شناسایی، تحلیل فیلوژنتیک و پروفایل بیان خانواده ترانسپورترهای ABC در زعفران: گامی به سوی درک انتقال آپوکاروتنوئیدها

زعفران (Crocus sativus) به دلیل اینکه تنها گونه گیاهی است که مقادیر قابل توجهی آپوکاروتنوئیدهایی مانند کروسین‌ها، پیکروکروسین و سافرانال تولید می‌کند، اخیراً مورد توجه تحقیقات قرار گرفته است. این ترکیبات فقط در کلاله گل سنتز می‌شوند که شکل خشک شده آن زعفران تجاری را تشکیل می‌دهد. این ترکیبات خواص حسی به زعفران می‌بخشند و آن را به گران‌ترین ادویه جهان تبدیل می‌کنند. آپوکاروتنوئیدهای زعفران در پلاستوگلوبول‌ها سنتز شده و سپس برای ذخیره‌سازی به واکوئل منتقل می‌شوند. آن‌ها همچنین انتقال طولانی‌مدت از محل سنتز به محل اثر خود را انجام می‌دهند. تاکنون اطلاعات بسیار کمی در مورد مکانیسم انتقال آن‌ها موجود است. در این راستا، مطالعه حاضر شامل شناسایی، تحلیل فیلوژنتیک و پروفایل بیان ژن‌های کاسته اتصال به ATP (ABC) از زعفران با هدف کسب اطلاعات در مورد ژن‌های درگیر در انتقال آپوکاروتنوئیدها است. پروتئین‌های ABC یکی از بزرگترین خانواده‌های پروتئینی در گیاهان هستند و نقش آن‌ها در تعدادی از فرآیندهای بیولوژیکی شناخته شده است. در اینجا ما 77 ژن ترانسپورتر ABC را از ترانسکریپتوم زعفران شناسایی کردیم. تحلیل فیلوژنتیک ژن‌های ABC زعفران با ژن‌های Arabidopsis آن‌ها را به 8 زیرخانواده تقسیم کرد که در میان آن‌ها ABCB و ABCG غالب بودند. آنالیز بیان یک عضو از هر زیرخانواده انجام شد که نشان داد ژن‌ها بیان بافت-اختصاصی دارند. علاوه بر این، ژن‌های ABC متعلق به زیرخانواده‌های مختلف در پاسخ به تیمارهای تنش و هورمون القا شدند که نشان‌دهنده نقش آن‌ها در فرآیندهای بیولوژیکی متنوع است. این نتایج بررسی بیشتر در مورد مشارکت آن‌ها در متابولیسم و انتقال آپوکاروتنوئیدهای زعفران را تسهیل خواهد کرد.

Crocus sativus has recently become focus of research because it is the only plant species which produces apocarotenoids like crocins, picrocrocin and safranal in significant amounts. The compounds are synthesized only in stigma part of the flower, the dried form of which forms commercial saffron. These compounds impart organoleptic properties to saffron making it world’s costliest spice. The Crocus apocarotenoids are synthesized in plastoglobulins and are later transported to vacuole for storage. They also undergo long distance transport from the site of their synthesis to that of their action. Till so far, very less information is available regarding the mechanism of their transport. In this context, the present study involves identification, phylogenetic analysis and expression profiling of ATP-binding cassette (ABC) genes from Crocus with the aim of gaining information about the genes involved in apocarotenoid transport. ABC proteins represent one of the largest protein families in plants and are known to play role in a number of biological processes. Here we identified 77 ABC transporter genes from Crocus transcriptome. Phylogenetic analysis of Crocus ABC genes with those of Arabidopsis divided them into 8 subfamilies among which ABCB and ABCG were most predominant. Expression analysis of one member from each subfamily was performed which demonstrated that the genes showed tissue specific expression. Further ABC genes belonging to different subfamilies were induced in response to different stress and hormone treatments suggesting their role in diverse biological processes. These results would facilitate further investigation into their involvement in Crocus apocarotenoid metabolism and transport.