Elucidating the morpho-physiological adaptations and molecular responses under long-term waterlogging stress in maize through gene expression analysis

形态 生物 内涝(考古学) 基因表达 期限(时间) 适应(眼睛) 干旱胁迫 水分胁迫 植物 遗传学 基因 神经科学 生态学 量子力学 湿地 物理
作者
Gurwinder Kaur,Yogesh Vikal,Loveleen Kaur,Anu Kalia,Amandeep Mittal,Dasmeet Kaur,Inderjit Singh Yadav
出处
期刊:Plant Science [Elsevier BV]
卷期号:304: 110823-110823 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.plantsci.2021.110823
摘要

Waterlogging stress in maize is one of the emerging abiotic stresses in the current climate change scenario. To gain insights in transcriptional reprogramming during late hours of waterlogging stress under field conditions, we aimed to elucidate the transcriptional and anatomical changes in two contrasting maize inbreds viz. I110 (susceptible) and I172 (tolerant). Waterlogging stress reduced dry matter translocations from leaves and stems to ears, resulting in a lack of sink capacity and inadequate grain filling in I110, thus decreased the grain yield drastically. The development of aerenchyma cells within 48 h in I172 enabled hypoxia tolerance. The upregulation of alanine aminotransferase, ubiquitin activating enzyme E1, putative mitogen activated protein kinase and pyruvate kinase in I172 suggested that genes involved in protein degradation, signal transduction and carbon metabolism provided adaptive mechanisms during waterlogging. Overexpression of alcohol dehydrogenase, sucrose synthase, aspartate aminotransferase, NADP dependent malic enzyme and many miRNA targets in I110 indicated that more oxygen and energy consumption might have shortened plant survival during long-term waterlogging exposure. To the best of our knowledge, this is the first report of transcript profiling at late stage (24−96 h) of waterlogging stress under field conditions and provides new visions to understand the molecular basis of waterlogging tolerance in maize.

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