Formación y caracterización de grupos germoplásmicos de maíz, poliembriónicos y alto contenido de aceite

Abstract

"El maíz (Zea mays L.) de uso especializado incluye la versión de alto aceite, que representa una alternativa para generar variedades de calidad nutrimental de grano; éstas pueden ser mejoradas incrementando contenido de aceite y calidad proteica. viii Por otra parte, la poliembrionía (PE) es otro fenómeno de interés en maíz por su cualidad de producir dos o más plantas productivas por semilla, y que se relaciona con proteínas de calidad y mayor contenido de aceite en el grano que el maíz común. En este trabajo fueron combinadas las poblaciones D, poliembriónica (PE), y E, Tuxpeño de alto aceite (AA); a partir de las cuales se derivaron nueve dosis de germoplasma PE:AA (0, 12.5, 25, 37.5, 50, 62.5, 75, 87.5 y 100 %) por la vía de filiales y retrocruzas; con el propósito de: i) constituir el germoplasma base para la derivación de variedades de alta calidad nutrimental del grano a mas de otras cualidades de importancia agronómica-económica; ii) identificar las dosis de germoplasma PE:AA que confieran la mayor calidad nutrimental de grano, i. e. mayor concentración de grasa cruda, proteína cruda, y lisina; y iii) ubicar las dosis de germoplasma PE:AA que presenten la posibilidad de una rápida recuperación de la poliembrionía. Las variables de respuesta fueron: germinación (GE), frecuencia de poliembrionía (PE), en invernadero; contenidos de Grasa y proteína cruda (GC, PC) y lisina (Lis), en laboratorio. Los tratamientos (dosis) para las variables de invernadero así como los de análisis químicos fueron manejados en un diseño completamente al azar con tres repeticiones, con excepción de lisina, que se trabajó con dos repeticiones. Los datos fueron sometidos al ANVA correspondiente; la prueba de medias, cuando procedió, fue vía Tukey, α = 0.05. También, fue aplicado un análisis de regresión lineal para determinar la dependencia de las variables GC y PE con las diferentes dosis de germoplasmas (dosis). Para probar el mecanismo de herencia que controla la PE, fue aplicada una ji-cuadrada (X2) de bondad de ajuste. Los promedios de todas las variables se analizaron mediante la técnica de análisis de conglomerados y componentes principales. ix 10

Los análisis indicaron diferencias para todas las variables (P ≤ 0.01); la variable GE, fue mejorada de manera significativa en la entremezcla de las dos fuentes de germoplasma (PE:AA), con valores que van de 96 a 99 %. Como se esperaba, la combinación de fuentes PE:AA presentó un efecto de enmascaramiento del fenómeno PE, el cual no se expresó en la F1 (proporción PE:AA de 50 %); también, de acuerdo a lo esperado, el fenómeno se hizo evidente cuando D alcanzó dosis mayores, i.e. 62.5, 75, 87.5 y 100 %. El análisis de regresión aportó evidencias de que la PE presente en D se relaciona con las dosis de germoplasma (P ≤ 0.05; R2 = 87.2). Los resultados de la X2 para probar la hipótesis de herencia monogénica, homocigótica recesiva en frecuencias de PE mostró diferencias (P ≤ 0.01) en F2 y RC1; por lo tanto, se rechaza la hipótesis de que la PE estuviera controlada por un gen, dos alelos homocigotos recesivos (3:1 en F2 y de 1:1 en RC1); esto, por que la frecuencia de PE en F2 fue de sólo 3.4 % y en RC1 de 25.1 %. Estos resultados requieren de plantear una hipótesis alterna, la cual pudiera ser un caso de interacción génica de dos loci, con epistasis doble dominante, de penetrancia incompleta. Los valores para variables GC, PC y Lis se ubicaron en los intervalos 5.6 a 8.3 %, de 8.5 a 11 % y 2.2 a 4 g lisina/100 g de proteína, respectivamente; las poblaciones D y E fueron superiores (de 12 a 70 %) en GC al testigo de maíz común. El análisis de regresión lineal para GC con respecto a dosis fue significativo (P < 0.01, R2 de 97 %) y mostró una relación lineal negativa cuando se aumentó la dosis de D. La comparación de medias (Tukey, α = 0.05) para GC en Filiales, Retrocruzas mostrando un efecto de dirección de cruza; además, tanto en Filiales como dosis de germoplasma, se observó una respuesta gradual relacionada a la proporción de germoplasmas PE:AA; este comportamiento es comparable a los casos históricos de herencia poligénica descrita por

x East (1936). En este contexto, es probable que la genética que gobierna la concentración de aceite en el grano de estas poblaciones y genotipos agrupados en las dosis utilizadas, sea de herencia poligénica. La concentración de PC determinada en este trabajo no se relacionó en ningún sentido con las dosis de germoplasmas. Por otra parte, el contenido de lisina no mostró diferencias estadísticas entre dosis intermedias; no obstante, éstas son 17 % superiores al progenitor de alto aceite (2.2 %); como se esperaba la población PE obtuvo el valor más alto (4 %), comparable al maíz QPM. Las dosis óptimas (que combinan PE:AA) para calidad nutrimental en grano fueron las de combinación intermedias (Lis = 2.7 % y GC = 6.9 %), como puede apreciarse, es necesario que en estos genotipos se recupere la PE, ya que es ésta la que confiere valores más alto para Lis (de 3 a 4 %). Las dosis de germoplasmas probadas aquí son de valor genético, con potencial para generar variedades de maíz con calidad nutrimental Lis-AA. "