Calidad física y fisiológica de semilla en función de la densidad de población en dos híbridos de maíz*
Physical and physiological seed quality in function of the density of population in two maize hybrids
Juan Carlos Raya Pérez1, César Leobardo Aguirre Mancilla1, J. Guadalupe Medina Ortíz2, Juan Gabriel Ramírez Pimentel1, Enrique Andrio Enriquez1, Alejandro Castellanos Sánchez3 y Jorge Covarrubias Prieto1§
1 Instituto Tecnológico de Roque. Carretera Celaya-Juventino Rosas, km 8. C. P. 38110. Tel. 014616115904. Celaya, Guanajuato. (juraya@itroque.edu.mxª), (ceaguirre@¡troque.edu.mxb), (juramirez@itroque.edu.mxc), (invesita33@hotmail.com).§Autor para correspondencia: depi@itroque.edu.mx.
]]> 2† In memoriam.3 Semillas Iyaldipro y Ya S. A. de C. V. Jamay, Jalisco. Carretera Jamay-La Barca. Jamay, Jalisco, km. 5.0. (iyadilpro@prodigy.net.mx).
*Recibido: agosto de 2011
Aceptado: abril de 2012
Resumen
La densidad de población afecta algunos caracteres agronómicos en las variedades, como la calidad física y fisiológica de la semilla. Con el objetivo de evaluar este efecto, se sembraron dos genotipos hembra de dos híbridos comerciales de maíz (Zea mays L.); las densidades evaluadas fueron 52 630, 65 789, 78 789, 92 013 y 105 263 plantas ha-1 en el campo experimental del Instituto Tecnológico de Roque, Guanajuato. Se eligió un experimento factorial con diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se evaluó altura de planta, de mazorca, días a floración femenina, hojas fotosintéticamente activas, amacollamiento, ataque de Fusarium spp., acame de tallo, plantas ''horras'' y rendimiento de grano; la calidad de la semilla fue evaluada mediante peso volumétrico, análisis de pureza, peso de 1 000 semillas y clases de semilla. La calidad fisiológica, a través de la germinación estándar y el vigor. Los resultados obtenidos muestran que la densidad de población tuvo efectos estadísticamente significativos en las siguientes variables agronómicas: altura de planta y de mazorca, número de hojas fotosintéticamente activas, amacollamiento, porcentaje de plantas ''horras'' y rendimiento de grano; así, al menos una densidad es superior o permite observar diferencias entre ellas; en ninguna variable de este grupo se presentó efectos de interacción entre genotipos y densidades, indicando independencia entre estos factores.
Palabras claves: Zea mays L., acame, amacollamiento, clases de semilla, germinación, plantas ''horras'', vigor.
]]> Abstract
Population density affects some agronomic traits in varieties such as physical and physiological quality of the seed. In order to assess this effect, two female genotypes were grown of two commercial hybrids of maize (Zea mays L.); the evaluated densities were 52 630,65 789,78 789,92 013 and 105 263 plants ha-1 in the experimental field of Roque Institute of Technology, Guanajuato. A factorial experiment was chosen, using arandomized complete block design with four replications. We evaluated plant height, ear size, days to silking, photosynthetically active leaves, tillering, attack of Fusarium spp., stalk lodging, plant ''horras'' and grain yield; seed quality was evaluated by volumetric weight, purity analysis, weight of 1000 seeds and seed classes. The physiological quality, through the standard germination and vigor. The results show that, the density of population had statistically significant effects on the following agronomic traits: plant height and ear size, photosynthetically active leaf number, tillering, percentage of plants ''horras'' and grain yield; so, at least one density is higher or allow to see differences between them; in none of the variables of this group, showed interaction effects between genotypes and densities, indicating independence among these factors.
Key words: Zea mays L., lodging, tillering, seed types, germination, plants ''horras'', vigor.
Introducción
La calidad de la semilla de maíz se conforma con los efectos de sus atributos genéticos, físicos, fisiológicos y sanitarios, además de la interacción entre ellas, mismas que se determinan durante el ciclo biológico de la planta materna y son afectadas por factores climáticos y factores fisiológicos (Sierraet al., 2008).
El estudio de factores controlables de la producción de semilla en maíz es de primordial importancia, debido a que muchos de ellos o sus interacciones pueden afectar la obtención de un mejor rendimiento y calidad de la semilla producida (Hernández et al, 2010).
En México cuando se produce semilla de maíz, es dominante el empleo de fórmulas de producción recomendadas para el cultivo de grano; sin embargo, la semilla puede tener características que es probable no pueda alcanzar su óptimo con los paquetes tecnológicos. Tal generalidad es particular cuando se trata de decidir la cantidad de semilla a emplear en la siembra (Mendoza et al, 2002).
En progenitores de cruzas híbridas de maíz, se ha observado que algunos caracteres fisiotécnicos y componentes de calidad física y fisiológica, son fuertemente influenciados por la densidad de población. En este sentido, es necesario un conocimiento más amplio de los factores de la producción involucrados con un mayor rendimiento y mejor calidad de la semilla y, en particular, los niveles poblacionales para los cuales existe unarespuestapositiva, Al respecto se haobservado que la heterosis se expresa mejor para características reproductivas relacionadas con el rendimiento (Flint-García et al, 2009), lo cual puede ser útil para generar fórmulas tecnológicas específicas que permitan producir grandes cantidades de semilla por unidad de superficie y de buena calidad, para beneficio del productor (Edmeades y Daynard, 1979).
La presente investigación se orientó a estudiar en dos genotipos hembra de maíz, el efecto de las variaciones en los niveles de población sobre las características agronómicas de la planta y los atributos de calidad física y fisiológica; se planteó como hipótesis general que la alta competencia inter plantas modifica las características agronómicas de la planta, así como la calidad física y fisiológica de la semilla.
]]> Los factores del ambiente tienen gran influencia sobre el desarrollo y la calidad de las semillas; las plantas tienen la capacidad de ajustar la producción de semillas a la disponibilidad de recursos; el ambiente en el cual las plantas se desarrollan y completan su ciclo de vida, puede influenciar la calidad de la semilla (Delouche, 1981; Luna et al., 2005; Tórresela/., 2010).La evaluación de la calidad de la semilla permite diferenciar y sugerir los mejores progenitores para la formación de híbridos, así como los ambientes más adecuados para su producción (Espinosay Carballo, 1986; Siérrala/., 2008).
Algunas características de la calidad de las semillas están influenciadas por el ambiente total de producción. La densidad de población es, entre otros, el de mayor importancia en la producción de semilla híbrida de maíz, dado su efecto en la calidad de la semilla comercial.
Tetio y Gardner (1988) encontraron que la densidad de población ejerce una fuerte influencia sobre el crecimiento y el rendimiento de grano de maíz. Al probar 15 densidades de población en un diseño circular, se afectó el número de hileras por mazorca, el número de semillas por hilera y el número de semillas por mazorca; el rendimiento de grano por unidad de área se incrementó parabólicamente, mientras que el rendimiento de tallos y la materia seca total se incrementaron asintóticamente.
Esechie (1992), al estudiar en maíz densidades de población de 24 000,48 000 y 74 000 plantas ha1, encontró que el rendimiento de grano y sus componentes fueron más altos a 48 000 plantas ha1; también, generalmente los incrementos en las densidades resultaron en plantas más altas en dos cultivares. La densidad no afectó la floración, pero la comparación entre cultivares mostró diferencias significativas en días a floración femenina y masculina.
Roy y Biswas (1992) asientan que el rendimiento de grano y el número de mazorcas por m2 se incrementan significativamente con el aumento en la densidad de 33 300 a 66 600 plantas ha-1; además, el peso por mazorca más alto se obtuvo con la densidad más baja.
Materiales y métodos
El experimento de campo se llevó a cabo durante el ciclo primavera-verano en el Campo Experimental del Instituto Tecnológico de Roque, Guanajuato, México. La fase experimental de laboratorio se realizó en el laboratorio de semillas del mismo instituto.
Se usó como material genético dos híbridos comerciales: ACT1 xACT2 y CSA1 x CSA2, cuyos progenitores fueron cruzados para formar los híbridos respectivos. Cada genotipo fue sembrado en cinco diferentes densidades de población: 52 630, 65 789, 78 789 y 105 263 plantas ha1, con lo cual se generaron 10 tratamientos que fueron arreglados en un experimento factorial, evaluados mediante un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones.
]]> La unidad experimental consistió de 6 surcos de 6 m de longitud y 0.76 m de separación. De estos, los cuatro centrales fueron hembras y los dos laterales se emplearon como polinizadores; estos últimos fueron sembrados a una densidad común de 52 630 plantas ha-1. La parcela útil comprendió 4.56 m2 de los dos surcos centrales hembra, eliminando 1.5 m de ambos extremos de los surcos.Se evaluaron variables de tipo agronómico en planta y de calidad física y fisiológica de la semilla. Las características agronómicas en estudio fueron: altura de planta, altura de mazorca, días a floración femenina, número de hojas fotosintéticamente activas, amacollamiento al final de la floración y al momento de cosecha, plantas atacadas por Fusarium, acame de tallo, plantas ''horras'' y rendimiento de grano; se evaluaron como características de calidad física de la semilla: peso volumétrico, análisis de pureza y las diferentes clases de semilla. Asimismo, los componentes fisiológicos estudiados fueron la germinación estándar y el vigor, mediante el método de longitud de plúmula.
A cada una de las variables estudiadas se les realizo el análisis de varianza correspondiente, con lo cual se identificaron las diferencias estadísticas significativas de sus medias. Previamente, los datos originales de algunas variables fueron transformadas a raíz cuadrada de x + 1, debido a que presentaron distribuciones probabilísticas diferentes a la distribución normal.
A las variables que en el análisis de varianza resultaron con diferencias estadísticas significativas, se les hizo el análisis de regresión y después se computaron los polinomios ortogonales con el objeto de encontrar el grado polinomial que mejor explicara tal relación funcional, y posteriormente se calcularon sus modelos de respuesta.
Resultados y discusión
En el Cuadro 1 se observa que con excepción del porcentaje de mazorcas podridas y el porcentaje de plantas ''horras'', todas las características agronómicas restantes estudiadas, tuvieron diferencias estadísticas altamente significativas entre genotipos, lo que indica que de alguna forma los dos progenitores poseen características genéticas y fisiológicas diferentes. Se aprecia además que la densidad de población no tuvo efectos estadísticamente significativos en las variables: di as a floración femenina, porcentaje de plantas afectadas por Fusarium, porcentaje de mazorcas podridas y porcentaje de acame de tallo, pero sí existieron diferencias significativas en las variables: altura de planta, altura de mazorca, número de hojas fotosintéticamente activas, amacollamiento al final de la floración y al momento de la cosecha, rendimiento de grano y porcentaje de plantas ''horras''. Para este grupo de variables, en ninguna de ellas se presentó interacción significativa entre los genotipos usados y las densidades de población probadas; es decir, que no existe respuesta diferencial de las variedades ante los cambios en las diferentes densidades de población, o sea que la densidad causa efectos similares en ambos genotipos.
En el Cuadro 2 se muestran las diferencias estadísticas del análisis de regresión y de los polinomios ortogonales de las variables que resultaron estadísticamente significativas. Se aprecia que con excepción del número de hojas fotosintéticamente activas, todas las demás variables tuvieron significancia estadística en su regresión. Asimismo, sólo en la variable amacollamiento a cosecha el polinomio cuadrático fue significativo, por lo que su función de respuesta se ajustó a este polinomio (Cuadro 3).
De esta forma, se puede afirmar que el aumento en la densidad de población ocasionó efectos importantes en las siguientes características agronómicas: indujeron una mayor altura de planta y de mazorca, menor amacollamiento, mayor rendimiento de grano y menor porcentaje de plantas ''horras''. Resultados similares fueron obtenidos por Tetio y Gardner (1988), Esechie (1992), y Roy y Biswas (1992).
Según lo asentado en el Cuadro 4, para las características de calidad física, los genotipos difirieron en todos los componentes, excepto en la semillapura. Por otro lado, estos mismos resultados indican que la densidad no tuvo efectos significativamente estadísticos sobre ninguna de estas variables. La interacción entre genotipos y densidades, sólo fue significativa en el peso de 1000 semillas. Al respecto, una de las características más influenciadas por las densidades de población son, entre otras, el peso de 1 000 semillas y además existe la tendencia al incremento de los tamaños de semilla más grandes en bajas densidades, y viceversa (Gonzalo et al, 2006).
]]> Los resultados obtenidos muestran que en la prueba de germinación estándar, no existió diferencia estadística significativa ni entre genotipos ni entre las diferentes densidades de población y no hubo además, efecto de los genotipos cuando se cambiaron los niveles de competencia interplanta; es decir, que no se presentó interacción genotipo-densidad (Cuadro 5). Otros investigadores(as) habían reportado que la densidad de población y las dosis de fertilización no afectaron de manera significativa la prueba de germinación (Martínez et al., 2005).Por otra parte, en el componente de vigor no existieron diferencias estadísticamente significativas entre densidades, sólo entre genotipos. Además, no se observó interacción genotipo x densidad (Cuadro 5).
Conclusiones
La densidad de población no tuvo efectos estadísticamente significativos en las variables: días a floración femenina, número de hojas fotosintéticamente activas, porcentaje de plantas afectadas por Fusarium, porciento de mazorcas podridas y porcentaje de acame de tallo; aunque por otra parte, tuvo efectos estadísticamente significativos en las variables: altura de planta y de mazorca, amacollamiento, rendimiento de grano y porcentaje de plantas ''horras''. Para este conjunto de variables, en ninguna de ellas se presentó interacción entre los genotipos y las densidades, o sea que las densidades poblacionales causan efectos similares en ambos genotipos.
Los cambios en las densidades de población, no variaron los efectos en ninguna de las características físicas estudiadas respecto al peso volumétrico, semilla pura, peso de 1 000 semillas y las diferentes clases de semillas. De todas las variables de calidad física estudiadas, sólo el peso de 1 000 semillas presentó interacción genotipo-densidades. Otras características estudiadas en grano de maíz por otros investigadores permitieron concluir que algunos de estos atributos sonmás influenciados por el componente genético que por el ambiente (Flint-García eí a/., 2009; Torres et al., 2010).
Los atributos fisiológicos no son influenciados por las densidades de población, al menos en las aquí probadas, por lo que deben ser controladas genéticamente; ya que la germinación y el vigor, no mostraron diferencias significativas estadísticamente cuando se varió la densidad de población. De igual forma, no existe respuesta diferencial de los genotipos ante los cambios en la densidad poblacional.
Literatura citada
Delouche, J. C. 1981. Environmental effects on seed production and quality. Proceeding 1981 Short Course for Seedsmen. Seed Technology Laboratory, Mississippi State University. Vol. 23. [ Links ]
Edmeades, G. O. and Daynard, T. B. 1979. The development of plant-to-plant variability in maize at different planting densities. Canadian J. Plant. Sci. 59:561-576. [ Links ]
Esechie, H.A. 1992. Effect of planting density on grow thand yield of irrigated maize (Zea mays) in the Batinah Coast región of Omán. J. Agric. Sci. Cambridge. 119:165-169. [ Links ]
Espinosa, C. A. y Carballo, C. A. 1986. Productividad y calidad de semillas en líneas e híbridos de maíz para la zona de transición ''El Bajío-Valles Altos de México''. Fitotecnia 8:35-53. [ Links ]
Flint-García, S. A.; Buckler, E. S.; Tiffin, P; Ersoz, E. and Springer, N. M. 2009. Heterosis is prevalent for multiple traits in di verse maize germplasm. Plos One 4:1-11. [ Links ]
Gonzalo, M.; Vyn, T J.; Holland, J. B. and McIntyre, L. M. 2006. Mapping density response in maize: a direct approach for testing genotype and treatments interactions. Genetics 173:331-348. [ Links ]
Hernández, A.; San Vicente, F. y Figueroa-Ruíz, R. 2010. Evaluación y caracterización de líneas parentales de híbridos de maíz (Zea mays L.) en tres ambientes de Venezuela. Interciencia 35:290-298. [ Links ]
Luna, F. M.; Gutiérrez, S. J. R.; Peña, R. A.; Echavarría, Ch. F. G. y Martínez, G. J. 2005. Comportamiento de variedades precoces de maíz en la región semiárida y árida del Centro-Norte de México. Rev. Fitotec. Mex. 28:39-45. [ Links ]
Martínez, L. C; Mendoza, O.; García de los Santos, L. E.; Mendoza, C. Ma. del C. y Martínez, G. A. 2005. Producción de semilla híbrida de maíz con líneas androfértiles y androestériles isogénicas y su respuesta a la fertilización. Rev. Fitotec. Mex. 28:127-133. [ Links ]
Mendoza, R.; Hernández, E.; Cortéz, J. I.; Turrent, F. A.; Lerma, F. L. A.; Aceves, R. V. 2002. Tecnologías sobre fertilización, densidad de población y variedades en maíz a escala comercial. Terra Latinoam. 20:485-495. [ Links ]
Roy, S. K. and Biswas, P. K. 1992. Effect of plant density and detopping following silking on cob growth, fodder and grain yield of maize (Zea mays). J. Agric. Sci. Cambridge. 119:297-301. [ Links ]
Sierra, M. M.; Palafox, C. A. K; Rodríguez, M.; Espinosa, C. A.; Gómez, M. N.; Caballero, H. K; Barrón, F. S.; Zambada, M. A. y Vázquez, C. G. 2008. H-520 híbrido trilineal de maíz para el trópico húmedo de México. Agric. Téc. Méx. 34:119-122. [ Links ]
Tetio, K. F. and Gardner, F. P. 1988. Responses of maize to plant population density. II. Reproductive development, yield and yield adjustment. Agron. J. 80:935-940. [ Links ]
Torres, M, B.; Coutiño, E. B.; Muñoz, O. A.; Santacruz, Várela, A.; Mejía, C. A.; Serna, S.; García, L. S. y Palacios, R. N. 2010. Selección para contenido de aceite en el grano de variedades de maíz de la raza comiteco de Chiapas, México. Agrociencia 44: 679-689. [ Links ]
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