متابولیسم قند واسطه القای گلدهی وابسته به دما در زعفران است (Crocus sativus L.)

زعفران که شامل کلاله گل کروکوس ساتیوس است، یک محصول مهم آشپزی و دارویی است. بهره وری زعفران به شکل گیری گل آن بستگی دارد که توسط دما تنظیم می شود. دمای نامناسب در مراحل گلدهی منجر به آتروفی گل و کاهش یا عدم گلدهی می شود. اثر دما بر روی گلدهی زعفران با استفاده از مطالعات مورفولوژیکی همراه با مطالعات رونویسی و متابولیک بافت غنی شده با مریستم جمع‌آوری‌شده از بنه‌های ذخیره‌شده و رشد یافته در دو دمای مختلف [بالا (۲۵ درجه سانتی‌گراد) و پایین (۸ درجه سانتی‌گراد)] در طول گل‌دهی بررسی شد. .

مطالعات ریخت‌شناسی و بافت‌شناسی نشان می‌دهد که دمای بالا، در مرحله استراحت چرخه زندگی بنه زعفران، باعث افزایش گل‌دهی می‌شود، در حالی که دمای پایین آن را سرکوب می‌کند. دمای پایین گلدهی را با مهار القای گل سرکوب می کند.تجزیه و تحلیل رونوشت در مرحله القای گل نشان داد که ژن‌های متابولیسم قند به طور متفاوتی در دماهای مختلف تنظیم می‌شوند. ژن‌های کدکننده متابولیسم نشاسته و ساکارز در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد در مقابل ۸ درجه سانتی‌گراد غنی‌شده و به‌طور متفاوتی تنظیم شدند. دمای بالا باعث تجزیه نشاسته و تشکیل قند محلول می‌شود، در حالی که دمای پایین اثر معکوس داشت.

علاوه بر این، ما تشخیص دادیم که سرکوب گلدهی با واسطه در دمای پایین شامل تنظیم پایین ژن یکپارچه کننده گل CsatFT3 است. تغذیه قند خارجی، عمدتاً ساکارز، می‌تواند از سرکوب در دمای پایین القای گل از طریق تنظیم مثبت ژن CsatFT3 جلوگیری کند. به طور کلی نتایج نشان می‌دهد که دمای محیط متابولیسم قند را تغییر می‌دهد، که واسطه القای گل وابسته به دما در بنه‌های زعفران از طریق تنظیم ژن FT3 است. این یافته ها به شناسایی عوامل مولکولی ناشی از دما و کنترل گلدهی در زعفران کمک می کند.

Saffron, which comprises the stigma of the Crocus sativus flower, is an important culinary and medicinal product. Saffron productivity depends on its flower formation, which is regulated by temperature. Inappropriate temperatures at the flowering stages result in flower atrophy and reduced or no flowering. The effect of temperature on saffron flowering was investigated using morphological studies coupled with transcriptomics and metabolic studies of meristem-enriched tissue collected from corms stored and grown at two different temperatures [high (25°C) and low (8°C)] during flowering. Morphological and histological studies suggested that high temperature, during the resting phase of the saffron corm life cycle, promotes flowering, whereas low temperature suppresses it.

Low temperatures suppress flowering by inhibiting flower induction. Transcriptome analysis during the flower induction stage indicated that sugar metabolism genes were differentially regulated at different temperatures. Genes coding for starch and sucrose metabolism were enriched and differentially regulated at 25°C vs 8°C. High temperature promoted starch breakdown and soluble sugar formation, whereas low temperature had a vice-versa effect. Further, we identified that low-temperature mediated suppression of flowering involves the downregulation of the floral integrator gene CsatFT3. Exogenous sugar feeding, mainly sucrose, can rescue the low-temperature suppression of flower induction via upregulation of the CsatFT3 gene.

Overall the results suggest that environmental temperatures alter sugar metabolism, which mediates temperature-dependent flower induction in saffron corms via regulation of the FT3 gene. These findings will aid in identifying temperature driven molecular factors controlling flowering in saffron.