اثرات تیمار نوری تکمیلی بر زعفران: تجزیه و تحلیل‌های یکپارچه فیزیولوژیکی، متابولومیک و رونوشت‌برداری

پیشینه: زعفران (Crocus sativus L.) یک گل چند ساله و پیازدار است که کلاله آن یکی از ارزشمندترین ادویه‌ها، داروهای گیاهی و رنگ‌ها است. در این مطالعه، از نورهای LED سفید، قرمز و آبی برای افزایش دوره نوری در شروع و پایان روز در طول مرحله کشت زعفران در فضای بسته استفاده شد. ما رشد و گلدهی زعفران را با استفاده از آنالیزهای متابولومیک و ترانسکریپتوم غیرهدف بررسی کردیم تا شار و تجمع متابولیت‌ها از کلاله را تحت تیمارهای نوری مختلف تعیین کنیم. نتایج: نتایج نشان داد که نورهای قرمز و سفید مکمل هر دو تجمع جرم خشک در کلاله را افزایش می‌دهند و ظاهر بهینه با استفاده از نور سفید حاصل می‌شود.

نور سفید مکمل گلدهی زعفران را افزایش می‌دهد، در حالی که نور آبی مکمل آن را به تأخیر می‌اندازد. نور آبی مکمل تجمع کروسین-1 و کروسین-3 را افزایش می‌دهد، در حالی که نور قرمز مکمل تجمع کروسین-2 را افزایش می‌دهد. تجزیه و تحلیل بیان ژن‌های کلیدی و همبستگی آنها با متابولیت‌های مرتبط با کروسین ممکن است اطلاعات مفیدی را برای غربالگری ژن‌های عملکردی دخیل در سنتز کروسین ارائه دهد. نتیجه‌گیری: این مطالعه اطلاعات مفیدی را برای کاربرد آینده نور LED جهت بهبود فناوری کاشت، کیفیت و عملکرد زعفران ارائه می‌دهد و اطلاعات مولکولی اساسی را برای تحقیقات بیشتر آشکار می‌کند.

Background: Saffron (Crocus sativus L.) is a perennial, bulbous flower whose stigma is one of the most valuable spices, herbal medicines, and dyes. In this study, white, red, and blue LED lights were applied to extend the photoperiod at the start and end of the day during the indoor stage of saffron cultivation. We investigated saffron growth and flowering using non-target metabolomic and transcriptome analyses to determine the flux and accumulation of metabolites from the stigma under different light treatments.

Results: The results revealed that supplemental red and white lights both promoted dry mass accumulation in the stigma, with the optimal appearance achieved using white light. Supplemental white light promoted saffron flowering, whereas supplemental blue light delayed it. Supplemental blue light promoted crocin-1 and crocin-3 accumulation, whereas supplemental red light promoted crocin-2 accumulation. Expression analysis of key genes and their correlations with crocin-related metabolites may provide useful information for screening functional genes involved in crocin synthesis.

Conclusions: This study provides useful information for future application of LED light to improve the planting technology, quality, and yield of saffron, and reveals underlying molecular information for the further research.