درک رشد بنه زعفران – نگاهی از جنبه های بافت شناسی و متابولیک

تکثیر Crocus sativus L.، یک گیاه تریپلوئید عقیم، منحصراً از طریق بنه‌ها انجام می‌شود که اندازه آن تعیین کننده عملکرد زعفران است. توسعه بنه‌های دختری (DC) توسط فوتوسیمیلات‌هایی که توسط برگ‌ها و همچنین بنه‌های مادری (MC) عرضه می‌شوند، پشتیبانی می‌شود. در حالی که پارتیشن بندی زیست توده در طول توسعه DC به خوبی مطالعه شده است، پویایی رشد از نظر تعداد و اندازه سلول، مریستم های درگیر، و همچنین تقسیم و تخصیص کربوهیدرات، هنوز به طور کامل درک نشده است. ما یک مطالعه جامع در زمینه پویایی رشد بنه زعفران در سطوح ماکروسکوپی و میکروسکوپی انجام دادیم. تغییرات در محتوای کربوهیدرات و فعالیت های آنزیمی مربوط به متابولیسم ساکارز در منابع و مخزن اندازه گیری شد.

دو مریستم کلیدی شناسایی شدند. یکی در اتصالات عروقی بین DC و MC درگیر است. دیگری یک مریستم ضخیم کننده است که مسئول بزرگ شدن DC است. این تحقیق توضیح می‌دهد که چگونه مراحل قبلی رشد بنه با تغییرات در تقسیم سلولی، دینامیک بزرگ شدن و تقسیم کربوهیدرات در بین اندام‌ها ارتباط دارد. نتایج همچنین نشان داد که پایان رشد DC مربوط به کاهش قابل توجهی در زیست توده ریشه MC، محدود کردن عرضه آب برای رشد DC، و ایجاد شروع پژمردگی برگ است. فقدان تجمع نشاسته در سلول های پیر برگ و همچنین تجمع لیپیدها قابل توجه است. ما نقش سیگنالینگ قندها را در شروع رشد DC، توقف و پیری برگ فرض می کنیم. در نهایت، ما نقش غالب سوکروز سنتاز را به عنوان یک آنزیم سوکرولیتیک در حفظ شار بالای کربن برای سنتز نشاسته در DC ایجاد کردیم. نتایج به‌دست‌آمده با هم راه را برای تعریف استراتژی‌هایی که منجر به کنترل بهتر رشد بنه زعفران می‌شود هموار می‌کند.

The reproduction of Crocus sativus L., a sterile triploid plant, is carried out exclusively through corms, whose size determines the saffron yield. The development of daughter corms (DC) is supported by photoassimilates supplied by the leaves as well as by the mother corms (MC). While biomass partitioning during DC development is well studied, growth dynamics in terms of cell number and size, the involved meristems, as well as carbohydrate partition and allocation, are not yet fully understood. We conducted a comprehensive study into saffron corm growth dynamics at the macroscopic and microscopic levels. Variations in carbohydrate content and enzymatic activities related to sucrose metabolism in sources and sinks were measured. Two key meristems were identified. One is involved in vascular connections between DC and MC.

The other is a thickening meristem responsible for DC enlargement. This research explains how the previously described phases of corm growth correlate with variations in cell division, enlargement dynamics, and carbohydrate partitioning among organs. Results also elucidated that the end of DC growth relates to a significant drop in MC root biomass, limiting the water supply for the DC growth, and establishing the onset of leaf wilting. The lack of starch accumulation in aged leaf cells is noteworthy, as is the accumulation of lipids. We hypothesize a signaling role of sugars in DC growth initiation, stop, and leaf aging. Finally, we established a predominant role of sucrose synthase as a sucrolytic enzyme in the maintenance of the high flux of carbon for starch synthesis in DC. Together, the obtained results pave the way for the definition of strategies leading to better control of saffron corm development.