Yield losses due to inbreeding and the use of molecular markers (RAPD) for assessment to genetic purity in hybrid corn (Zea mays L.)

The production of hybrid corn (Zea mays L.) requires the complete removal of pollen of the female parent prior to pollination. The objectives of this study were to evaluate the percentage of female selfed plants that results in losses due to inbreeding and to assess the usefulness of RAPD approach in monitoring genetic purity of three kinds of commercial hybrid maize. Contamination levels of 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 8% and 10% in the female parent HS for seed production of hybrids BRS 201 and BRS 205 were used. In another trial, contamination levels of 0%, 1%, 3%, 5%, 8% and 10% were used in the BRS 3123 hybrid seeds. Contamination level was monitored leaving female plants without detasseling in the hybrid production field. Determination of cob appearance, kernel colour, grain and ear yield of these hybrids were carried out in the field, at maturity. DNA from F1-hybrids and their parents was employed to RAPD screening with 80 primers. The product was 456 bands, being 8 bands polymorphic. Field comparisons at maturity were generally more accurate at low levels of contamination. Yield losses increased with admixture levels; and it was up 27% for BRS 201, 8% for BRS 205 and 25% for BRS 3123. The primers, OPN-04 and OPR-19, were able to discriminate the contaminants among the pure seed hybrids and their parents. The RAPD procedure was able to detect polymorphism and contaminants in the seed lots, up to 3%. The results of this work indicate the practical usefulness of RAPD markers in monitoring purity tests and inbreed lines identification of commercial maize hybrids. Other advantages of the DNA approach included speed and the ability to determine the percentage of female self prior to harvest. A produção de sementes híbridas de milho exige a erradicação completa do pendão floral do parental fêmea, antes da antese. Os objetivos deste trabalho foram: 1- determinar os níveis de contaminação genética dos híbridos duplos BRS 201 e BRS 205 e triplo BRS 3123 que resultam na queda de produtividade; 2 - verificar os marcadores moleculares (RAPD) que identificam os contaminantes; 3 - monitorar a pureza genética na produção comercial de milho híbrido. Os níveis de contaminação de pólen, usados na produção dos híbridos BRS 201 e BRS 205 foram: 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 8% e 10 % de plantas não despendoadas no parental feminino. Em outro ensaio, contaminações de 0, 1%, 3%, 5%, 8% e 10% foram usadas no híbrido triplo BRS 3123. Determinações da aparência da espiga, cor de grão e produção de grãos e espigas foram feitas no campo, na maturidade. Os DNAs das sementes dos híbridos e dos parentais foram extraídos das plântulas e o produto de 456 bandas foi obtido, sendo oito polimórficas. As comparações de campo, na maturidade, foram geralmente mais acuradas, com níveis baixos de contaminantes. A redução da produtividade de grãos foi de 27% para o BRS 201, de 8% para o BRS 205 e de 25% para o BRS 3123. Os marcadores OPN-04 e POR-19 foram capazes de discriminar as variações entre a semente pura (híbridas) e seus parentais. A técnica de RAPD foi capaz de detectar polimorfismo e contaminantes nos lotes de sementes, até o nível de 3%. Os resultados deste trabalho indicaram que a técnica de RAPD é uma ferramenta útil para monitorar pureza genética na produção de híbridos de milho. Outra vantagem dessa técnica inclui a rapidez e a habilidade de determinar a porcentagem de mistura, antes da colheita.