قارچ‌های میکوریزای آربوسکولار عملکرد محصول و پروفایل متابولیکی زعفران را در کشت بدون خاک تنظیم می‌کنند

زعفران (Crocus sativus L.) در سراسر جهان کشت می‌شود. کلاله‌های آن گران‌قیمت‌ترین ادویه را تشکیل می‌دهند و حاوی ترکیبات زیست‌فعال مفید برای سلامت انسان هستند. کشت زعفران معمولاً در زمین باز انجام می‌شود و عملکرد ادویه می‌تواند بسیار متفاوت باشد، از 0.15 تا 1.5 گرم در متر مربع، که بستگی به چندین عامل زراعی و اقلیمی دارد. در این مطالعه، ما کشت زعفران را در سیستم‌های بدون خاک ارزیابی کردیم، جایی که گیاهان می‌توانند از منابع غنی مواد مغذی بهره‌مند شوند بدون اینکه با پاتوژن‌ها یا پراسترس‌های مرتبط با تعامل مواد مغذی و خاک رقابت داشته باشند. علاوه بر این، از آنجا که جذب مواد مغذی و آب توسط گیاه می‌تواند از طریق همزیستی با قارچ‌های مایکوریزای آربوسکولار (AMF) تقویت شود، ما دو نوع تلقیح را نیز آزمایش کردیم: یک گونه منفرد (Rhizophagus intraradices) و یا مخلوطی از R. intraradices و Funneliformis mosseae. پس از یک دوره کشت، ما عملکرد ادویه، کیفیت (رده‌بندی ISO)، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، و محتوای ترکیبات زیست‌فعال زعفران تولید شده در سیستم‌های بدون خاک و اثر تلقیح‌های AMF اعمال‌شده را ارزیابی کردیم.عملکرد ادویه در سیستم‌های بدون خاک (۰٫۵۵ گرم بر متر مربع) به طور متوسط با عملکرد تولید شده در مزرعه باز مشابه بود، در حالی که محتوای چندین ترکیب مفید برای سلامتی، مانند پلی‌فنول‌ها، آنتوسیانین‌ها، ویتامین C و فعالیت آنتی‌اکسیدانی بالا را نشان داد. همزیستی قارچ‌های میکوریزای آربی‌سکولار (AMF) با ریشه‌های زعفران با میکروسکوپ نوری و الکترونی عبوری تأیید شد. غده‌های تلقیح‌شده غده‌های جانشین بزرگتری (+۵۰٪ تقریباً) نشان دادند. غده‌هایی که با R. intraradices تلقیح شده بودند، از نظر کیفیت ادویه (+۹۰٪ تقریباً) و فعالیت آنتی‌اکسیدانی (+۸۸٪ تقریباً) بهتر از غده‌های تلقیح‌شده با مخلوط عمل کردند. برعکس، مخلوط R. intraradices و F. mosseae محتوای پلی‌فنول را افزایش داد (+۳۴۳٪ تقریباً). بنابراین، سیستم‌های بدون خاک به عنوان یک استراتژی مؤثر کشت برای تولید زعفران با کیفیت بالا ظاهر شدند. مزایای بیشتری می‌تواند با استفاده از محرک‌های زیستی هدفمند مبتنی بر AMF به دست آید.

Saffron (Crocus sativus L.) is cultivated worldwide. Its stigmas represent the highest-priced spice and contain bioactive compounds beneficial for human health. Saffron cultivation commonly occurs in open field, and spice yield can vary greatly, from 0.15 to 1.5 g m−2, based on several agronomic and climatic factors. In this study, we evaluated saffron cultivation in soilless systems, where plants can benefit from a wealth of nutrients without competition with pathogens or stresses related to nutrient-soil interaction. In addition, as plant nutrient and water uptake can be enhanced by the symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), we also tested two inocula: a single species (Rhizophagus intraradices) or a mixture of R. intraradices and Funneliformis mosseae. After one cultivation cycle, we evaluated the spice yield, quality (ISO category), antioxidant activity, and bioactive compound contents of saffron produced in soilless systems and the effect of the applied AMF inocula. Spice yield in soilless systems (0.55 g m−2) was on average with that produced in open field, while presented a superior content of several health-promoting compounds, such as polyphenols, anthocyanins, vitamin C, and elevated antioxidant activity. The AMF symbiosis withsaffron roots was verified by light and transmission electron microscopy. Inoculated corms showed larger replacement corms (+50% ca.). Corms inoculated with R. intraradices performed better than those inoculated with the mix in terms of spice quality (+90% ca.) and antioxidant activity (+88%ca.). Conversely, the mixture of R. intraradices and F. mosseae increased the polyphenol content(+343% ca.). Thus, soilless systems appeared as an effective alternative cultivation strategy for theproduction of high quality saffron. Further benefits can be obtained by the application of targeted dAMF-based biostimulants