کشت زعفران در محیط‌های حاشیه‌ای آلپ: تأثیر تلقیح قارچ‌های مایکوریز آربوسکولار بر عملکرد و ترکیبات زیست‌فعال

قارچ‌های مایکوریز آربوسکولار (AMF) ارتباطات همزیستی متقابلی با ریشه گیاهان برقرار کرده و با افزایش جذب مواد مغذی و آب توسط گیاه، به عنوان بیوکود عمل می‌کنند. علاوه بر این، کلونیزاسیون AMF ممکن است بر بیوسنتز ترکیبات زیست‌فعال گیاه در گیاهان دارویی و معطر تأثیر بگذارد. اطلاعات محدودی در مورد ارتباطات AMF با ریشه‌های زعفران (Crocus sativus L.) و تأثیر آن بر عملکرد محصول و کیفیت ادویه وجود دارد. در کار حاضر، ما کارایی میکوریزاسیون ریشه را در شرایط گلدانی تأیید کردیم و سپس عملکرد و کیفیت زعفران تولید شده در دو سایت آلپ را در طی دو چرخه کشت با کاربرد AMF ارزیابی کردیم. دو مایه تلقیح به کار رفت، یکی تک گونه‌ای (Rhizophagus intraradices) و دیگری مخلوط چندگونه‌ای (R. intraradices و Funneliformis mossae). آزمایش انجام شده در شرایط گلدانی تأیید کرد که هر دو مایه تلقیح تجاری AMF روابط همزیستی با ریشه‌های زعفران برقرار کردند. تلقیح چندگونه‌ای بیشترین محتوای آربوسکول را در بخش‌های کلونیزه شده ریشه (100%) به دست آورد، در حالی که تک گونه‌ای کمی کمتر (82.9%) بود و در کورم‌های شاهد تیمار نشده هیچ AMF ثبت نشد. در شرایط مزرعه‌ای، کلونیزاسیون AMF سیستم‌های ریشه، تولید گل و عملکرد زعفران پایش شد و محتوای ترکیبات زیست‌فعال و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در ادویه خشک شده با استفاده از اسپکتروفتومتری و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا تجزیه و تحلیل شد. به طور کلی، زعفران تولید شده با کیفیت بالا (رده ISO) بود و محتوای بالایی از ترکیبات زیست‌فعال داشت، با محتوای پلی‌فنول کل بسیار بالا و فعالیت آنتی‌اکسیدانی بالا. استفاده از همزیستان مایکوریز آربوسکولار به عنوان بیواستیمولانت به طور مثبت بر کشت زعفران تأثیر گذاشت و عملکرد محصول و محتوای ترکیبات مهم نوتراسوتیکال را بهبود بخشید. به طور خاص، مایه تلقیح متشکل از R. intraradices و F. mossae تولید گل و عملکرد زعفران را افزایش داد. R. intraradices به تنهایی فعالیت آنتی‌اکسیدانی ادویه و محتوای ترکیبات زیست‌فعال مانند پیکروکروسین، کروسین II و کوئرسترین را افزایش داد. از آنجا که زعفران گران‌قیمت‌ترین ادویه جهان است، افزایش عملکرد و کیفیت به دست آمده با استفاده از AMF نشان می‌دهد که مزارع در مناطق حاشیه‌ای مانند سایت‌های آلپ می‌توانند با تلقیح مزارع زعفران با مایکوریز آربوسکولار، سودآوری را افزایش دهند.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) establish mutualistic symbiotic associations with plant roots and act as biofertilizers by enhancing plant nutrient and water uptake. Moreover, AMF colonization may influence the biosynthesis of plant bioactive compounds in medicinal and aromatic plants. There is limited information on AMF associations with Crocus sativus L. (saffron) roots and their effect on crop performances and spice quality. In the present work we verified the efficiency of root mycorrhization in potted conditions, and then we evaluated the yield and quality of the saffron produced in two Alpine sites during two cultivation cycles with the application of AMF. Two inocula were applied, either a single-species (Rhizophagus intraradices) or a multispecies mixture (R. intraradices and Funneliformis mossae). The trial conducted in potted conditions confirmed that both AMF commercial inocula established symbiotic relationships with saffron roots. The multispecies inoculation yielded the highest content of arbuscules in colonized portions of the root (100%), while the single-species was slightly less (82.9%) and no AMF were recorded in untreated control corms. In open-field conditions, AMF colonization of the root systems, flower production, and saffron yields were monitored, and bioactive compounds contents and antioxidant activity in the dried spice were analyzed using spectrophotometry and high performance liquid chromatography. Overall, the saffron produced was high quality (ISO category) and had high contents of bioactive compounds, with very high total polyphenol content and elevated antioxidant activity. The use of arbuscular mycorrhizal symbionts as biostimulants positively affected saffron cultivation, improving the crop performances and the content of important nutraceutical compounds. In particular, the inoculum composed by R. intraradices and F. mossae increased flower production and the saffron yield. R. intraradices alone enhanced the spice antioxidant activity and the content of bioactive compounds such as picrocrocin, crocin II, and quercitrin. Since saffron is the world’s highest priced spice, the increases in yield and quality obtained using AMF suggests that farms in marginal areas such as alpine sites can increase profitability by inoculating saffron fields with arbuscular mycorrhiza.