بررسی آپوکاروتنوئیدها و ساختار ژن‌های مرتبط با سنتز آن‌ها در گونه‌های زعفران زراعی و وحشی با بهره‌گیری از HPLC و ابزار بیوانفورماتیک

زعفران زراعی (Crocus sativus L.) به‌واسطه وجود سه متابولیت کروسین، پیکروکروسین و سافرانال دارای ارزش اقتصادی بالایی است. دست­یابی به متابولیت­های مذکور به ویژه کروسین، در منابعی ‌غیر از زعفران زراعی رویکردی است که با وجود گونه‌های وحشی بومی در ایران اهمیت بسیاری دارد. در تحقیق حاضر کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) به‌عنوان ابزار مؤثر در شناخت سه متابولیت مذکور در دو گونه­ی‌ زعفران وحشی خزر (C. caspius) و زیبا (C. specious) در کنار گونه‌ی زراعی بکار گرفته شد. همچنین از ابزار بیوانفورماتیکی برای استخراج توالی نوکلئوتیدی، پروتئینی و پیش‌بینی ساختارهای پروتئینی ژن‌های درگیر در فرایند ساخت آپوکاروتنوئیدهای گفته‌شده به‌صورت In silico استفاده شد.

براساس نتایج به دست آمده، وجود کروسین در هر سه نمونه‌‌ی مورد مطالعه، با مقادیر متفاوت تأیید گردید. مقدار این متابولیت در گونه زراعی 76/26 درصد وزن خشک و در گونه­های وحشی زیبا و خزر به ترتیب  8/2 و  74/0 درصد تعیین شد. از طرفی میزان  پیکروکروسین و سافرانال در گونه‌ی زراعی به ترتیب 4/8 و 03/0 درصد بود، ولی در گونه‌های وحشی مورد مطالعه، مقادیر قابل تشخیصی از آپوکاروتنوئیدهای مذکور حاصل نشد. وجود کروسین در گونه‌های وحشی، امیدواری‌ برای انجام تحقیق و جستجوی بیشتر، برای یافتن مواد مؤثره و نیز اجرای برنامه‌های اصلاحی یا دست‌ورزی ژنتیکی را ایجاد کرده است.

Cultivated saffron (Crocus sativus L.) boasts remarkable commercial value due to its possessing three pivotal metabolites: crocin, picrocrocin, and safranal. The significance of obtaining these metabolites, particularly crocin, from sources other than cultivated saffron has grown substantially, primarily driven by native wild saffron species in Iran. In this ongoing study, High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) has been harnessed as a potent analytical tool for the identification of these metabolites in two wild saffron species, Khazar (C. caspius) and Ziba (C. specious), alongside the cultivated variety. Furthermore, bioinformatics tools have been employed to extract nucleotide and protein sequences, thereby facilitating the prediction of protein structures for genes integral to the biosynthesis process of these notable apocarotenoids in an in-silico manner.

The research findings have showcased the presence of crocin across all analyzed samples, albeit in varying quantities. Specifically, the crocin content in the cultivated saffron, Ziba, and Khazar species accounted for 26.76%, 2.8%, and 0.74% of dry weight matter, respectively. However, the amount of picrocrocin and safranal metabolites in cultivated species was 8.4 and 0.03 percent, respectively, but there were no detectable amounts of these apocarotenoids in the studied wild species. , The existence of crocin in wild species has made hope for conducting research and searching in wild species for these effective substances and implementing breeding programs or genetic manipulation for the mentioned species.