La deficiencia de nitrógeno afecta el crecimiento y modula el metabolismo del carbono en el maíz

Área de la Ciencia:

• Fisiología vegetal
• La bioquímica
• Biología molecular

Sus antecedentes:

• La disponibilidad de nitrógeno es crucial para el desarrollo de las plantas, ya que influye en el metabolismo y la distribución del carbono (C).
• Comprender cómo las diferentes formas de nitrógeno regulan la asignación de C es clave para optimizar el crecimiento de los cultivos.
• Los mecanismos de utilización y partición del C bajo condiciones variables de N siguen siendo incompletamente comprendidos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de los bajos niveles de nitrato (N) en la fijación, utilización y distribución espacial del carbono en el maíz.
• Aclarar las funciones reguladoras del N en el metabolismo del carbono y la expresión génica.
• Determinar cómo afecta la deficiencia de nitrógeno a la partición de los carbohidratos y a la asignación de la raíz al brote.

Principales métodos:

• Cultivo hidropónico de plántulas de maíz bajo cuatro tratamientos de N: bajo en nitrato, medio en nitrato, alto en nitrato y bajo en amonio.
• Medición del contenido de azúcares y almidones solubles, actividades enzimáticas y asignación de biomasa.
• Análisis de los patrones de expresión génica relacionados con el metabolismo C.

Principales resultados:

• El tratamiento bajo en nitrógeno aumentó significativamente el contenido de azúcares y almidón solubles, con una mayor biomasa de raíces a expensas de la biomasa de brotes.
• Se observó una mejor asignación de asimilados de raíz a brote y una regulación al alza de los genes del metabolismo de azúcares/almidón (por ejemplo, ZmSPS1, ZmSuSy1) bajo niveles bajos de N.
• La acumulación de carbohidratos en hojas y vainas indicó una utilización ineficiente del C en los tejidos del sumidero en lugar de una asimilación deteriorada.

Conclusiones:

• La baja disponibilidad de nitrógeno en el maíz mejora el metabolismo del azúcar y el almidón y la expresión génica, lo que conduce a un aumento de la biomasa de las raíces y la acumulación de carbohidratos en los brotes.
• La competencia de las raíces por los asimilados se intensifica bajo un nivel bajo de N, lo que provoca una reducción de la translocación a los tejidos del sumidero.
• La mejora de la utilización de C en los tejidos del sumidero es fundamental para mitigar el estrés por deficiencia de N y mejorar el crecimiento del maíz.