The objective of this work was to determine the genetic control of grain protein content and of the agronomic traits of corn (Zea mays) at different levels of nitrogen fertilization. Nine parent populations and their hybrids were evaluated in a complete diallel mating design, with two levels of nitrogen fertilization. The variables evaluated were: relative chlorophyll index, plant height, ear height, ear production, grain yield, grain color, mass of 100 grains, density of grains, nitrogen content in the leaves and grain protein content. Increasing levels of nitrogen fertilization increased the relative chlorophyll index, ear height and grain protein content. However, only grain production had distinct genetic control at different levels of nitrogen. Diallel analysis showed significant genotype effect in all traits, except for grain and ear production. For most of the variables, there was significance of heterosis effect. For grain protein content, there was no significance for specific combining ability, and genotypes general combining ability had more important effects in the expression of this character.O objetivo deste trabalho foi determinar o controle genético do teor de proteína em grãos e de caracteres agronômicos de milho (Zea mays) cultivado com diferentes níveis de adubação nitrogenada. Foram avaliados nove genitores de milho e seus híbridos, em dialelo completo, com dois níveis de adubação nitrogenada. Os caracteres avaliados foram: índice relativo de clorofila, altura de plantas, altura de espigas, produção de espigas, produção de grãos, coloração de grãos, massa de cem grãos, densidade de grãos, teor de nitrogênio nas folhas e teor de proteína nos grãos. A elevação da adubação nitrogenada promoveu aumento nos caracteres índice relativo de clorofila, altura de espigas e teor de proteínas nos grãos. Apenas a variável produção de grãos apresentou controle genético distinto nos diferentes níveis de nitrogênio. A análise dialélica mostrou significância dos efeitos dos genótipos sobre todos os caracteres, com exceção da produção de espigas e de grãos, e foi possível observar significância da heterose na maioria das variáveis. Para o teor de proteínas nos grãos, não houve significância da capacidade específica de combinação, e a capacidade geral de combinação dos genótipos teve efeito mais importante na manifestação desse caráter
