Caracterización molecular de materiales de maíz (Zea mays L) sobresalientes de temporal.

Abstract

En las regiones de clima seco y semiseco de México se cuenta con variedades nativas de maíz (Zea mays L.) con resistencia intrínseca a la sequía. Mediante selección es posible incrementar los alelos que les confieren tal característica para así poder derivar líneas endogámicas y formar híbridos de temporal resistentes a la sequía. Analizar este tipo de germoplasma mediante estudios genéticos moleculares y fenotípicos es importante para conocer su rendimiento y su uso potencial en siembras de temporal o de punta de riego, como material base para pro¬gramas de mejoramiento genético de maíz. En este trabajo el objetivo fue estudiar la relación entre la riqueza alélica y el rendimiento de grano y sus componentes de 41 genotipos de maíz sobresalientes de temporal que incluyeron líneas autofecundadas, híbridos y variedades. La caracterización molecular de los genotipos se realizó con 36 marcadores microsatélites (Simple Sequence Re¬peats, SSR) que cubrieron los 10 cromosomas del maíz, mientras que la evaluación del rendimiento y sus componentes se hizo en campo en tres ambientes: riego, temporal y sequía, en un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. Los resultados indican que el número total de alelos (NTA) a través de marcadores variaron de 41 a 92 para todos los genotipos; para líneas varió de 48 a 90, para cruzas simples de 63 a 85; para cruzas trilineales de 41 a 92; y para variedades de 45 a 86. Al analizar los promedios del análisis combinado de ambientes de los 41 genotipos, el análisis de regresión lineal del rendimiento sobre el número total de alelos (NTA) indicó que no hubo relación significativa entre el NTA y rendimiento. En cambio, sí la hubo cuando se analizaron por separado los materiales, siendo esta positiva en el grupo de líneas y de variedades, pero en los híbridos no se observó tal relación, ya que estos expresaron diferentes grados de heterosis para rendimiento, aún cuando tuvieron igual o menor número de alelos que las líneas y variedades, y pareciera que a menor NTA en las cruzas mayor fue su rendimiento. El análisis de correlación entre el rendimiento y sus componentes con el NTA permitió obtener resultados que son un indicativo de que los 36 loci analizados en el genoma de los materiales guardan una relación positiva con los valores observados de las variables medidas, sobre todo en las líneas y las variedades evaluadas. Para el caso en el que se analizaron los loci SSR para rendimiento y sus componentes en todos los ambientes, se obtuvo un promedio de 6 loci con mayor frecuencia, entre los cuales phi 085 y phi 059 tuvieron una relación positiva en todos los análisis, tanto para rendimiento como para sus componentes. Por último las correlaciones para líneas y cruzas simples con el número total de alelos fueron las más significativas. El número total de alelos correlacionó positiva y significativamente con el rendimiento y sus componentes, indicando una relación entre la riqueza alélica y el rendimiento. La riqueza alélica del grupo de líneas y variedades tuvo una mayor relación con el rendimiento y sus componentes que los híbridos. Se identificaron varios loci (hasta 12) donde la relación de la riqueza alélica con el rendimiento y sus componentes resultó significativa. Los marcadores moleculares son una herramienta útil que podría ayudar a predecir el rendimiento en materiales de maíz por medio de su riqueza alélica. _______________ MOLECULAR CHARACTERIZATION OF OUTSTANDING RAINFED VARIETIES OF MAIZE. ABSTRACT: In regions of arid climate of Mexico there are native varieties of maize (Zea mays L.) with intrinsic resistance to drought. By selection it is possible to increase the alleles that confer such feature in order to derive inbred lines and form rainfed hybrids resistant to drought. Analyze this type of germplasm using molecular and phenotypic genetic studies is important in order to know its yield performance and potential to use in rainfed crops or with limited irrigation and also as material in programs for genetic improvement of maize. In this work the aim was to study the relationship between allelic richness and grain yield and its components of 41 outstanding genotypes that included rainfed maize inbreds, hybrids, and varieties. The molecular characterization of genotypes was performed using 36 microsatellite markers (Simple Sequence Repeats, SSR) covering the 10 chromosomes of maize, while yield performance and its components were evaluated in the field in three environments: irrigation, rainfed and drought, in a randomized complete block design with three replications. The results indicate that the total number of alleles (NTA) through markers ranged from 41-92 for all genotypes; for lines ranged from 48 to 90, for single crosses from 63 to 85; for three-way hybrids from 41 to 92; and for varieties from 45 to 86. When analyzing the averages of yield from the combined analysis of 41 genotypes, linear regression analysis of yield on the total number of alleles (NTA) indicated that there was no significant relationship between the NTA and yield performance. Instead, there was a relationship when the maize materials were analyzed separately, this being positive in the group of lines and varieties, but in hybrids such relationship was not observed, as they expressed varying degrees of heterosis for yield, even when they had equal or lesser number of alleles than the lines and varieties, and it seems that the lower the NTA in the crosses the greater was their yield performance. Correlation analysis between yield and its components with the NTA indicated that the 36 loci analyzed in the genome of the materials are positively correlated with the observed values of the traits measured, especially in the inbred lines and the varieties. For the case in which the SSR loci were analyzed for yield and its components in all environments, an average of six loci were most frequently obtained, including phi 085 and phi 059 that had a positive relationship in all analyzes, both for yield performance and their components. Finally the correlations for lines and single crosses with the total number of alleles were the most significant. The total number of alleles positively and significantly correlated with yield and its components, indicating a relationship between allelic richness and yield performance. Allelic richness of the group of lines and varieties had a higher relationship with yield performance and yield components than in the hybrids. Several loci were identified (up to 12) wherein the relationship of allelic richness with yield and its components was significant. Molecular markers are a useful tool that could help predict yield performance in maize materials through its allelic richness.