Revealing molecular adaptive response in maize (Zea mays L.) under nitrogen starvation stress in low fertile sandy soil.

الكشف عن الاستجابة الجزيئية لتأقلم نبات الذرة تحت إجهاد نقص عنصر النتروجين في التربة الرملية منخفضة الخصوبة.

يعد تطوير هجن ذرة ذات مرونة بيئية تحت تأثير إجهاد نقص عنصر النتروجين بالتربة إستراتيجية مستدامة من اجل خفض تكلفة الأسمدة النيتروجينية وكذلك تلوث كل من التربة والهواء بالبيئة الزراعية المصرية. في هذا العمل البحثي تم التقييم الظاهري لعدد اثنا عشر هجين ذرة مصري الإجهاد نقص عنصر النتروجين بالتربة وبناء على ذلك تم اختيار اربعة هجن ذات استجابات متباينة وهم الهجن الفردية 128 و 130 لتمثل الأقل تأثرا (الأكثر تحملا والهجن الثلاثية 321 و 360 لتمثل الأشد ضررا نتيجة الغياب الكامل لعنصر النتروجين بالتربة. في حالة الحرمان التام للتسميد النتروجيني لمدة ثلاثة أشهر لوحظ ان الوزن الجاف لكل من السيقان والجذور تأثرا سلبا في كل الهجن المختبرة، وقد كان التأثير الأقل بشكل معنوي في حالة الهجين الفردي 130 ليكون %71% و 54% ، على التوالي. أما في حالة الجذور، فأن مساحة القطاع العرضي للجذر تأثرت سلباً بنسبة %64 و 61% في حالة كل من الهجين الثلاثي 360 و 321 ، ولكن تلك النسب كانت %50 و 31% فقط في حالة كل من الهجين الأحادي 128 و 130، على التوالي. وفي حالة كمية الكلوروفيل الكلي وجد انها في حالة الهجين الفردي 130 الأقل تضررا كانت تقريبا 2 ميليجرام لكل جرام وزن طازج، أما في حالة الهجين الثلاثي الأكثر تضررا) فقد كانت 0,97 ميللجرام لكل جرام وزن طازج تحت تأثير إجهاد النتروجين بالتربة. تم قياس التعبير الجيني الكمي لعدد من الجينات المرتبطة بتأقلم نبات الذرة تحت تأثير اجهاد النقص التام للتسميد النتروجيني بالتربة الرملية منخفضة الخصوبة بالنسبة للجينات 1 Catalase, Nitrate transferase و Endochitenase كان التعبير الجيني أكبر بشكل معنوي في أوراق كل من الهجين الفردي 128 و 130 ولكن كان التعبير الكمي للجين 2.3 High affinity transporter أقل فيهما مقارنة بالهجن الثلاثية 321 و 360 الأشد تضررا). [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Developing maize genotypes with better resilience to nitrogen (N) starvation is a promising sustainable strategy for minimizing both nitrogen fertilizers cost and nitrogen pollution in water and air within the Egyptian agroecosystem. In this work, we examined 12 different Egyptian maize hybrids in terms of phenotypical response to prolonged nitrogen starvation. Subsequently, 4 maize hybrids were selected to represent moresensitive (TWC 360 and TWC 321) and less-sensitive (SC 128 and SC 130) responses to severe N deficiency in soil for further phenotypical, biochemical, and molecular examination. The applied nitrogen (N) starvation, achieved by completely preventing N fertilization in sandy soil for three months, significantly reduced both shoot dry weight (SDW) and root dry weight (RDW). SC 130 exhibited the lowest reduction ratio at 71% and 54%, respectively. Regarding root traits, the cross-section area (CSA) was dramatically diminished due to N starvation, with a reduction ratio of 64% and 61% in TWC 360 and TWC 321 (more sensitive), and 50% and 33% in SC 128 and SC 130 (less sensitive), respectively. The applied nitrogen starvation stress significantly reduced total chlorophyll content, with SC 130 showing the highest level (2.05 mg chlorophyll/g FW) compared to 0.97 mg chlorophyll/g FW in TWC 360. For the quantitative gene expression profile of several nitrogen stress marker genes, catalase, basic endochitinase, and nitrate transferase one genes were significantly upregulated in the less sensitive hybrids SC 128 and SC 130 leaves. On the other hand, the high-affinity transporter gene 2.3 was significantly reduced in the less sensitive hybrids TWC 360 and TWC 321. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Copyright of Egyptian Journal of Agricultural Research is the property of Egyptian National Agricultural Library (ENAL) and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.)