The concentrations and distribution of phytic acid-phosphorus and other mineral nutrients in wild-type and low phytic acid1-1 (lpa1-1) corn (Zea mays L.) grains and grain parts

A comparison of mineral nutrient and phytic acid-phosphorus (PA-P) distribution in the grains of wild-type (WT) and low phytic acid1-1 (lpa1-1) corn (Zea mays L.) was conducted to determine how the lpa1-1 mutation influences mineral element concentrations in different grain parts and impacts the structure of phosphorus-rich inclusions (globoids) in the grain cells. This is the first report regarding total phosphorus (P) and PA-P concentrations in scutellum and root-shoot axis portions of cereal embryos of WT in comparison to its matching lpa1-1 genotype. In WT, 95% of the grain PA-P was located in the embryo, mostly in the scutellum. The lpa1-1 mutation reduced whole-grain PA-P by 62% but influenced the scutella more than the root-shoot axes and rest-of-grain fractions. In spite of the lpa1-1 mutants containing greatly reduced PA-P, whole-grain amounts of Mg, Fe, and Mn were higher in lpa1-1 than in WT, K and Zn were similar, and Ca was lower. Iron was 1/3 higher in lpa1-1 grains than WT while Ca was 18% lower. Decreased phytic acid in lpa1-1 grains resulted in reduction in globoid size in both scutellum and aleurone layer cells. Most lpa1-1 aleurone globoids were non-spherical and scutellum globoids were clusters of small spheres while WT globoids were large discrete spheres. X-ray analyses of globoids in both grain types revealed major amounts of P, K, and Mg and traces of Ca, Fe, and Zn. Both grain types contained almost no mineral nutrient stores in the starchy endosperm.Key words: corn (Zea mays L.), phytic acid-phosphorus, low phytic acid1-1 (lpa1-1) grains, mineral nutrients, globoids, electron microscopy.

Les auteurs ont comparé la distribution des nutriments minéraux et du phosphore sous forme d'acide phytique (PA-P), dans les grains du maïs de type sauvage (WT) et du faibles en acide phytique1-1 (lpa1-1), afin de déterminer comment la mutation lpa1-1 influence les teneurs en éléments minéraux dans les différentes parties des grains, et affecte la structure des inclusions riches en phosphore (globoïdes) dans les cellules des grains. Il s'agit du premier rapport comparant la répartition des teneurs en phosphore total (P) et en PA-P, dans le scutellum et l'axe racine-tige d'embryons de la céréale du type sauvage, avec le génotype lpa1-1 correspondant. Chez le WT, 95 % du PA-P de la graine se retrouve dans l'embryon, surtout dans le scutellum. La mutation lpa1-1 réduit le PA-P de l'ensemble de la graine de 62 %, mais affecte plus les scutellums que les axes racine-tige et le reste de la graine. Bien que les mutants lpa1-1 contiennent beaucoup moins de PA-P, les quantités totales de Mg, Fe et Mn dans les graines sont plus importantes chez les mutants lpa1-1 que chez le WT, alors que les K et Zn sont semblables et le Ca plus faible. Le fer est 1/3 plus élevé chez les grains lpa1-1 que chez le WT, alors que le Ca est plus bas de 18 %. La diminution de l'acide phytique dans les grains lpa1-1 conduit à une réduction de la grosseur des globoïdes, à la fois dans les scutellums et dans les cellules des couches d'aleurone. La plupart des globoïdes de l'aleurone du lpa1-1 ne sont pas sphériques et les globoïdes du scutellum sont constitués de groupes de petits sphères, alors que les globoïdes du WT sont constitués de grosses sphères discrètes. Les analyses aux rayons X des globoïdes, chez les deux types de grains, révèlent la présence de grandes quantités de P, K et Mg et des traces de Ca Fe et Zn. On ne trouve presque pas de nutriments minéraux accumulés dans l'endosperme riche en amidon.Mots clés : maïs (Zea mays L.), phosphore acide-phytique, grains faibles en acide phytique1-1 (lpa1-1), nutriments minéraux, globoïdes, microscopie électronique.[Traduit par la Rédaction]