Physiological, agronomic and molecular changes for early and late senescence maize inbred lines under abiotic stresses

Resum

La senescència és l'etapa final del desenvolupament de la fulla i condueix a la mort. La senescència pot ser induïda prematurament per estrès abiòtic. La senescència primerenca o la senescència induïda per estrès abiòtic poden ser indesitjables i poden afectar al creixement i rendiment de les plantes. Hi ha una variació genètica considerable en els patrons de senescència del blat de moro. La senescència tardana o "stay-green" (SG) és un tret secundari que permet a les plantes de cultiu mantenir les seves fulles verdes i la seva capacitat de fotosíntesi durant més temps després de la floració. Els objectius d’aquesta tesi es van dividir en dos, el primer es l'avaluació de l'efecte del fenotip SG en els caràcters fenològics, fisiològics i agronòmics del blat de moro (Zea mays L.) i la avaluació de com els estressos abiòtics afecten a aquests trets. El segon objectiu es identificar gens diferencialment expressats (DEGs) durant la senescència de diverses línies pures de blat de moro contrastant pel fenotip SG, i mostrar com canvia la seva expressió sota estrès abiòtic. El primer objectiu consisteix en una avaluació de vuit línies pures de blat de moro amb fenotip SG contrastant. L'experiment es va realitzar durant dos anys consecutius: 2018 i 2019. L'avaluació es va realitzar en dos ambients, amb dues repeticions en cada ambient per a cada any d'experiment. Els vuit genotips van ser avaluats sota dos nivells d'aigua (amb estrès hídric i condicions hídriques òptimes) i tres nivells de nitrogen: N1 (0U), N2 (30U) i N3 (90U). Després, l'últim factor estudiat va ser la densitat de plantes, amb dos nivells de densitat, alta densitat de plantes (80000 plant ha-1) i baixa densitat de plantes (50000 plant ha-1). A més, per al segon objectiu utilitzem dos genotips representatius del total de genotips utilitzats en el primer objectiu, un amb fenotip SG i un altre amb senescència primerenca. Per respondre a aquest objectiu, es va realitzar una anàlisi de RNAseq per a diferents mostres recollides durant diferents temps de senescència, a partir de la floració. Pel que fa al primer objectiu, els resultats mostren que els genotips SG tenen una millor resposta per a la majoria dels trets mesurats. La sequera i el nitrogen són els factors estressants més importants que afecten negativament a l'activitat fisiològica de la planta i al seu rendiment, i tenen un efecte més gran per a promoure la senescència de les fulles. La densitat de la planta té un efecte positiu per a la biomassa màxima i per el rendiment de gra, però, pot reduir el rendiment de la planta individual i afectar la qualitat del gra. Per al segon objectiu de l'expressió de gens, el resultat revela que diversos gens s'activen o reprimeixen durant el període de senescència. Aquests gens, s’activen o reprimeixen abans per al genotip de senescència primerenca i van retardar aquesta expressió per als genotips amb senescència tardana. També es va identificar l'expressió d'alguns gens específics corresponents a cada estrès abiòtic o estressos combinats. Els gens que van reprimir la seva expressió estaven involucrats principalment en la fotosíntesi, en diferents processos de biosíntesi i en el metabolisme. Mentre que els gens que van augmentar la seva expressió participaven en processos de degradació i catabolisme, i en diferents processos d'estímul davant estrès abiòtic. A més, durant el procés de senescència i sota diferents estressos abiòtics, vam mostrar l'expressió de diferents TF relacionats amb la senescència i la resposta a l'estrès abiòtic. Del resultat d'aquests estudis podem concloure que la senescència foliar està sota control genètic. Es pot veure afectat per diferents estressos abiòtics, que poden afectar negativament a la fisiologia i el rendiment de la planta. No obstant això, retardar la senescència de les fulles pot ser una característica més útil per mantenir l'activitat fisiològica de la planta durant més temps que per augmentar la biomassa i el rendiment de gra.