H-564C, híbrido de maíz con alta calidad de proteína para el trópico húmedo de México*

H-564C, high quality protein maize hybrid for the humid tropic in Mexico

Mauro Sierra Macías^1§, Artemio Palafox Caballero¹, Flavio Rodríguez Montalvo¹, Alejandro Espinosa Calderón², Gricelda Vázquez Carrillo², Noel Gómez Montiel³ y Sabel Barrón Freyre⁴

¹ Campo Experimental Cotaxtla. INIFAP. Carretera Veracruz-Córdoba, km 34. Veracruz, México. A. P. 429. C. P. 91700.Tel. 01 285 5960108. (palafox.artemio@inifap.gob.mx), (rodriguez.favio@inifap.gob.mx).^§Autor para correspondencia: sierra.mauro@inifap.gob.mx, mauro-s55@hotmail.com.

³ Campo experimental Iguala. INIFAP. Carretera Iguala-Tuxpan, km 2. Iguala, Guerrero. C. P. 40000. Tel. 01 733 3321056. (gomez.noel@inifao.gob.mx).

⁴ Campo Experimental Huimanguillo. INIFAP. Carretera Huimanguillo-Cardenas, km 1. Huimanguillo, Tabasco. C. P. 86400. Tel. 01 917 3750397. (barron.sabel@inifap.gob.mx).

* Recibido: septiembre de 2010
Aceptado: enero de 2011

Resumen

Durante 2005 a 2008 se evaluaron, validaron y caracterizaron híbridos de maíz con alta calidad proteínica, con los objetivos de conocer su rendimiento, características agronómicas y propiedades nutricionales e industriales. En 2005 se evaluaron híbridos en las localidades de Cotaxtla, Tlalixcoyan e Ignacio de la Llave, Veracruz; bajo un diseño alpha látice 9*2 con 18 tratamientos y tres repeticiones, en parcelas de dos surcos de 5 m con una densidad de 62 500 plantas ha^-1. Se identificaron los híbridos HQ1, HQ2, HQ3 y HQ4, sobresalientes por su rendimiento, características agronómicas y por su tolerancia a la enfermedad del "achaparramiento". En el ciclo primavera verano 2006 se establecieron seis parcelas de validación en las localidades de Cotaxtla, Mata de Agua, Tlalixcoyan, Ignacio de la Llave, Martínez de la Torre y Rodríguez Clara, en el estado de Veracruz. Los lotes fueron establecidos bajo diseño bloques al azar con nueve tratamientos y dos repeticiones en parcelas de ocho surcos de 25 m, con una densidad de 62 500 plantas ha^-1. De los análisis de varianza combinados, se encontró diferencia altamente significativa para genotipos (G), localidades (L) y para la interacción G*L, en las variables rendimiento de grano, días a floración masculina y femenina, aspecto y sanidad de planta. Los genotipos sobresalientes por su rendimiento, aspecto y sanidad de planta y mazorca, fueron: HQ4, H-520, HQ3 y HQ1, con 5.42, 5.38, 5.13 y 5.06 t ha^-1, respectivamente. Con el HQ1 se produjeron las mejores tortillas siguiendo el método tradicional de la masa y la tortilla. El híbrido HQ4, puede ser procesado exitosamente por la industria de la harina nixtamalizada. Este híbrido registró 72% más lisina y 56% más triptófano en el grano entero que el maíz normal. Durante 2007 y 2008 se hizo la caracterización del HQ4, para su registro oficial como H-564C con el número: 2257-MAZ-1133-300609/C.

Palabras clave: Zea mays L., calidad de proteína, harinización, nixtamalización, nutrición.

Abstract

Between 2005 and 2008 high-quality protein maize hybrids were evaluated, validated and characterized in order to know their yield, agricultural characteristics and nutritional an industrial features. In 2005, hybrids were evaluated in Cotaxtla, Tlalixcoyan and Ignacio de la Llave, Veracruz, under an alpha lattice 9*2 design with 18 treatments and three repetitions, in fields with two five-meter long furrows, with a density of 62 500 plants ha^-1. Hybrids HQ1, HQ2, HQ3 and HQ4, were identified; they stand out for their yield, agricultural characteristics and their tolerance to corn stunt. In the 2006 spring-summer cycle, six validation fields were set in Cotaxtla, Mata de Agua, Tlalixcoyan, Ignacio de la Llave, Martínez de la Torre and Rodríguez Clara, in the state of Veracruz. The fields were established with a random block design with nine treatments and two repetitions in fields with eight 25-meter long furrows, and a density of 62 500 plants ha^-1. With the combined variance analysis, a highly significant difference was found for genotypes (G), locations (L) and the interaction G*L, in grain yield variables, days to male and female, aspect and plant health. The genotypes that stood out for their yield, aspect and plant and ear health were HQ4, H-520, HQ3 and HQ1, with 5.42, 5.38, 5.13 y 5.06 t ha^-1, respectively. The HQ1 produced the best tortillas with the traditional method for dough and tortillas. Hybrid HQ4 can be successfully processed by the nixtamalized flour industry. This hybrid registered 72% more lysine and 56% more tryptophan in the whole grain than regular maize. In 2007 and 2008, HQ4 was defined for its official registration as H-564C with the number 2257-MAZ-1133-300609/C.

Key words: Zea mays L., flourization, nixtamalization, nutrition, protein quality.

INTRODUCCIÓN

En el sureste de México se siembran anualmente 2.5 millones de hectáreas con maíz, de éstas, un millón están comprendidas en provincias agronómicas de buena y muy buena productividad y 100 mil hectáreas son sembradas bajo condiciones de riego, (Sierra et al., 2004). En esta superficie se recomienda la siembra de híbridos, ya que estos expresan al máximo su potencial genético bajo condiciones de clima, suelo y manejo por parte de los agricultores (Gómez, 1986; Sierra et al., 1992; Vasal et al., 1992a; Vasal et al., 1992b; Sierra et al., 2001; Sierra et al., 2004; Sierra et al., 2004a). En la selección de mejores híbridos se debe tener en cuenta la adaptabilidad de los genotipos, porque permite conocer la respuesta a los diferentes ambientes, definidos por el clima, suelo y manejo agronómico.

Los híbridos trilineales permiten aprovechar las ventajas que ofrece la heterosis en la producción comercial de maíz y aprovechar las ventajas en la producción de semilla, al usar como progenitor hembra una cruza simple de alto rendimiento (Espinosa et al., 1998; Espinosa et al., 2003; Sierra et al., 2005). Con relación a la selección de líneas progenitoras de híbridos comerciales, es necesario identificar aquellas sobresalientes con base en sus efectos de aptitud combinatoria general (ACG) y específica (ACE), su comportamiento per se, su adaptación y producción de semilla (González et al., 1990; Vasal et al., 1994; Vasal y Córdova 1996; Espinosa et al., 1998; Ramírez et al., 1998).

En México 31 millones de personas manifiestan algún grado de desnutrición y 18 millones sufren desnutrición severa (Espinosa et al., 2006; Chávez y Chávez, 2004), siendo el sureste mexicano donde se concentra la mayor parte de esta población. Esto en parte, se debe que el maíz consumible contiene bajo nivel de lisina y triptófano, aminoácidos esenciales para el crecimiento y desarrollo humano; lo cual se traduce en bajo nivel nutritivo de la dieta basada en maíz, lo que es grave ya que el consumo per cápita aparente es de 209.8 kg (Morris y López, 2000).

Dado que el maíz es fundamental en la alimentación de los mexicanos, una alternativa es incrementar el consumo o bien mejorar la calidad del maíz que se consume, lo que es factible con los maíces de calidad proteínica (QPM). Un aspecto adicional al problema nutricional basado en el grano de maíz, es que la producción de maíz en México, no es suficiente para abastecer la demanda, por lo que es necesario cubrir con importaciones que van de 5 a 7 millones de toneladas año con año.

El maíz con alta calidad de proteína se deriva del aprovechamiento del gene mutante opaco o2o2, expresado en su versión homocigótica recesiva con mayor contenido de lisina y triptófano, aminoácidos esenciales en la alimentación (Mertz et al., 1964). Sin embargo, al alto valor nutritivo se ligaban caracteres indeseables como grano con textura suave, bajo peso y poca resistencia a plagas y enfermedades en almacén. Por su parte, Vasal y Villegas (2001), mediante técnicas de mejoramiento tradicionales incorporaron genes especiales al maíz opaco o2o2, llamados genes modificadores de la textura del endospermo. Estos genes modificadores confieren al endospermo de variedades, líneas e híbridos una textura de grano más dura que el maíz opaco, dando la apariencia del maíz normal (Vasal, 1994). Larkins et al. (1994) indicaron que los maíces con el gene o2o2 contienen 40 a 50% más lisina y de 35 a 40% más triptófano.

El Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) en colaboración con el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), ha generado el híbrido trilineal de maíz H-564C, con alta calidad de proteína, el cual se adapta a la región tropical en el sureste mexicano, con ventajas agronómicas y mejor rendimiento con respecto a los testigos, factores que representan una alternativa favorable para incrementar los rendimientos de maíz y mejorar la nutrición de los consumidores (Sierra et al., 2008).

Proceso de obtención del híbrido de maíz H-564C

Entre 2004 y 2007 fueron evaluados híbridos trilineales de maíz con alta calidad de proteína, de ahí se definió como sobresaliente el híbrido H-564C, el cual fue propuesto para su liberación oficial por sus ventajas en rendimiento, características agronómicas favorables, tolerancia a la enfermedad del "achaparramiento", calidad de proteína en virtud de que posee mayor contenido de lisina y triptófano que el maíz normal. Éste híbrido está formado por las líneas LT158, LT159 y LT160, las dos primeras que en su origen fueron líneas normales mismas que fueron convertidas al carácter de alta calidad de proteína, forman la cruza simple que participa como progenitor hembra, la cual por sus características agronómicas, sanidad, alto rendimiento y estabilidad se puede emplear en el Trópico Húmedo de México.

La línea macho LT160 cuenta con ocho autofecundaciones, buena ACG, fue derivada de la población 62 proveniente del CIMMYT. La línea LT158, es una línea endogámica con cinco autofecundaciones derivada de la población 21 proveniente del CIMMYT; LT159 es una línea endogámica con similar nivel de endogamia derivada de la población 43 proveniente del CIMMYT. Estos progenitores ofrecen ventajas en su mantenimiento y para la producción comercial de semilla por parte de las empresas y grupos de productores lo que permite la factibilidad real de uso por los agricultores.

En los años 2007 y 2008, el híbrido H-564C y sus progenitores fueron caracterizados de acuerdo con la guía técnica para la descripción varietal de maíz (Zea mays L.), propuesta por la unión internacional para la protección de las obtenciones vegetales (UPOV). Este híbrido fue registrado e inscrito por el INIFAP en el catálogo de variedades factibles de certificación (CVC), ahora catálogo nacional de variedades vegetales (CNVV) ante el servicio nacional de inspección y certificación de semillas (SNICS), con el número de registro 2257-MAZ-1133-300609/C, (SNICS, 2002).

Con relación a la calidad industrial y nutricional, durante 2007 se evaluaron los híbridos de grano blanco: H-564C, HQ-1, HQ-3 y la variedad de grano amarillo V-556AC, genotipos de maíz con alta calidad de proteína, en los que se determinaron característica físicas, químicas, del nixtamal, la masa y las tortillas, así como los aminoácidos lisina y triptófano, en endospermo, grano entero y tortillas, siguiendo las metodologías de la american association of cereal chemists AACC (1998), association of official analytical chemists AOAC (1984), las descritas en la norma mexicana para maíces destinados al proceso de nixtamalización, NMX-034(1) (2002) y las declaradas por Salinas y Vázquez (2006).

Por lo que se refiere a la calidad de la harina nixtamalizada, ésta consistió en identificar los maíces cuyo índice de flotación fue menor o igual a 20%, color del grano con valores de reflectancia superiores al 55% en el equipo Agtron; posteriormente se evaluó color en harinas de grano sin procesar, cuyos valores deben ser iguales o mayores a 77%. El color se midió en grano entero y en tortilla, usando el colorímetro Mini Scan XE plus (Hunter Lab, modelo 45/0-L), que descompone el color en tres variables: L* que representa la luminosidad y cuyos valores van del 100, que corresponde al blanco, hasta cero para el negro; la escala a* que registra valores positivos cuando están presentes los tonos rojos y adquiere valores negativos cuando registra tonos verdes. La variable b* califica los colores amarillos (+) a azul (-). Con las variables a* y b* se calculó el ángulo del tono hue o tinte (hue= arctan a/b), que es un valor angular, el cual indica el cuadrante correspondiente al color de la muestra en un sistema cartesiano, donde el eje X corresponde a los valores de a y el eje Y a los de b, donde 0°= color rojo-púrpura; 90°= amarillo; 180°= verde; y 270°= azul (McGuire, 1992).

La evaluación final consistió en cuantificar el porcentaje de endospermo córneo, el cual debe ser igual o superior 48%. La evaluación de los híbridos se hizo por duplicado (dos muestras por repetición); por lo tanto, los valores que se presentan en los cuadros de los parámetros de grano, nixtamal, tortilla y harina son el promedio de cuatro determinaciones.

Adaptación y rendimiento

H-564C se adapta a la región tropical del sureste de México en altitudes de 0 a 1 200 msnm en climas Aw0, Aw1, Aw2, Am y Af que de acuerdo con la clasificación de Köppen modificada por García (1981), corresponde a los climas cálido húmedo y subhúmedo. Particularmente, en evaluaciones durante 2005 bajo presión natural de la enfermedad del "achaparramiento" en las localidades de Tlalixcoyan e Ignacio de la Llave, Veracruz, (Cuadro 2), el H-564C rindió en promedio 5.91 t ha^-1 a través de tres ambientes, significativamente mayor 15% al 0.05 de probabilidad, en relación con el testigo H-520 (Reyes, 1990). En la localidad de Cotaxtla, Veracruz; donde la presencia de la enfermedad fue menor, los rendimientos tanto del H-564C como del híbrido H-520 y los híbridos experimentales fueron mayores.

Las ventajas de rendimiento y características agronómicas de estos híbridos, representa una alternativa en la producción de maíz por los agricultores maiceros del estado de Veracruz, con la ventaja adicional de un mayor contenido de lisina y triptófano de H-564C con relación al maíz normal (Mertz, 1994; Vasal et al., 1994), lo que ayudaría a mejorar la nutrición de los consumidores (Morris y López, 2000). Las localidades de Tlalixcoyan e Ignacio de la Llave, registran rendimientos medios más bajos debido a una mayor presencia de la enfermedad del "achaparramiento".

Tolerancia al "achaparramiento"

Con relación a la presencia de daño por "achaparramiento" en planta y mazorca y considerando la sintomatología que incluye: coloración amarillo rojizo en hojas en los tercios de las plantas, reducción de altura y proliferación de mazorcas durante el período de llenado de grano; mazorcas pequeñas, chupadas y sin grano al momento de la cosecha (Sierra et al., 2007), se encontró que H-564C al igual que los híbridos experimentales HQ3 y HQ1 y H-520, registraron porcentajes de planta y mazorca con "achaparramiento" significativamente más bajos y con menor severidad de daño, en relación con el testigo H-519C, primer híbrido de maíz con alta calidad de proteína generado para el trópico mexicano (Cuadro 3). Particularmente, H-564C registró valores 10.99% de plantas con daño por achaparramiento, con la calificación de severidad más baja (1.67) y consecuentemente los porcentajes de mazorcas dañadas también más bajos (7.36%), valores que sugieren relativa tolerancia de este híbrido a la enfermedad.

La validación a través de seis parcelas conducidas en 2006 (Cuadro 4), el H-564C registró rendimientos medios de 5.42 t ha^-1, estadísticamente similar a H-520 (5.38 t ha^-1), híbrido de maíz normal de más reciente liberación y 24% más que la variedad sintética VS-536 (4.37 t ha^-1), de mayor uso comercial en el sureste mexicano. Estos resultados sugieren usar comercialmente el híbrido H-564C.

Características agronómicas

En cuanto a sus características agronómicas, durante el ciclo primavera-verano 2006 bajo condiciones de temporal, el híbrido H-564C registró altura de planta y mazorca baja con 229 y 110 cm para cada variable respectivamente, 56 días a floración masculina y 57 a floración femenina, alcanza su madurez fisiológica entre 90 y 100 días y la cosecha puede efectuarse a 120 días. Es tolerante al acame, con buen aspecto y sanidad de planta y mazorca, excelente cobertura de mazorca, con 14 hileras, grano blanco y de textura semicristalino. Tolerante a la enfermedad de "achaparramiento", enfermedad que durante los últimos años ha cobrado importancia, sobre todo en áreas maiceras de las zonas centro y sur del estado de Veracruz, donde la producción de maíz para elote es importante. H-564C registró los porcentajes más bajos de plantas con síntomas, la menor severidad y los porcentajes más bajos de mazorcas con daño de "achaparramiento" (Cuadro 5 y Figura 1). Lo anterior sugiere que es un material que puede adaptarse y ser sembrado para la producción comercial de maíz.

Contenido de lisina y triptófano

Desde el punto de vista nutricional, los maíces con alta calidad de proteína tuvieron más lisina y triptófano en el endospermo que el testigo normal, y muy próximos a los valores informados en la literatura para los maíces de alta calidad de proteína. Destaca el híbrido HQ-3 por haber sido de mayores contendidos de estos aminoácidos en su endospermo, análogamente fue el de mayor contenido de triptófano en grano entero, observando que durante la transformación a tortilla se perdió 27%, de este aminoácido, valor que fue ligeramente superior a 15% informado por Ortega et al., (1986). El híbrido H-564C tiene mayor contenido de lisina y triptófano en el endospermo, grano entero y tortillas, que el maíz normal; particularmente, este híbrido registró 72% más lisina y 56% más triptófano en el grano entero que el maíz normal (Cuadro 6).

Calidad nixtamalera

Por las características de calidad del híbrido H-564C, se recomienda para las industrias de la masa y la tortilla y de harina nixtamalizada, ya que es de grano blanco (85% de índice de reflectancia) y tamaño pequeño, textura dura (flota 23% de granos) y una densidad de 79.5 kg hL^-1. En el proceso de nixtamalización registra valores medios de 47% de humedad en nixtamal y 3% de sólidos desprendidos. Cada kilogramo de maíz nixtamalizado, proporciona 1.55 kg de tortillas, las cuales tienen una humedad de 43.4%, color crema clara, son elásticas y suaves, características que están dentro de las especificaciones de la norma NMX (2002) para los maíces destinados a la elaboración de tortillas (Cuadro 7 y 8).

Destaca pues, que el híbrido H-564C tiene alto valor de reflectancia de sus harinas nativas (x= 85%), elevada absorción de agua de su nixtamal (47%) y sus tortillas (43.4%), lo que se reflejó en un mayor rendimiento de tortillas (1.55 kg kg^-1 de maíz procesado).

El híbrido H-564C cumple con las especificaciones de la norma mexicana, para maíces destinados al proceso de nixtamalización y se puede procesar exitosamente por la industria de harina nixtamalizada. Por lo anterior, este híbrido de alta calidad proteínica, es una alternativa viable para mejorar la nutrición y elaborar tortillas con buena calidad comercial (Figura 2).

Producción de semilla

Para la producción de semilla con híbrido H-564C, se deben establecer lotes aislados de desespigamiento, en los cuales el progenitor hembra, es la cruza simple LT-158LT-159 y el progenitor macho es la línea LT-160. Se recomienda sembrar primero la línea macho y tres días después la cruza simple hembra, en una relación hembra: macho de 4:2 ó de 6:2.

En relación con los progenitores, bajo condiciones de riego en el Campo Cotaxtla, Veracruz, las líneas LT158, LT159 y LT160 registran buen rendimiento per se, lo que facilita el incremento de su semilla en categorías básica y registrada (González et al., 1990; Vasal et al., 1994; Vasal y Córdova, 1996; Espinosa et al., 1998; Ramírez et al., 1998). Sin embargo, la ventaja mayor la ofrece la cruza simple LT158LT159 usada como progenitor hembra, con un rendimiento de 5.59 t ha^-1 (Cuadro 9). Lo anterior representa ventajas económicas en la producción comercial de semilla certificada, para las empresas que incrementen y distribuyan este híbrido (Espinosa et al., 1998; Sierra et al., 2005).

Para garantizar la pureza genética, la semilla del híbrido H-564C y sus progenitores, debe producirse en lotes aislados, separados de otros terrenos sembrados con maíz al menos 200 m para semilla certificada y 300 m para semilla registrada, o bien con 20 días de diferencia en la fecha de siembra, de manera que no haya coincidencia de la floración del lote de producción de semilla con otros lotes vecinos. La siembra de los progenitores hembra y macho para obtener semilla certificada deberá hacerse en una relación hembra: macho 4:2, o bien 2:1, para lograr una buena polinización. En la formación de la cruza simple hembra debe usarse como hembra la línea LT158 y como macho la LT159, en una relación hembra: macho de 4:2 o bien 2:1, las espigas de los progenitores hembra deberán ser eliminadas antes de la emisión de polen.

El incremento de semilla básica puede hacerse en lotes aislados de polinización libre en una superficie de al menos 1 000 m², teniendo cuidado en los aspectos de aislamientos y desmezcles sugeridos para la conservación y mantenimiento de la identidad varietal. La semilla de estos materiales puede ser producida en primavera-verano u otoño-invierno. Sin embargo, la siembra de otoño-invierno permite un mejor control de humedad en el suelo y humedad relativa, pero sobretodo la oportunidad de cosecha, secado y comercialización durante el ciclo primavera-verano. Con relación a la fertilización, se recomienda aplicar 20% adicional del nitrógeno recomendado para la producción de grano y 30 unidades de potasio.

CONCLUSIONES

El híbrido H-564C registró rendimiento competitivo, buena cobertura de mazorca, así como aspecto y sanidad de planta y mazorca, y tolerancia a la enfermedad del achaparramiento, elementos que permiten recomendarlo para su siembra comercial.

El híbrido H-564C presenta características idóneas para satisfacer la demanda de la industria de la masa y la tortilla, ya que cumplen con las especificaciones de la norma mexicana para maíces destinados al proceso de nixtamalización.

El nuevo híbrido de maíz de alta calidad proteínica, es una alternativa viable para incrementar los rendimientos, mejorar la nutrición y elaborar tortillas con buena calidad comercial.

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