اصلاح نژاد زعفران: فرصت ها و چالش ها

زعفران (Crocus sativus L.) یک گیاه گل‌دهنده علفی پاییزی است که به خانواده زنبقیان تعلق دارد. این گیاه به عنوان گران‌ترین ادویه جهان و یک داروی گیاهی باارزش شناخته می‌شود. منشا زعفران معلوم نیست. مرکز اصلی احتمالی منشأ این گیاه آسیای صغیر (یونان) و/یا خاورمیانه (ایران) است. از نظر تاریخی، استفاده از زعفران برای درمان پزشکی، عطر، غذا و رنگ به ۴۰۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. خامه‌های زعفران حاوی سه متابولیت ثانویه مهم، کروسین، پیکروکروسین و زعفرانال هستند که به ترتیب مسئول رنگ، طعم و عطر زعفران می‌باشند. سازگاری زعفران با آب و هوای گرم و خشک باعث کشت گسترده آن در مناطق خشک شده است، به ویژه در ایران که منبع درآمد اصلی بسیاری از مردم است. ژنوم سه‌نخی زعفران باعث تولید گرده غیرطبیعی و ایجاد خودناباروری می‌شود. با توجه به طبیعت کلونال زعفران، اعتقاد بر این است که تنها یک رقم در سراسر جهان وجود دارد.کمبود تنوع ژنتیکی، استفاده از اصلاح نباتات سنتی مبتنی بر گزینش را محدود می‌کند. خویشاوندان وحشی احتمالی می‌توانند منبع بسیار خوبی از ژن‌ها برای تغییر ویژگی‌های زعفران از طریق گرده‌افشانی متقاطع باشند. علاوه بر این، استفاده از رویکرد موتاسیون القایی با درمان‌های مختلف عامل‌های موتاژن، یک جایگزین برای تولید تنوع ژنتیکی است. پیشرفت‌های اخیر در روش‌های توالی‌یابی و توالی‌یابی نسل بعدی (NGS)، رویکردهای کارآمدی مانند توالی‌یابی ترنسکریپتوم همراه با اطلاعات پروتئوم و متابولوم فراهم می‌کنند که به بهره‌برداری از ژنومیک عملکردی برای مهندسی ژنتیک ویژگی‌های اقتصادی زعفران کمک می‌کند.

Saffron (Crocus sativus L.) is an autumnal herbaceous flowering plant belonging to the Iridaceae family. It is considered the most expensive spice in the world and a valuable medicinal herb. The origin of saffron is unclear. The probable center of origin of the plant is Asia Minor (Greece) and/or the Middle East (Iran). From the historical point of view, use of saffron for medical treatment, perfume, food and dye dates back 4000 years. Saffron stigmas contain three important secondary metabolites, crocin, picrocrocin and safranal that are responsible for the saffron color, taste and aroma, respectively. Saffron’s adaptation to hot and dry climates has led to widespread cultivation in arid regions, notably Iran where it is a primary income source for many people. The triploid genome of saffron causes the production of abnormal pollen triggering self-sterility. With respect to the clonal nature of saffron, it is believed that there is only one cultivar worldwide. Lack of genetic variation restricts the use of traditional plant breeding based on selection. Probable wild relatives could be an excellent source of genes to alter saffron traits by cross-pollination. In addition, an induced mutation approach with various mutagen agent treatments is an alternative to produce genetic variations. Recent advances in sequencing methods and next-generation sequencing (NGS), provide efficient approaches such as transcriptome sequencing along with proteome and metabolome information, which would help to exploit functional genomics toward genetic engineering of the economic traits of saffron.