مداخلات برجسته بیوتکنولوژیکی در زعفران (Crocus sativus L.): منبع اصلی آپوکارتنوئیدهای زیست‌فعال

Crocus sativus (L.) به عنوان یکی از ادویه‌های باارزش که در سراسر جهان کشت می‌شود، شناخته می‌شود و به همین دلیل تحت بررسی روش‌های ژنومی قرار دارد که برای شناسایی، بیان و تنظیم ژن‌های کلیدی دخیل در توسعه گل و بیوسنتز آپوکاروتنوئیدهای آن استفاده شده‌اند. گل C. sativus حاوی بیش از ۱۵۰ ترکیب خوش‌بو و فرار است. این گل مقادیر قابل توجهی آپوکاروتنوئید تولید می‌کند، مانند کروکین، پیکروکروسین و سافرنال، که فعالیت‌های ضدسرطانی، نورون‌محافظتی، ضدالتهابی و قلب‌محافظتی گسترده‌ای از خود نشان می‌دهند. این آپوکاروتنوئیدها که دارای طیف وسیعی از فعالیت‌های دارویی هستند، برای صنایع غذایی و دارویی از اهمیت بالایی برخوردارند.پیشرفت‌ها در مداخلات زیست‌فناوری، مانند فناوری‌های ژنومی، ژنومیک عملکردی و مطالعات ترنسکریپتومیک، بیان ژن‌ها و/یا ساختار، عملکرد، تکامل، نقشه‌برداری و ویرایش ژن‌هایی که زیست‌سنتز آپوکاروتنوئید را رمزگذاری می‌کنند، را نشان داده و به بهبود ژنتیکی C. sativus به روشی کارآمد از طریق برنامه‌های اصلاح نژاد مولکولی کمک کرده است. کاربرد ابزارها و تکنیک‌های ژنومی، پرورش‌دهندگان C. sativus را به اتخاذ رویکردهای اصلاح دقیق تشویق کرده است. فصل حاضر تلاش می‌کند تا تحولات اخیر در تحقیقات مبتنی بر ژنتیک و ژنومیک انجام‌شده در C. sativus را بررسی کند تا مسیرهای زیست‌سنتزی متابولیت‌های ثانویه اصلی آن را درک کند.

Crocus sativus (L.) is considered to be one of the high-value spices cultivated around the globe, and hence is under scanner of the genomic approaches that have been used to study the identification, expression, and regulation of the key genes involved in its flower development and apocarotenoid biosynthesis. C. sativus flower contains in excess of 150 compounds of aromatic and vaporescent. It produces remarkable amounts of apocarotenoids, such as crocin, picrocrocin, and safranal, that exhibit a wide range of anticancer, neuroprotective, anti-inflammatory, and cardioprotective activities. These apocarotenoids displaying such a wide range of pharmacological activities are of huge interest to culinary and pharmaceutical industries. Advances in biotechnological interventions, like genomic technologies, functional genomics, and transcriptomics studies, have revealed the expression of genes and/or structure, function, evolution, mapping, and editing of genes encoding apocarotenoid biosynthesis and enabled C. sativus genetic improvements in an efficient way through molecular breeding programs. The application of genomic tools and techniques has encouraged C. sativus breeders to adopt precision breeding approaches. The present chapter attempts to traverse across the recent developments in genetics and genomics-based researches conducted in C. sativus to perceive the biosynthetic pathways of its major secondary metabolites.