Characterization of maize (Zea mays L.) Wee1 and its activity in developing endosperm

We report the characterization of a maize Wee1 homologue and its expression in developing endosperm. Using a 0.8-kb cDNA from an expressed sequence tag project, we isolated a 1.6-kb cDNA (ZmWee1), which encodes a protein of 403 aa with a calculated molecular size of 45.6 kDa. The deduced amino acid sequence shows 50% identity to the protein kinase domain of human Wee1. Overexpression of ZmWee1 in Schizosaccharomyces pombe inhibited cell division and caused the cells to enlarge significantly. Recombinant ZmWee1 obtained from Escherichia coli is able to inhibit the activity of p13suc1-adsorbed cyclin-dependent kinase from maize. ZmWee1 is encoded by a single gene at a locus on the long arm of chromosome 4. RNA gel blots showed the ZmWee1 transcript is about 2.4 kb in length and that its abundance reaches a maximum 15 days after pollination in endosperm tissue. High levels of expression of ZmWee1 at this stage of endosperm development imply that ZmWee1 plays a role in endoreduplication. Our results show that control of cyclin-dependent kinase activity by Wee1 is conserved among eukaryotes, from fungi to animals and plants.

Chromosome-specific molecular organization of maize (Zea mays L.) centromeric regions

A set of oat–maize chromosome addition lines with individual maize (Zea mays L.) chromosomes present in plants with a complete oat (Avena sativa L.) chromosome complement provides a unique opportunity to analyze the organization of centromeric regions of each maize chromosome. A DNA sequence, MCS1a, described previously as a maize centromere-associated sequence, was used as a probe to isolate cosmid clones from a genomic library made of DNA purified from a maize chromosome 9 addition line. Analysis of six cosmid clones containing centromeric DNA segments revealed a complex organization. The MCS1a sequence was found to comprise a portion of the long terminal repeats of a retrotransposon-like repeated element, termed CentA. Two of the six cosmid clones contained regions composed of a newly identified family of tandem repeats, termed CentC. Copies of CentA and tandem arrays of CentC are interspersed with other repetitive elements, including the previously identified maize retroelements Huck and Prem2. Fluorescence in situ hybridization revealed that CentC and CentA elements are limited to the centromeric region of each maize chromosome. The retroelements Huck and Prem2 are dispersed along all maize chromosomes, although Huck elements are present in an increased concentration around centromeric regions. Significant variation in the size of the blocks of CentC and in the copy number of CentA elements, as well as restriction fragment length variations were detected within the centromeric region of each maize chromosome studied. The different proportions and arrangements of these elements and likely others provide each centromeric region with a unique overall structure.

The earliest archaeological maize (Zea mays L.) from highland Mexico: New accelerator mass spectrometry dates and their implications

Accelerator mass spectrometry age determinations of maize cobs (Zea mays L.) from Guilá Naquitz Cave in Oaxaca, Mexico, produced dates of 5,400 carbon-14 years before the present (about 6,250 calendar years ago), making those cobs the oldest in the Americas. Macrofossils and phytoliths characteristic of wild and domesticated Zea fruits are absent from older strata from the site, although Zea pollen has previously been identified from those levels. These results, together with the modern geographical distribution of wild Zea mays, suggest that the cultural practices that led to Zea domestication probably occurred elsewhere in Mexico. Guilá Naquitz Cave has now yielded the earliest macrofossil evidence for the domestication of two major American crop plants, squash (Cucurbita pepo) and maize.

Proline Accumulation in Maize (Zea mays L.) Primary Roots at Low Water Potentials. II. Metabolic Source of Increased Proline Deposition in the Elongation Zone1

The proline (Pro) concentration increases greatly in the growing region of maize (Zea mays L.) primary roots at low water potentials (ψw), largely as a result of an increased net rate of Pro deposition. Labeled glutamate (Glu), ornithine (Orn), or Pro was supplied specifically to the root tip of intact seedlings in solution culture at high and low ψw to assess the relative importance of Pro synthesis, catabolism, utilization, and transport in root-tip Pro deposition. Labeling with [3H]Glu indicated that Pro synthesis from Glu did not increase substantially at low ψw and accounted for only a small fraction of the Pro deposition. Labeling with [14C]Orn showed that Pro synthesis from Orn also could not be a substantial contributor to Pro deposition. Labeling with [3H]Pro indicated that neither Pro catabolism nor utilization in the root tip was decreased at low ψw. Pro catabolism occurred at least as rapidly as Pro synthesis from Glu. There was, however, an increase in Pro uptake at low ψw, which suggests increased Pro transport. Taken together, the data indicate that increased transport of Pro to the root tip serves as the source of low-ψw-induced Pro accumulation. The possible significance of Pro catabolism in sustaining root growth at low ψw is also discussed.

The dwarf-1 (dt) Mutant of Zea mays blocks three steps in the gibberellin-biosynthetic pathway.

In plants, gibberellin (GA)-responding mutants have been used as tools to identify the genes that control specific steps in the GA-biosynthetic pathway. They have also been used to determine which native GAs are active per se, i.e., further metabolism is not necessary for bioactivity. We present metabolic evidence that the D1 gene of maize (Zea mays L.) controls the three biosynthetic steps: GA20 to GA1, Ga20 to GA5, and GA5 to GA3. We also present evidence that three gibberellins, GA1, GA5, and GA3, have per se activity in stimulating shoot elongation in maize. The metabolic evidence comes from the injection of [17-13C,3H]GA20 and [17-13C,3H]GA5 into seedlings of d1 and controls (normal and d5), followed by isolation and identification of the 13C-labeled metabolites by full-scan GC-MS and Kovats retention index. For the controls, GA20 was metabolized to GA1,GA3, and GA5; GA5 was metabolized to GA3. For the d1 mutant, GA20 was not metabolized to GA1, GA3, or to GA5, and GA5 was not metabolized to GA3. The bioassay evidence is based on dosage response curves using d1 seedlings for assay. GA1, GA3, and GA5 had similar bioactivities, and they were 10-times more active than GA20.

É possível determinar a maturidade fisiológica das sementes de milho (Zea mays) utilizando o sal de tetrazólio?

Nessa pesquisa foi avaliada a utilização do sal de tetrazólio para determinar a maturidade fisiológica das sementes de milho. As sementes utilizadas foram dos híbridos Pioneer 4285 e Dow 2B587, semeadas em 03/10/2014 e 05/12/2014 respectivamente, e colhidas a partir dos 40 dias após o florescimento (DAF), com intervalos de 4 dias até os 68 DAF. As sementes colhidas foram avaliadas quanto à viabilidade e ao vigor (testes de germinação, de emergência da plântula, de condutividade elétrica, de envelhecimento acelerado e determinações do comprimento da plântula). Os parâmetros utilizados para determinar o ponto de maturidade fisiológica das sementes foram a camada preta, a linha de leite, a massa de matéria seca, o teor de água e a avaliação dos tecidos da semente utilizando o sal de tetrazólio, utilizando o método descrito para avaliar a viabilidade, complementado pela avaliação da atividade das células da chalaza e da zona de transferência do endosperma para o embrião. Para as sementes de milho dos dois híbridos a germinação foi superior a 95% e não houve diferença entre as épocas de colheita, somente nas últimas colheitas das sementes do híbrido Dow 2B587 houve redução da germinação e do vigor. O ponto de maturidade fisiológica (PM) foi identificado aos 56 DAF para as sementes de milho do híbrido P4285 e aos 48 DAF para as do híbrido Dow 2B587 e correspondeu ao estádio 4 da linha de leite e ao máximo de acúmulo da matéria seca. O máximo de vigor foi detectado por meio do resultado do teste de envelhecimento acelerado oito dias antes do (PM) para os dois híbridos. A atividade das células do endosperma está relacionada com os demais indicadores do PM (linha de leite, camada preta, massa de matéria seca e teor de água). O transporte de fotoassimilados da planta mãe para a semente cessa no ponto de maturidade fisiológica da semente, desativando o transporte no qual atuam as células da chalaza e da região basal do endosperma. A utilização do sal de tetrazólio possibilita identificar a morte das células da região basal do endosperma, uma vez que a partir desse momento não há mais a reação dessas células com o sal de tetrazólio, indicando que não têm atividade celular. Dessa forma, é possível caracterizar o ponto de maturidade fisiológica da semente de milho, por meio da atividade do sal de tetrazólio; essa caracterização é confirmada pela expressão das enzimas CAT e MDH.

Effect of nitrogen supply on leaf appearance, leaf growth, leaf nitrogen economy and photosynthetic capacity in maize (Zea mays L.)

Leaf area growth and nitrogen concentration per unit leaf area, N-a (g m(-2) N) are two options plants can use to adapt to nitrogen limitation. Previous work indicated that potato (Solanum tuberosum L.) adapts the size of leaves to maintain Na and photosynthetic capacity per unit leaf area. This paper reports on the effect of N limitation on leaf area production and photosynthetic capacity in maize, a C4 cereal. Maize was grown in two experiments in pots in glasshouses with three (0.84-6.0 g N pot(-1)) and five rates (0.5-6.0 g pot(-1)) of N. Leaf tip and ligule appearance were monitored and final individual leaf area was determined. Changes with leaf age in leaf area, leaf N content and light-saturated photosynthetic capacity, P a,, were measured on two leaves per plant in each experiment. The final area of the largest leaf and total plant leaf area differed by 16 and 29% from the lowest to highest N supply, but leaf appearance rate and the duration of leaf expansion were unaffected. The N concentration of expanding leaves (N-a or %N in dry matter) differed by at least a factor 2 from the lowest to highest N supply. A hyperbolic function described the relation between P-max and N-a. The results confirm the 'maize strategy': leaf N content, photosynthetic capacity, and ultimately radiation use efficiency is more sensitive to nitrogen limitation than are leaf area expansion and light interception. The generality of the findings is discussed and it is suggested that at canopy level species showing the 'potato strategy' can be recognized from little effect of nitrogen supply on radiation use efficiency, while the reverse is true for species showing the 'maize strategy' for adaptation to N limitation. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Salicaceae Endophytes: Growth Promotion Potential in Rice (Oryza sativa L.) and Maize (Zea mays L.) and Bio-Control of Plant Pathogen

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Eficiencia de la fertilización especial y tradicional en el cultivo de maíz (Zea mays L.) variedad nutrinta amarillo, centro de experimentación y validación de tecnología las Mercedes 2015

El experimento se realizó en el CEVAT, Las Mercedes propiedad de la Universidad Nacional Agraria, ubicada en el km 11 carretera norte, Managua entrada al CARNIC 800 m al Norte. Durante la época seca del año 2015 utilizando riego. El objetivo del experimento fue evaluar el rendimiento de la variedad Nutrinta amarillo con la aplicación de dos tipos de fertilizantes, la fertilización tradicional (completo 12-30-10 y urea 46%), y la fertilización especial (Fertimaiz + Nitro xtend) elaborado por la empresa DISAGRO y un testigo. El ensayo se estableció en un diseño experimental de Bloques Completos al Azar (BCA), con 4 repeticiones y 3 tratamientos. Las dimensión del ensayo fue de 410.8 m2. Los resultados muestran que hubo diferencias significativas para las variables: Altura de la planta (204.5 cm), diámetro del tallo (25.63 mm) altura inserción de la mazorca (60.88 cm), rendimiento (3 937.5 kg ha-1) obteniéndose los mejores resultados en la fertilización especial, mientras que en la variable área foliar (641.27 cm2) el mejor resultado lo obtuvo la fertilización tradicional, se encontró diferencias altamente significativa para las variable número de hojas (12.33), numero de mazorca (2.53) y número de nudos (13.05) obteniendo los mejores resultados la fertilización tradicional, en cambio para las variable número de nudos el mejor resultado fue con la fertilización especial. La eficiencia agronómica demuestra que el tratamiento especial está en el rango óptimo de ganancia productiva con 17.17 kgmaiz/kg/N. La aplicación de fertilizantes especiales (Fertimaiz y Nitro xtend) presento mayor rentabilidad económica indicando que al aplicar estos fertilizantes especiales por cada córdoba invertido se recupera el córdoba invertido más C$ 2.19. Los Principales Insectos encontrados en el cultivo durante la época de verano fueron en su mayoría insectos plagas con un 71% con respecto a un 29% los insectos benéficos, entre las plagas con mayor incidencia tenemos a la chicharrita del maíz (Dalbulus maidis (De Long & Wolcott, 1923)) con un 75% de la población de insectos plagas. Para el análisis de datos se utilizó el programa de INFOSTAT.

Comparación de dos fertilizantes sintéticos versus un orgánico en el cultivo de maíz (Zea Mays L.), Variedad Nutrinta Amarillo, Centro Experimental las Mercedes,2015

El trabajo de investigación fue realizado en el centro de experimentación y validación de tecnología (CEVAT), Las Mercedes ubicado en el km 11 carretera norte, entrada al CARNIC 800 metros al norte, con coordenadas geográficas 12°10’14” a 12°08’05” de latitud Norte y 86°10’22” a 86°09’44” longitud Oeste a 56 msnm, durante los meses de octubre 2015 a enero 2016. Los suelos de esta zona son derivados de cenizas volcánicas, suelos jóvenes y pertenece a la serie Las Mercedes, con textura franco arcillosa. El objetivo es comparar el efecto que tiene las diferentes fuentes de fertilizantes sintéticos y orgánicos sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo de maíz, el primero con fertilizante tradicional (12-30-10 y urea), el segundo con fertilizantes especial (fertimaiz y nitro xtend) y el orgánico (humus de lombriz). Se estableció un arreglo unifactorial en diseño de bloques completo al azar con cuatro repeticiones y tres tratamientos. Los datos fueron analizados con el programa INFOSTAT. La dimensión total del ensayo fue de 410.8 m2. El análisis de los resultados muestra que hubo diferencia significativa en la variable: diámetro del tallo (2.15 cm), largo de la hoja (98.89 cm), altura de inserción de la panoja (225.08 cm), presentando el tratamiento tradicional los mejores resultados, las variables, altura de la planta (215.43 m), numero de hojas (8.58), ancho de la hoja (8.78 cm), área foliar (604.06 cm2). Inserción de la espiga (129.77 cm), longitud de la mazorca (15.03 cm), numero de hileras (14.58), rendimiento (3453.48 kg ha-1) refleja los mejores resultados al fertilizar con el tratamiento especial. La fertilización orgánica no presentó buenos resultados en las variables de crecimiento y rendimiento en el cultivo de maíz generando pérdida económica en el primer ciclo de fertilización orgánica.

Variación fenotípica y correlación de rendimiento con características morfo-agronómicas en una población de maíz (Zea mays L.) variedad NB-6 en la época de primera, Sábana Grande, Managua, 2014.

Con el objetivo de describir variación fenotípica y correlación de rendimiento con características morfo-agronómicas en una población de maíz (zea mays L.) variedad NB-6 en la época de primera, Sábana Grande, Managua, 2014, se estableció un ensayo en la Finca Santa Rosa Sabana Grande, Managua propiedad de la Universidad Nacional Agraria. La muestra consistió en 93 individuos para caracteres del tallo y hoja, diámetro del tallo (DiamT), altura de la mazorca (AltM), número de hojas (Nho), longitud de la hoja (LonHo), ancho de la hoja (AncHo), altura de la planta (AltP), y 393 individuos para rasgos asociados al rendimiento, longitud de la mazorca (LM), diámetro de la mazorca (DM), número de hilera por mazorca (NH), granos por hilera (GH), peso de granos de la mazorca (PGMAZ), peso de 100 granos (P100G) y peso de la mazorca (PMAZ). El análisis de los datos consistió en estadísticos descriptivos: media, desviación estándar, coeficiente de variación, valores máximos y mínimos, así como correlaciones entre variables morfológicas, correlaciones entre variables asociadas al rendimiento. Finalmente mediante regresión paso a paso (stepwise) se determinaron parámetros de estimación del rendimiento en grano a través de las variables PMAZ y GH. La media y desviación estándar para los caracteres evaluados fueron, 2.21±0.21 AltP, 1.14±0.17 AltM, 94.71±8.18 LonHo, 14.33±1.17 Nho,10.51±0.92 AncHo, 22.81±2.53 DiamT, 16.56±1.83 LM,48.22±3.48 DM, 14.39±1.83 NH, 33.85±4.74 GH, 183.65±40.15 PMAZ, 153.20±33.39 PGMAZ, 34.38±6.08 P100G. El coeficiente de variación mostró valores entre 14.88 y 8.13 % para los caracteres de tallo y hoja correspondientes a AltP y Nho respectivamente. Hubo correlación positiva y significativa AltP con AltM y LonHo (0.74, 036) y DiamT y AncHo (0.39). Para los caracteres relacionados al rendimiento el coeficiente de variación mostró valores entre 21.86 y 7.21 correspondiente a PMAZ y PGMAIZ. Se encontró correlación positiva y significativa para la mayoría de variables del rendimiento exceptuando DM con NH que fue significativa y negativa y LM y NH que no mostraron correlación. El PGMAZ mostró correlaciones positivas y significativas, el resto de variables asociadas al rendimiento con valores que oscilaron entre 0.95 y 0.19 la de mayor correlación fue el PMAZ. El peso de la mazorca contribuyó mas (R2 0.99) al ajuste del modelo de estimación seguido por el número de granos por hilera, para la ecuación final: Yij = 0.7705X1 + 0.3470X2, que puede ser utilizada en selección fenotípica inicial.

Diagnóstico de suelos en cultivos de café (Coffea arabica L.), maíz (Zea mays L.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.), comunidad de Santa Julia, El Crucero, Managua

Uno de los parámetros de mayor importancia en la agricultura es el estado nutricional del suelo, así como el manejo de parte de los agricultores. En 2014, a través del programa para el Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR)se efectuó un muestreo de suelos a profundidad de 25 cm en 34 lotes productivos de 17 unidades de producción, dedicadas a la producción de café (Coffea arabica), maíz ( Zea mays L.) y frijol (Phaseolusvulgaris L.) en la comunidad Santa Julia, El Crucero, Managua. Se analizaron los factores que condicionan el uso del suelo, a través de análisis de correlación, ANDEVA y análisis de correspondencia en N, P,K, Mg, Ca, MO, CO y pH. El N total,y altitudfueron correlacionadas. El 95% de las áreas presentaron 10.5 hectáreas, con predominancia decultivo de café. Lafertilización químicaes unapráctica común en las unidades productivasy cultivos estudiados. Los muestreos efectuados en las parcelas de maíz fueron homogéneos a lo interno y externo de las unidades productivas; no así en el cultivo de café. Las áreas de siembra, destino de la producción y la aplicación de fertilizantes químicos, presentaron una alta relación.

Comportamiento agronómico y adaptabilidad de cuatro cultivares de maíz (Zea mays L.) en nueve localidades de los municipios de Darío, San Ramón y San Dionisio, departamento de Matagalpa, postrera 2013

El presente trabajo se realizó en nueve localidades de los municipios de Ciudad Darío, San Ramón y San Dioni sio, departamento de Matagalpa en la época de postrera 2013 . Con el objetivo de evaluar y determinar la adaptabilidad de dos cultivares de maíz locales ( Tuza Morada y Olote Rojo) y dos cultivares mejorados (H - INTA 991 y H - 5). La decisión de los materiales a estudiar estuvo totalmente a cargo de los propios productores en cada comunidad y finca. El diseño en campo consistió en una sola repetición por variedad en cada una de las 16 finca s con dimensiones de 4.50 m de ancho por 10 m de largo para un área total de 45.0 m 2 . La parcela útil fue los 4 surcos centrales de 3.0 m de ancho por 5.0 m de largo para una superficie de 15.0 m 2 . La siembra se realizó al espeque depositando dos semillas por golpe. Para la evaluación se analizaron 14 variables cuantitativ a s mediante estadística descriptiva (medias, varianza , desviación estándar, coeficiente de variación, valores máximos y mínimos). El análisis de adaptabilidad se hizo por medio de regresión lineal . Entre los resultados se destaca que los c ultivares est udiados demostraron una gran variabilidad fenotípica al presentar coeficientes de variación alto (mayor de 20 ), s iendo el cultivar H - 5 el q ue obtuvo la menor variabilidad fenotípica. Aunque no fue posible tener todos los cultivares en las localidades y finca dentro de las localidades cada uno mostro resultado de variabilidad fenotípica en mayor a menor por los altos coeficientes de variación obtenidos que reflejan variabilidad fenotíp ica. Los cultivares locales se destacaron , sobresaliendo el cultivar Olote Rojo el que según el análisis de regresión lineal resultó como el más estable y , el cultivar Tuza Morada con un rendimiento promedio de 2295.5 kg ha - 1 fue el que resultó ser el más adaptable y el que logró el mayor potencial de rendimiento. E l cultivar mejorado H - INTA 991 (con un rendimiento promedio de 1581.16 kg ha - 1 ) respondió muy bien ocupando el segundo lugar en cuanto al potenci al de rendimiento y adaptabilidad.