Published October 27, 2022
| Version v1
Publication
Open
Plastic response of leaf traits to N deficiency in field-grown maize
Creators
- 1. Institute of Crop Sciences
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Wageningen University & Research
Description
Nitrogen (N) utilization for crop production under N deficiency conditions is subject to a trade-off between maintaining specific leaf N content (SLN) important for radiation-use efficiency versus maintaining leaf area (LA) development, important for light capture. This paper aims to explore how maize deals with this trade-off through responses in SLN, LA and their underlying traits during the vegetative and reproductive growth stages. In a 10-year N fertilization trial in Jilin province, Northeast China, three N fertilizer levels have been maintained: N deficiency (N0), low N supply (N1) and high N supply (N2). We analysed data from years 8 and 10 of this experiment for two common hybrids. Under N deficiency, maize plants maintained LA and decreased SLN during vegetative stages, while both LA and SLN decreased comparably during reproductive stages. Canopy SLA (specific leaf area, cm2 g-1) decreased sharply during vegetative stages and slightly during reproductive stages, mainly because senesced leaves in the lower canopy had a higher SLA. In the vegetative stage, maize maintained LA at low N by maintaining leaf biomass (albeit hence having N content/mass) and slightly increasing SLA. These responses to N deficiency were stronger in maize hybrid XY335 than in ZD958. We conclude that the main strategy of maize to cope with low N is to maintain LA, mainly by increasing SLA throughout the plant but only during the vegetative growth phase.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يخضع استخدام النيتروجين لإنتاج المحاصيل في ظل ظروف نقص النيتروجين للمفاضلة بين الحفاظ على محتوى النيتروجين الورقي المحدد (SLN) المهم لكفاءة استخدام الإشعاع مقابل الحفاظ على تطوير منطقة الورقة (LA)، المهم لالتقاط الضوء. تهدف هذه الورقة إلى استكشاف كيفية تعامل الذرة مع هذه المفاضلة من خلال الاستجابات في سلن، لوس أنجلوس وسماتها الأساسية خلال مراحل النمو الخضري والإنجابي. في تجربة التسميد النيتروجيني لمدة 10 سنوات في مقاطعة جيلين، شمال شرق الصين، تم الحفاظ على ثلاثة مستويات من الأسمدة النيتروجينية: نقص النيتروجين (N0)، وانخفاض إمدادات النيتروجين (N1) وارتفاع إمدادات النيتروجين (N2). قمنا بتحليل البيانات من العامين 8 و 10 من هذه التجربة لاثنين من الهجينة الشائعة. في ظل نقص N، حافظت نباتات الذرة على LA وانخفضت SLN خلال المراحل الخضرية، في حين انخفض كل من LA و SLN بشكل مقارن خلال المراحل الإنجابية. انخفض مستوى سطح الأرض للمظلة (منطقة أوراق محددة، سم 2 جم -1) بشكل حاد خلال المراحل الخضرية وبشكل طفيف خلال المراحل الإنجابية، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الأوراق المسنة في المظلة السفلية كان لها مستوى أعلى من مستوى سطح الأرض. في المرحلة الخضرية، حافظت الذرة على التخدير الموضعي عند مستوى منخفض من خلال الحفاظ على الكتلة الحيوية للأوراق (وإن كان ذلك يحتوي على محتوى/كتلة N) وزيادة طفيفة في اتفاقية مستوى الخدمة. كانت هذه الاستجابات لنقص N أقوى في هجين الذرة XY335 مما كانت عليه في ZD958. نستنتج أن الاستراتيجية الرئيسية للذرة للتعامل مع انخفاض النيتروجين هي الحفاظ على التخدير الموضعي، بشكل أساسي عن طريق زيادة مستوى الخدمة في جميع أنحاء النبات ولكن فقط خلال مرحلة النمو الخضري.Translated Description (French)
L'utilisation de l'azote (N) pour la production végétale dans des conditions de carence en N est soumise à un compromis entre le maintien de la teneur spécifique en N des feuilles (SLN) importante pour l'efficacité de l'utilisation des rayonnements et le maintien du développement de la surface foliaire (LA), important pour la capture de la lumière. Cet article vise à explorer comment le maïs traite ce compromis à travers les réponses en SLN, LA et leurs traits sous-jacents pendant les stades de croissance végétative et reproductive. Dans un essai de fertilisation azotée de 10 ans dans la province de Jilin, dans le nord-est de la Chine, trois niveaux d'engrais azotés ont été maintenus : carence en azote (N0), faible apport en azote (N1) et apport élevé en azote (N2). Nous avons analysé les données des années 8 et 10 de cette expérience pour deux hybrides communs. En cas de carence en azote, les plants de maïs ont maintenu LA et diminué SLN pendant les stades végétatifs, tandis que LA et SLN ont diminué de manière comparable pendant les stades de reproduction. Le SLA de la canopée (surface foliaire spécifique, cm2 g-1) a fortement diminué pendant les stades végétatifs et légèrement pendant les stades de reproduction, principalement parce que les feuilles sénescentes dans la canopée inférieure avaient un SLA plus élevé. Au stade végétatif, le maïs a maintenu LA à faible N en maintenant la biomasse foliaire (bien qu'ayant donc une teneur/masse en N) et en augmentant légèrement le SLA. Ces réponses à la carence en N étaient plus fortes chez l'hybride de maïs XY335 que chez ZD958. Nous concluons que la principale stratégie du maïs pour faire face à une faible teneur en azote est de maintenir l'AL, principalement en augmentant le SLA dans toute la plante, mais uniquement pendant la phase de croissance végétative.Translated Description (Spanish)
La utilización de nitrógeno (N) para la producción de cultivos en condiciones de deficiencia de N está sujeta a una compensación entre el mantenimiento del contenido específico de N foliar (SLN) importante para la eficiencia del uso de la radiación y el mantenimiento del desarrollo del área foliar (LA), importante para la captura de luz. Este documento tiene como objetivo explorar cómo el maíz se ocupa de esta compensación a través de respuestas en SLN, LA y sus rasgos subyacentes durante las etapas de crecimiento vegetativo y reproductivo. En un ensayo de fertilización con N de 10 años en la provincia de Jilin, noreste de China, se han mantenido tres niveles de fertilizantes con N: deficiencia de N (N0), suministro bajo de N (N1) y suministro alto de N (N2). Analizamos los datos de los años 8 y 10 de este experimento para dos híbridos comunes. Bajo la deficiencia de N, las plantas de maíz mantuvieron LA y disminuyeron SLN durante las etapas vegetativas, mientras que tanto LA como SLN disminuyeron de manera comparable durante las etapas reproductivas. El SLA del dosel (área foliar específica, cm2 g-1) disminuyó bruscamente durante las etapas vegetativas y ligeramente durante las etapas reproductivas, principalmente porque las hojas senescentes en el dosel inferior tenían un SLA más alto. En la etapa vegetativa, el maíz mantuvo LA a bajo N manteniendo la biomasa foliar (aunque por lo tanto tiene contenido/masa de N) y aumentando ligeramente el SLA. Estas respuestas a la deficiencia de N fueron más fuertes en el híbrido de maíz XY335 que en ZD958. Concluimos que la principal estrategia del maíz para hacer frente al bajo N es mantener el LA, principalmente aumentando el SLA en toda la planta, pero solo durante la fase de crecimiento vegetativo.Files
plac053.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاستجابة البلاستيكية لسمات الأوراق لنقص N في الذرة المزروعة في الحقول
- Translated title (French)
- Réponse plastique des traits foliaires à la carence en N dans le maïs cultivé en plein champ
- Translated title (Spanish)
- Respuesta plástica de los rasgos foliares a la deficiencia de N en el maíz cultivado en el campo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4307642833
- DOI
- 10.1093/aobpla/plac053
References
- https://openalex.org/W1964909394
- https://openalex.org/W1968678728
- https://openalex.org/W1980853261
- https://openalex.org/W1995288413
- https://openalex.org/W2004508344
- https://openalex.org/W2005209335
- https://openalex.org/W2014263191
- https://openalex.org/W2017945395
- https://openalex.org/W2024102005
- https://openalex.org/W2040309864
- https://openalex.org/W2054449948
- https://openalex.org/W2064892456
- https://openalex.org/W2076605700
- https://openalex.org/W2084494406
- https://openalex.org/W2088808189
- https://openalex.org/W2090724339
- https://openalex.org/W2096185845
- https://openalex.org/W2097563918
- https://openalex.org/W2099660324
- https://openalex.org/W2100562799
- https://openalex.org/W2107790292
- https://openalex.org/W2116034591
- https://openalex.org/W2117329063
- https://openalex.org/W2125786618
- https://openalex.org/W2141782815
- https://openalex.org/W2151968140
- https://openalex.org/W2163521665
- https://openalex.org/W2163701694
- https://openalex.org/W2181025007
- https://openalex.org/W2286670454
- https://openalex.org/W2292141001
- https://openalex.org/W2312515306
- https://openalex.org/W2396330268
- https://openalex.org/W2753228679
- https://openalex.org/W2806477409
- https://openalex.org/W2916086914
- https://openalex.org/W2928806763
- https://openalex.org/W2955967599
- https://openalex.org/W2964706834
- https://openalex.org/W2967197330
- https://openalex.org/W2967542526
- https://openalex.org/W2985960795
- https://openalex.org/W3008392662
- https://openalex.org/W3126429825
- https://openalex.org/W3127555793
- https://openalex.org/W4225128801
- https://openalex.org/W4281478132
- https://openalex.org/W4285719527