Wheat grain yield and protein composition in response to contrasting conditions of water and nitrogen availability at the start of plant flowering
Keywords:
grain protein concentration, gliadins, gluteninsAbstract
The area of wheat cropping in La Pampa province is included in the Region V South of Argentina for production of that cereal, where water and nitrogen low availabilities are the main limiting factors for wheat grain yield. The present work was aimed at analyzing grain yield and changes in grain protein composition of four genotypes of Triticum aestivum L. subjected to different availability levels of water and nitrogen. The assay was performed in pots under greenhouse condition and utilizing wheat cultivars ACA 315, Baguette Premium 11, Klein Proteo and DM Cronox. At the start of flowering half of the pots were fertilized with 100 kg N ha-1 and, until grain harvest, half of the pots were kept at 50 and the other half at 100% field capacity. Grain yield components, greenness index, grain protein concentration, grain nitrogen content and gliadins and glutenins concentration in flour were the variables determined in the assay. DM Cronox was the cultivar that expressed the highest grain yield. Under conditions of limiting water availability, the gluteninrich fraction increased and that of gliadins decreased in two of the genotypes, whereas addition of nitrogen led to an increase only in the glutenin content. Concentrations of protein fractions are associated to grain nitrogen content, mainly for gliadins. The change in wheat grain protein fractions upon variation of water and nitrogen availabilities depends on the genotype environment relationship.
DOI: http://dx.doi.org/10.19137/semiarida.2017(02).3750
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References
Balla K., M. Rakszegi, Z. Li, F. Békés, S. Bencze & O. Veisz. 2011. Quality of Winter Wheat in Relation to Heat and Drought Shock after Anthesis. Czech J. Food Sci. 29: 117-128.
Beltrano J., M.G. Ronco & M.C. Arango. 2006. Soil drying and rewatering applied at three grain developmental stages affect differentially growth and grain protein deposition in wheat (Triticum aestivum L.). Braz. J. Plant Physiol. 18: 341-350.
Bono A., A. Quiroga & I. Frasier. 2010. El cultivo de trigo en la región semiárida y subhúmeda pampeana. INTA. EEA Anguil. Publicación Técnica Nº 79.
Daniel C. & E. Triboi. 2002. Changes in wheat protein aggregation during grain development: effects of temperatures and water stress. Eur. J. Agron. 16: 112.
Di Rienzo J.A., F. Casanoves, M.G. Balzarini, L. Gonzalez, M. Tablada & C.W. Robledo. 2008. InfoStat, versión 2008, Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.
Foulkes M.J., R. SylvesterBradley, R. Weightman & J.W. Snape. 2007. Identifying physiological traits associated with improved drought resistance in winter wheat. Fields Crop Res. 103: 11-24.
Fowler D.B. 2003. Crop Nitrogen Demand and Grain Protein Concentration of Spring and Winter Wheat. Agron. J. 95: 260-265.
Fuertes Mendizábal T., A. Aizpurua, M.B. González Moro & J.M. Estavillo. 2010. Improving wheat breadmaking quality by splitting the N fertilizer rate. Eur. J. Agron. 33: 52-61.
Gandrup M.E., F.O. García, K.P. Fabrizzi & H.E. Echeverría. 2004. Evolución de un índice de verdor en hoja para evaluar el status nitrogenado en trigo. RIA 33: 105-121.
Grangeto L.R. & J.G. Gavazza. 2013. Evaluación del efecto de distintas variedades de trigo, con diferente participación de los componentes sobre el rendimiento y la calidad en la región semiárida pampeana. Tesis para
obtener el grado académico de Ingeniero agrónomo. Facultad de Agronomía, UNLPam, Santa Rosa.
Gupta R.B., K. Khan & F. MacRitchie. 1993. Biochemical basis of flour properties in bread wheats. I. Effects of variation in the quantity and size distribution of polymeric protein. J. Cereal Sci. 18: 23-41.
Gooding M.J., R.H. Ellist, P.R. Shewry & J.D. Schofield. 2003. Effects of restricted water availability and increased temperature on the grain filling, drying and quality of winter wheat. J. Cereal Sci. 37: 295-309.
Guendouz A., M. Hafsi, Z. Khebbat, L. Moumeni & A. Achiri. 2014. Evaluation of grain yield, 1000 kernels weight and chlorophyll content as indicators for drought tolerance in durum wheat (Triticum durum Desf.). Adv. Agric. Biol. 2: 89-92.
Islam M.R., K.M.S. Haque, N. Akter & M.A. Karim. 2014. Leaf chlorophyll dynamics in wheat based on SPAD meter reading and its relationship with grain yield. Sci. Agri. 8: 13-18.
Johansson E., M.L. PrietoLinde & J.Ö. Jönsson, . 2001. Effects of wheat cultivar and nitrogen application on storage protein composition and breadmaking quality. Cereal Chem. 78: 19-25.
Kharel T.P., D.E. Clay, S.A. Clay, D. Beck, C. Reese, G. Carlson & H. Park. 2011. Nitrogen and water stress affect winter wheat yield and dough quality. Agron. J. 103: 1389-1396.
Lerner S.E., A.C. Arrigoni & A.F. Arata. 2013. Uso del nitrógeno y calidad industrial en cultivares de trigo pan (Triticum aestivum L.). RIA 39: 77-87.
Martre P., J.R. Porter, P.D. Jamieson & E. Triboi. 2003. Modelling grain nitrogen accumulation and protein composition to understand the sink/source regulations of nitrogen remobilization for wheat. Plant Physiol. 133: 1959-1967.
Martre P., P.D. Jamienson, M. A. Semenov, R. F. Zyskowski, J.R. Porter & E. Triboi. 2006. Modelling protein content and composition in relation to crop nitrogen dynamics for wheat. Eur. J. Agron. 25: 138-154.
Menéndez F.J. 2007. Producción de trigo. CREA. Panozzo J.F. & H.A. Eagles. 2000. Cultivar and environmental effects on quality characters in wheat: II Protein. Aust. J. Agric. Res. 51: 629-636.
Park H., D.E. Clay, R.G. Hall, J.S. Rohila, T.P. Kharel, S.A. Clay & S. Lee. 2014. Winter wheat quality responses to water, environment, and nitrogen fertilization. Commun. Soil Sci. Plant 45: 1894-1905.
Pleijel H., L. Mortensen, J. Fuhrer, K. Ojanperä & H. Danielsson. 1999. Grain protein accumulation in relation to grain yield of spring wheat (Trtiticum aestivum L.) growns in open –top chambers with different concentrations of ozone, carbon dioxide and water availability. Agr. Ecosyst. Environ. 72: 265-270.
Pinilla Quezada H. & L. E. Herrera Floody. 2008. Efecto de la fertilización nitrogenada tardía en aspectos de calidad panadera en trigo (Triticum aestivum L.). IDESIA 26: 77-81.
Quiriban A.E., M. Castaño & M. Pereyra Cardozo. 2015. Relación entre la baja disponibilidad de agua en inicio de encañazón en trigo (Triticum aestivum L.) y la concentración de proteína en grano. Semiárida Rev. Fac. Agron. UNLPam. 25(2): 19-25. https://cerac.unlpam.edu.ar/index.php/semiarida/article/view/2518/2406
Salomón N., B. Aldalur, M. Cuniberti & R. Miranda. 2013. Distribución de la calidad del trigo pan argentino utilizando mapas del sistema de información geográfica. RIA 39: 41-50.
Schepers J., T. Blackmer & D. Francis. 1992. Predicting N fertilizer needs for corn in humid regions: Using chlorophyll meters. In: Predicting fertilizer needs for corn in humid regions (B. Bock y K. Kelly eds). NFERC, Bull. Y226. Muscle Shoals, AL, EE.UU. pp. 105-114.
Shewry P.R., J.A. Napier & A.S. Tatham. 1995. Seed Storage proteins: Structures and biosynthesis. Plant Cell 7: 945-956.
Suchy J., O.M. Lukow, D. Brown, R. De Pauw, S. Fox & G. Humphreys. 2007. Rapid assessment of glutenin and gliadin in wheat by UV spectrophotometer. Crop Sci. 47: 91-99.
Triboi E., A. Abad, A. Michelena, J. LLoveras, J.L. Ollier & C. Daniel. 2000. Environmental effects on the quality of two wheat genotypes: 1. Quantitative and qualitative variation of storage proteins. Eur. J. Agron. 13: 47-64.
Triboi E. & A.M. TriboiBlondel. 2002. Productivity and grain or seed composition: a new approach to an old probleminvited paper. Eur. J.Agron. 16: 163-186.
Triboi E., P. Martre & A.M. TriboiBlondel. 2003. Environmentally induced changes in protein composition in developing grains of wheat are related to changes in total protein content. J. Exp. Bot. 388: 1731-1742.
Zadoks J.C., T.T. Chang & F.C. Konzak. 1974. A decimal code for growth stages of cereals. Weed Res. 14: 415-421.
Zhao C.X., H.M. Rong, W.Z. Lin, W.Y. Fu & L. Qi. 2009. Effects of different water availability at postanthesis stage on grain nutrition and quality in strong gluten winter wheat. C.R. Biologies 332: 759-764.
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