تجزیه و تحلیل رونویسی نمونه جوانه های غنی شده از مریستم آپیکال برای تعهد گلدهی وابسته به اندازه در Crocus sativus نقش سیگنال دهی قند و اکسین را نشان می دهد.

زمینه و هدف: کشت Crocus sativus (زعفران) به دلیل الگوهای ناهماهنگ گلدهی و تغییرات عملکرد با چالش هایی مواجه است. گلدهی به روش درجه بندی شده انجام می شود و بنه های کوچکتر قادر به تولید گل نیستند. افزایش بهره وری مستلزم درک جامعی از مکانیسم های ژنتیکی اساسی است که بر این شروع و تعهد گلدهی مبتنی بر اندازه حاکم است. بنابراین، نمونه‌های غنی‌شده با جوانه‌های اپیکال غیرگل‌دار و گلدار از بنه‌های کوچک (< 6 g) و بزرگ (> 14 g) تعیین توالی شدند. روش‌ها و نتایج: نمونه‌های غنی‌شده با جوانه آپیکال از بنه‌های کوچک و بزرگ بلافاصله پس از استراحت در تیرماه جمع‌آوری شد. تعیین توالی RNA با استفاده از Illumina Novaseq 6000 برای دسترسی به پروفایل های بیان ژن مرتبط با گلدهی وابسته به اندازه انجام شد.

جمع‌آوری و تجزیه رونویسی جدید با استفاده از جوانه‌های متعهد گل‌دهی از بنه‌های بزرگ در پس از خواب و مقایسه آنها با پریموردیای شاخه رویشی از بنه‌های کوچک به نقش عمده متابولیسم نشاسته و ساکارز، تنظیم هورمونی اکسین و ABA اشاره کرد. بسیاری از ژن‌ها با پاسخ‌های دوگانه شناخته‌شده در رشد گل‌دهی و ریتم شبانه‌روزی مانند Flowering locus T و Cryptochrome 1 همراه با رونوشت‌هایی که همسانی با RNA کوچک تنظیم‌شده با اکسین (SAUR) نشان می‌دهد، بیان القایی را در جوانه‌های گل‌دهنده آشکار نمود. پیش‌بینی کامل مجموعه RNA غیر کدکننده Crocus sativus برای اولین بار انجام شده است. انولاز به عنوان یک مرکز اصلی با تجزیه و تحلیل تعامل پروتئین-پروتئین با استفاده از همتایان Arabidopsis عمل می کند.

نتیجه‌گیری: رونوشت‌ها به مسیرهای کلیدی از جمله بیوسنتز فنیل پروپانوئید، سیگنال دهی هورمونی و متابولیسم کربن تعدیل شده بودند. ارزیابی KEGG و تجزیه و تحلیل تعامل پروتئین-پروتئین داده‌های بیان را تأیید می‌کند. یافته‌ها عوامل تعیین‌کننده ژنتیکی را نشان می‌دهد که باعث گلدهی وابسته به اندازه در Crocus sativus می‌شود.

Background: Cultivation of Crocus sativus (saffron) faces challenges due to inconsistent flowering patterns and variations in yield. Flowering takes place in a graded way with smaller corms unable to produce flowers. Enhancing the productivity requires a comprehensive understanding of the underlying genetic mechanisms that govern this size-based flowering initiation and commitment. Therefore, samples enriched with non-flowering and flowering apical buds from small (< 6 g) and large (> 14 g) corms were sequenced. Methods and results: Apical bud enriched samples from small and large corms were collected immediately after dormancy break in July. RNA sequencing was performed using Illumina Novaseq 6000 to access the gene expression profiles associated with size dependent flowering.

De novo transcriptome assembly and analysis using flowering committed buds from large corms at post-dormancy and their comparison with vegetative shoot primordia from small corms pointed out the major role of starch and sucrose metabolism, Auxin and ABA hormonal regulation. Many genes with known dual responses in flowering development and circadian rhythm like Flowering locus T and Cryptochrome 1 along with a transcript showing homology with small auxin upregulated RNA (SAUR) exhibited induced expression in flowering buds. Thorough prediction of Crocus sativus non-coding RNA repertoire has been carried out for the first time. Enolase was found to be acting as a major hub with protein–protein interaction analysis using Arabidopsis counterparts.

Conclusion: Transcripts belong to key pathways including phenylpropanoid biosynthesis, hormone signaling and carbon metabolism were found significantly modulated. KEGG assessment and protein–protein interaction analysis confirm the expression data. Findings unravel the genetic determinants driving the size dependent flowering in Crocus sativus.