زعفران CsSEP3 زمان گل‌دهی و مورفوژنز اندام گل را تنظیم می‌کند

زعفران (Crocus sativus L.) که به عنوان “طلای سرخ” شناخته می‌شود، یک گیاه دارویی با ارزش با مزایای اقتصادی قابل توجه است. ارزش دارویی آن از کلاله آن ناشی می‌شود و افزایش وزن کلاله می‌تواند بازده آن را افزایش دهد. SEPALLATA3 (SEP3)، یک فاکتور رونویسی کلیدی از خانواده MADS-box، نقش‌های مهمی در توسعه گل و تعیین هویت اندام ایفا می‌کند. با این حال، نقش خاص SEP3 در زعفران هنوز نامشخص بوده است. در این مطالعه، ژن CsSEP3 از زعفران کلون شد. تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک دامنه‌های بسیار حفاظت شده MADS-box و k-box را درون پروتئین شناسایی کرد. تجزیه و تحلیل فیلوژنتیکی نشان داد که CsSEP3 به شدت با ارتولوگ SEP3 در Asparagus officinalis خوشه‌بندی می‌شود. CsSEP3 به طور خاص در مرحله القای گل‌دهی فعال می‌شود و به سرعت در مرحله تمایز اندام گل up-regulated می‌شود. این ژن عمدتاً در مراحل کلاله زرد و نارنجی در گلبرگ‌ها، پرچم‌ها و کلاله‌ها بیان می‌شود، در حالی که در مرحله کلاله قرمز و در روز گل‌دهی، بیان آن عمدتاً در گلبرگ‌ها و کلاله‌ها شناسایی می‌شود. آزمایش‌های مکانیابی زیرسلولی تأیید کردند که CsSEP3 در هسته قرار دارد. هنگامی که CsSEP3 به طور اکتوپیک در Arabidopsis thaliana بیان شد، به طور قابل توجهی گل‌دهی را تسریع کرد و منجر به بزرگ‌شدن اندام‌های گل شامل گلبرگ‌ها، پرچم‌ها و مادگی شد. پیش‌بینی‌های برهمکنش پروتئین-پروتئین نشان می‌دهد که CsSEP3 احتمالاً از طریق برهمکنش با پروتئین‌های MADS-box مانند CsAP3، CsSOCl و CsAG کمپلکس تشکیل می‌دهد. این یافته‌ها نه تنها درک ما از نقش CsSEP3 در زعفران را افزایش می‌دهد، بلکه مبنای نظری برای افزایش بازده کلاله زعفران از طریق راهبردهای اصلاح مولکولی با دستکاری سطوح بیان CsSEP3 فراهم می‌کند.

Saffron (Crocus sativus L.), known as “red gold”, is a highly valued medicinal herb with significant economic benefits. Its medicinal value comes from the stigma, and increasing the weight of the stigma can enhance its yield. SEPALLATA3 (SEP3), a key MADS-box transcription factor, plays crucial roles in floral development and organ identity determination. However, the specific role of SEP3 in saffron has remained unclear. In this study, the CsSEP3 gene was cloned from saffron. Bioinformatics analysis identified highly conserved MADS-box and k-box domains within the protein. Phylogenetic analysis indicated that CsSEP3 clusters closely with the ortholog of SEP3 in Asparagus officinalis. CsSEP3 is specifically activated during the floral induction stage and rapidly up-regulated during the flower organ differentiation stage. It is primarily expressed in petals, stamens and stigmas during the yellow- and orange-stigma stages, while in the red-stigma stage and on the day of flowering, its expression is mainly detected in petals and stigmas. Subcellular localization experiments confirmed that CsSEP3 is localized in the nucleus. When CsSEP3 was ectopically expressed in Arabidopsis thaliana, it significantly accelerated flowering and led to enlarged flower organs of petals, stamens, and pistils. Protein-protein interaction predictions indicate that CsSEP3 likely forms complexes through interactions with MADS-box proteins such as CsAP3, CsSOCl, and CsAG. These findings not only enhance our understanding of CsSEP3’s role in saffron but also provide a theoretical basis for boosting saffron stigma yield through molecular breeding strategies by manipulating the expression levels of CsSEP3.