بیوسنتز آپوکاروتنوئیدهای غیر درون‌زا در گیاه تراریخته نیکوتیانا گلوکا

کروسین‌ها ترکیبات با ارزشی هستند که کاربردهای صنعتی و غذایی دارند. زعفران در حال حاضر منبع اصلی این رنگدانه‌های محلول است، اما قیمت بالای بازار آن مانع از استفاده آن در بخش‌هایی مانند داروسازی می‌شود. آنزیم‌های دخیل در تولید این ترکیبات در زعفران، بادله‌جا و گاردنیا شناسایی شده‌اند. در این مطالعه، آنزیم بادله‌جا، BdCCD4.1، به طور طبیعی در Nicotiana glauca، گونه‌ای از تنباکو با گلبرگ‌های دارای رنگدانه کاروتنوئید، بیان شد. لاین‌های تراریخته سطوح قابل توجهی از کروسین را در برگ‌ها و گلبرگ‌های خود تولید کردند. با این حال، تجمع کروسین‌ها به طور کلی در برگ‌ها بیشتر از گلبرگ‌ها بود و تقریباً به 302 میکروگرم در گرم وزن خشک رسید. تولید کروسین‌ها با کاهش سطح کاروتنوئیدهای درون‌زا، عمدتاً بتاکاروتن، مرتبط بود. پایداری کروسین‌ها در بافت‌های برگ و گلبرگ پس از سه سال نگهداری ارزیابی شد که نشان‌دهنده کاهش متوسط ​​۵۸.۰۶ ± ۲.۲۰٪ در گلبرگ‌ها و ۷۸.۳۷ ± ۵.۰۸٪ در برگ‌ها بود. این مطالعه استفاده از BdCCD4.1 را به عنوان ابزاری مؤثر برای تولید کروسین در N. glauca و چگونگی تأثیر مهم بافت بر پایداری متابولیت‌های با ارزش بالای تولید شده در طول نگهداری نشان می‌دهد.

Crocins are high-value compounds with industrial and food applications. Saffron is currently the main source of these soluble pigments, but its high market price hinders its use by sectors, such as pharmaceutics. Enzymes involved in the production of these compounds have been identified in saffron, Buddleja, and gardenia. In this study, the enzyme from Buddleja, BdCCD4.1, was constitutively expressed in Nicotiana glauca, a tobacco species with carotenoid-pigmented petals. The transgenic lines produced significant levels of crocins in their leaves and petals. However, the accumulation of crocins was, in general, higher in the leaves than in the petals, reaching almost 302 µg/g DW. The production of crocins was associated with decreased levels of endogenous carotenoids, mainly β-carotene. The stability of crocins in leaf and petal tissues was evaluated after three years of storage, showing an average reduction of 58.06 ± 2.20% in the petals, and 78.37 ± 5.08% in the leaves. This study illustrates the use of BdCCD4.1 as an effective tool for crocin production in N. glauca and how the tissue has an important impact on the stability of produced high-value metabolites during storage.