بررسی رابطه بیان ژن‌های مرتبط با پارامترهای کمی و کیفی زعفران با میکروبیوم

ارتباط بیان ژن‌های زعفران با میکروبیوم زعفران خاص و تصادفی نیست. این فرضیه که قبلاً توسط محققان مختلف ارائه شده بود، مبنی بر اینکه گیاهان دارای میکروبیوم خاص هستند، در مطالعه حاضر تقویت می‌شود. علاوه بر این، مواردی برای استفاده از اثر میکروبیوم بر بیان ژن‌های زعفران، مورد بررسی قرار گرفته است که به عنوان مورد مطالعاتی در نظر گرفته شده است. پروتئوباکتری‌ها میکروبیوم اصلی زعفران هستند که این باکتری‌ها ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) هستند که تاکنون گزارش شده است.

این باکتری‌ها به سرعت در حال رشد هستند و در فعالیت‌های متابولیکی متنوعی که رشد گیاه را افزایش می‌دهد نقش دارند. بیان ژن‌های دو گروه Ag1 و Sep3 از خانواده MADS-box در تشکیل گل به‌ویژه در شکل‌گیری کلاله نقش دارند. در نتیجه تقویت پروتئوباکتری‌ها باعث افزایش بیان ژن‌های Ag1 و Sep3 خواهد شد. همچنین اکتینوباکتری‌ها نیز باکتری‌های گرم‌مثبت هستند که به رشد گیاه و مقاومت گیاه در برابر تنش‌ها و همچنین افزایش پارامترهای کیفی کمک می‌کنند.

بررسی‌ها نشان می‌دهد که این باکتری‌ها به عنوان مثال (Cupriavidus metallidurans, Bacillus sp., Solibacillus sp., and Planococcus sp.) بر رشد رویشی و زمان گلدهی زعفران و افزایش کیفیت تاثیر می‌گذارند و تلقیح این باکتری‌ها می‌تواند بر رشد رویشی، زمان گلدهی و عملکرد کلاله زعفران تاثیر معنی‌داری داشته باشد. بررسی‌های مختلف بر ارتباط بیان ژن‌های CsLYC، CsBCH و CsGT2 با بیوسنتز کروسین، پیکروکروسین و سافرانال تاکید می‌کند و در نتیجه تلقیح گیاه به این باکتری‌ها می‌تواند بیان ژن‌های مذکور را افزایش دهد. در مجموع نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که میکروبیوم گیاه عامل مهمی در تنوع فنوتیپی زعفران است.

The relationship between saffron gene expression and its microbiome is specific and non-random. The hypothesis previously proposed by various researchers—that plants have specific microbiomes—is reinforced in this study. Additionally, cases for utilizing the microbiome’s effect on saffron gene expression were examined as case studies. Proteobacteria are the primary microbiome of saffron, consisting of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) reported to date.

These bacteria grow rapidly and play roles in diverse metabolic activities that enhance plant growth. Expression of genes from the MADS-box family, particularly Ag1 and Sep3, is involved in flower formation, especially stigma development. Consequently, enhancing Proteobacteria will increase the expression of Ag1 and Sep3 genes. Actinobacteria, as Gram-positive bacteria, also contribute to plant growth, resistance to stresses, and improvement of qualitative parameters.

Studies show that these bacteria, such as Cupriavidus metallidurans, Bacillus sp., Solibacillus sp., and Planococcus sp., influence vegetative growth, flowering time, and quality in saffron, and their inoculation can significantly affect vegetative growth, flowering time, and stigma yield. Various studies emphasize the association of gene expression of CsLYC, CsBCH, and CsGT2 with the biosynthesis of crocin, picrocrocin, and safranal, suggesting that inoculating the plant with these bacteria can enhance the expression of these genes. Overall, the results of the research indicate that the plant microbiome is a key factor in saffron’s phenotypic diversity.