Published February 19, 2020 | Version v1
Publication Open

Impact of water deficit stress in maize: Phenology and yield components

Creators

  • 1. Birsa Agricultural University
  • 2. Indian Grassland and Fodder Research Institute
  • 3. Central Rice Research Institute

Description

Abstract Fifteen million farmers in India engaged in Maize cultivation. India would require 45 MMT of Maize by 2022. But, only 15% of cultivated area of maize is under irrigation and water shortage has been a challenge for sustainability of maize production. Water deficit stress (WDS) during pre-flowering and grain filling stages massively affects the plant performance due to imprecise traits function. Thus, the effect of WDS on non-drought tolerant (NDT) and drought tolerant (DT) maize lines were investigated. WDS increased the flowering days, days to maturity, anthesis silk interval, decreased the leaf number, abnormal expression of secondary stress responsive traits, loss of normal root architecture which overall lead to a reduction in GY/ha. WDS at flowering and grain filling stage leads to significant yield penalty especially in NDT lines than DT lines. The yield penalty was ranged from 34.28 to 66.15% in NDT and 38.48 to 55.95% in DT lines due to WDS. Using multiple statistics, traits which improve WDS tolerance in maize were identified viz; number of leaves, number of stomata on lower surface of leaf, leaf angle at ear forming node internodal length between 3 rd and 4 th leaf from top, flag leaf length, flag leaf width, ear per plants, leaf senescence, pollen stainability, root fresh weight and root length. These traits would help in trait specific breeding in maize for WDS tolerance.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة خمسة عشر مليون مزارع في الهند يعملون في زراعة الذرة. ستحتاج الهند إلى 45 مليون طن متري من الذرة بحلول عام 2022. ولكن 15 ٪ فقط من المساحة المزروعة من الذرة تخضع للري وشكل نقص المياه تحديًا لاستدامة إنتاج الذرة. يؤثر إجهاد نقص المياه (WDS) أثناء مراحل ما قبل الإزهار وتعبئة الحبوب بشكل كبير على أداء المصنع بسبب وظيفة السمات غير الدقيقة. وهكذا، تم التحقيق في تأثير WDS على خطوط الذرة غير المتسامحة مع الجفاف (NDT) والمتسامحة مع الجفاف (DT). زاد WDS من أيام الإزهار، والأيام حتى النضج، والفاصل الزمني للحرير المضاد، وانخفاض عدد الأوراق، والتعبير غير الطبيعي عن السمات الثانوية المستجيبة للإجهاد، وفقدان بنية الجذر الطبيعية التي تؤدي بشكل عام إلى انخفاض GY/ha. تؤدي WDS في مرحلة الإزهار وتعبئة الحبوب إلى عقوبة خضوع كبيرة خاصة في خطوط NDT أكثر من خطوط DT. وتراوحت عقوبة العائد من 34.28 إلى 66.15 ٪ في الاختبار غير التدميري و 38.48 إلى 55.95 ٪ في خطوط الاختبار غير التدميري بسبب WDS. باستخدام إحصائيات متعددة، تم تحديد السمات التي تعمل على تحسين تحمل WDS في الذرة، أي عدد الأوراق، وعدد الفوهات على السطح السفلي للورقة، وزاوية الورقة في العقدة المكونة للأذن بين 3 و 4 عشر ورقة من الأعلى، وطول ورقة العلم، وعرض ورقة العلم، والأذن لكل نبات، وشيخوخة الورقة، وقابلية تلطيخ حبوب اللقاح، ووزن الجذر الطازج وطول الجذر. ستساعد هذه السمات في التكاثر الخاص بالسمات في الذرة لتحمل WDS.

Translated Description (French)

Résumé Quinze millions d'agriculteurs en Inde pratiquent la culture du maïs. L'Inde aurait besoin de 45 MMT de maïs d'ici 2022. Mais, seulement 15% de la superficie cultivée de maïs est irriguée et la pénurie d'eau a été un défi pour la durabilité de la production de maïs. Le stress lié au déficit hydrique (SDH) pendant les étapes de pré-floraison et de remplissage des grains affecte massivement les performances de la plante en raison de la fonction imprécise des traits. Ainsi, l'effet de la WDS sur les lignées de maïs non tolérantes à la sécheresse (NDT) et tolérantes à la sécheresse (DT) a été étudié. WDS a augmenté les jours de floraison, les jours jusqu'à la maturité, l'intervalle entre les soies d'anthèse, a diminué le nombre de feuilles, l'expression anormale des traits sensibles au stress secondaire, la perte de l'architecture racinaire normale qui a globalement conduit à une réduction de GY/ha. Le WDS au stade de la floraison et du remplissage des grains entraîne une pénalité de rendement significative, en particulier dans les lignes NDT par rapport aux lignes DT. La pénalité de rendement était comprise entre 34,28 et 66,15 % dans les CND et entre 38,48 et 55,95 % dans les lignes DT en raison de la WDS. À l'aide de multiples statistiques, des traits qui améliorent la tolérance à la WDS chez le maïs ont été identifiés, à savoir : le nombre de feuilles, le nombre de stomates sur la surface inférieure de la feuille, l'angle de la feuille à la longueur internodale du nœud formant l'oreille entre la 3 ème et la 4 ème feuille à partir du haut, la longueur de la feuille du drapeau, la largeur de la feuille du drapeau, l'oreille par plante, la sénescence de la feuille, la tachabilité du pollen, le poids frais des racines et la longueur des racines. Ces traits aideraient à la sélection spécifique des traits chez le maïs pour la tolérance à la WDS.

Translated Description (Spanish)

Resumen Quince millones de agricultores en la India se dedicaron al cultivo de maíz. India requeriría 45 MMT de maíz para 2022. Sin embargo, solo el 15% de la superficie cultivada de maíz está bajo riego y la escasez de agua ha sido un desafío para la sostenibilidad de la producción de maíz. El estrés hídrico (SDH) durante las etapas de pre-floración y llenado de granos afecta masivamente el rendimiento de la planta debido a la función imprecisa de los rasgos. Por lo tanto, se investigó el efecto de WDS en líneas de maíz no tolerantes a la sequía (NDT) y tolerantes a la sequía (DT). WDS aumentó los días de floración, los días hasta la madurez, el intervalo de seda de antesis, disminuyó el número de hojas, la expresión anormal de rasgos secundarios de respuesta al estrés, la pérdida de la arquitectura radicular normal que en general conduce a una reducción en GY/ha. WDS en la etapa de floración y llenado de granos conduce a una penalización de rendimiento significativa, especialmente en las líneas NDT que en las líneas DT. La penalización de rendimiento varió de 34.28 a 66.15% en NDT y de 38.48 a 55.95% en líneas DT debido a WDS. Utilizando múltiples estadísticas, se identificaron rasgos que mejoran la tolerancia al SDB en el maíz, a saber: número de hojas, número de estomas en la superficie inferior de la hoja, ángulo de la hoja en la longitud internodal del nodo formador de la mazorca entre la tercera y la cuarta hoja desde la parte superior, longitud de la hoja bandera, ancho de la hoja bandera, mazorca por planta, senescencia de la hoja, capacidad de tinción del polen, peso fresco de la raíz y longitud de la raíz. Estos rasgos ayudarían en el mejoramiento específico de rasgos en el maíz para la tolerancia al SDB.

Files

s41598-020-59689-7.pdf.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0e760d40eaae9acd8fdddeff66a027d0
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير إجهاد نقص المياه في الذرة: الفينولوجيا ومكونات المحصول
Translated title (French)
Impact du stress hydrique dans le maïs : Composants phénologiques et de rendement
Translated title (Spanish)
Impacto del estrés hídrico en el maíz: componentes de fenología y rendimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3008397793
DOI
10.1038/s41598-020-59689-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4206027277 (Other)
https://openalex.org/W2736309895 (Other)
https://openalex.org/W2589025762 (Other)
https://openalex.org/W2388003193 (Other)
https://openalex.org/W2373524250 (Other)
https://openalex.org/W2367450255 (Other)
https://openalex.org/W2357193174 (Other)
https://openalex.org/W2082835043 (Other)
https://openalex.org/W2019210880 (Other)
https://openalex.org/W1981978360 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1514494048
  • https://openalex.org/W1885078460
  • https://openalex.org/W1985175576
  • https://openalex.org/W1989043258
  • https://openalex.org/W2015644501
  • https://openalex.org/W2024515055
  • https://openalex.org/W2030292756
  • https://openalex.org/W2054183855
  • https://openalex.org/W2058155591
  • https://openalex.org/W2071493327
  • https://openalex.org/W2075973824
  • https://openalex.org/W2077971449
  • https://openalex.org/W2085098224
  • https://openalex.org/W2087632331
  • https://openalex.org/W2104981522
  • https://openalex.org/W2108350204
  • https://openalex.org/W2114055536
  • https://openalex.org/W2133120170
  • https://openalex.org/W2144626145
  • https://openalex.org/W2149779687
  • https://openalex.org/W2170328498
  • https://openalex.org/W2170739878
  • https://openalex.org/W2180399645
  • https://openalex.org/W2201812157
  • https://openalex.org/W2424120032
  • https://openalex.org/W2522680090
  • https://openalex.org/W2595510404
  • https://openalex.org/W2601349688
  • https://openalex.org/W2616533873
  • https://openalex.org/W2801368822
  • https://openalex.org/W2887307508
  • https://openalex.org/W4205707735
  • https://openalex.org/W4232066192
  • https://openalex.org/W4237564133
  • https://openalex.org/W4242604320