تغییر متابولیک در قندها و اسیدهای آمینه، جوانه‌زنی در بنه زعفران را تنظیم می‌کند

زعفران یکی از گران‌ترین ادویه‌های جهان است. از آنجایی که این گیاه تریپلوئید است و میوز غیرمعمول است، نمی‌تواند مانند سایر گیاهان به صورت جنسی تکثیر شود؛ بلکه از طریق پیاز زیرزمینی (کُرْم) که می‌تواند دوره رکود خشک طولانی را قبل از جوانه‌زنی تحمل کند، به صورت رویشی تکثیر می‌شود. بنابراین، کُرْم‌ها برای تکثیر زعفران ضروری هستند. برای شناسایی و تحلیل متابولیت‌های شاخص مرتبط با فرآیند «رکود-جوانه‌زنی»، پروفایل‌سنجی غیرهدفمند GC-MS در مراحل مختلف رشد کُرْم انجام شد. پروفایل‌سنجی مقایسه‌ای متابولیت‌ها، تفاوت‌هایی را در مراحل مختلف نشان داد، همانطور که از الگوهای خوشه‌ای متفاوت متابولیت‌ها در تحلیل‌های PCA و PLS-DA مشهود بود. تحلیل همبستگی، وابستگی متقابل متابولیت‌های منفرد و مسیرهای متابولیک را آشکار ساخت. در آغاز مرحله ۲ که با شروع و تمایز پرایموردیاهای برگ مشخص می‌شود، یک جهش از رکود به متابولیسم فعال رخ داد، که از افزایش فراوانی قندها و سایر متابولیت‌های دخیل در چرخه تری‌کربوکسیلیک اسید، مسیرهای گلیکولیتیک، اسید آمینه و اسید چرب استنباط شد. این تغییرات به جوانه‌زنی و رشد رویشی کُرْم کمک می‌کنند. مطالعه حاضر بینش‌های جدیدی در مورد ترکیب کُرْم زعفران و تغییرات متابولیتی مرتبط با مراحل مختلف رشد کُرْم ارائه می‌دهد و ممکن است راه را برای دستیابی به بهبودهای زراعی در این ادویه با اهمیت اقتصادی هموار سازد.

Saffron is one of the most expensive spices of the world. Since this spice is triploid and meiosis is unusual, it cannot reproduce sexually like other plants; rather, it is propagated vegetatively via an underground corm, which can withstand a long dry dormant period before sprouting. Thus, corms are indispensable to saffron propagation. To identify and analyse signature metabolites associated with the ‘dormancy-sprouting’ process, non-targeted GC-MS was performed at different stages of corm development. Comparative metabolite profiling reflected dissimilar profiles among the stages as portrayed by differential cluster patterns of metabolites in the PCA and PLS-DA analysis. Correlation analysis revealed the interdependencies of individual metabolites and metabolic pathway. At the onset of stage 2, characterized by the initiation and differentiation of leaf primordia, a shift from dormancy to active metabolism occurred as derived from the increased abundance of sugars and other metabolites involved in the tricarboxylic acid cycle, glycolytic, amino acid and fatty acid pathways. These changes contribute to sprouting and vegetative growth of the corm. The present study provides new insights into saffron corm composition and metabolite changes associated with various stages of corm development and may pave the way for achieving agronomical improvements in this economically important spice.