نقش متابولومیکس در درک عمیق از تنوع متابولیتی زعفران (Crocus sativus L.) و کاربرد آن در اصلاح نباتات

این پژوهش با هدف بررسی نقش متابولومیکس در درک عمیق از تنوع متابولیتی گیاه زعفران (Crocus sativus L.) و کاربرد آن در اصلاح نباتات، در قالب یک مقاله مروری انجام شد. مطالعات متابولومیکس زعفران عمدتاً بر پایه تکنیک‌های طیف‌سنجی جرمی و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای استوار است. در این مطالعات، ابتدا نمونه‌های زعفران پس از آماده‌سازی مناسب (مانند استخراج با حلال‌های مختلف، خالص‌سازی و غنی‌سازی) تحت آنالیز قرار می‌گیرند. سپس، داده‌های حاصل از دستگاه‌های طیف‌سنجی با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی پردازش و تحلیل می‌شوند. از جمله روش‌های متداول در متابولومیکس زعفران می‌توان به کروماتوگرافی مایع با عملکرد فوق‌العاده کوپل‌شده با طیف‌سنجی جرمی با وضوح بالا (UHPLC-QTOF-MS)، کروماتوگرافی گازی-طیف‌سنجی جرمی (GC-MS) و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) اشاره کرد.

این روش‌ها امکان شناسایی و کمی‌سازی هزاران متابولیت مختلف در زعفران را فراهم می‌آورند. با این حال، یک چالش مهم در مطالعات متابولومیکس زعفران، کمبود پایگاه‌داده‌های جامع برای شناسایی دقیق متابولیت‌های ناشناخته است. علاوه بر این، انتخاب روش مناسب برای آماده‌سازی نمونه و پارامترهای دستگاهی تاثیر قابل‌توجهی بر نتایج حاصل از این مطالعات دارد. در سال‌های اخیر، تلاش‌های زیادی برای توسعه روش‌های جدید و بهبود روش‌های موجود در متابولومیکس زعفران انجام شده است. به‌عنوان مثال، استفاده از نرم‌افزارهای بیوانفورماتیک پیشرفته برای تحلیل داده‌های پیچیده متابولومیکی و ادغام داده‌های متابولومیکی با داده‌های حاصل از سایر تکنیک‌های اومیکس (مانند ژنومیکس و ترانسکریپتومیکس) از جمله این تلاش‌ها است.

This review study aims to investigate the role of metabolomics in understanding the metabolite diversity of saffron (Crocus sativus L.) and its applications in plant breeding. Saffron metabolomics studies primarily rely on mass spectrometry and nuclear magnetic resonance techniques. In these studies, saffron samples are first prepared (e.g., through solvent extraction, purification, and enrichment) and then analyzed. The data obtained from spectrometry devices are processed and analyzed using specialized software. Common methods in saffron metabolomics include ultra-high-performance liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry (UHPLC-QTOF-MS), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and nuclear magnetic resonance (NMR).

These methods enable the identification and quantification of thousands of different metabolites in saffron. However, a significant challenge in saffron metabolomics is the lack of comprehensive databases for accurately identifying unknown metabolites. Additionally, the choice of sample preparation methods and instrument parameters significantly impacts the results. In recent years, significant efforts have been made to develop new methods and improve existing ones in saffron metabolomics. For instance, the use of advanced bioinformatics software for analyzing complex metabolomic data and integrating metabolomic data with other omics techniques (e.g., genomics and transcriptomics) are among these efforts.