通过农艺学和转录组学方法探索阿尔及利亚玉米种质资源的氮素利用效率

《Plant Growth Regulation》：Exploring nitrogen use efficiency in Algerian maize germplasm by agronomic and transcriptomic approaches

　　

摘要

氮素利用效率（NUE）是实现玉米可持续生产的关键性状，需要在高产量表现与减少氮肥施用带来的环境影响之间取得平衡。本研究评估了不同氮素投入水平下多种玉米群体的农艺、生理和分子响应。氮素可获得性显著影响籽粒产量、生物量积累、总氮吸收量和氮素利用效率，且显著的基因型×氮素互作效应揭示了不同玉米群体间差异化的适应性响应。特别是，群体P13脱颖而出，成为极具前景的候选群体，其在低氮条件下表现出稳定的籽粒产量、高效的氮吸收能力和优越的光合性能，与低效率群体P11相比，表明其对氮胁迫具有较强的适应性。基因本体（GO）富集分析揭示了参与离子转运、光合作用和胁迫响应的基因受到显著调控。值得注意的是，共表达网络中绿松石色模块内的枢纽基因与NUE呈正相关，其中包括参与液泡硝酸盐外运的ZmNRT2.7和参与光合作用电子传递的ZmNDH-B3。这些基因在P13中的强表达表明其优异的NUE具有分子基础。这些发现强调了将表型筛选与转录组学方法相结合，以揭示NUE的关键机制，从而为培育高氮效率品种提供支撑，确保在低投入农业体系中实现高产与环境保护的双重目标。