Cytogenetic and molecular analysis in maize populations (Zea mays L.), teosinte (Zea mexicana L.) and hybrids

O sucesso de um programa de melhoramento depende da qualidade do germoplasma utilizado para obter combinações de genes importantes. As combinações podem ser oriundas de hibridizações amplas, até mesmo entre espécies ancestrais. Entretanto, para a elevação constante do ganho genético em novas variedades, é fundamental que o trabalho produza continuamente populações com alta freqüência de genes de interesse agronômico. O Departamento de Plantas de Lavoura da Faculdade de Agronomia da Universidade Federal do Rio Grande de Sul iniciou um programa de melhoramento genético de milho comum em 1998 e, posteriormente de milho doce, os quais possuem resultados significativos em diversas áreas do conhecimento científico. Em função das mutações ocorridas, existem diferenças nas propriedades texturais, forma e quantidade de endosperma dos milhos atuais, classificando-os como milho comum, milho pipoca e milho doce. O teosinto por ser uma espécie botânica relacionada ao milho pode ser utilizado como fonte de importantes caracteres agronômicos em programas de melhoramento desse cereal, com possibilidades de hibridização e introgressão de genes. Os objetivos principais desse trabalho foram analisar citogeneticamente os genótipos de milho comum, milho doce, de teosinto e de híbridos oriundos de cruzamentos artificiais entre as populações originais, bem como, avaliar a variabilidade genética existente nessas populações e o relacionamento entre elas através da utilização de marcadores moleculares do tipo microssatélites (SSR). De maneira geral, os dados apresentados nesse trabalho indicam que as populações apresentam comportamento meiótico regular. Os híbridos apresentam algumas anormalidades, como por exemplo, presença de univalentes, pontes e fragmentos cromossômicos sem, entretanto, prejudicar a viabilidade dos grãos de pólen. É possível afirmar que a variabilidade genética existente no teosinto é superior a apresentada pelos genótipos de milho, provavelmente, devido a sua origem silvestre. Esses resultados confirmam a semelhança entre as duas espécies e sugerem que é possível utilizar o teosinto como fonte genética de um programa de melhoramento de milho.The success of a breeding program relies on the quality of the germplams used as a source for combination of important genes. Such combinations can derive from broad hybridization, even from ancient ancestors. However, for a constant increase in genetic gain in new varieties it is necessary to constantly generate populations with high frequency of agronomic trait genes. The Department of Crop Science of the College of Agronomy at the UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande de Sul) started an ordinary maize-breeding program in 1998 and, latter on, a sweet maize program, which generated significant results at different scientific fields. Due to mutations, there have been found endosperm differences concerning textural properties, shape and amount in the current maize, so that they can be classified as ordinary, popcorn and sweet maize. As teosinte is a species related to maize, it can be used as source for important agronomical traits in this grainbreeding program, allowing hybridization and gene introgression. The objectives of this work were to cytogenetically analyze the genotypes of ordinary maize, popcorn, sweet maize, teosinte and hybrids derived from artificial crossings among original populations, as well as analyze genetic variability among these populations and the relationship within them by the use of microsatellite molecular markers (SSR). Generally, the data presented in this work indicate that the populations show a regular meiotic behavior. The hybrids present some anomalies, for example, presence of univalent, bridge and chromosomal fragments however, with no harm to grain pollen viability. It is possible to assure that the existing genetic variability in teosinte is superior to that found among the maize genotype, probable due to teosinte’s wild origin. These results confirm the close relation between the two species and suggest the possibility of using teosinte as source of genetic variability in a maize-breeding program