Rendimiento de híbridos androestériles y fértiles de maíz en dos localidades en Valles Altos de México*

Yielding of male-sterile and fertile on maize hybrids at two locations in High Valley of Mexico

Margarita Tadeo-Robledo¹, Alejandro Espinosa-Calderón^2§, Antonio Turrent-Fernández², Benjamín Zamudio-González³, Mauro Sierra-Macías⁴, Noel Gómez-Montiel⁵, Roberto Valdivia-Bernal⁶ y Juan Virgen-Vargas²

¹ Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. UNAM. Carretera Cuautitlán- Teoloyucán, km 2.5. Cuautitlán Izcalli, Estado de México. C. P. 54714. A. P. 25. Tel: 01 55 56231971.

⁴ Campo Experimental Cotaxtla, CECOT-INIFAP. Tel: 01 229 9348354. mauro_s55@hotmail.com,

⁵ CEIGUA-INIFAP. (noelorlando19@hotmail.com).

⁶ Universidad Autónoma Nayarit. (beto49_2000@yahoo.com.mx). Tel: 01 311 2110128.

* Recibido: noviembre de 2013
Aceptado: febrero de 2014

Resumen

En este trabajo se evaluaron cinco híbridos trilineales de maíz (H-53 AE1, H-53 AE2, H-47 AER1, H-47 AER2, H-48 AE1), en sus versiones androestéril y fértil, en dos localidades de Valles Altos. El objetivo fue definir la capacidad productiva de cada uno. La investigación se llevó a cabo en el ciclo primavera verano 2010, en el Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX) y en la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán (FESC). Los tratamientos en el estudio fueron: los híbridos trilineales, las versiones androestéril y fértil y las dos localidades. El análisis estadístico se efectuó en forma factorial considerando los factores híbridos, androesterilidad/fertilidad, localidades y las interacciones. Para rendimiento se observaron diferencias significativas para localidades, así como para híbridos, pero no para el factor androesterilidad/fertilidad. Se concluyó que la localidad FESC (9 340 kg ha^-1), fue superior a la media del CEVAMEX (7 141 kg ha^-1). El mayor rendimiento se obtuvo con el híbrido H-53AE1, con 9 226 y el menor fue H-48 AE1 (7 617 kg ha¹). Se encontró que la media de la versión androesteril, considerando todos los genotipos y las dos localidades, exhibió un rendimiento de 8 498 kg ha^-1, similar estadísticamente al rendimiento de la versión fértil (7 983 kg ha^-1).

Abstract

In this paper five trilinear maize hybrids (H-53 AE1, AE2 H-53, H-47 AER1, Aer2 H-47, H-48 AE1) were evaluated in male-sterile and fertile in two locations of Valles Altos. The aim was to define the productive capacity of each. The research was conducted in the spring 2010 cycle, in the Experimental Field Valle de Mexico (CEVAMEX) and the Faculty of Higher Cuautitlán (FESC). The treatments in the study were: the trilinear hybrids, the male sterile and fertile versions and two locations. Statistical analysis was carried out as factorial factors considering hybrids, male sterility/fertility, locations and interactions. To yield significant differences were observed for locations as well as hybrids, but not for the male sterility/fertility factor. It was concluded that the town FESC (9 340 kg ha^-1) was higher than the average of CEVAMEX (7 141 kg ha^-1). The highest yield was obtained with the hybrid H-53AE1 with 9226 and the lowest was AE1 H-48 (7 617 kg ha^-1). It was found that the mean of the male sterile version, considering all genotypes and both localities exhibited a yield of 8 498 kg ha^-1, statistically similar to the performance of the fertile version (7 983 kg ha^-1).

Keywords: male sterility, hybrid maize productivity.

Introducción

Para obtener semilla de calidad en híbridos de maíz, se requiere desespigar en forma oportuna y adecuada para lograr que se combine el progenitor masculino con el progenitor femenino y evitar que este último se contamine con su propio polen. En la actividad de desespigue se utilizan de 24 a 50 jornales por hectárea, para obtener semilla de alta calidad y con buena identidad genética. Además del alto costo económico, el desespigue representa riesgos de perder calidad al efectuarse en forma incorrecta. Ante ello, el empleo de la androesterilidad puede ser una opción viable que favorece la obtención de semilla de adecuada calidad genética y disminuye los costos de producción (Ramírez, 2006; Tadeo et al., 2007).

A partir de 1970, en EE. UU la esterilidad citoplasmática denominada cms-T se dejó de usar por las empresas productoras de semillas debido a los problemas con susceptibilidad al tizón foliar causado por el hongo Helminthosporium maydis raza T. La enfermedad ocasionó una epifitia que afectó 90% de las siembras en la faja maicera de ese país (Grogan et al., 1971; Airy et al., 1978; Tadeo et al., 1997).

A partir de 1980 se retomó la investigación con esterilidad masculina, con base en el descubrimiento y desarrollo de nuevas fuentes de esterilidad masculina. Esta nueva estrategia, combinó la forma génico citoplasmica, principalmente para los tipos C y S. Actualmente estos tipos utilizan cerca de 25% de la superficie dedicada a la producción de semilla en EE. UU (Liu et al., 2002; Beck y Torres, 2005). En todos los casos se cuenta con diversas fuentes dentro de cada tipo de esterilidad para no depender de una sola (Partas, 1997; Tadeo et al., 1997; Thomson, 1979; Liu et al., 2002; Torres y Rodríguez, 2002; Tadeo et al., 2007).

La estabilidad de la fuente de androesterilidad y la capacidad restauradora de las líneas desarrolladas, permitieron vislumbrar el uso potencial del esquema de androesterilidad, con lo cual se podrían limitar, en cierta medida, algunos problemas relacionados con el desespigue, así como reducir los costos que implica esta actividad (Tadeo et al., 2007; Espinosa et al., 2009; Tadeo et al., 2010). Producto de los trabajos en androesterilidad, en el año 2011, se logró la inscripción ante el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV), del híbrido de maíz H-51 AE. Otros maíces están en la última etapa de investigación, validación y transferencia antes de ser liberados comercialmente (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2009; Espinosa et al., 2010).

En este trabajo se evaluó, en dos experimentos uniformes, uno en el CEVAMEX y otro en la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán (FESC-UNAM), la productividad de los híbridos trilineales H-53 AE1, H-53 AE2, H-47 AER1, H-47 AER2, H-48 AE1. Cada uno en las versiones androestériles y fértiles. El objetivo de este trabajo fue determinar la capacidad productiva de los híbridos, considerando las versiones androestéril y fértil, así como la media de las dos localidades de evaluación. Se cotejó la hipótesis de que la introducción del carácter de androesterilidad a cinco híbridos trilineales del Altiplano de México, no altera su potencialidad productiva, ni su fenología y/o morfología, ni interacciona con la localidad.

La presente investigación se llevó a cabo estableciendo dos experimentos en el ciclo primavera verano 2010, uno de ellos en el predio Santa Lucía de Prías, del CEVAMEX- INIFAP, ubicado en el Municipio de Texcoco, Estado de México, y el otro experimento en el Campo Experimental "Rancho Almaraz", de la Facultad de Estudios Cuautitlán (FESC), de la UNAM, ubicado en Cuautitlán Izcalli, Estado de México.

Los dos experimentos se sembraron usando el diseño experimental bloques completos al alzar, con cinco repeticiones, el análisis se efectuó en forma combinada, calculando las interacciones, para probar el efecto de localidad se tomaron los efectos de la interacción repeticiones x localidad y se combinaron con el efecto de repeticiones para integrar el error que se usó para el cotejo de hipótesis del efecto de localidad. Los factores y niveles integran un factorial completo 2 x 5 x 2, cuyos factores son los siguientes: dos localidades (A= 2), cinco híbridos trilineales (B= 5), la versión androestéril o fértil (C= 2), lo que genera 10 tratamientos en cada una de las localidades. Cada unidad experimental consistió en un surco de 5 metros de largo por 0.8 metros de ancho.

Lo cinco híbridos trilineales de maíz del INIFAP evaluados, identificados en el presente estudio fueron H-53 AE1, H-53 AE2, H-47 AER1, H-47 AER2, H-48 AE1, cuya semilla fue obtenida utilizando cruzas simples en versión androestéril (AE) y fértil (F), combinadas con su progenitor masculino, durante el ciclo primavera - verano 2009.

La estructura de tratamientos estuvo conformada, como se señala, por su evaluación en las dos localidades (Factor A), los cinco híbridos trilineales mencionados (Factor B), en sus versiones fértil y androestéril (Factor C).

La preparación mecánica del terreno consistió en un barbecho, una cruza y un paso de rastra. El surcado se hizo a 0.80 m. La siembra a pala en el CEVAMEX-INIFAP se efectuó el 17 de junio, con auxilio de riego de siembra, en la FESC-UNAM, la siembra fue el 23 de junio, bajo humedad de temporal, en este último la siembra fue a "tapa pie". En todos los casos se depositaron cuatro semillas por mata cada 0.50 m. Después de la emergencia de las plántulas, se aclareo para dejar 24 plantas en cinco metros de largo, para lograr densidades de población uniformes a 60 000 plantas ha^-1, que es la densidad de población recomendada en Valles Altos del Centro de México, para materiales similares a los que se emplearon en este estudio.

Para el control de malezas se efectuaron dos aplicaciones: la primera, un día después de la siembra, utilizando por ha 1 L de Hierbamina^® y 2 kg de Gesaprim^® calibre 90; la segunda se hizo 40 días después de la siembra, con 1 L de Sansón^® 4 SC, 1 L de Hierbamina^® y 2 kg de Gesaprim^® calibre 90. La cosecha fue manual y se realizó en la primera quincena de diciembre de 2010, colectando todas las mazorcas aunque sólo se consideraron las que contenían grano sano que cubre las características para su comercialización, es decir grano sano en más de 60% de la mazorca.

En campo se registraron los datos: floración masculina (cuando 50% de las plantas liberaron polen), floración femenina (cuando 50% de las plantas habían expuesto los estigmas, en por lo menos tres cm), altura de planta (de la base del tallo al nudo de inserción de la espiga) y altura de mazorca (de la base del tallo al nudo de inserción de la mazorca superior). Se tomaron datos de otras variables como son: en cinco mazorcas se registró humedad en la semilla, con un determinador de humedad eléctrico tipo Stenlite, porcentaje de grano/olote (cociente del peso de grano con el peso de grano más olotes); también se midieron longitud de mazorca, hileras por mazorca y granos por hilera.

RG= (PC x % MS x % G} x F.C.)/8600

Donde: PC es el peso de campo del total de las mazorcas cosechadas en la parcela, expresado en kg, % MS es el porcentaje de materia seca calculado con base en la muestra de grano de cinco mazorcas recién cosechadas, % G es el porcentaje de grano obtenido como el cociente entre el peso de grano y el peso de mazorca, F. C. es el factor de conversión a rendimiento por ha, que se obtiene de dividir 10 000 m² entre el tamaño de la parcela útil determinado en m² (4 m²), 8 600 es una constante empleada para estimar el rendimiento con una humedad del grano de 14%.

Para el análisis estadístico, los datos registrados en cada una de las variables agronómicas fueron sometidos al análisis de varianza, el cual se realizó considerando los tres factores: localidades (2), híbridos (5), versión del genotipo androesteril o fértil (2), y sus interacciones entre estos factores; es decir, híbridos x androesterilidad/fertilidad; híbridos x localidades; androesterilidad/fertilidad x localidades, híbridos por androesterilidad/fertilidad x localidades. Cuando los valores de F fueron significativos se aplicó la prueba de Tukey para comparar las medias de localidades, genotipos de maíz, versión del genotipo androestéril o fértil, a un nivel de signiicancia de 5%.

Para rendimiento de grano se detectaron diferencias altamente significativas para ambientes (p≥ 0.01) y para híbridos (p≥ 0.05). El coeficiente de variación para rendimiento fue 21.2% y la media aritmética fue de 8 240 kg ha^-1. Para floración masculina también hubo diferencias altamente significativas (p≥ 0.01) entre ambientes (A), híbridos (B) y versión del genotipo androesteril o fértil (C), y significativas (p= 0.05), para la interacción ambientes x androesterilidad/fertilidad (AxC).

Para floración femenina y altura de planta hubo diferencias altamente significativas (p≥ 0.01) entre ambientes (A), en las otras variables no se presentó significancia. En altura de mazorca, en ninguna variable se detectó significancia estadística. En longitud de mazorca, granos por hilera y granos por mazorca hubo diferencias altamente significativas para el factor de variación híbridos. Para la variable granos por mazorca las diferencias se observaron al nivel de 5%, para la interacción ambiente x androesterilidad/fertilidad (AxC) y para la interacción híbridos x androesterilidad/fertilidad (BxC), (Cuadro 1).

La comparación entre híbridos, mostró diferencias en los rendimientos, se definieron tres grupos de significancia, el mayor rendimiento correspondió a H-53 AE1 (9 227 kg ha^-1) y el menor fue el del híbrido H-48 AE1, con 7 617 kg ha^-1 (Cuadro 2). Dos de los cinco híbridos evaluados, con mayor rendimiento, se obtienen con el esquema de androesterilidad utilizando mezclas de semilla androestéril y fértil, que es la manera como se emplea la esterilidad masculina en otros materiales (Espinosa et al., 2009, Tadeo el al., 2010). El rendimiento similar de los híbridos H-53 AE1 y H-53 AE2, puede deberse a que entre los dos materiales hay coincidencia en una o dos de las líneas que integran su estructura como híbridos, estos materiales que se han venido evaluando por varios años y en diferentes trabajos han sobresalido, por lo cual se pretende inscribir uno de ellos en el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV), lo que sería el primer híbrido con esterilidad masculina que libera comercialmente la UNAM (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010).

La comparación de medias para rendimiento de grano mostró que la versión androestéril presentó una producción estadísticamente similar a la fértil (Cuadro 3). El resultado anterior es explicable ya que las versiones androestériles son isogénicas de las fértiles; sólo difieren en la producción o no de granos de polen, como se señala en diversos trabajos (Martínez et al., 2005; Ramírez, 2006; Tadeo et al., 2007). No obstante, éstos resultados contrastan lo anterior con los observados en otros estudios, donde se ha encontrado que las versiones androestériles alcanzan rendimientos estadísticamente superiores al de las fértiles (Martínez et al., 2005; Tadeo et al., 2007). La comparación de medias para floración masculina definió que la versión androestéril es más tardía, con respecto a la versión fértil, en cambio para las demás variables: floración femenina, altura de planta y mazorca, longitud de mazorca, hileras por mazorca, granos por hilera, granos por mazorca, señala que no hubo diferencias significativas entre las versiones androestéril y fértil, situación atribuible al hecho, como se indicó previamente, de que son genéticamente similares, excepto para los genes génico-citoplásmicos relacionados con la esterilidad masculina tipo C, que causan que en la versión androestéril no haya producción de polen, mientras que en la fértil si (Tadeo et al., 2007; Tadeo et al., 2010).

En la comparación de medias entre ambientes, el ambiente FESC-UNAM 2010, exhibió el mayor rendimiento promedio de grano (9 340 kg ha^-1), diferente significativamente al rendimiento medio del ambiente CEVAMEX 2010, lo que posiblemente se debió a que la fecha de siembra en CEVAMEX 2010 fue efectuada dos semanas después que la fecha en la FESC-UNAM 2010, lo que probablemente repercutió en el rendimiento (Cuadro 4).

El ambiente FESC-UNAM 2010, con una media de rendimiento de grano de 9 340 kg ha^-1, fue superior estadísticamente y con respecto al ambiente CEVAMEX 2010, cuya media fue 7 141 kg ha^-1.

La media de rendimiento de los cinco híbridos, considerando los dos ambientes de evaluación y la versión androestéril y fértil, la producción más alta correspondió a H-53 AE1, con 9 227 kg ha^-1, seguido de H-53 AE2, que produjo 8 800 kg ha¹.

La versión androestéril, considerando la media de los híbridos y las dos localidades, presentó un rendimiento similar estadísticamente (8 498 kg ha^-1) con respecto a la versión fértil (7 983 kg ha^-1).

Se encontró significancia estadística en la interacción híbridos x ambientes, lo que indica la conveniencia de evaluar a los genotipos en mayor número de ambientes.

Agradecimiento

La autora principal y coautores agradecen al proyecto de investigación: PAPIIT- IT201312-3, de la Universidad Autónoma de México (UNAM), parte de su financiamiento.

Literatura citada

Airy, J. M.; Tatum, A. L. y Sorenson, J. W. 1978. La Producción de semillas, producción de semilla híbrida de maíz y sorgo para grano. In: Anuario estadístico de semillas. Trad. de la 4ª ed. en inglés por Marino, A. y Rodríguez, P. Ed. CECSA. México. 274-285 p.         [ Links ]

Beck, L. D. y Torres, F. J. L. 2005. Desespigamiento. 2005. In: producción y tecnología de semillas de maíz del INIFAP para los Valles Altos y zona de transición. Ortiz, T. C.; Espinosa, C. A. Azpíroz, R. H. S.; Sahagún, C. S. (Comp.). INIFAP-CIRCE. Campo Experimental Valle de Toluca. Zinacantepec, Estado de México, México. Libro técnico Núm. 3. 44-55 p.         [ Links ]

Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Gómez, M. N.; Sierra, M. M.; Martínez, M. R.; Virgen, V. J.; Palafox, C. A.; Caballero, H. F.; Vázquez, C. G. y Salinas, M. Y. 2008. H-49 AE híbrido de maíz para Valles Altos con androestérilidad para producción de semilla. In: Memoria técnica Núm. 9, Día de Campo CEVAMEX. Chapingo, Estado de México. 13-14 pp.         [ Links ]

Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Sierra, M. M.; Turrent, F. A.; Valdivia, B. R. y Zamudio, G. B. 2009. Rendimiento de híbridos de maíz bajo diferentes combinaciones de semilla androesteril y fértil en México. Agron. Mesoam. 20(2): 211:216.         [ Links ]

Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Gómez, M. N.; Sierra M., M.; Martínez, M. R.; Virgen, V. J.; Palafox, C. A.; Caballero, H. F.; Arteaga, E. I.; Canales, I. E. I.; Vázquez, C. G. y Salinas, M. Y. 2010. H-47 AE híbrido de maíz con esterilidad masculina para producción de semilla en Valles Altos. In: Memoria técnica Núm. 11, Día de Campo: CEVAMEX 2010. Chapingo, México. 15-16 pp.         [ Links ]

Grogan, C. O.; Francis, C. A. and Sarvella, P. A. 1971. Influence of cytoplasmic male sterility on dry matter accumulation in maize. Crop Sci. 5:365-367.         [ Links ]

Liu, Z. P.; Long, S. O.; Weingartner, M.; Stamp, U. and Kaeser, O. P. 2002. A PCR assay for rapid discrimination of sterile cytoplasm types in maize. Crop Sci. 42:566-569.         [ Links ]

Martínez, L. C.; Mendoza, O. L. E.; García, D. L. S.; Mendoza, G. C. M. C. y Martínez, G. A. 2005. Producción de semilla híbrida de maíz con líneas androfértiles y androestériles isogénicas y su respuesta a la fertilización y densidad de población. Rev. Fitotec. Mex. 28(2):127-133.         [ Links ]

Partas, E. K. 1997. Male sterility as an efficient method of exploiting heterosis in maize. In: the genetics an exploitation of heterosis in crops. An International Symposium. CIMMYT, Mexico city, Mexico. 244-245 pp.         [ Links ]

Ramírez, L. 2006. Utilización de la androestérilidad para la producción de semilla hibrida. Cátedra de producción vegetal genética y mejora vegetal. Departamento de producción agraria. Universidad Pública de Navarra, España. 7 p.         [ Links ]

Tadeo, R. M.; Espinosa, C. A.; Martínez, M. R.; Solano, A. M. and Piña, D. V. A. 1997. Use of CIMMYT germplasm to develop maize hybrids at the UNAM. In: the genetics and exploitation of heterosis in crops. An International Symposium. CIMMYT, Mexico city, Mexico. 240-241 pp.         [ Links ]

Tadeo, R. M.; Espinosa, C. A.; Beck, L. D. y Torres, J. L. 2007. Rendimiento de semilla de cruzas simples fértiles y androestériles progenitoras de híbridos de maíz. Agric. Téc. Méx. 33(2):175-180.         [ Links ]

Tadeo, R. M.; Espinosa, C. A.; Serrano, R. J.; Sierra, M. M.; Caballero, H. F.; Valdivia, B. R.; Gómez, M. N.; Palafox, C. A.; Rodríguez, M. F. A. y Zamudio, G. B. 2010. Productividad de diferentes combinaciones de semilla androestéril y fértil en dos híbridos de maíz. Rev. Mex. Cienc. Agríc. 1(2):273-287.         [ Links ]

Torres, C. y Rodríguez, E. 2002. Incorporación de la androesterilidad citoplásmica a línea cubana de maíz (Zea mays L.). In: Resúmenes de XLVIII reunión anual PCCMCA 2002. Boca Chica, República Dominicana. 49 p.         [ Links ]

Thomson, J. R. 1979. Introducción a la tecnología de las semillas. Trad. de la primera ed. en inglés por Melgarejo, de N. P. Ed. Acribia. España. 68 p.         [ Links ]