تحلیل ترنسکریپتوم آنزیم‌های جدیدی برای بیوسنتز آپو-کاروتنوئیدها در زعفران نشان می‌دهد و امکان ساخت مسیر سنتز کروستین در مخمر را فراهم می‌کند.

فعالیت‌های داروشناسی مؤثری دارند. با این حال، اطلاعات کمی درباره ژن‌های دقیق دخیل در بیوسنتز آپو-کاروتنوئید در زعفران و مکانیزم احتمالی تجمع خاص در پرچم وجود دارد. در این مطالعه، ما پرچم‌ها را در مراحل مختلف رشد جمع‌آوری کردیم تا تحلیل‌های ژنوم-رونویسی عمیق و متابولومیک پویایی انجام دهیم و مراحل کلیدی کاتالیزوری احتمالی در بیوسنتز آپو-کاروتنوئید در زعفران را کشف کنیم.در مجموع ۶۱٬۲۰۲ یونوژن به‌دست آمد و پس از تحلیل شبکه هم‌آرایی، ۲۸ تنظیم‌کننده و ۳۲ ژن فرضی کاروتنوژن شناسایی شدند. علاوه بر این، پیش‌بینی شد که ۱۵ ژن نامزد با تولید سافرنال و کروکین ارتباط نزدیکی دارند، که در میان آنها یک آلدهید دهیدروژناز (CsALDH3) تأیید شد که دی‌آلدهید کروسیتین را به کروسیتین اکسیده می‌کند و یک سویه مخمر تولیدکننده کروسیتین ایجاد شد. همچنین، یک مسیر شاخه‌ای جدید که تبدیل ژرانیل-ژرانیل پیروفسفات به کوپالول و انت-کائورن توسط سینتاز دی‌ترپن کلاس II CsCPS1 و سه سینتاز دی‌ترپن کلاس I CsEKL1/2/3 را کاتالیز می‌کند برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفت. چنین چشم‌انداز ژنی به آپو-کاروتنوئید، ویژگی‌های سنتزی و تنظیم‌کننده‌های بایوسنتز آپو-کاروتنوئید را روشن می‌کند و پایه‌ای برای درک عمیق سازوکار بایوسنتز و مهندسی متابولیک آپو-کاروتنوئیدها در گیاهان یا میکروب‌ها فراهم می‌سازد.

Crocus sativus is generally considered the source of saffron spice which is rich in apo-carotenoid compounds such as crocins, crocetin, picrocrocin, and safranal, which possess effective pharmacological activities. However, little is known about the exact genes involved in apo-carotenoid biosynthesis in saffron and the potential mechanism of specific accumulation in the stigma. In this study, we integrated stigmas at different developmental stages to perform in-depth transcriptome and dynamic metabolomic analyses to discover the potential key catalytic steps involved in apo-carotenoid biosynthesis in saffron. A total of 61 202 unigenes were obtained, and 28 regulators and 32 putative carotenogenic genes were captured after the co-expression network analysis. Moreover, 15 candidate genes were predicted to be closely related to safranal and crocin production, in which one aldehyde dehydrogenase (CsALDH3) was validated to oxidize crocetin dialdehyde into crocetin and a crocetin-producing yeast strain was created. In addition, a new branch pathway that catalyses the conversion of geranyl-geranyl pyrophosphate to copalol and ent-kaurene by the class II diterpene synthase CsCPS1 and three class I diterpene synthases CsEKL1/2/3 were investigated for the first time. Such gene to apo-carotenoid landscapes illuminate the synthetic characteristics and regulators of apo-carotenoid biosynthesis, laying the foundation for a deep understanding of the biosynthesis mechanism and metabolic engineering of apo-carotenoids in plants or microbes.