قارچ‌های میکوریزای آربوکسولار عملکرد محصول و پروفایل متابولیک زعفران را در کشت بدون خاک تعدیل می‌کنند

زعفران (Crocus sativus L.) در سراسر جهان کشت می‌شود. کلاله‌های آن گران‌ترین ادویه را تشکیل می‌دهند و حاوی ترکیبات زیست‌فعال مفید برای سلامت انسان هستند. کشت زعفران معمولاً در مزارع باز انجام می‌شود و عملکرد ادویه می‌تواند به شدت متغیر باشد، از 0.15 تا 1.5 گرم در متر مربع، بسته به چندین عامل زراعی و اقلیمی. در این مطالعه، ما کشت زعفران را در سیستم‌های بدون خاک ارزیابی کردیم، جایی که گیاهان می‌توانند از منابع غنی مواد مغذی بدون رقابت با عوامل بیماری‌زا یا استرس‌های مرتبط با تعامل خاک-مغذی بهره‌مند شوند. علاوه بر این، از آنجا که جذب مواد مغذی و آب توسط گیاه می‌تواند با همزیستی با قارچ‌های میکوریزای آربوسکولار (AMF) افزایش یابد، ما همچنین دو نوع تلقیح را آزمایش کردیم: یک گونه منفرد (Rhizophagus intraradices) یا مخلوطی از R. intraradices و Funneliformis mosseae. پس از یک دوره کشت، عملکرد ادویه، کیفیت (دسته‌بندی ISO)، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و محتوای ترکیبات زیست‌فعال زعفران تولید شده در سیستم‌های بدون خاک و اثر تلقیح‌های AMF اعمال شده را ارزیابی کردیم.بازده ادویه در سیستم‌های بدون خاک (۰.۵۵ گرم در متر مربع) به طور متوسط با مقدار تولید شده در کشت در فضای باز مشابه بود، در حالی که محتوای چندین ترکیب مفید برای سلامتی، مانند پلی‌فنول‌ها، آنتوسیانین‌ها، ویتامین C و فعالیت آنتی‌اکسیدانی بالاتر نشان داد. همزیستی AMF با ریشه‌های زعفران توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری تأیید شد. غده‌های تلقیح شده غده‌های جانشین بزرگ‌تری نشان دادند (+۵۰٪ تقریباً). غده‌هایی که با R. intraradices تلقیح شده بودند، در مقایسه با آن‌هایی که با مخلوط تلقیح شده بودند، از نظر کیفیت ادویه (+۹۰٪ تقریباً) و فعالیت آنتی‌اکسیدانی (+۸۸٪ تقریباً) عملکرد بهتری داشتند. از سوی دیگر، مخلوط R. intraradices و F. mosseae محتوای پلی‌فنول را افزایش داد (+۳۴۳٪ تقریباً). بنابراین، سیستم‌های بدون خاک به عنوان یک استراتژی مؤثر کشت برای تولید زعفران با کیفیت بالا به نظر می‌رسند. مزایای بیشتری را می‌توان با استفاده از محرک‌های زیستی مبتنی بر AMF هدفمند به دست آورد.

Saffron (Crocus sativus L.) is cultivated worldwide. Its stigmas represent the highest-priced spice and contain bioactive compounds beneficial for human health. Saffron cultivation commonly occurs in open field, and spice yield can vary greatly, from 0.15 to 1.5 g m−2 , based on several agronomic and climatic factors. In this study, we evaluated saffron cultivation in soilless systems, where plants can benefit from a wealth of nutrients without competition with pathogens or stresses related to nutrient-soil interaction. In addition, as plant nutrient and water uptake can be enhanced by the symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), we also tested two inocula: a single species (Rhizophagus intraradices) or a mixture of R. intraradices and Funneliformis mosseae. After one cultivation cycle, we evaluated the spice yield, quality (ISO category), antioxidant activity, and bioactive compound contents of saffron produced in soilless systems and the effect of the applied AMF inocula. Spice yield in soilless systems (0.55 g m−2 ) was on average with that produced in open field, while presented a superior content of several health-promoting compounds, such as polyphenols, anthocyanins, vitamin C, and elevated antioxidant activity. The AMF symbiosis with saffron roots was verified by light and transmission electron microscopy. Inoculated corms showed larger replacement corms (+50% ca.). Corms inoculated with R. intraradices performed better than those inoculated with the mix in terms of spice quality (+90% ca.) and antioxidant activity (+88% ca.). Conversely, the mixture of R. intraradices and F. mosseae increased the polyphenol content (+343% ca.). Thus, soilless systems appeared as an effective alternative cultivation strategy for the production of high quality saffron. Further benefits can be obtained by the application of targeted AMF-based biostimulants.