Selección de genotipos de maíz poliembriónico por sus aptitudes agronómicas

"Las variedades de maíces especializados pueden presentar mutantes de efecto fenotípico inconfundible, tales como los genes sugary y shrunken y sus genes modificadores, determinantes en variedades de maíces dulces, genes de enanismo como el braquítico-2, maíces de alta calidad proteica que contienen el gen opaco-2 y sus diversos genes modificadores, etc. En el contexto de los mutantes, la poliembrionía en maíz (PEm) tiene potencial agronómico, al germinar de manera simultánea dos o más plántulas por semilla, presentando en bajas proporciones radículas múltiples, y mostrando una eficiente competencia entre plantas hermanas y sus plantas vecinas, propiciando así un ahorro en semillas para siembra y el doble de materia seca por semilla, además de poseer alta calidad nutrimental, al tener mayor contenido de ácidos grasos y de los aminoácidos lisina y triptófano en el grano, comparado con los constituyentes que presenta el maíz común. Por lo tanto, la inclusión de la PEm en nuevas variedades puede ser de utilidad ante la demanda ascendiente de alimentos, procurando con ello incrementar el rendimiento y calidad nutrimental del grano. La presente investigación se refiere a la obtención y evaluación agronómica de genotipos de maíz segregantes de la poliembrionía. La hipótesis y objetivos del trabajo proponen que, con base en el control genético de la poliembrionía en maíz, es posible desarrollar nuevos genotipos de alta frecuencia poliembriónica y de alto potencial productivo, superior a los actuales presentes en la región, útil para la agricultura familiar y extensiva. En este trabajo se realizaron cruzamientos entre líneas endogámicas con las poblaciones de alta frecuencia poliembriónica, denominadas como BAP y NAP. Las F1 resultantes se avanzaron a F2 por medio de cruzamientos planta a planta dentro de cada grupo. Con estos grupos segregantes de la poliembrionía a nivel F2 se comprobó la hipótesis de proporción de segregación 15:1, lo cual significa que el carácter está gobernado por dos loci en interacción epistática, del tipo doble dominante. A partir de los grupos F2, los materiales fueron manejados por medio de apareamiento preferencial positivo (AP+) hasta alcanzar un grupo de genotipos de quinta generación (G5), este proceso influyó positivamente en la xii recuperación de la poliembrionía, lográndose una frecuencia promedio de 40% en G4, el cual se ajusta a una regresión cuadrática. La evaluación de la capacidad de producción se efectuó con las progenies de genotipos de tercera generación (G3) los cuales fueron manejados a través cruzamientos siguiendo lo propio de un diseño dialélico, acorde al método 4 de Griffing. Las cruzas resultantes fueron evaluadas en un ensayo de rendimiento midiendo características comunes de importancia económica, y analizados con la rutina computacional DIALLEL-SAS05. Los resultados permitieron señalar que tanto los genotipos como los efectos aditivos presentaron significancia para todas las variables, mientras que los no-aditivos fueron significativos sólo en las variables de sanidad (p≤0.01) y productividad (p≤0.05), esto pudiera deberse a la diversidad genética que presentan los materiales. Al respecto, la mayoría de las variables mostraron mayor contribución de los efectos de ACG que los de ACE (Ejemplos: Floración masculina (FM), 97.2 % vs 2.8%; Altura de planta (AP), 97.1 vs 2.9; Altura de mazorca (AM), 99.7 vs 0.3; Mazorcas podridas (MPOD), 74.8 vs 25.2; Fusarium en mazorca (FUSM), 31.5 vs 68.5; y Rendimiento (REND), 82.6 vs 17.4). Estas proporciones de participación de los efectos de aptitud combinatoria son dignas de tomarse en cuenta en el propósito de formar variedades. Por otro lado, los genotipos B y E tienen buena ACG lo que se refleja en la mayoría de las cruzas donde estuvieron involucrado estos genotipos. De acuerdo a las mejores combinaciones BA y CE resultaron tener buena ACE. Las cruzas dialélicas se valoraron incluyendo las poblaciones de referencia a la poliembrionía y dos híbridos, uno comercial y otro en condición experimental. Se pudo apreciar que hubo diferencias estadísticas en la fuente -Genotipo, donde las cruzas fueron mejores en todas las variables evaluadas con respecto a las poblaciones de referencia a la PEm, y estadísticamente similares en unos casos con respecto a los híbridos, lo que significa que este tipo de cruzas segregantes de la poliembrionía pueden competir con otros materiales evaluados en la región. Con el propósito de detectar el uso más adecuado de genotipos segregantes de la poliembrionía de maíz, se evaluaron a través de niveles de densidad y dosis de fertilización bajo el diseño experimental de bloques completos al azar con xiii arreglo en parcelas subdivididas. Los resultados permiten ratificar que los genotipos segregantes de la poliembrionía tienen potencial al ser superiores a la población de referencia de la poliembrionía, y en algunos casos al híbrido comercial y variedad. Los cuales responden a los niveles de densidad para aspectos de sanidad y niveles de fertilización en cuanto a precocidad, porte de planta y nivel de producción."

"The varieties of specialized corns might contain mutants that exhibit a distinctive phenotype, such as the sugary and shrunken genes which are determinants in sweet corns, genes for dwarfism such as brachytic-2, quality protein maize with the opaque-2 and its several modifier genes, etc. A recently studied mutant is the one named polyembryony in maize (PEm) which presents phenotypic effects when two or more seedlings emerge simultaneously from a germinated seed, sometimes presenting multiple primary roots and showing efficient competition between sisters and neighboring plants. Thus, the mutant has the potential to produce better in both agronomic and nutrimental quality manner, because in the former it has two times the amount of dry matter per seed, and in the later it has higher seed content of crude fat, and the amino acids lysine and tryptophan than in the common corn grain. Increasing demand of food for humans requires more strategies for the creation of new varieties of high yield and nutritional quality, easily transferable to farmers. In this context, the inclusion of the polyembryony mutant in the corn new varieties can be useful. This research work is concerns with the agronomic evaluation of maize polyembryony segregating genotypes. The proposed assumptions and objectives are those that based on the genetic control of polyembryony in maize, it is possible to develop new genotypes with highly polyembryonic frequency and high production potential, somehow superior to that in the local area, useful for family farming and other type of farmers. In this work, initial crosses among inbred lines with high polyembryony frequency populations, BAP and NAP were made. The resulting F1 was advanced to F2 through plant to plant matings within each group cross. With these segregating F2 groups the polyembryony hypothesis was tested for the proportion 15: 1, because it has been stated that the character is governed by two epistatic interaction loci, proper of the double dominant type. From the F2 groups, all materials were reproductively handled by assortative mating (AP+) trough out three more successive generations reaching the fifth stage progeny (G5). This process had a positive impact on the recovery of polyembryony, achieving on an average of 40% up in the G4, which fits a quadratic regression model. xvi The assessment of production capacity was carried out with genotypes of the third generation (G3) which were handled through a diallel crossing design, according to the Griffing’s Method 4. The resulting crosses were evaluated in a yield assay by measuring common variables of economic importance, and analyzed with a computational routine Diallel-SAS05. The results allowed to underline that both genotypes and additive effects had statistically significance for all variables, while non-additives were significant only for the so called health variables (p≤0.01) and yield (p≤ 0.05). These results might be due because the materials genetic diversity. In this regard, most of the variables showed higher contribution of GCA effects compared with those of SCA (example: Male flowering (FM): 97.2 % vs. 2.8 %, Plant height (AP): 97.1 vs. 2.9, Ear height (AM): 99.7 vs. 0.3, Rotten ears (MPOD): 74.8 vs. 25.2, Fusarium in ear (FUSM): 31.5 vs. 68.5, Yield (REND): 82.6 vs. 17.4), which is very appropriate in the objective of forming varieties. Furthermore, the genotypes B and E had good GCA as reflected in most crosses where these genotypes were being involved. On the other hand, the crosses BA and CE were found to have good SCA. The yield’s trial with the diallel crosses included three witnesses, one was used as a reference for polyembryony, and two hybrids as references for production. It was noted that there were statistical differences in the Genotype source of variance, where the crosses were better in all variables regarding reference populations to PEm, and statistically similar in some cases with respect to hybrid, which means that they can compete with other materials evaluated in the region. In order to detect the most appropriate use of different maize PEm segregating genotypes, there were evaluated a set of segregating crosses through two levels of the factors population density and fertilization doses carried out through an experimental design of a complete randomized block with split plot arrangement. The results found support that the genotypes have the potential to be higher than the polyembryony reference population, and in some cases they were equal to the commercial hybrid and improved variety witnesses. The PEm segregating crosses responded quite well to population density levels in regard to health variables, and to fertilization levels for early plant, plant height and yield."