g s a f r a n i n a n d f a s t g r e e n , t h e n o b s e r v e d u n d e r t h e m i c r o s c o p e . P h o t o g r a p h s o f t h e w e l l s t a i n e d s e c t i o n s s h o w i n g c e l l u l a r d i f f e r e n t i a t i o n h a v e b e e n t a k e n . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N : A t t e m p t s h a v e b e e n m a d e t o s t u d y t h e i n t e r n a l o r g a n i z a t i o n o f r o o t , s t e m a n d l e a f o f t h i s s p e c i e s . T h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m t h e p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n s a r e a s f o l l o w s : S t e m : T h e o u t l i n e o f T r a n s v e r s e S e c t i o n o f S i l y b u m m a r i a n u m s t e m i s n e a r l y c i r c u l a r . T h e o u t e r m o s t l a y e r o f t h e s t e m i s e p i d e r m i s w h i c h i s s i n g l e l a y e r e d a n d c u t i c u l a r i s e d ( F i g u r e 1 - a ) . T h e c o r t e x i s m a d e u p o f c o l l e n c h y m a t o u s a n d p a r e n c h y m a t o u s t i s s u e s . T h e r e i s p r e s e n t a c o n t i n u o u s l a y e r o f C h l o r e n c h y m a c e l l s a n d C o l l e n c h y m a t o u s c e l l s a b o v e t h e c o r t i c a l c e l l l a y e r s . E n d o d e r m i s i s q u i t e d i s t i n c t . I t s c e l l s c o n t a i n l a r g e s t a r c h g r a i n s a n d h e n c e r e f e r r e d a s t h e s t a r c h s h e a t h . M u l t i l a y e r e d p e r i c y c l e i s i r r e g u l a r a n d m a d e u p o f l a r g e d i s t i n c t s c l e r e n c h y m a t o u s c e l l s ( F i g u r e 1 - c ) . T h e p e r i c y c l e e n c l o s e s t h e v a s c u l a r b u n d l e s . V a s c u l a r b u n d l e s a r e a r r a n g e d i n a r i n g ( F i g u r e s 1 - a & b ) . T h e y a r e c o n j o i n t ( x y l e m a n d p h l o e m a r e l y i n g o n t h e s a m e r a d i u s ) , c o l l a t e r a l ( x y l e m l i e s i n w a r d s a n d p h l o e m o u t w a r d s ) , c l o s e d ( a b s e n c e o f c a m b i a l s t r i p b e t w e e n t h e x y l e m a n d t h e p h l o e m ) a n d e x a r c h ( m e t a x y l e m t o w a r d s c e n t r e a n d p r o t o x y l e m f a c e s t h e p e r i p h e r y ) t y p e . X y l e m i s f u r t h e r d i f f e r e n t i a t e d i n t o p r o t o x y l e m a n d m e t a x y l e m ( F i g u r e 1 - d ) . T h e p a r e n c h y m a t o u s t i s s u e s c o n s t i t u t e t h e c o n j u c t i v e t i s s u e b e t w e e n t h e t w o v a s c u l a r b u n d l e s . T h e w e l l d e v e l o p e d p a r e n c h y m a t o u s p i t h i s l o c a t e d i n t h e c e n t r e ( F i g u r e 1 - a ) . R o o t : I n T r a n s v e r s e S e c t i o n o f t h e r o o t , t h e o u t e r m o s t l a y e r i s e p i d e r m i s w h i c h i s s i n g l e l a y e r e d a n d c o n s i s t s o f t h i n w a l l e d p a r e n c h y m a t o u s c e l l s . S o m e o f t h e s e c e l l s g e t e l o n g a t e d t o f o r m t h e n e w r o o t s w h i c h a r e l a t e r d e s i g n a t e d a s t h e l a t e r a l r o o t s . C o r t e x i s b e i n g d e p r e s s e d a n d r e d u c e d d u e t o t h e o c c u r r e n c e o f s e c o n d a r y g r o w t h i n r o o t s . T h e r e i s 6 0 4 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 8 : 6 0 3 - 6 0 8 S i d h u e t a l . , 2 0 1 1

p r e s e n t a d i s c o n t i n u o u s p e r i d e r m a l l a y e r w h i c h l a t e r o n d i f f e r e n t i a t e d i n t o p h e l l e m a n d t h e p h e l l o g e n ( F i g u r e 2 - a ) . O n l y t w o t o t h r e e l a y e r s o f c o r t i c a l c e l l s a r e v i s i b l e i n r e d u c e d f o r m . T h e f o r m a t i o n o f d i s t i n c t l a y e r s o f s e c o n d a r y x y l e m a n d p h l o e m s u g g e s t s t h e o c c u r r e n c e o f s e c o n d a r y g r o w t h ( F i g u r e 2 - b ) . S e c o n d a r y p h l o e m i s r e d i n c o l o u r w h i l e t h e p r i m a r y p h l o e m h a s b e e n c o m p r e s s e d a n d o n l y s o m e o f i t s r e m n a n t s c a n b e s e e n . T h e r e a r e p r e s e n t d i s t i n c t l a y e r s o f c a m b i a l c e l l s ( 2 l a y e r s ) w h i c h a r e r e s p o n s i b l e f o r t h e s e c o n d a r y g r o w t h . T h e m a j o r p o r t i o n o f r o o t i s o c c u p i e d b y t h e s e c o n d a r y x y l e m w h i c h i s d i s t i n g u i s h e d b y i t s v e s s e l s o r x y l e m t r a c h e i d s . X y l e m t r a c h e i d s a r e u s u a l l y t w o t o t h r e e c e l l e d . T h e r e a r e p r e s e n t d i s t i n c t l a y e r s o f t h i n w a l l e d r a y p a r e n c h y m a c e l l s . B o t h o f t h e s e c o m p o n e n t s ( v e s s e l s a n d r a y p a r e n c h y m a ) f o r m t h e s e c o n d a r y x y l e m w h i l e t h e p r i m a r y x y l e m i s p r e s e n t t o w a r d s t h e c e n t r e i n a c r u s h e d m i n i a t u r e f o r m . I n t h e c e n t r e t h e r e i s p r e s e n t a s m a l l s i z e d p a r e n c h y m a t o u s p i t h . I t i s s u r r o u n d e d b y c e r t a i n s c l e r e n c h y m a t o u s c e l l s w h i c h f o r m s a p o r t i o n o f t h e x y l e m t i s s u e ( F i g u r e s 2 - c & d ) . T h e o c c u r r e n c e o f s e c o n d a r y g r o w t h i n t h e r o o t s e e m s t o b e a n a b n o r m a l f e a t u r e s i n c e S i l y b u m g r o w i n g i n t h e p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n a r e a o c c u r s a s a n a n n u a l s p e c i e s a n d f o r m a t i o n o f g r o w t h r i n g s i n a n a n n u a l p l a n t i s a n e x c e p t i o n . F r i t z a n d S a u k e l ( 2 0 1 1 ) w h i l e s t u d y i n g t h e a n a t o m y o f s u b t e r r a n e a n o r g a n s o f s o m e m e d i c i n a l l y u s e d s p e c i e s o b s e r v e d t h e p r e s e n c e o f s e c o n d a r y p h l o e m . T h e y w e r e o f t h e o p i n i o n t h a t r o o t a n a t o m y o f S i l y b u m m a r i a n u m i s s i m i l a r t o t h a t o f O n o p o r d u m a c a n t h i u m a n d C n i c u s b e n e d i c t u s b u t p r e c e d i n g s e c o n d a r y g r o w t h w a s t h e d i s t i n c t i v e f e a t u r e o f S i l y b u m m a r i a n u m r o o t . T h e i r f i n d i n g s s u b s t a n t i a t e d t h e p r e s e n t o b s e r v a t i o n s r e g a r d i n g t h e s e c o n d a r y g r o w t h i n t h e r o o t p o r t i o n o n l y . L e a f : T h e l e a v e s a r e a l t e r n a t e , l a r g e , w h i t e v e i n e d , J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 8 : 6 0 3 - 6 0 8 6 0 5 S i d h u e t a l . , 2 0 1 1 F i g . 1 - a ( T . S . S t e m ; M a g n i f i c a t i o n - 4 x ) F i g . 1 - b ( T . S . S t e m ; M a g n i f i c a t i o n - 1 0 x ) F i g . 1 - c ( T . S . S t e m ; M a g n i f i c a t i o n - 2 0 x ) F i g . 1 - d ( T . S . S t e m ; M a g n i f i c a t i o n - 4 0 x )

g l a b r o u s a n d h a v e s t r o n g s p i n y m a r g i n s . T h e m a i n a n d a n i m p o r t a n t f e a t u r e i s t h e p r e s e n c e o f w h i t e s t r e a k s o n t h e l e a f s u r f a c e . T h e l e a f o f S i l y b u m i s o f d o r s i v e n t r a l t y p e . T h e T r a n s v e r s e S e c t i o n s h o w s t h e p r e s e n c e o f s i n g l e l a y e r e d u p p e r a n d l o w e r e p i d e r m i s w h i c h i s m a d e u p o f c o m p a c t l y a r r a n g e d b a r r e l s h a p e d c e l l s . B o t h t h e s u r f a c e s a r e c o v e r e d u p w i t h a t h i c k a n d w a v y c u t i c l e . I t i s m o r e o n t h e u p p e r e p i d e r m i s a n d l e s s e r o n t h e l o w e r e p i d e r m i s ( F i g u r e 3 - a ) . T h e s t o m a t a a r e u s u a l l y a b s e n t i n t h e e p i d e r m a l l a y e r s w h i c h i s a d i s t i n c t f e a t u r e . I n n e r t o t h e e p i d e r m i s p r e s e n t m e s o p h y l l c e l l s w h i c h i s d i f f e r e n t i a t e d i n t o t w o t o t h r e e l a y e r e d p a r e n c h y m a t o u s p a l i s a d e c e l l s . I t c o n s i s t s o f g r e e n c o l o u r e d c o l u m n a r c e l l s w h i c h a r e a r r a n g e d i n c o m p a c t r o w s . E a c h p a l i s a d e c e l l c o n t a i n s s e v e r a l c h l o r o p l a s t s p o s i t i o n e d a r o u n d i t s w a l l s . A p r o m i n e n t a n d l a r g e v a s c u l a r b u n d l e ( c o l l a t e r a l a n d c l o s e d t y p e ) i s p r e s e n t i n t h e r e g i o n o f m i d r i b . A l a y e r o f p a r e n c h y m a t o u s c e l l s s e p a r a t e s t h e v a s c u l a r b u n d l e s f r o m t h e e p i d e r m i s . T h e v a s c u l a r b u n d l e s a r e e n c i r c l e d b y a p a r e n c h y m a t o u s b u n d l e s h e a t h c e l l s ( F i g u r e 3 - c ) . T h e u p p e r a n d l o w e r s i d e s o f t h e v a s c u l a r b u n d l e a r e c o v e r e d b y b u n d l e s h e a t h e x t e n s i o n s a n d s c l e r e n c h y m a t o u s c e l l s . I n a d d i t i o n , t h e r e a r e p r e s e n t t w o t o f o u r l a y e r s o f c o l l e n c h y m a c e l l s n e a r t h e u p p e r a n d l o w e r e p i d e r m i s . E a c h v a s c u l a r b u n d l e c o n s i s t s o f x y l e m p r e s e n t t o w a r d s t h e u p p e r e p i d e r m i s a n d p h l o e m c l o s e t o t h e l o w e r e p i d e r m i s . X y l e m i s d i f f e r e n t i a t e d i n t o m e t a x y l e m a n d p r o t o x y l e m . P r o t o x y l e m v e s s e l s a r e s m a l l e r i n s i z e a n d f a c i n g t o w a r d s t h e u p p e r e p i d e r m i s ( F i g u r e 3 - d ) . P h l o e m h a s v a r i o u s c o m p o n e n t s l i k e s i e v e t u b e s , c o m p a n i o n c e l l s a n d p h l o e m p a r e n c h y m a c e l l s . A l o n g w i t h t h e l a r g e s t v a s c u l a r b u n d l e p r e s e n t i n m i d r i b , t h e r e a r e p r e s e n t c e r t a i n a c c e s s o r y b u n d l e s w h i c h a r e s m a l l e r i n s i z e a n d t h e y a r e p r e s e n t t o w a r d s t h e u p p e r e p i d e r m i s n e a r t h e w i n g o f t h e l e a f ( F i g u r e 3 - b ) . T h e s e a c c e s s o r y v a s c u l a r b u n d l e s m a y b e d e v e l o p e d t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s i n g r e a t e r a m o u n t t h r o u g h t r a n s l o c a t i o n s y s t e m . F o r e x a m p l e t o p r o v i d e 6 0 6 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 8 : 6 0 3 - 6 0 8 S i d h u e t a l . , 2 0 1 1 F i g . 2 - a ( T . S . R o o t ; M a g n i f i c a t i o n - 4 x ) F i g . 2 - b ( T . S . R o o t ; M a g n i f i c a t i o n - 1 0 x ) F i g . 2 - c ( T . S . R o o t ; M a g n i f i c a t i o n - 2 0 x ) F i g . 2 - d ( T . S . R o o t ; M a g n i f i c a t i o n - 4 0 x )