Baza genetică a capacității de secreție a mucilagiului asociată cu fixarea azotului din rădăcinile aeriene ale liniilor închise de porumb în condiții de azot scăzut

Studiile recente au arătat că secreția de mucilagiu provenită din rădăcinile aeriene reprezintă o caracteristică esențială a liniilor inbred moderne de porumb, unele păstrând capacitatea de fixare a azotului a vechilor populații de origine tradițională.

Pentru a explora baza genetică a fixării azotului în mucilagiu și evoluția sa de la teosinte (Zea mays ssp.

mexicana) până la porumbul modern, am dezvoltat o populație de linii inbred recombinant (RIL) din teosinte și am cultivat-o în condiții cu nivel scăzut de azot.

Analize la scară largă, pe mai multi ani și în mai multe medii, a populațiilor RIL-Teo, Doubled Haploid-A (DH-A), Doubled Haploid-B (DH-B) și a populațiilor de asociație, au condus la identificarea a 15 loci cuantificabili de trăsătură (QTL), 68 de nucleotide asociate cu trăsăturile cuantificabile (QTN) și 59 de gene candidate legate de secreția de mucilagiu din rădăcinile aeriene.

Verificarea funcțională a genei candidate ZmAco3, asociată cu secreția de mucilagiu în rădăcinile aeriene, a demonstrat că ștergerea acesteia a dus la o reducere a secreției de mucilagiu.

În plus, majoritatea liniilor inbred de porumb au prezentat o secreție mai puternică de mucilagiu din rădăcinile aeriene în condiții de nivel scăzut de azot comparativ cu cele din condiții normale.

Am clasificat secreția de mucilagiu în tipuri constitutive și indusă de nivelul scăzut de azot.

Prin studii despre interacțiunea dintre genotip și mediu, au fost identificate 8 QTL, 16 QTN și 19 gene candidate, evidențiind mecanismele genetice care stau la baza secreției de mucilagiu în condiții de azot scăzut.

Aceste descoperiri oferă o analiză genetică completă a capacității de secreție de mucilagiu a rădăcinilor aeriene ale porumbului, contribuind la înțelegerea proceselor de fixare a azotului și sugerând potențiale direcții pentru îmbunătățirea acestei caracteristici în liniile moderne de porumb.

Această cercetare avansează cunoștințele despre strategiile de acțiune ale plantelor pentru achiziția nutrienților și are implicații pentru practicile agricole durabile..