زعفران (کروکوس ساتیوس L.): فیتوشیمی، اهمیت درمانی و زیست‌شناسی مبتنی بر اومیکس

Crocus sativus L. (زعفران) یک گیاه دارویی و معطر با اهمیت اقتصادی است. زعفران با نام “ادویه طلایی” شناخته می‌شود و گران‌ترین ادویه جهان است (۳۰,۰۰۰ یورو در هر کیلوگرم) که از خامه‌های خشک آن به دست می‌آید. هر خامه حدود ۲ میلی‌گرم وزن دارد، بنابراین برای تولید ۱ کیلوگرم زعفران تقریباً ۱۵۰,۰۰۰ گل نیاز است. در هند، زعفران در دره کشمیر در زمین‌های مرتفع (“کاروها” با ارتفاع ۱۵۸۵۱۶۷۷ متر بالاتر از سطح دریا) و منطقه کیشتوار ایالت جامو و کشمیر کشت می‌شود.

اجزای اصلی خامه زعفران شامل آپوکروتنوئیدها مانند پیکروکرین (مسئول طعم تلخ)، کروکین، کروستین (مسئول رنگ طبیعی روشن) و مفزای عطرآور سافرنال است که در بین بیش از ۱۵۰ ترکیب فرار و عطری، به رنگ، طعم تلخ و عطر مخصوص زعفران کمک می‌کنند.ترپنوئیدها (ساپونین‌ها) در غده‌های زیرزمینی و فلاونوئیدها (مشتقات گلیکوزیدی کوئرستین و کامفرول) در گل‌ها وجود دارند. در حال حاضر، توالی کامل ژنوم Crocus sativus در دسترس نیست، اما ترنسکریپتوم آن دیدگاه عمیق‌تری نسبت به ژن‌های مسیرهای بیوسنتز آپوکروتنوئید و کاروتنوئید ارائه می‌دهد و همچنین بینش‌هایی نسبت به متاژنوم گیاه که هنوز بررسی نشده است، فراهم می‌کند.

این فصل نگاهی اجمالی به وضعیت فعلی، منشاء، تاریخچه، پراکندگی، تولید، کاربردهای سنتی، فیتوشیمی، داروشناسی زعفران و پیشرفت‌های حاصل‌شده در ژنومیک، متابولومیک، ترنسکریپتومیک، متاژنومیک، بیوانفورماتیک، می‌رنامیک و غیره Crocus sativus ارائه خواهد کرد، در حالی که رویکرد یکپارچه اُمیکس آن چارچوب مفیدی را فراهم می‌کند تا هم‌افزایی‌ها برای کسب بینش در زیست‌شناسی سیستماتیک و جامع زعفران بررسی شود و پیشرفت‌های ژنتیکی آینده آن می‌تواند از طریق ویرایش ژنوم و مهندسی ژنوم (با استفاده از CRISPR-Cas) ژن‌های هدف اعمال شود.

“Crocus sativus L. (Saffron) is an economically vital medicinal and aromatic plant. Saffron is known as the “Golden Condiment” being the world’s highest priced spice (€30,000 /kg) which is derived from its dry stigmas. Each stigma weighs about 2 mg, therefore, approximately 150,000 flowers are required to produce 1 kg of saffron. In India, saffron is cultivated in Kashmir valley on uplands (“Karewas” at an altitude of 15851677 m above sea level) and Kishtwar region of Jammu and Kashmir State.

The major components of Crocus sativus stigma are the apocarotenoids like, picrocrocin (responsible for bitter taste), crocin, crocetin (responsible for bright natural color), and the odor-active safranal, which among > 150 volatile and aroma-yielding compounds, contribute to the color, bitter flavor, and aroma so typical of saffron. The terpenoids (Saponins) are present in corms and flavonoids (glycosidic derivatives of quercetin and kaempferol) in flowers. Currently, whole genome sequence of Crocus sativus is lacking, but its transcriptome provides deeper insights into the genes of apocarotenoid and carotenoid biosynthetic pathways and yet explored, insights into the metagenome of the plant.

This chapter will present a glimpse of the current status, origin, history, distribution, production, folk uses, phytochemistry, therapeutics of saffron, and progress made in Crocus sativus genomics, metabolomics, transcriptomics, metagenomics, bioinformatics, miRNomics, etc., while their integratome omics approach will provide a useful framework in which synergies can be explored for gaining the insight into the systemic and comprehensive saffron biology and its future genetic progress can be employed by genome modification and genome engineering (through CRISPR-Cas) of target candidate genes.”