Artificial selection for grain yield has increased net CO2 exchange of the ear leaf in maize crops

Identifying the physiological traits indirectly selected during the search for high-yielding maize hybrids is useful for guiding further improvements. To investigate such traits, in this study we focused on the critical period of kernel formation because kernel number is the main yield component affected by breeding. Our results show that breeding has increased the number of florets per ear and ear growth rate but not the vegetative shoot growth rate, suggesting localised effects around the ear. Consistent with this possibility, breeding has increased the net CO2 exchange of the ear leaf in field-grown crops grown at high population densities. This response is largely accounted for by increased light interception (which increases photosynthesis) and by reduced rates of respiration of the ear leaf in modern hybrids compared to older ones. Modern hybrids show increased ear-leaf area per unit leaf dry matter (specific leaf area), which accounts for the reduced respiratory load per unit leaf area. These observations are consistent with a model where the improved ear leaf CO2 exchange helps the additional florets produced by modern hybrids to survive the critical period of high susceptibility to stress and hence to produce kernels.EEA PergaminoFil: Cagnola, Juan I. Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Cagnola, Juan I. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Fisiología Vegetal; ArgentinaFil: Parco, Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Cerealicultura; ArgentinaFil: Rotili, Diego H. Universidad de Buenos Aires. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Rotili, Diego H. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Cerealicultura; ArgentinaFil: Ploschuk, Edmundo L. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Cultivos Industriales; ArgentinaFil: Curín, Facundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencias del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (CIT-NOBA-CONICET); ArgentinaFil: Amas, Juan I. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia del noroeste de la Provincia de Buenos Aires (CIT-NOBA-CONICET); ArgentinaFil: Luque, Sergio F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Maddoni, Gustavo A. Universidad de Buenos Aires. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Maddoni, Gustavo A. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Cerealicultura; ArgentinaFil: Otegui, María Elena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Pergamino. Ecofisiología; ArgentinaFil: Otegui, María E. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Otegui, María E. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Casal, Jorge J. Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Casal, Jorge J. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Cátedra de Fisiología Vegetal; ArgentinaFil: Casal, Jorge J. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. CONICET; Argentin