Effect of nitrogen fertilization on metabolisms of essential and non-essential amino acids in field-grown grain maize (Zea mays L.)

Abstract

Ve dvouletých polních experimentech byl aplikován dusík ve formě močoviny (0, 120 and 240 kg N/ha) k zrnové kukuřici(Zea mays L.) hybridu KWS 2376. Dvouletý průměrný obsah celkového dusíku v zrně při sklizni byl 1,54 %. Největší dávka N redukovala většinu ze 17 stanovenýc aminokyselin (AA)v zrně ve srovnání s ostatními variantami. Pravděpodobnou příčinou tohoto jevu mohl být negativní vliv na cyklus trikarboxylových kyselin nebo deficience uhlíkatých skeletů pro asimilaci NH4+ do amidů a aminokyselin. Obsah limitující aminokyseliny lysinu nebyl ovlivněn N-hnojením, přičemž dvouletý průměrný obsah byl 2.02 mg/g sušiny. Z hlediska rozdílů ve hnojení byl zřetelný vliv ročníku s maximální akumulací aminokyselin serinu, prolinu, methioninu, threoninu, argininu a lysinu. Zvyšující se dávky dusíku redukovaly akumulaci asparaginu a glycinu a naopak zvyšovaly akumulaci tyrosinu. Dávky dusíku mají signifikantní efekt na maximální akumulaci valinu, isoleucinu, leucinu, phenylalaninu, histidinu, cysteinu a alaninu již při první zvýšené dávce dusíku(120 kg N/ha).

In two-year field experiments, nitrogen (N) in the form of urea (0, 120 and 240 kg N/ha) was applied to grain maize (Zea mays L.) hybrid KWS 2376. The two-year mean content of total grain N at harvest was 1.54%. The highest N dose reduced most of the 17 amino acids (AA) analysed in the grain compared with the other treatments. Possible reasons for this could be an adverse effect on the tricarboxylic acid cycle or deficiency of carbon skeletons for the assimilation of NH4+ into amides and amino acids. The content of the limiting amino acid lysine was not influenced by N fertilisation, with a mean two-year content of 2.02 mg/g DM. Taking into account the differences in fertilisation the effect of the year was seen in the maximal accumulation of amino acids serine, proline, methionine, threonine, arginine and lysine. Increasing rates of nitrogen reduced the accumulation of asparagine and glycine, and, on the contrary, increased the accumulation of tyrosine. Nitrogen rates have a significant effect on the maximal accumulation of valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, histidine, cysteine and alanine and appeared as early as after the first increased rate of nitrogen (120 kg N/ha).