Productividad de diferentes proporciones de semilla androestéril y fértil en dos híbridos de maíz*
Productivity of differents combinations of two maize hybrids with andro–sterile and fertile seed
Margarita Tadeo Robledo1, Alejandro Espinosa Calderón2§, Jazmín Serrano Reyes1, Mauro Sierra Macías3, Filiberto Caballero Hernández4, Roberto Valdivia Bernal5, Noel Orlando Gómez Montiel6, Artemio Palafox Caballero3, Flavio Antonio Rodríguez Montalvo3 y Benjamín Zamudio González2
1Facultad de Estudios Superiores-Cuautitlán. UNAM. Carretera Cuautitlán-Teoloyucan, km 2.5. Cuautitlán, Estado de México. C. P. 54700. A. P. 25. Tel. 01 55 56231971. Ext. 119.
]]> 2Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Lechería, km 18.5. Chapingo, Estado de México. C. P. 56230. Tel. 01 595 9212657. Ext. 201 y 204. §Autor para correspondencia: espinoale@yahoo.com.mx.3Campo Experimental Cotaxtla. INIFAP. Tel. 01 229 9348354. (mauro_s55@hotmail.com).
4Campo Experimental Valle de Apatzingán. INIFAP. Tel. 01 425 5925140. (filicabah@hotmail.com).
5Universidad Autónoma de Nayarit. Tel. 01 311 2110128. (beto49_2000@yahoo.com.mx).
6Campo Experimental Iguala. INIFAP. Tel. 01 733 33211056. Ext.104. (noelorlando19@hotmail.com).
* Recibido: noviembre de 2009
Aceptado: julio de 2010
Resumen
]]> Con los híbridos de maíz Puma 1075 y Puma 1076, se llevó a cabo esta investigación para evaluar su productividad al combinar 11 diferentes proporciones de mezclas de semilla fértil y androestéril; desde 100% semilla fértil hasta 100% semilla androestéril. El objetivo fue determinar la capacidad productiva de estos tratamientos. Estas proporciones fueron evaluadas durante el ciclo primavera-verano 2007, con dos experimentos en el Rancho Almaráz, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México (FESC-UNAM) y un tercero en Santa Lucía de Prías, Campo Experimental Valle de México; a una altitud de 2 250 m. Los experimentos se manejaron en un diseño experimental de bloques completos al azar, con arreglo factorial. Se determinó que el híbrido Puma 1075 y Puma 1076 expresaron un rendimiento similar. Se concluyó que para el ambiente de Santa Lucía de Prías, se obtuvo rendimiento promedio de 8 366 kg ha–1, para los dos híbridos evaluados bajo diferentes proporciones de semilla androestéril y fértil; esto resultó estadísticamente diferente con los dos ambientes manejados en la FESC-UNAM. Los mayores rendimientos correspondieron a mezcla de semilla fértil y androésteril; con 100% semilla androestéril (8 146 kg ha–1), 90% semilla androestéril + 10% semilla fértil (7 910 kg ha–1), 80% semilla androestéril + 20% semilla fértil (7 913 kg ha–1); estos rendimientos representan ventajas con respecto al tratamiento de 100% semilla fértil. Las proporciones desde 90%, 80%, 70%, 60% semilla androestéril con su contraparte de semilla fértil, representan buenas opciones de mezcla de semilla, expresando 23.2%, 23.3%, 16.2%, 19.6% rendimiento superior con respecto al tratamiento 100% fértil.Palabras clave: Zea mays L., androesterilidad, desespigamiento, híbridos, producción de semillas.
Abstract
This study was carried out with two maize hybrids, Puma 1075 and Puma 1076, to evaluate their productivity when combining 11 different proportions of fertile and andro-sterile seed combinations, ranking from 100% fertile seeds, up to 100% andro-sterile seeds. The aim of the study was to determine the productive capability of these treatments. These proportions were evaluated during the 2007 spring-summer season, with two experiments in the Rancho Almaráz; in the Cuautitlán School of Higher Studies, National Autonomous University of Mexico (FESC-UNAM); and a third one in Santa Lucía of Prías, Valley of Mexico Experimental Station (CEVAMEX); at a altitude of 2 250 m. The experiments were handled in a desing of completely random cluster, in a factorial arrangement. The hybrid Puma 1075 and 1076 expressed a similar yield. The environment of Santa Lucía de Prías, showed an average yield of 8 366 kg ha–1, for the hybrids evaluated with different proportions of andro-sterile and fertile seeds; this was statistically different in the environments in FESC-UNAM. The highest yields corresponded to the combination of fertile and andro-sterile seeds; with100% andro-sterile seeds (8 146 kg ha1), 90% andro-sterile seeds + 10% fertile seeds (7 910 kg ha1), 80% andro-sterile seeds + 20% fertile seeds (7 913 kg ha1); these yields represent an advantage in comparison to the treatment with 100% fertile seeds. The proportions of 90%, 80%, 70%, 60% andro-sterile seeds, with their fertile counterpart, are good seed combination options, showing 23.2%, 23.3%, 16.2% and 19.6% higher yields in comparison to the treatment with 100% fertile seeds.
Key words: Zea mays L., androsterility, detasseling, hybrids, seed production.
INTRODUCCIÓN
En la producción de semilla híbrida, el desespigamiento oportuno y adecuado es fundamental para lograr la calidad e identidad genética del híbrido correspondiente, este proceso implica elevados costos por uso de jornales, como alternativa a esta elevada inversión, la utilización de la androesterilidad es un mecanismo que facilita esta actividad, permitiendo un menor precio de semilla (Tadeo et al., 2003). La eficiencia en el desespigamiento depende de la uniformidad del progenitor femenino, presencia de hijuelos, facilidad para retirar la espiga (Jugenheimer, 1990; Tadeo et al., 2003; Martínez-Lázaro et al., 2005).
La androestérilidad había dejado de utilizarse durante la década de los setentas, debido de la susceptibilidad a la enfermedad del tizón foliar causada por el hongo Helminthosporium maydis raza T, que ocasionó una epífita en gran parte de la franja maicera en EE.UU, en los años ochentas, con el descubrimiento de nuevas fuentes de esterilidad masculina; los estudios con esterilidad masculina y la conversión de líneas progenitoras de híbridos, se retomó en diversos programas de mejoramiento (Partas, 1997; Weingartner et al., 2002); en las corporaciones más importantes a nivel internacional, las empresas privadas de semillas con las nuevas fuentes, que limitan los problemas generados por la raza T, utilizan comercialmente el esquema.
]]> En la FESC-UNAM desde 1992, se realizan trabajos para incorporar el carácter de androesterilidad a las líneas básicas del programa de mejoramiento genético de maíz, que se desarrolla en la propia Universidad (Tadeo et al., 1997; Tadeo et al., 2001; Tadeo et al., 2003).Cuando se cuenta con materiales híbridos que se incrementan con el apoyo de la androesterilidad, esta característica se conserva cuando se obtiene la semilla comercial, ya que hay dos maneras de aprovechar la esterilidad masculina y asegurar la entrega de la semilla al agricultor para su siembra comercial, de tal manera, que las parcelas de los productores posean plantas fértiles y combinación de plantas fértiles y androestériles, para asegurar la polinización, fecundación y por consecuencia producción de grano.
Una de las formas para resolver esta situación es utilizar un progenitor masculino, con capacidad restauradora, que polinice a la cruza simple o línea androestéril (dependiendo si está incrementando una cruza simple o híbrido trilineal), este progenitor macho suprime la androesterilidad y la cruza que se obtiene expresa la fertilidad en la generación siguiente, presentándose en terrenos de los productores el 100% de las plantas fértiles, el caso más claro de este tipo, es como ocurre en sorgo, donde toda la semilla híbrida se incrementa.
La otra alternativa es utilizar una fracción de semilla del híbrido que mantiene su característica androestéril; es decir, que no produce polen, esta semilla se mezcla con una proporción de semilla del mismo híbrido, pero obtenido con progenitores fértiles, pero producen polen; de esta manera en los campos de los agricultores, se presentarán plantas con esterilidad masculina (sin producir polen) y otras con fertilidad normal, las cuales polinizarán al resto de las plantas (Tadeo et al., 2003; Espinosa et al., 2009).
Una alta proporción de los híbridos comerciales con esquema de esterilidad masculina, emplean la mezcla de semilla fértil y androestéril para el uso extensivo (Tadeo et al., 1997; Tadeo et al., 2001; Beck y Torres, 2005; Espinosa et al., 2009); en el caso de los híbridos desarrollados por la FESC-UNAM, en proceso de difusión comercial; es necesario definir la mejor proporción o porcentaje en que deben mezclarse semilla fértil y androestéril para su uso comercial. Por ello el objetivo de este trabajo fue definir la capacidad productiva de los dos híbridos de maíz comerciales Puma 1075 y Puma 1076, así como determinar la mejor combinación de mezcla de semilla androestéril y fértil.
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo se llevó a cabo durante el ciclo primavera-verano 2007, en el Rancho Almaráz de la FESC-UNAM, municipio de Cuautitlán Izcalli, Estado de México, con una altitud de 2 274 m, donde se sembraron dos experimentos en diferente fecha de siembra. Un tercer experimento fue establecido en Santa Lucía de Prías, Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX), Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en el municipio de Texcoco, Estado de México, a una altitud de 2 240 m.
Se emplearon los híbridos trilineales de maíz Puma 1075 y Puma 1076, cada uno de ellos en diferentes combinaciones (mezclas) de semilla en sus versiones isogénicas fértil y androestéril, para lo cual se utilizó semilla obtenida en el ciclo primavera-verano 2006; 100% androestéril y 100% fértil, producida sobre cruzas simples androestéril y fértil (se aplicó desespigue), cada uno de los híbridos trilineales se mezcló semilla en las diferentes proporciones, como se presenta en el Cuadro 1.
Para evitar problemas con disponibilidad de polen en el caso de los tratamientos 0% fértil y 100% androestéril en los dos híbridos, alrededor de los experimentos se estableció un bordo con un material fértil, ya que se pretende probar la productividad por la proporción de plantas fértiles y androestériles; en el caso 100% androestéril, no sería utilizado comercialmente, ya que no se produciría fecundación, tampoco semilla y no habría rendimiento comercial.
]]> La parcela experimental fue un surco de 5 m de largo y 0.8 m entre surcos. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones, el análisis estadístico se realizó como factorial, los factores de variación fueron: ambientes, híbridos, proporciones de semilla androestéril y fértil, interacciones entre híbridos (factores en estudio), ambientes y proporciones fértil y androestéril. El tratamiento de fertilizante que se aplicó fue 80-40-00, empleando como fuentes: nitrato de amonio y superfosfato de calcio triple al momento de hacer el surcado. En los experimentos establecidos en el Rancho Almaráz se sembraron el 21 de junio y 28 de junio de 2007, respectivamente, el experimento de Santa Lucía se sembró el 7 de junio. Para controlar las malezas se emplearon: 3 L ha–1 de nicosulfuron, 3 L ha–1 de 2,4D amina y 3 kg ha–1 de atrazina.Las variables que se analizaron fueron: rendimiento, floración masculina, altura de planta, altura de mazorca, mazorcas buenas (>80% sana), mazorcas malas (>20% dañada), peso volumétrico, peso de 200 granos, longitud de mazorca, hileras por mazorca, granos por hilera, diámetro de la mazorca, granos por mazorca; estos datos se tomaron de cinco mazorcas por parcela. La comparación de medias se hizo con la prueba de Tukey a 0.05 de probabilidad.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el Cuadro 2, se presentan los cuadrados medios y significancia estadística para las variables evaluadas, proporciones de porcentajes de semilla androestéril-fértil y las interacciones genotipos por proporciones de porcentajes de semillas, para el experimento establecido en la primera fecha de siembra en la FESC-UNAM; en el cual se reporta que el coeficiente de variación fue 18.7% y la media general de rendimiento de 6 867 kg ha–1.
Para rendimiento de grano se detectó diferencia significativa (p≤ 0.05), para altura de planta y altura de mazorca se definieron diferencias altamente significativas (p≤ 0.01); para las proporciones de porcentajes de semilla androestéril-fértil no se presentaron diferencias estadísticas (p≤ 0.05).
Los resultados del análisis de varianza para la segunda fecha de siembra en la FESC-UNAM, arrojan que para rendimiento no hubo diferencia significativa entre los híbridos, pero se presentaron diferencias altamente significativas para las proporciones de semilla androestéril-fértil y significativa para la interacción entre los factores de variación (Cuadro 3). Se detectaron diferencias altamente significativas para altura de planta y mazorcas malas en el factor de variación híbridos.
Se establecieron diferencias significativas para el factor de variación proporción de porcentajes de semilla androestéril-fértil para rendimiento, floración masculina, altura de planta, longitud de mazorca e hileras por mazorca; en la interacción se detectó significancia para rendimiento, floración masculina, altura de planta, mazorcas malas, longitud de mazorca e hileras por mazorca (Cuadro 3).
En el Cuadro 4 se presentan los resultados obtenidos en el experimento de Santa Lucía de Prías, CEVAMEX, donde se observa que para rendimiento, el coeficiente de variación fue de 15.4% y la media general de 8 366 kg ha–1. Para rendimiento no se detectó diferencia significativa en híbridos, pero si para el factor de variación proporción de porcentajes de semilla androestéril-fértil, en el cual se presentaron diferencias altamente significativas, así como en la interacción, en la cual se detectaron diferencias estadísticas (p≤ 0.05).
En el análisis conjunto de los tres experimentos, los resultados del análisis de varianza mostraron que para rendimiento hubo diferencias altamente significativas, para los factores de variación ambientes, proporciones androestériles-fértiles, interacción híbridos*proporción androestéril-fértiles (Cuadro 5a); lo anterior señala que es necesario verificar las proporciones de semillas, ya que pudiese presentarse una respuesta diferencial dependiendo de los híbridos y las proporciones (Espinosa et al., 2009).
]]> Para el factor de variación ambientes, se detectaron diferencias altamente significativas para floración masculina, altura de planta, altura de mazorca, mazorcas buenas y malas, peso de 200 granos, longitud de mazorca, hileras por mazorca, diámetro de mazorca; en el factor de variación híbridos se detectaron diferencias significativas para las variables, granos por hilera y por mazorca y en porcentajes de semilla androestéril-fértil; para rendimiento se presentaron diferencias en mazorcas buenas; en las interacciones se definieron diferencias significativas para rendimiento y número de mazorcas malas (Cuadro 5b).En el Cuadro 6, se presenta la comparación de medias para ambientes, considerando la media de los híbridos evaluados bajo diferentes proporciones de semilla androestéril-fértil; para rendimiento se definieron dos grupos, el mejor rendimiento medio correspondió al ambiente de Santa Lucía de Prías con 8 366 kg ha–1, estadísticamente diferente con los dos ambientes manejados en la FESC-UNAM; que pudo deberse a la siembra un poco más tardía en la FESC-UNAM, probablemente afectó la productividad.
En la comparación de medias para híbridos (Cuadro 7), considerando la media de los tres ambientes de evaluación, bajo las diferentes proporciones de semilla androestéril y fértil para rendimiento no hubo diferencias estadísticas, el rendimiento medio de Puma 1075 fue 7 435 kg ha–1, similar al rendimiento medio de Puma 1076 que produjo 7 176 kg ha–1, en otras variables como floración masculina, peso volumétrico, longitud de mazorca, hileras por mazorca y diámetro de mazorca, tampoco se presentaron diferencias entre los dos híbridos, que probablemente se debe a la conformación de que en ambos híbridos participa el mismo progenitor masculino, por lo que hay cierta similitud entre ellos (Espinosa et al., 2003a; Tadeo et al., 2004).
En otras variables como altura de planta, altura de mazorca, mazorcas buenas y malas, peso de 200 granos, granos por mazorca; si se detectaron diferencias entre los híbridos evaluados, debido probablemente a la propia naturaleza de las variables (Cuadro 7).
En la comparación de medias para las diferentes proporciones de semilla androestéril-fértil, considerando el promedio de los dos híbridos evaluados, en los tres ambientes de evaluación se presentaron dos grupos de significancia, donde los mayores rendimientos correspondieron a 100% semilla androestéril (8 146 kg ha–1), 90% semilla androestéril + 10% semilla fértil (7 910 kg ha–1), 80% semilla androestéril + 20% semilla fértil (7 913 kg ha–1); estos rendimientos representan con respecto al tratamiento que corresponde a 100% semilla fértil (6 419 kg ha–1) 26.9%, 23.2% y 23.3%, respectivamente.
Lo anterior tiene cierta congruencia con trabajos previos, donde se otorga cierta ventaja a la versión androestéril, propiciada por el ahorro de fotosintatos cuando no hay la presencia de la demanda que genera polen, con esto se incrementa la producción de grano (Fleming et al., 1960; Simeonov, 1995; Stamp et al., 2000; Urs et al., 2002; Martínez et al., 2005; Tadeo et al., 2007; Espinosa et al., 2009).
En el primer caso del tratamiento 100% androestéril, en forma lógica no es un tratamiento que pudiese ser utilizado comercialmente, ya que no podría haber fecundación al no haber presencia de polen, en estos experimentos no hubo problemas de polinización y tampoco fecundación, porque alrededor de cada experimento se establecieron bordos con un material fértil; sin embargo, las otras proporciones como son 90% androestéril + 10% fértil y 80% androestéril + 20% fértil, podrían ser proporciones que pueden usarse comercialmente, ya que mostraron rendimientos diferentes significativamente con respecto a la proporción 100% fértil (Cuadro 8); esto representa una alternativa para su implementación y uso comercial. Para ello tendría que incrementarse semilla de los híbridos en estudio en esa proporción; es decir, incrementar la semilla androestéril-fértil y mezclarse, que se lleva a cabo en el proceso de beneficio.
Si bien las causas del aumento en rendimiento de semilla de versiones con androesterilidad sobre las fértiles como en este caso, no han sido dilucidadas. Urs et al. (2002) mencionan que se desconoce hasta qué punto la esterilidad del polen per se contribuye a las diferencias en el rendimiento de grano entre materiales. Se ha tratado de explicar que en la formación de polen fértil existe una demanda poderosa de nutrimentos tales como nitrógeno y fotosintatos, de modo que el abastecimiento a los órganos femeninos se reduce y ocasiona disminución del rendimiento potencial de semilla (Martínez-Lázaro et al., 2005).
Las proporciones de semilla androestéril-fértil como 100%, 90%, 80% y 70% de semilla androestéril, así como la contraparte de semilla fértil; es decir 0%, 10%, 20%, 30%, mostraron diferencias significativas favorables en rendimiento de 26.9%, 23.2%, 23.3% y 16.2% con respecto a la versión 100% fértil, que se toma como referente, respuesta que tiene similar tendencia con resultados de otros trabajos (Fleming et al., 1960; Simeonov, 1995; Stamp et al., 2000; Urs et al., 2002; Martínez-Lázaro et al., 2005).
El tratamiento 100% androestéril no es aplicable en forma práctica, porque se requiere una fracción de plantas fértiles para que ocurra la polinización y fecundación del resto de plantas, también esto podría explicar parcialmente la buena respuesta del tratamiento 90% semilla androestéril + 10% semilla fértil, ya que el tratamiento 100% androestéril podría haber tenido alguna dificultad de polinización y fecundación oportuna a diferencia del tratamiento donde 10% es fértil, lo anterior a pesar de que alrededor del experimento se colocan bordos con plantas de maíz fértiles (Cuadro 4).
]]> Con base en los rendimientos expresados por las diferentes proporciones de semilla androestéril-fértil (Cuadro 8), se podría señalar que las proporciones desde 60%, 70%, 80%, 90% semilla androestéril, con su contraparte de semilla fértil, representan buenas opciones de mezcla de semilla. Estas proporciones pueden efectuarse después del proceso de desgrane y selección de semilla por parte de las empresas que multiplican estos materiales, de esta manera el uso comercial por parte de los agricultores no tendría inconveniente.En el Cuadro 9, se presenta para cada uno de los híbridos, el rendimiento expresado para cada proporción de semilla androestéril-fértil, se pueden observar ciertas variaciones; pero el comportamiento es similar a los resultados ya mostrados en el promedio de los híbridos. Los rendimientos medios de las proporciones, indican que la androesterilidad otorga alguna ventaja en la productividad del híbrido final, contrario al reportado para las cruzas simples progenitoras de los mismos híbridos (Espinosa et al., 2003b), pero en concordancia con trabajos de Fleming et al. (1960); Simeonov (1995); Stamp et al. (2000); Urs et al. (2002); Espinosa et al. (2009).
Con base en los resultados de las diferentes proporciones de semilla androestéril-fértil, se podría aceptar que la esterilidad masculina en los híbridos Puma 1075 y 1076, otorga cierta ventaja en rendimiento con respecto a la versión fértil, lo cual constituye un factor positivo para la producción de semilla, ya que disminuye los costos por evitar el desespigue manual.
CONCLUSIONES
Los híbridos Puma 1075 y Puma 1076 expresaron el rendimiento estadísticamente similar bajo la media de las diferentes proporciones de semilla fértil y androestéril, evaluados en los tres ambientes.
El ambiente de Santa Lucía de Prías se obtuvo rendimiento promedio de 8 366 kg ha–1, fue estadísticamente diferente con respecto a los dos ambientes manejados en la FESC-UNAM, considerando la media de los dos híbridos evaluados bajo las diferentes proporciones de semilla androestéril-fértil.
Los mayores rendimientos de proporciones de mezcla de semilla fértil y androésteril, correspondieron a 100% semilla androesteril, 90% semilla androestéril + 10% semilla fértil, 80% semilla androestéril + 20% semilla fértil, estos rendimientos representan ventajas con respecto al tratamiento de 100% semilla fértil.
Las proporciones desde 90%, 80%, 70%, 60% de semilla androestéril, con su contraparte de semilla fértil 10%, 20%, 30% y 40% respectivamente, representan buenas opciones de mezcla de semilla, expresando 23.2%, 23.3%, 16.2%, 19.6% de rendimiento superior con respecto al tratamiento 100% fértil.
]]> AGRADECIMIENTOS
La autora(es) agradecen el apoyo financiero del proyecto PAPIIT-IN205908 para la realización de la presente investigación.
LITERATURA CITADA
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