اثرات تیمار بنه با پلاسمای سرد و میدان الکترومغناطیسی بر رشد و تولید متابولیت‌های زعفران در گیاه زعفران (Crocus sativus)

زعفران (Crocus sativus L.) یک گیاه سنتی است که به طور گسترده برای به دست آوردن کلاله‌های قرمز خشک شده به نام “زعفران”، گران‌ترین ادویه جهان، کشت می‌شود. واکنش زعفران به فرآوری قبل از کاشت بنه‌ها با پلاسمای سرد (CP، 3 و 5 دقیقه)، خلاء (3 دقیقه) و میدان الکترومغناطیسی (EMF، 5 دقیقه) ارزیابی شد تا بررسی شود که چگونه چنین تیمارهایی بر عملکرد گیاه و کیفیت و عملکرد مواد اولیه گیاهی تأثیر می‌گذارند. نتایج نشان می‌دهد که عوامل استرس‌زای فیزیکی اعمال شده بر زنده‌مانی بنه‌ها تأثیری نداشته‌اند، اما باعث تغییرات وابسته به عوامل استرس‌زا در سینتیک جوانه‌زنی، پارامترهای رشد، تراکم کرک‌های برگ و محتوای متابولیت‌های ثانویه در کلاله‌ها شده‌اند. تأثیر تیمار CP بر رشد گیاه و محتوای متابولیت‌ها منفی بود، اما همه عوامل استرس‌زا به طور قابل توجهی (42 تا 74 درصد) تعداد کرک‌های برگ را افزایش دادند.

تیمار CP3 به طور قابل توجهی طول و وزن خشک گل‌ها را به ترتیب 43 درصد و 60 درصد کاهش داد، در حالی که تیمار EMF طول گل‌ها را 27 درصد افزایش داد. با این حال، تیمار CP طولانی‌تر (5 دقیقه) جوانه‌زنی را به تأخیر انداخت. تیمار خلاء، یکنواختی جوانه‌زنی را تا 28 درصد بهبود بخشید، اما در مقایسه با CP و EMF، تغییرات کمتری در محتوای ترکیبات کلاله ایجاد کرد. در مجموع، بیست و شش ترکیب در نمونه‌های کلاله زعفران با روش HPLC-DAD شناسایی شد، از جمله 23 کروسین، روتین، پیکروکروسین و سافرانال. فرآوری بنه‌های زعفران با EMF بیشترین کارایی را در افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه در زعفران نشان داد.

EMF محتوای ترکیبات نشانگر را در کلاله‌ها افزایش داد (کروسین 4: از 8.95 به 431.17 میلی‌گرم بر گرم؛ کروسین 3: از 6.27 به 164.86 میلی‌گرم بر گرم؛ پیکروکروسین: از 0.4 به 1.0 میلی‌گرم بر گرم)، اگرچه اثرات مشاهده شده بر رشد خنثی یا کمی مثبت بود. یافته‌های به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که تیمار بنه‌های C. sativus با EMF، کاربرد بالقوه‌ای برای افزایش کیفیت زعفران با افزایش مقدار ترکیبات فعال بیولوژیکی دارد.

Crocus sativus L. is a widely cultivated traditional plant for obtaining dried red stigmas known as “saffron,” the most expensive spice in the world. The response of C. sativus to pre-sowing processing of corms with cold plasma (CP, 3 and 5 min), vacuum (3 min), and electromagnetic field (EMF, 5 min) was assessed to verify how such treatments affect plant performance and the quality and yield of herbal raw materials. The results show that applied physical stressors did not affect the viability of corms but caused stressor-dependent changes in the kinetics of sprouting, growth parameters, leaf trichome density, and secondary metabolite content in stigmas. The effect of CP treatment on plant growth and metabolite content was negative, but all stressors significantly (by 42–74%) increased the number of leaf trichomes.

CP3 treatment significantly decreased the length and dry weight of flowers by 43% and 60%, respectively, while EMF treatment increased the length of flowers by 27%. However, longer CP treatment (5 min) delayed germination. Vacuum treatment improved the uniformity of germination by 28% but caused smaller changes in the content of stigma compounds compared with CP and EMF. Twenty-six compounds were identified in total in Crocus stigma samples by the HPLC-DAD method, including 23 crocins, rutin, picrocrocin, and safranal. Processing of Crocus corms with EMF showed the greatest efficiency in increasing the production of secondary metabolites in saffron.

EMF increased the content of marker compounds in stigmas (crocin 4: from 8.95 to 431.17 mg/g; crocin 3: from 6.27 to 164.86 mg/g; picrocrocin: from 0.4 to 1.0 mg/g), although the observed effects on growth were neutral or slightly positive. The obtained findings indicate that treatment of C. sativus corms with EMF has the potential application for increasing the quality of saffron by enhancing the amounts of biologically active compounds.