Fondements physiologiques de l’hétérosis se manifestant par une efficacité d’utilisation de l’azote chez le maïs

Le défi à l'échelle mondiale de répondre à la demande alimentaire accrue et de protéger la qualité de l’environnement nécessite d'améliorer l’efficacité d’utilisation de l’azote (EUA) dans les systèmes de production de maïs. L’exploration du potentiel biologique du maïs pour l’EUA a été reconnue comme une approche importante pour améliorer simultanément le rendement du maïs et la qualité de l’environnement. L’efficacité d’utilisation de l’azote dans les systèmes de culture s’exprime habituellement par l’efficacité agronomique de l’azote appliqué, c’est-à-dire l’augmentation du rendement par unité de N appliquée. D’un point de vue agronomique, l’EUA du maïs peut être divisé en efficacité de récupération de l’azote (ERA) et en efficacité interne de l’azote (EIA) (EUA = ERA × EIA). L'ERA reflète la capacité des parties aériennes de la plante à récupérer l’azote de l’engrais azoté appliqué, et le EIA représente la capacité des plantes à transformer l’azote absorbé par la plante dans les grains. L’EUA des cultures est étroitement lié à l’accumulation et à la répartition de la biomasse végétale et de l’azote. L’évaluation des deux composantes est utile pour faire progresser la connaissance des mécanismes physiologiques de l’EUA. Pour ce faire, nous avons examiné l’absorption, l’assimilation, la translocation et la remobilisation de l’azote. L’hétérosis d’un hybride de maïs est décrit comme l’hétérosis moyenne des lignées parentales (en mesurant la performance supérieure de la matière sèche, de l’IH et du rendement grainier) par rapport à la performance moyenne des lignées pures parentales. Il y avait un manque de connaissances fondamentales de l’hétérosis pour l'EUA, et il n’y avait pas de caractères fiables et mesurables pouvant servir d’indicateurs de l’hétérosis pour l'EUA en vue d'une sélection. Il est d’une importance cruciale d’illustrer les bases physiologiques de l’hétérosis pour l'l’EUA du maïs en vue de l’amélioration simultanée du rendement et de l’EUA par l’amélioration des cultivars et/ou des stratégies de gestion. Par conséquent, nous avons mené une expérience au champ sur deux hybrides commerciaux de maïs très différents et leurs lignées parentales pures, afin d’étudier le rendement, l’EUA, l’absorption et la remobilisation de l’azote ainsi que les caractères connexes. Notre objectif était de mettre en lumière les principaux fondements physiologiques de l’hétérosis pour l’EUA du maïs. Nous avons constaté que l'EUA des hybrides variait de 21,1 à 30,7 kg grain kg-1 d,azote appliqué, comparativement à 5,9 à 8,0 kg grain kg-1 d'azote appliqué pour les lignées parentales pures, indiquant une hétérosis significative pour l'EUA. Il y avait aussi de grandes variations parmi les paramètres physiologiques liés à l’EUA. Plus précisément, l'EIA a présenté un hétérosis moyenne pour les lignées parentales de 132 % à 218 %, tandis que l’hétérosis était minimal pour les ERA, par rapport aux lignées pures. Les résultats ont montré que l’hétérosis absolu pour le maïs pour l'EUA était d’environ 13,1 à 24,8 kg de grain kg-1 d'azote ha-1, ce qui représente 174 % à 422 % de l’hétérosis moyenne des lignées parentales pour l'EUA. Dans l’ensemble, les principaux fondements physiologiques de l’hétérosis pour l'EIA des hybrides de maïs peuvent être résumés en deux grands aspects.