تجزیه و تحلیل متابولومیک مقایسه‌ای کلاله‌ها و گلبرگ‌ها در زعفران چینی (Crocus sativus) با استفاده از متابولومیک‌های هدفمند

کلاله‌های خشک‌شده زعفران (Crocus sativus) که معمولاً با نام زعفران شناخته می‌شوند، به دلیل ارزش غذایی بالا و فعالیت‌های بیولوژیکی مفید برای سلامتی، عمدتاً در سراسر جهان مصرف می‌شوند. زعفران دارای ارزش اقتصادی و دارویی مهمی است و بنابراین، سطح زیر کشت و تولید جهانی آن در حال افزایش است. گلبرگ‌ها که محصول جانبی کلاله‌ها هستند، در حال حاضر به طور کامل مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. ما متابولیت‌های بین کلاله‌ها و گلبرگ‌های زعفران (C. sativus) را با استفاده از یک روش متابولومیکس غیرهدفمند مقایسه کردیم. در مجموع، بیش از 800 متابولیت شناسایی و در 35 دسته طبقه‌بندی شدند، از جمله آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، اسیدهای آمینه و مشتقات، فنل‌ها و استرهای فنل، فنیل پروپانوئیدها، آسیل‌های چرب، استروئیدها و مشتقات استروئیدی، ویتامین‌ها و سایر متابولیت‌ها. ترکیب متابولیت در گلبرگ‌ها و کلاله‌ها اساساً مشابه بود. نتایج مطالعه نشان داد که گلبرگ‌ها حاوی فلاونوئیدها، آلکالوئیدها، کومارین‌ها و سایر اجزای دارویی و همچنین اسیدهای آمینه، کربوهیدرات‌ها، ویتامین‌ها و سایر اجزای تغذیه‌ای هستند. تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و تجزیه و تحلیل تشخیصی حداقل مربعات جزئی متعامد (OPLS-DA) برای غربالگری اجزای مختلف متابولیک انجام شد. در مجموع 339 متابولیت افتراقی شناسایی شد که 55 متابولیت افزایش بیان و 284 متابولیت کاهش بیان داشتند. متابولیت‌های افزایش بیان، شامل روتین، دلفینیدین-3-O-گلوکوزید، ایزوکوئرسیترین، سیرینگارزینول-دی-O-گلوکوزید، دی هیدروروبینتین، کوئرستین و گالوکاتچین، در گلبرگ‌ها شناسایی شدند. متابولیت‌های کاهش بیان عمدتاً گلوکوفرانگولین B، استووانیلون، دایدزین، گایاازولن، هیپوفورین، ایندولین-2-اون و سودویوریدین بودند. حاشیه‌نویسی KEGG و تجزیه و تحلیل غنی‌سازی متابولیت‌های افتراقی نشان داد که بیوسنتز فلاونوئید، بیوسنتز اسیدهای آمینه و متابولیسم آرژنین و پرولین مسیرهای اصلی تنظیم‌شده افتراقی بودند. در نتیجه، گلبرگ‌های C. sativus برای دارو و غذا ارزشمند هستند و پتانسیل کاربرد در زمینه‌های مختلفی مانند ادویه‌های طبیعی، لوازم آرایشی، نوشیدنی‌های سالم و صنایع محصولات بهداشتی طبیعی را دارند.

The dried stigmas of Crocus sativus, commonly known as saffron, are consumed largely worldwide because it is highly valuable in foods and has biological activities beneficial for health. Saffron has important economic and medicinal value, and thus, its planting area and global production are increasing. Petals, which are a by-product of the stigmas, have not been fully utilized at present. We compared the metabolites between the stigmas and petals of C. sativus using a nontargeted metabolomics method. In total, over 800 metabolites were detected and categorized into 35 classes, including alkaloids, flavonoids, amino acids and derivatives, phenols and phenol esters, phenylpropanoids, fatty acyls, steroids and steroid derivatives, vitamins, and other metabolites. The metabolite composition in the petals and stigmas was basically similar. The results of the study showed that the petals contained flavonoids, alkaloids, coumarins, and other medicinal components, as well as amino acids, carbohydrates, vitamins, and other nutritional components. A principal components analysis (PCA) and an orthogonal partial least-quares discriminant analysis (OPLS-DA) were performed to screen the different metabolic components. A total of 339 differential metabolites were identified, with 55 metabolites up-regulated and 284 down-regulated. The up-regulated metabolites, including rutin, delphinidin-3-O-glucoside, isoquercitrin, syringaresinol-di-O-glucoside, dihydrorobinetin, quercetin, and gallocatechin, were detected in the petals. The down-regulated metabolites were mainly glucofrangulin B, acetovanillone, daidzein, guaiazulene, hypaphorine, indolin-2-one, and pseudouridine. KEGG annotation and enrichment analyses of the differential metabolites revealed that flavonoid biosynthesis, amino acids biosynthesis, and arginine and proline metabolism were the main differentially regulated pathways. In conclusion, the petals of C. sativus are valuable for medicine and foods and have potential utility in multiple areas such as the natural spice, cosmetic, health drink, and natural health product industries.