پیچیدگی‌های میکروبیوم ریزوسفر مؤثر بر کیفیت زعفران (Crocus sativus)

زعفران (کلاله خشک شده زعفران) یک محصول معطر متعلق به خانواده زنبقیان است. میکروارگانیسم‌های موجود در خاک از عوامل اصلی مؤثر بر تولید و کیفیت زعفران هستند. ما با استفاده از رویکرد متاژنومیک، روابط میکروبی بین ریزوسفر زعفران و شاخص‌های کیفی زعفران (کروسین، پیکروکروسین و سافرانال) را بررسی کرده‌ایم. مشخص شد که با وجود شرایط آب و هوایی مشابه، کیفیت زعفران در یک منطقه بالاتر از سایر مناطق است. این امر می‌تواند به میکروب‌های مختلف در ناحیه ریشه یا لایه ریزوسفر مربوط باشد. هدف، بررسی و مقایسه ریزوسفر میکروبیوم خاک در مقایسه با سایر مناطق و در نتیجه شناسایی میکروبیوم مؤثر بر کیفیت زعفران بود. در این تحقیق، ابتدا از خاک ریزوسفر مناطق مختلف در قائن (ایران)، مرکز زعفران با کیفیت بالا، در زمان برداشت نمونه‌برداری شد. در مرحله بعد، DNA خاک استخراج شد و توالی ژن 16srRNA هر نمونه بر اساس روش RNA-Seq شناسایی شد. در نهایت، میکروبیوم نمونه‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که باکتری‌های مفیدی مانند کوزاکونیا، انتروباکتر، سالمونلا، پلزیوموناس، پاستورلا، لاکتوکوکوس و میتسواریا تأثیر قابل توجهی در افزایش کیفیت زعفران دارند. چنین باکتری‌هایی که بر کیفیت زعفران تأثیر می‌گذارند، منبع کربن، تثبیت نیتروژن، سنتز اکسین، تولید فسفات محلول، تولید گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA)، افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و افزایش محرک‌های رشد گیاه را افزایش می‌دهند و می‌توانند کیفیت زعفران را بهبود بخشند.

Saffron (dried stigmas of Crocus sativus) is an aromatic crop belonging to Iridaceae family. The microorganisms in soil are main factors affecting the production and quality of Crocus sativus. We have studied the microbial relationships between Saffron rhizosphere and quality indices of Crocus sativus (crocin, picrocrocin, and safranal) using a Metagenomic approach. It was found that despite the similar climatic conditions, the quality of Saffron in a region is higher than other regions. This can be related to different microbes in root zone or rhizosphere layer. The purpose was to investigate and compare soil microbiome rhizosphere compared to other regions, as a result, to identify the microbiome affecting the quality of Saffron. In this research, rhizosphere soil of different regions in Ghayen(Iran), the center of high quality Saffron, was firstly sampled during harvesting time. In the next step, soil DNA was extracted, and the 16srRNA gene sequence of each sample was identified based on the RNA-Seq method; finally, the microbiome of the samples was analyzed. The results indicated that beneficial bacteria such as Kosakonia, Enterobacter, Salmonella, Plesiomonas, Pasteurella, Lactococcus, and Mitsuaria have a significant impact on increasing Saffron quality. Such bacteria, which affect the quality of Crocus sativus, increase carbon source, nitrogen fixation, auxin synthesis, dissolved phosphate production, γ-Aminobutyric acid (GABA) production, increase the activity of antioxidant enzymes and increase plant growth stimulants; and can improve the quality of Saffron.