Análisis de las generaciones F₁ y F₂ de híbridos experimentales y comerciales de sorgo*

Analysis of the F₁ and F₂ generations of experimental and commercial hybrid sorghum

Luis Alberto Hernández Espinal¹§ y Tomás Moreno Gallegos¹

¹ Campo Experimental Valle de Culiacán-INIFAP. Carretera Culiacán-El Dorado, km 17.5. Culiacán. Sinaloa, México. Tel. 01 6678461014. (moreno.tomas@inifap.gob.mx). ^§Autor de correspondencia: hernandez.luisalberto@inifap.gob.mx.

Resumen

El precio de la semilla híbrida F₁ de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench.] es de alto costo, los productores de temporal principalmente, siembran semilla de generación avanzada o F₂. El objetivo del presente estudio fue evaluar el rendimiento de grano de sorgo de la generación F₂, respecto a la F₁. Se estimó la relación beneficio costo (B/C) de 20 híbridos experimentales y 14 comerciales de sorgo, bajo condiciones de riego, en el CEVACU, Culiacán, Sinaloa, México. De 2010 a 2012, se establecieron dos experimentos, con un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. En promedio el rendimiento de grano se redujo 50.79% en F₂ con respecto a F₁. El mayor rendimiento de grano en la F₁, se obtuvo en el híbrido experimental SHS-23 x43 (7 109kg ha^-1) y el híbrido comercial G STAR 7304 (6 813 kg ha^-1). La relación B/C promedio de la generación F₂ fue menor con 45.61% con respecto a F₁. Los resultados obtenidos, indican que el uso de semilla de la generación avanzada o F₂, no es recomendable ya que en promedio en más de 90% de los híbridos de sorgo la relación B/C es negativa, siendo no rentable para la producción de grano.

Palabras clave: Sorghum bicolor (L.) Moench., beneficio/costo, rendimiento.

Abstract

The price of the F₁ hybrid seed of sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench.] is expensive, rainfed producers mainly sow seed advanced or F₂ generation. The aim of this study was to evaluate the yield of grain sorghum F₂ generation, compared to F₁. We estimated the cost-benefit ratio (B/C) of 20 experimental and 14 commercial hybrid sorghum under irrigated conditions in the CEVACU, Culiacán, Sinaloa, Mexico. From 20102012, two experiments were established with a complete block design with three replications. The average grain yield was reduced 50.79% in F₂ with respect to F₁. The highest grain yield in F₁ hybrid obtained in experimental SHS- 23 x 43 (7 109 kg ha^-1) and commercial hybrid G STAR 7304 (6813 kg ha^-1). The B/C average F₂ generation was lower with 45.61% with respect to F₁. The results indicate that the use of advanced generation seed or F₂ is not recommended because on average over 90% sorghum hybrids the B/C is negative, being uneconomical for the production of grain.

Key words: Sorghum bicolor (L.) Moench., benefit/cost, yield.

Introducción

México es el cuarto productor mundial de sorgo (Sorghum bicolor L. Moench.) con una participación de 10% de la producción mundial; sin embargo, es el principal importador de éste grano con un volumen promedio de 2.35 millones de toneladas (SIAP, 2012).

En México en 2011 se sembraron alrededor de 1972312 hectáreas de sorgo para grano, con una producción total de 6 millones 429 mil toneladas de grano (SIAP, 2012). De la superficie total sembrada 98% se cubre con semilla híbrida producida por compañías extrajeras (Montes-García et al, 2012).

En México, 94.3% del sorgo se destina a la elaboración de alimentos balanceados para la producción pecuaria y en los últimos años, se ha observado un crecimiento del consumo en el país. En la formulación de raciones para monogástricos, el sorgo constituye más de 60% de la dieta, lo que significa en términos económicos y de volumen que es la materia prima más importante en la industria de alimentos balanceados. En México el sorgo no se introduce en la alimentación directa del hombre, pero si en forma indirecta ya que el mexicano lo consume a través de alimentos de alto valor nutritivo, como son la carne de pollo, res y cerdo y el huevo principalmente (Gámez-González et al., 2010).

El estado de Sinaloa destaca a nivel nacional por el volumen y valor de su producción pecuaria, donde es relevante la producción de carne de bovinos y aves (Moreno et al., 2010; Hernández-Espinal et al., 2010a; Hernández-Espinal et al., 2010b).

Sinaloa ocupa el segundo y tercer lugar nacional en superficie sembrada y producción de grano de sorgo, respectivamente. En 2011, se sembró 308 mil 057 ha, con una producción de 617 mil 852 t de grano de sorgo. En la entidad, 70% del sorgo se cultiva bajo condiciones de temporal, mientras que 30% bajo riego, con rendimientos promedio de 1 t ha^-1 y 6.49 t ha^-1 de grano, respectivamente (SIAP, 2012).

Entre los principales problemas que enfrenta el cultivo del sorgo bajo temporal en Sinaloa, son la sequía, causada por la distribución errática de lluvias y el escaso uso de prácticas de conservación y aprovechamiento de la humedad. Otro aspecto relevante en el cultivo del sorgo son las enfermedades ocasionadas por hongos que provocan pérdidas en la producción de forraje verde y grano (Hernández-Espinal et al, 2011a; Hernández-Espinal et al, 2011b). Además del uso de semilla de generaciones avanzadas (F₂ del canasto como se denomina entre los agricultores) de la cosecha para las siguientes siembras, lo que ocasiona reducción en los rendimientos de grano. Utilizando esta practica por varias décadas, al perder las variedades de polinización libre nativas y por el alto costo de la semilla híbrida producida por compañías extranjeras.

Esta práctica tiene implicaciones para la producción e ingresos de los productores, ya que se presenta una reducción en la capacidad productiva de los híbridos, debido principalmente al efecto de la pérdida de heterosis. Ésta reducción depende de varios factores, incluyendo el tipo y la constitución genética delluorido y el nivel de endogamia de sus líneas (Espinosa-Calderón et al, 1998). Palacios-Velarde et al. (2001) reporta, que el uso de las variedades de polinización libre de sorgo generalmente tienen menor potencial de rendimiento que los híbridos, hay que considerar que tienen la ventaja de que la semilla es más fácil de producir, es más barata y los agricultores pueden conservar y producir su propia semilla y con esto hay una reducción significativa de costos.

En varios estudios, se ha reportado en híbridos de maíz una reducción promedio de 7 a 66.12% en la F₂ en el rendimiento de grano con respecto a F₁ (Martínez et al., 2006; Gaytán-Bautista et al, 2009; Espinosa-Calderón et al., 2012). En híbridos de sorgo, Peña et al. (2004) reporta, una reducción promedio de casi 50% en la F₂ en el rendimiento de grano con respecto a F₁.

Materiales y métodos

El material genético que se utilizó en cada experimento fueron 14 híbridos comerciales y 20 híbridos experimentales generados por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en el Campo Experimental Valle de Culiacán (CEVACU). Durante el ciclo otoño invierno 2009- 2010, en campo bajo condiciones de riego se generó 20 híbridos experimentales producto de los cruzamientos entre 13 machos (líneas restauradoras de la fertilidad) y nueve hembras (líneas androestériles) (Cuadro 1).

Para obtener la semilla de los híbridos experimentales F₁ se establecieron lotes individuales de las líneas androesteriles y restauradores, con diferentes fechas de siembra para lograr el mismo periodo de floración entre las líneas, se realizaron polinizaciones manuales cubriendo las panojas de la línea androesteril con bolsas de papel, en la cosecha se colecto cada material según su genealogía durante un periodo de 20 días según su madurez fisiológica, la semilla de cada genotipo fue secada a 12% de humedad y almacenada en bolsas de papel en cuarto frío (10 ºC) hasta su uso (Figura 1).

En el ciclo primavera verano 2010- 2010, en campo bajo condiciones de temporal, en el CEVACU del INIFAP, se sembró semilla de la generación F₁ de los 14 híbridos comerciales y de los 20 híbridos experimentales generados por el CEVACU del INIFAP, para obtener de cada híbrido la generación F₂.

El estudio se realizó durante los eielos otoño invierno 2010, 2011 y 2011, 2012, en eampo bajo condiciones de riego en el CEVACU del INIFAP. Culiaeán, Sinaloa, México; loealidad ubicada a 24° 47' de latitud norte y 107° 23 ' de longitud oeste el elima en la región semieálido subhúmedo. El suelo es areilloso pH 7.6 contenido bajo de N, medio P y alto de K. Se fertilizaron ambos experimentos con la fórmula 150N-00P-00K, en ambos casos, la mitad del N2 se aplieó durante la siembra y el resto 30 días después. Para el control de maleza y plagas se apliearon produetos químieos. Para la maleza se aplieó Glifosato y Paraquat en dosis de 1 L ha^-1 ; para plagas del follaje, se aplieó Dimetoato, Permetrina en dosis de 1 L ha^-1 y para plagas de panoja, se aplieó Malatión en dosis de 1 L ha^-1.

Se utilizó un diseño de bloques completos al azar en cada experimento con tres repeticiones. La unidad experimental fue un surco de 5 m de largo y 0.80 m de separación, con 23 semillas del genotipo respectivo (80% de germinación), para obtener una población de 230 mil plantas por hectárea. Se analizaron las variables de rendimiento de grano, días a la floración, longitud de panoja, excersión y altura de planta.

Resultados y discusión

El análisis de varianza combinado reveló diferencias significativas entre híbridos, generaciones F₁ y F₂ y para la interacción genotipos por generaciones F₁ y F₂. El coeficiente de variación para rendimiento de grano en F₁ fue 11.13 %, con una media de 5 602 kg ha^-1. En todos los híbridos de sorgo se presentó una reducción de rendimiento al sembrar semilla de la generación avanzada o F₂, con respecto a la semilla híbrida F₁, teniendo una reducción promedio de 50.79% y la mayor de 76.13% (Cuadro 2). Las reducciones en F₂ que se presentaron en el estudio es similar por lo reportado por Peña et al. (2004) teniendo una reducción promedio de casi 50% y la mayor de 79.6% en la F₂ en el rendimiento de grano de sorgo con respecto a F₁. En perla mijo, identifico Sheoran et al. (2000) depresión endogámica en el rendimiento de grano en F₂ con respecto a F₁, con una reducción mayor de 38.91%.

Agarwal y Shrotria (2005) determinaron en híbridos de sorgo depresión por endogamia en el rendimiento de forraje verde y seco en F₂ con respecto a F₁, una reducción de 23.91% a 47.19%; y 37% a 59.38% respectivamente, Bhatt, (2008) identificó una reducción 4.23 a 23.53% y 6.19 a 26.22%, respectivamente. En híbridos de maíz, se ha reportado en otros estudios reducción máxima 66.12%en el rendimiento de grano en F₂ con respecto a F₁ (Ramírez et al, 1986; Valdivia y Vidal, 1995; De León et al, 1998; Espinosa-Calderón et al, 1998; Coutiño et al, 2004; Martínez et al, 2006; Gaytán-Bautista et al, 2009; Espinosa-Calderón et al, 2012).

Los híbridos con rendimiento de grano estadísticamente significativos fueron el híbrido experimental SHS-23 x 43 y el híbrido comercial G STAR 7 304, con 7 109 y 6 813 kg ha^-1 en la F₁ respectivamente, aunque en la F₂ rindieron menos 69.71 y 36.94% respecto a F₁, respectivamente. El rendimiento promedio de los 20 híbridos experimentales fue mayor en 3% con respecto a los 14 híbridos comerciales al tener 5 671 y 5 505 kg ha^-1 respectivamente, sin embargo en la generación avanzada o F₂ los 14 híbridos comerciales tuvieron una reducción menor en el rendimiento de grano de 1.86% con respecto a los 20 híbridos experimentales al tener 49.70 y 51.56% de reducción, respectivamente. El contenido genético del material, es un factor importante en la disminución de rendimiento que se presenta al usar semilla de generación avanzada o F₂ (Espinosa-Calderón et al, 1998).

El efecto generacional se expreso en las características fenotípicas difiriendo entre las dos generaciones (Figura 2 y 3). Los días a floración en la F₂, se presentaron de manera des uniforme dentro de cada material, en promedio aumentaron, floreciendo de 5 a 10 días después que en F₁. En altura, los materiales se expresaron des uniformes y menor altura en promedio de 80 a 170 cm y con menor vigor. Asimismo, en la longitud de panoja fue menor y des uniformé para todos los materiales, con expresiones promedio de 8 a 32 cm (Cuadro 3). La endogámica tuvo mayor efecto en el rendimiento de grano, teniendo una reducción hasta 76.13%. Similar a lo reportado por Peña et al. (2001, 2004) identificaron en las características fenotípicas una depresión endogámica, perdiendo su uniformidad en la F₂.

El análisis de la interacción ambiente x híbrido x generación bajo las condiciones de la región mostro diferencias significativas con el híbrido experimental SHS-23 x 43 y el híbrido comercial G STAR 73 04, con rendimientos de grano de 7 109 y 6 813 kg ha^-1 en la F₁ respectivamente.

Análisis económico de la producción de grano

En el análisis económico con base al rendimiento de grano de las generaciones F₁ y F₂, resultó que la mejor opción para los productores de grano de sorgo de Sinaloa, es sembrar F₁ al ser positivo la relación B/C en todos los híbridos de sorgo en comparación a la generación F₂. La relación B/C promedio de la generación F₂ fue menor con 45.61% con respecto a F₁ (Cuadro 4).

La relación beneficio costo de los 20 híbridos experimentales y 14 híbridos comerciales fue positiva con 1.78 y 1.73 respectivamente; sin embargo, en la generación avanzada o F₂ resulto negativa en ambos casos con 0.95 y 0.96 respectivamente.

El híbrido experimental SHS-23 x 41 y comercial G STAR 7304 resultaron obtener el mayor B/C de 2.23 y 2.14 respectivamente, con semilla de la generación F₁; sin embargo, en la F₂ obtienen la relación B/C negativa de 0.75 y 0.73, con una reducción de 66.31 y 65.6% respectivamente, con respecto a F₁.

El híbrido experimental SHS-3 x 41 es una alternativa para el productor al ser el más rentable al sembrar la generación F₂, la relación B/C de 1.73 y con la menor reducción 12.08%, con respecto a F₁, con rendimientos promedio en F₁ 6 250 y en F₂ 4 940 kg ha^-1, teniendo estabilidad en ambos ambientes estudiados y por la baja depresión endogámica.

De acuerdo con los análisis obtenidos, en la generación avanzada o F₂, los resultados indican que en más de 90% de los híbridos de sorgo no es rentable la siembra de sorgo para la producción de grano considerando los rendimientos, costos y precios del grano, siendo similar con Espinosa-Calderón et al. (1998); Coutiño et al. (2004); Martínez et al. (2006); Gaytán-Bautista et al. (2009) quienes mencionan el efecto de endogamia en la reducción de la producción de grano en maíz híbrido y en las ganancias netas. El precio de la semilla híbrida de sorgo es de alto costo en comparación a la de generación avanzadas o F₂ (del canasto). La diferencia del costo de la semilla híbrida certificada se destina a otros insumos (fertilizantes, herbicidas, labores) en agroecosistemas de muy bajo rendimiento (Pixley y Banziger, 2001).

Por lo tanto, en temporal o secano, se debe promover la producción de variedades e híbridos de sorgo nacionales de bajo costo y con rendimientos de grano aceptables, que compitan favorablemente con los transnacionales.

Conclusiones

El uso de semilla de generación avanzada o F₂ de sorgo, presentó una reducción de 20.96 a 76.13% en rendimiento de grano, con respecto a la semilla hibrida F₁.

En promedio en los 34 híbridos, la relación beneficio costo de semilla híbrida F₁ fue de 1.76 y en generación avanzada o F₂ fue negativa de 0.95.

El híbrido experimental SHS-23 x 43 y comercial G STAR 7304 obtuvieron el mayor rendimiento de grano en ambos ambientes estudiados con 7 109 y 6 813 kg ha^-1 en la F₁ respectivamente.

Agradecimientos

Al apoyo financiero proporcionado por Fundación Produce Sinaloa, A. C. a través del proyecto Núm. 2055985A titulado: Formación de variedades e híbridos de sorgo para temporal y riego en el estado de Sinaloa.

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