نقش اکسین و جیبرلین تحت نور کم در افزایش تجزیه نشاسته بنه زعفران در طول جوانه زدن

مکانیسم هایی که توسط آن نور کم باعث تسریع تخریب ماکرومولکول های نشاسته توسط اکسین و جیبرلین (GA) در ژئوفیت ها در طول جوانه زدن می شود تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است. این مطالعه این مکانیسم‌ها را در زعفران که تحت نور کم (50 μmol m-2 s-1) و نور بهینه (200 μmol m-2 s-1) در طول مرحله جوانه‌زنی رشد می‌کند، بررسی کرد. نور کم غلظت نشاسته را در بنه‌ها 34.0 درصد کاهش داد و سطح ساکارز را در بنه‌ها، برگ‌ها و غلاف برگ به ترتیب 19.2 درصد، 9.8 درصد و 134.5 درصد افزایش داد. این با افزایش 33.3 درصدی در سطح GA3 و افزایش سیگنال دهی اکسین همراه بود.

برگ‌ها IAA را در نور کم سنتز کردند، که برای ترویج سنتز GA به بنه‌ها منتقل شد و تخریب نشاسته را از طریق افزایش 228.7 درصدی در فعالیت آمیلاز تسهیل کرد. کاربردهای خارجی GA و IAA و همچنین استفاده از سنتز یا مهارکننده های انتقال آنها، نقش هم افزایی این فیتوهورمون ها را در متابولیسم نشاسته تایید کرد. یونیژن‌های مرتبط با بیوسنتز GA و سیگنال‌دهی اکسین در نور کم تنظیم شدند و نقش ماژول IAA-GA در تخریب نشاسته را برجسته کردند. علاوه بر این، افزایش سرعت تنفس و فعالیت اینورتاز، که برای بیوسنتز ATP و چرخه اسید تری کربوکسیلیک ضروری است، با تنظیم مثبت یونیژن‌های مرتبط سازگار بود، که نشان می‌دهد سیگنال‌دهی اکسین با ترویج متابولیسم انرژی، تخریب نشاسته را تسریع می‌کند. تنظیم مثبت ژن‌های سیگنال‌دهی اکسین (CsSAUR32) و متابولیسم نشاسته (CsSnRK1) در نور کم نشان می‌دهد که اکسین مستقیماً تخریب نشاسته را در بنه‌های زعفران تنظیم می‌کند.

این مطالعه روشن می‌کند که نور کم، برهمکنش‌های اکسین و GA را تعدیل می‌کند تا تجزیه نشاسته را در بنه‌های زعفران در طول جوانه‌زنی تسریع کند، و بینش‌هایی را برای بهینه‌سازی شیوه‌های کشاورزی در شرایط نوری غیربهینه ارائه می‌دهد.

The mechanisms by which low light accelerates starch macromolecules degradation by auxin and gibberellin (GA) in geophytes during sprouting remain largely unknown. This study investigated these mechanisms in saffron, grown under low light (50 μmol m−2 s−1) and optimal light (200 μmol m−2 s−1) during the sprouting phase. Low light reduced starch concentration in corms by 34.0 % and increased significantly sucrose levels in corms, leaves, and leaf sheaths by 19.2 %, 9.8 %, and 134.5 %, respectively. This was associated with a 33.3 % increase in GA3 level and enhanced auxin signaling. Leaves synthesized IAA under low light, which was transported to the corms to promote GA synthesis, facilitating starch degradation through a 228.7 % increase in amylase activity.

Exogenous applications of GA and IAA, as well as the use of their synthesis or transport inhibitors, confirmed the synergistic role of these phytohormones in starch metabolism. The unigenes associated with GA biosynthesis and auxin signaling were upregulated under low light, highlighting the IAA-GA module role in starch degradation. Moreover, increased respiration rate and invertase activity, crucial for ATP biosynthesis and the tricarboxylic acid cycle, were consistent with the upregulation of related unigenes, suggesting that auxin signaling accelerates starch degradation by promoting energy metabolism. Upregulated of auxin signaling (CsSAUR32) and starch metabolism (CsSnRK1) genes under low light suggests that auxin directly regulate starch degradation in saffron corms.

This study elucidates that low light modulates auxin and GA interactions to accelerate starch degradation in saffron corms during sprouting, offering insights for optimizing agricultural practices under suboptimal light conditions.