نور آبی تک رنگ با افزایش بیان ژن‌های مسیر بیوسنتزی اساسی در زعفران (Crocus sativus L.) باعث افزایش محتوای کروسین و پیکروکروسین می‌شود.

کیفیت زعفران با محتوای سه آپوکاروتنوئید، شامل کروسین، پیکروکروسین و سافرانال، تعیین می‌شود که به زعفران اهمیت آشپزی، صنعتی و پزشکی می‌دهد. سطح این متابولیت‌های ثانویه نیز تحت تأثیر عوامل محیطی مانند نور قرار می‌گیرد که نقش محوری در تنظیم مسیرهای سیگنالینگ گیاهان دارند. در این مطالعه، ما اثرات نسبت‌های مختلف نور آبی (B) به قرمز (R) و سفید (W) را بر پاسخ‌های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی زعفران در مرحله گلدهی بررسی کردیم. خواص مورفولوژیکی گل‌ها در گیاهانی که تحت نور تک رنگ B رشد یافته بودند، بهبود یافت. بالاترین محتوای کل کاروتنوئیدها، آنتوسیانین‌ها و فلاونوئیدها در گیاهانی که تحت نسبت بالایی از نور B رشد یافته بودند، شناسایی شد. بالاترین محتوای کروسین، به ویژه ایزومر استر ترانس کروستین، در گیاهان رشد یافته در نور تک رنگ B ثبت شد. با این حال، بالاترین محتوای پیکروکروسین در هر دو گیاه رشد یافته در نور تک رنگ R و B بود. بیشترین میزان سافرانال در گیاهانی که تحت نسبت بالایی از نور R رشد یافته بودند، مشاهده شد. تجزیه و تحلیل رونوشت مسیرهای متابولیسم ثانویه نشان داد که سطح رونوشت ژن‌ها با محتوای متابولیت‌های هدف همبستگی بالایی دارد. نور تک‌رنگ B بیان ژن‌های دخیل در تولید کروسین (CsCCD2، CsALDH31l و CsUGT2) را افزایش داد. با این حال، بیان CsUGT709G1 که در مسیرهای پیکروکروسین و سافرانال نقش دارد، در گیاهانی که تحت نسبت بالایی از نور R و نور W رشد یافته بودند، افزایش یافت. در نتیجه، نور تک‌رنگ B میزان گلدهی، کروسین (استر ترانس کروستین) و میزان پیکروکروسین را افزایش می‌دهد که در نتیجه کمیت و کیفیت محصولات زعفران را در شرایط کنترل‌شده افزایش می‌دهد.

Saffron quality is determined by the content of three apocarotenoids, including crocin, picrocrocin, and safranal, giving saffron culinary, industrial, and medical importance. The level of these secondary metabolites is also affected by environmental factors such as light, which play a pivotal role in regulating plants’ signaling pathways. In this study, we investigated the effects of different ratios of blue (B) to red (R) and white (W) light on physiological, biochemical, and molecular responses of saffron in the flowering stage. Flowers’ morphological properties were improved in plants grown under monochromatic B light. The highest content of total carotenoids, anthocyanins, and flavonoids was detected in plants grown under a high proportion of B light. The highest crocin content, especially the trans-crocetin ester isomer, was recorded in monochromatic B light-grown plants. However, the highest picrocrocin content was in both monochromatic R- and B light-grown plants. The highest safranal content was detected in plants grown under a high proportion of R light. Transcriptome analysis of secondary metabolism pathways showed that the transcript level of the genes was highly correlated with the content of the target metabolites. Monochromatic B light upregulated the expression of genes involved in crocin production (CsCCD2, CsALDH31l, and CsUGT2). However, the expression of CsUGT709G1, which is involved in picrocrocin and safranal pathways, was upregulated in plants grown under a high ratio of R light and W lights. In conclusion, monochromatic B light enhances the flowering rate, crocin (trans-crocetin ester), and picrocrocin content, which increases the quantity and quality of saffron products under controlled conditions.