پاتوژنز و پاسخ ژن‌های دفاعی در زعفران (Crocus sativus) در برابر نماتد ریشه‌خوار *Pratylenchus penetrans*

زعفران (Crocus sativus) به دلیل وجود آپوکاروتنوئیدهای منحصر به فردی مانند کروسین، پیکروکروسین و سافرانال از شهرت جهانی برخوردار است. با این حال، به دلیل توزیع جغرافیایی محدود و تنش‌های زیستی و غیرزیستی مختلف، زعفران با کاهش قابل توجهی در تولید و کیفیت مواجه است. در میان تنش‌های زیستی، نماتدهای انگل گیاهی تاکنون ناشناخته باقی مانده‌اند. این مطالعه برای بررسی پتانسیل بیماری‌زایی نماتد ریشه‌خوار *Pratylenchus penetrans* و پاسخ ژن دفاعی *C. sativus* انجام شد. انگلی شدن توسط *P. penetrans* منجر به تولید تعداد کمتری گل با زمان تأخیر برای ظهور گل شد. انگلی شدن نماتد همچنین بر طول و وزن کلاله تأثیر گذاشت. کروسین، که مهم‌ترین آپوکاروتنوئید در زعفران است، در گل‌های ناشی از کورم‌های آلوده به نماتد به طور قابل توجهی کاهش یافت. همچنین کاهش بیان برای برخی از ژن‌های مسیر آپوکاروتنوئید مانند فیتوئن سنتاز، لیکوپن سیکلاز و کاروتنوئید کلواژ دی‌اکسیژناز 2، آنزیم‌های کلیدی بیوسنتز کروسین، مشاهده شد. برای درک تعاملات مولکولی بین *C. sativus* و *P. penetrans*، ما RNA-seq را روی کورم‌های شاهد و آلوده به نماتد انجام دادیم و 1316 ژن differentially expressed (DEG) را شناسایی کردیم. تجزیه و تحلیل ontology ژن و غنی‌سازی مسیرها نشان داد که ژن‌های مرتبط با سیگنالینگ گیاهی، پاسخ به تنش و متابولیسم ثانویه در میان این DEGها قرار دارند. ژن‌های مسیر فنیل پروپانوید به طور غالب در پاسخ به حمله نماتد بیان شدند. برخی از ژن‌های منحصر به فرد مرتبط با دفاع گیاهی در پاسخ به انگلی شدن به طور متفاوتی up-regulated شدند از جمله *NOI1*, *ILITYHIA*, *JOKA2*, *LIFEGUARD 4* و *SAWADEE HOMEDDOMAIN HOMOLOG*. این یافته‌ها ممکن است درک ما را از تعاملات زعفران-نماتد عمق بخشد.

Crocus sativus (saffron) gains its global reputation due to presence of unique apocarotenoids such as crocin, picrorcorch and safranal. However, due to its limited geographic distribution and various abiotic and biotic stresses, saffron is facing significant loss in production and quality. Among biotic stresses, plant parasitic nematodes remain unexplored so far. This study was carried out to investigate pathogenic potential of the root-lesion nematode. *Praylenchus penetrans* and the defense gene response of *C. sativus*. The *P. penetrans* parasitism resulted in the production of a smaller number of flowers with delayed time required for flower emergence. The nematode parasitism also affected stigma length and weight. Crocin, the major apocarotenoid in saffron, was significantly reduced in flowers arising from nematode parasitized corms. A down-regulation was also observed for some apocarotenoid pathway genes such as phytocene synthase, lycopene p-cyclase and carotenoid cleavage dioxygenase 2, the key biosynthetic enzymes for crocin biosynthesis. To understand the molecular interactions between *C. sativus* and *P. penetrans*, we performed RNA-seq of control and nematode parasitized corms identifying 1316 significantly differentially expressed genes (DEGs). Gene ontology and pathway enrichment analyses showed that genes associated with plant signaling, stress response and secondary metabolism were among these DEGs. Phenylpropanoid pathway genes were predominantly expressed in response to the nematode attack. Some genes uniquely associated with plant defense were differentially up-regulated in response to parasitism including *NOI1*, *ILITYHIA*, *JOKA2*, *LIFEGUARD 4*, and *SAWADEE HOMEDDOMAIN HOMOLOG*. These findings may deepen our understanding on the saffron-nematode interactions.