Parámetros genéticos y características de producción en genotipos de maíz que segregan poliembrionía

Abstract

"La poliembrionía en maíz (PEm) es una característica natural, originada por mutación, que se manifiesta de diversas maneras, la más notable es la presencia de dos, tres y hasta siete tallos, de desarrollo completo, con capacidad de producir mazorcas. En términos prácticos la condición de dos plantas, originadas a partir de una semilla, sean idénticas o no, es la versión más aprovechable en términos agronómicos. Es relevante el hecho de que asociado a la PEm, los maíces de esta condición presentan en sus granos contenidos superiores en grasa cruda, lisina y triptófano, lo que les confiere mayor calidad nutrimental. El potencial de vi producción y calidad de maíces que incluyen la poliembrionía hace deseable la incorporación del carácter PEm a variedades especializadas de maíz. El presente trabajo de investigación explora la posible utilidad de la PEm en la generación de grupos genotípicos de valor en la eventual generación de variedades de maíz. La hipótesis y objetivos de trabajo proponen que con base en el control genético de la PEm es posible desarrollar nuevos genotipos valiosos para la producción de maíz, especialmente para la agricultura de bajos insumos. Las metodologías aplicadas en este trabajo incluyen la derivación de grupos generacionales F1, F2, CG3 y CG4 a partir de cruzas iniciales entre materiales PEm x exóticos de tipo comercial. Los grupos F1 y F2 se generaron de la manera mendeliana habitual. Los CG3 se generaron a partir de cruzamientos solamente entre plantas F2 que exhibían PEm, es decir, se practicó apareamiento preferencial positivo (AP+). Los genotipos del grupo CG4 se originaron por apareamiento planta a planta dentro de cada genotipo segregante bajo estudio, y por cruzamiento dialélico del tipo método 4 de Griffing entre cinco progenitores del grupo CG3. Los materiales de los cuatro grupos generacionales fueron evaluados en condición de plántula a los 17 días posteriores a la siembra, bajo condiciones de invernadero. En general, las variables de respuesta fueron: por ciento de: emergencia (PG), poliembrionía (PE), anormalidades (PA); número de: coleoptilos (NC), mesocotilos (NM), raíces laterales seminales (NRL), raíces de corona (NRC), hojas (NH); longitud de: radícula (LR), de parte aérea-tallo (LT). Además, las variables de peso, fresco de raíz (PFR), de parte aérea-tallo (PFT), seco de raíz (PSR), y seco departe aérea- tallo (PST). vii La evaluación de la capacidad de producción en planta adulta se evaluó sólo en materiales de los grupos generacionales CG3 y CG4. Los primeros (6 genotipos segregantes y 3 testigos) en dos ensayos de rendimiento durante el ciclo agrícola P/V 2012, localidades Buenavista y Derramadero, Saltillo, Coahuila, y los segundos (5 genotipos progenitores segregantes, 10 híbridos varietales, y 3 testigos) en dos ensayos de rendimiento durante el ciclo P/V 2013, en Buenavista, dos ambientes de prueba establecidos por fechas diferidas por cinco semanas (principios de mayo y finales de junio). Los cuatro ensayos fueron fertilizados con sulfato de amonio y mono fosfato amónico aplicando la fórmula 120 (N): 80(P): 00(K), a la siembra se aplicó la mitad del N y el total de P y el resto de N, al cierre de surco. Las variables de respuesta en los ensayos fueron: días a floración masculina (FM) y femenina (FF), altura de planta (AP), altura de la mazorca superior (AM), índice de inserción de mazorca superior (IIM), mala cobertura de mazorca (MC), presencia de fusarium en planta (fP), fusarium en mazorca (fM), mazorcas podridas (MP), y rendimiento en mazorca al 14.5 % de humedad (REN). El diseño estadístico de bloques completos al azar, tres repeticiones, fue el aplicado en todas las evaluaciones de invernadero. Cada genotipo, de cada grupo generacional, en cada repetición, fue representado por 50 semillas tomadas al azar del depósito de semillas del genotipo. Las semillas se sembraron en charolas de germinación de 200 cavidades, con dimensiones 67 x 34 x 7 cm. El sustrato suelo fue una mezcla de tierra de bosque y peat moss en proporción 2:1 v/v; no se aplicó ningún fertilizante, y los riegos fueron diarios de manera manual, con regadera. Los ensayos de campo, en todas las localidades y en los dos ciclos agrícolas utilizaron un diseño estadístico simple, completamente al azar, dos repeticiones. En el P/V 2012, la parcela experimental fue de 3 surcos, 5 m de longitud cada viii uno, tomando los datos del surco central. En P/V 2013, la parcela fue de un surco de 5 m. Los análisis de datos incluyeron la aplicación de las técnicas del ANOVA, pruebas de rango múltiple (Tukey o LSD), regresión lineal, correlación simple, ajuste por covarianza número-de-plantas-rendimiento en los ensayos de rendimiento. La determinación de algunos parámetros genéticos se derivaron de los datos del dialélico, a los cuales se aplicó la metodología apropiada para el método 4 de Griffing (1956) y el método II de Gardner y Eberhart (1966). Los datos y los análisis correspondientes permitieron corroborar el control genético de la PEm, así como el grado de asociación de ésta con la manifestación de estructuras múltiples en radículas y coleoptilos, observados en dos o más plántulas provenientes de una semilla. La evaluación simultánea de los cuatro grupos generacionales, F1, F2, CG3 y CG4, estos dos últimos generados bajo el esquema de reproducción AP+, permitieron validar la propuesta de que por esta vía se puede obtener grupos segregantes con frecuencias crecientes de plantas poliembriónicas. Los datos de frecuencia PEm obtenidos a través de generaciones se sometieron a un análisis de regresión simple. Los resultados de este análisis indicaron una ganancia de 7.6 % de casos por generación. La regresión lineal simple fue suficiente para explicar el incremento generacional en PEm. Los ensayos de rendimiento observados el año 2012, en las dos localidades, mostraron diferencias estadísticas (p<0.05 o menor) entre localidades y entre genotipos. El REN en mazorca, promedio ajustado por covarianza (número de plantas – rendimiento), se ubicó entre 5 y 7 t ha-1 en Buenavista, y entre 4.5 a 6 t ha-1 en Derramadero. ix Los parámetros genéticos estimados a partir de los análisis método 4 de Griffing y método II de Gardener y Eberhart son, en lo general, coincidentes. Los efectos de ACG y ACE resultaron significativas (p<0.05 ó 0.01) en las variables evaluadas en invernadero NRC, LT y PST, y en FF y REN en planta adulta. En la mayoría de los casos los efectos no-aditivos fueron los más importantes, lo cual condujo a calcular montos de heterosis en NRC, PST, y REN para el ambiente II de Buenavista, 2013. La heterosis media calculada para FF y REN permitió identificar a ciertos genotipos de cruzas dialélicas como buenos indicadores para sustentar la hipótesis de que es posible utilizar la PEm como base pare generar nuevas variedades de maíz. Con el propósito de detectar alguna asociación entre variables de plántula y plantas en producción, se aplicó un análisis de correlación entre variables medidas en etapa de plántula (NRC, LT, PST) y algunas medidas en edad adulta (FF y REN). Con base en los resultados se puede establecer que PST es un buen indicador de incrementos en REN, y que la selección con base en peso de plántula puede ser de utilidad en la identificación de genotipos de alto rendimiento. La conclusión más relevante de esta investigación establece que la metodología descrita para desarrollar análisis genético mendeliano acerca de la segregación de PEm en genotipos de tercera y/o cuarta generación, derivados de cruzas entre las fuentes de maíz poliembriónicas desarrolladas por el IMMUAAAN y materiales exóticos, parece ser la adecuada para generar nuevos genotipos que expresen productivamente la poliembrionía recuperada."