مهندسی متابولیک آندوسپرم برنج برای بیوسنتز کروسین

کروسین‌ها، به عنوان ترکیبات فعال اصلی در گیاه *Crocus sativus* (زعفران)، دارای خواص ضدالتهابی، آنتی‌اکسیدانی، کاهنده چربی و قند خون و همچنین ضدتوموری هستند. با توجه به شرایط دشوار کشت و بازده محدود این گیاه، بررسی روش‌های جایگزین و پایدار برای تولید کروسین ضروری است. در این مطالعه، با بیان هشت ژنِ مسیر سنتز کروسین در آندوسپرم برنج، یک منبع جدید ژرم‌پلاسم برنج با نام «برنج کروسین‌دار» (crocin rice) ایجاد شد. میزان کروسین در دانه‌های این برنج به ۹٫۲۵ میکروگرم در هر گرم وزن خشک می‌رسید و این محصول همچنین سرشار از انواع کاروتنوئیدها، از جمله آلفا-کاروتن، لوتئین و ویولاکسانتین بود. بیان ژن‌های خارجی تأثیری بر رشد طبیعی یا ساختار تغذیه‌ای اصلی برنج نداشت. آزمایش‌های تغذیه‌ای روی موش‌ها نشان داد که برنج کروسین‌دار می‌تواند آسیب کبدی ناشی از لیپوپلی‌ساکارید را به‌طور مؤثری کاهش دهد. این برنج با برخورداری از مزایای درمانی مکمل، می‌تواند برای بهبود تغذیه و سلامت انسان مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، کالوس برنج نیز توانایی سنتز کروسین را از خود نشان داد که می‌تواند به عنوان جایگزینی بالقوه برای گیاه *Crocus sativus* جهت رفع کمبود منابع عمل کند.

Crocins, the main active ingredients in Crocus sativus, have anti-inflammatory, antioxidant, hypolipidemic, hypoglycemic, and antitumor properties. Due to the harsh growing conditions and the limited yield of C. sativus, sustainable alternative methods for crocin production need to be explored. In this study, a new rice germplasm resource, “crocin rice”, was developed by expressing eight genes of the crocin synthesis pathway in rice endosperm. The content of crocins in rice seeds was up to 9.25 μg/g dry weight, and it was also rich in a variety of carotenoids, including α-carotene, lutein, and violaxanthin. The expression of exogenous genes did not affect normal growth or the major nutritional structure of rice. Feeding experiments on mice showed that crocin rice could effectively reduce lipopolysaccharide-induced liver injury. With the adjuvant therapeutic benefits, crocin rice could be used to improve human nutrition and health. In addition, rice callus also showed the ability to synthesize crocins, which could serve as a potential substitute for C. sativus to alleviate resource shortage.