Predicción del rendimiento y comportamiento agronómico de cruzas simples de maíz con auxilio de marcadores moleculares

Abstract

El mejoramiento genético mediante hibridación involucra la formación y evaluación de un alto número de cruzamientos para determinar las mejores combinaciones entre progenitores; esto implica la necesidad de invertir muchos recursos, tiempo y esfuerzo, por lo que es altamente deseable introducir nuevas estrategias para predecir el desempeño de las progenies. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la efectividad de las distancias genéticas entre 42 líneas endogámicas de maíz (Zea mays L.), estimadas a partir de marcadores moleculares de secuencias simples repetidas (SSR) como predictores del desempeño agronómico de híbridos. Durante el ciclo Otoño-Invierno de 2011, se formaron 107 híbridos simples con líneas de alta y baja divergencia, de acuerdo con las distancias genéticas modificadas de Rogers, determinadas con 26 loci de SSR; dichos materiales se establecieron en cinco localidades del Bajío durante el ciclo Primavera-Verano 2012, junto con cuatro testigos comerciales, utilizando un diseño de bloques completos al azar con dos repeticiones por localidad. Se evaluaron las variables agronómicas de altura de planta (AP), altura de mazorca (AM) y porcentaje de mazorcas podridas (%MPOD), rendimiento de grano y sus componentes: longitud de mazorca (LM), diámetro de mazorca (DM), número de granos por hilera (GxH), peso de 100 granos (P100G), volumen de 100 granos (V100G), peso de olote (PO) y diámetro de olote (DO); también se estimó la heterosis con respecto al progenitor medio. Los datos obtenidos se sometieron a un análisis de varianza combinado a través de localidades. Las distancias genéticas observadas entre pares de líneas fluctuaron desde 0.339 hasta 0.965; el dendrograma generado con las distancias genéticas modificadas de Rogers organizó las líneas en tres grupos a una distancia genética aproximada de 0.850. Se efectúo un análisis de regresión de los valores de las variables evaluadas en campo sobre las distancias genéticas, resultando los coeficientes de regresión estadísticamente significativos. Los coeficientes de determinación más altos obtenidos en este análisis fueron para las variables altura de planta y de mazorca, rendimiento, longitud de mazorca y granos por hilera con 53, 45, 46, 21 y 27 %, respectivamente. Las cruzas con mayor rendimiento fueron aquéllas cuya distancia genética fue de 0.838, 0.877, 0.872, 0.966 y 0.930 con 16.8, 16.4, 16.3, 16.2 y 16.0 t ha-1, respectivamente. Lo anterior indica que a medida que incrementa la divergencia genética entre los progenitores también ocurre un mayor rendimiento de sus cruzas. Al analizar la heterosis de híbridos con la distancia genética, se observaron correlaciones positivas y significativas (0.01 y 0.05) en la mayoría de las variables; sin embargo el porcentaje de explicación (R2) fue bajo (15 al 21%), por lo que se infiere que la capacidad para predecir los niveles de heterosis usando la distancia genética entre los padres varía para las diferentes variables. _______________ PREDICTION OF YIELD AND AGRONOMIC PERFORMANCE OF SINGLE CROSSES OF MAIZE WITH THE ASSISTANCE OF MOLECULAR MARKERS. ABSTRACT: Plant breeding by hybridization involves the formation and evaluation of a large number of crosses in order to determine the best combinations between parents; this implies the need to invest a lot of resources, time and effort; so, it is highly desirable to introduce new strategies to predict the agronomic performance of the progenies. This study aimed to evaluate the effectiveness of the genetic distances of 42 inbred lines of maize (Zea mays L.), estimated from molecular markers of simple sequence repeats (SSR) as predictors of the agronomic performance of hybrids. During the cycle Autumn-Winter of 2011, 107 simple hybrids were formed with lines of high and low divergence, according to the Rogers’ modified genetic distances, determined with 26 SSR loci; these materials were established at five locations of the Bajío, México, during the 2012 Spring-Summer cycle, along with four commercial checks, by using a randomized complete blocks design with two replications per location. Agronomic traits such as plant height (AP), ear height (AM), percentage of rotten ears (MPOD%), grain yield and its components: length (LM) and diameter (DM) of ear, number of kernels per row (GxH), weigth of 100 kernels (P100G), volume of 100 kernels (V100G), cob weight (PO) and cob diameter (OD) were evaluated; heterosis relative to the mid parent was also estimated. Data obtained were subjected to a combined analysis of variance across locations. The observed genetic distances between pairs of lines ranged from 0.339 to 0.965; the dendrogram generated with the modified Rogers’ genetic distances organized the lines into three groups at a genetic distance of approximately 0.850. A regression analysis of the values of the traits over the genetic distances was performed, and the regression coefficients resulted statistically significant. The highest coefficients of determination obtained in this analysis were those for plant and ear height, yield, ear length and kernels per row, with 53, 45, 46, 21 and 27%, respectively. Crosses with the highest yield were those whose genetic distance was 0.838, 0.877, 0.872, 0.966 and 0.930 with 16.8, 16.4, 16.3, 16.2 and 16.0 t ha-1, respectively. As genetic divergence between parents increases, a higher yield from their crosses occurs. When heterosis was analyzed with genetic distances, significant correlations (0.01 and 0.05) were observed in most of the traits; however the explanation percentages (R2) were low (15 to 21%), so it indicates that the ability to predict the levels of heterosis using genetic distance between parents varies for the different traits.