تکثیر در شرایط آزمایشگاهی زعفران: یک روش نوآورانه با استفاده از سیستم غوطه‌وری موقت (TIS)، همراه با تحلیل یادگیری ماشین

چکیده
تکثیر زعفران (.Crocus sativus L) به طور کامل به تکثیر پیازهای زعفران وابسته است. این پیازها به‌عنوان اندام‌های ذخیره زیرزمینی، در معرض طیف وسیعی از عوامل بیماری‌زا، تنش‌های محیطی و بیماری‌ها قرار دارند که روش‌های تکثیر سنتی را اغلب غیر مؤثر می‌سازد و منجر به از دست دادن مواد ارزشمند می‌شود. تکثیر در شرایط آزمایشگاهی یا کشت درون شیشه‌ای، گزینه‌ای جایگزین برای کشت زعفران تحت شرایط کنترل شده ارائه می‌دهد. به ویژه، کاربرد نوآورانه سیستم غوطه‌وری موقت (TIS) به‌عنوان یک پیشرفت تکنولوژیکی برای افزایش تولید بیومس (توده زنده) با کاهش هزینه‌های عملیاتی مطرح است.
مطالعه‌ی حاضر از بیورآکتور Plantform™ برای تکثیر پیازچه‌های زعفران در شرایط آزمایشگاهی از منطقه آبروزو (ایتالیا) استفاده کرده و مدل‌های یادگیری ماشین را برای ارزیابی عملکرد این سیستم یکپارچه کرده است. ارزیابی کشت‌های زعفران پس از 30، 60 و 90 روز نشان‌دهنده بهبود قابل توجهی در رشد و تولید میکروکورم‌ها (پیازچه‌های کوچک زعفران) در مقایسه با کشت‌های در شرایط آزمایشگاهی سنتی روی محیط نیمه‌جامد بود که این نتایج با تحلیل یادگیری ماشین نیز پشتیبانی شد.
در واقع، الگوریتم جنگل تصادفی (Random Forest) دقت پیش‌بینی با مقدار R2 برابر با 0.81 را برای تعداد میکروکورم‌ها نشان داد که قابلیت مدل‌های یادگیری ماشین در پیش‌بینی نتایج تکثیر را به‌طور مؤثری نشان می‌دهد. این نتایج تأیید می‌کنند که استفاده از TIS در کشت زعفران می‌تواند منجر به تولید بیومس بزرگ و اقتصادی در یک محیط کنترل‌شده، بدون توجه به فصلی بودن شود. این مطالعه نخستین تلاش برای استفاده از فناوری TIS برای بهبود تکثیر در شرایط آزمایشگاهی زعفران همراه با یادگیری ماشین است و یک رویکرد نوآورانه برای کشت محصولات با ارزش بالا مانند زعفران را پیشنهاد می‌دهد.

Tarraf, W., İzgü, T., Şimşek, Ö., Cicco, N., & Benelli, C. (2024). Saffron In Vitro Propagation: An Innovative Method by Temporary Immersion System (TIS), Integrated with Machine Learning Analysis. Horticulturae, 10(5), 454.