ساختار ژنوم و نکات کلیدی ضروری برای رمزگشایی ژنوم زعفران (Crocus sativus L.)

ژنوم گیاهان دارای سطحی از سازماندهی زیستی است. با این حال، زمینه ژن و بیان آن نیز باید در رابطه با فنوتیپ کلی یک ارگانیسم در نظر گرفته شود. این مقاله با هدف بررسی مطالعات در زمینه ساختار ژنوم و نکات کلیدی ضروری برای رمزگشایی ژنوم زعفران انجام شد. در طول ۴۰ سال گذشته، ابزارهای مختلفی همراه با رویکردهای اومیکس (ژنومیکس، ترانسکریپتومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس و غیره) به سرعت برای بررسی ساختار و عملکرد ژن توسعه یافته‌اند. در نتیجه، حجم عظیم داده‌های تولیدشده نیاز به پردازش دارد. ادغام داده‌های چنداومیکس نه تنها درک ما را از بیان ژن، ساختار و عملکرد ژن پیش می‌برد، بلکه مهندسی ویرایش و تنظیم ژن و ژنوم را نیز ممکن می‌سازد. با این وجود، گلوگاه چگونگی استفاده از داده‌های زعفران است که شامل استراتژی‌های مناسب و کارآمد برای تولید داده، ذخیره داده، پردازش داده، تحلیل داده و تجسم داده‌ها می‌شود.

تا به امروز، تلاش‌های بسیاری برای افزایش دانش ما در مورد ژنوم، ترانسکریپتوم، پروتئوم و متابولوم زعفران انجام شده است و چندین ژن مسئول رنگ، طعم و عطر در زعفران کلون شده‌اند. در دهه گذشته، توالی‌های کل ژنوم برای نمایندگان اکثر گروه‌های اصلی گیاهان به‌دست آمده است. با این حال، کل ژنوم زعفران به‌تازگی توالی‌یابی شده است که می‌تواند با داده‌های ترانسکریپتوم، پروتئوم و متابولوم ادغام شود تا اسرار فرآیند زیستی و منشأ و والدین نیایی طلای سرخ را آشکار کند. یک پیش‌نویس با وضوح بالای ژنوم زعفران و در نهایت توالی ژنوم آن ارائه می‌دهد.

Plant genomes exhibit a level of biological organization. However, the context of genes and their expression must also be considered in relation to an organism’s overall phenotype. This article aims to review studies on the genome structure and key considerations for decoding the saffron genome. Over the past 40 years, various tools and omics approaches (genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, etc.) have rapidly developed to investigate gene structure and function. Consequently, the vast amount of generated data requires processing. Integrating multi-omics data not only advances our understanding of gene expression, structure, and function but also enables gene and genome editing and regulation. However, the bottleneck lies in how to utilize saffron data, which involves appropriate and efficient strategies for data generation, storage, processing, analysis, and visualization.

To date, numerous efforts have been made to enhance our knowledge of saffron’s genome, transcriptome, proteome, and metabolome, with several genes responsible for color, taste, and aroma cloned. In the past decade, whole-genome sequences have been obtained for representatives of most major plant groups. However, the saffron genome has only recently been sequenced, which can be integrated with transcriptome, proteome, and metabolome data to unravel the mysteries of biological processes and the origin and ancestral parents of the red gold. A high-resolution draft of the saffron genome and ultimately its complete sequence provides significant insights.