Maize improvement for nitrogen stress

O presente trabalho teve por objetivo geral identificar estratégias de melhoramento de milho para estresse de nitrogênio e os seguintes objetivos específicos: determinar as doses de nitrogênio que caracterizam ambientes de adequada e de baixa disponibilidade de nitrogênio para a seleção de genótipos de milho; avaliar famílias endogâmicas S1 per se e seus respectivos híbridos top crosses sob estresse de nitrogênio; e avaliar a viabilidade do medidor portátil de clorofila como ferramenta de seleção de genótipos eficientes na utilização de nitrogênio. Para isso foram conduzidos dois conjuntos de experimentos; no primeiro, os cultivares de milho P30F80, DKB 901, BR 201, BR 106, Sol da Manhã e CMS 39 foram classificados quanto à eficiência na utilização e resposta à aplicação de nitrogênio para servirem como testemunhas na avaliação de famílias S1 e de seus híbridos top crosses. O experimento foi instalado em blocos ao acaso, com os tratamentos dispostos no esquema de parcela subdividida com três repetições. As parcelas foram compostas pelas doses de nitrogênio 0, 30, 60, 120 e 200 kg ha-1 e as subparcelas pelos cultivares. Para identificar os cultivares eficientes e responsivos foram utilizadas duas metodologias: uma, com base no coeficiente de regressão da produtividade de grãos, em função das doses; e a outra, com base na definição de que a eficiência é avaliada pela produtividade média do grupo de cultivares em baixo N e a resposta é a diferença entre a produtividade de grãos de um cultivar em baixa e em adequada disponibilidade de N, dividida pela diferença entre as doses de N. No segundo conjunto de experimentos foram avaliadas famílias S1 obtidas de duas populações de milho de polinização aberta, sendo uma considerada eficiente no uso de nitrogênio e a outra considerada de alta resposta ao fertilizante nitrogenado. O comportamento das famílias S1 per se foi avaliado sob condições de adequada e de baixa disponibilidade de N, e o comportamento de seus respectivos híbridos top crosses sob baixa disponibilidade de N. Todos os experimentos foram conduzidos na Estação Experimental do Departame nto de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, localizado no município de Coimbra (MG), na safra 2001/2002. As principais conclusões foram: as doses de nitrogênio que discriminam ambientes de baixa e adequada disponibilidade nas condições edafoclimáticas da Estação Experimental de Coimbra (MG) foram 30 e 120 kg ha-1 de N; os cultivares BR 201 e CMS 39 são adequados para o cultivo em ambos ambientes; o cultivar DKB 901 é mais adequado para ambientes de baixa disponibilidade de N; o cultivar P30F80 é adequado para alta disponibilidade de N; o desempenho das famílias endogâmicas S1 não prediz o desempenho dos híbridos top crosses; as famílias endogâmicas S1 manifestaram boa capacidade de combinação com o testador; os híbridos top crosses apresentaram bom desempenho em estresse de baixo nitrogênio, atingindo produtividades superiores às das testemunhas; a leitura do medidor portátil de clorofila pode ser utilizada como critério para eliminar os genótipos menos produtivos antes do florescimento, sendo mais associada à produtividade de grãos no ambiente com baixa disponibilidade de nitrogênio; híbridos obtidos do cruzamento de linhagens oriundas de populações de milho eficientes na utilização e responsivas à aplicação de N podem ser avaliados em condição de adequada disponibilidade desse nutriente.Overall objective of his study was the identification of improvement strategies for maize in relation to nitrogen stress, with the following specific aims: determination of nitrogen doses that characterize adequate environments of low nitrogen availability for the selection of maize genotypes; evaluation of endogamic families S1 per se and their respective top cross hybrids under nitrogen stress; and evaluation of the suitability of the portable chlorophyll meter as instrument for the selection of genotypes efficient at nitrogen utilization. Two sets of experiments were conducted with these purposes; in the first, the maize cultivars P30F80, DKB 901, BR 201, BR 106, Sol da Manhã, and CMS 39 were classified according to their efficiency of N use and their answer to the application of nitrogen as control in the evaluation of S1 families and their top cross hybrids. The experiment was set up in a randomized block design, and the treatments arranged in subplots with three replications. The plots represented nitrogen doses of 0, 30, 60, 120, and 200 kg ha-1, and the subplots the cultivars. Two methodologies were used to define efficient and responsive cultivars: one based on the regression coefficient of grain productivity in relation to the doses; the other based on the definition that efficiency is evaluated by the mean productivity of the cultivar group under low N, and the answer is the difference between the grain productivity of a cultivar under low and under adequate N availability divided by the difference between the N doses. In the second set of experiments, S1 families obtained from two maize populations in open pollination were evaluated, where one was considered efficient at nitrogen utilization and the other considered highl y responsive to nitrogen fertilizer. The behavior of the S1 families per se was evaluated under adequate and low N availability conditions, and the behavior of its respective top cross hybrids under low N availability. All experiments were conducted at the Experimental Station of the Department of Plant Science at the Universidade Federal de Viçosa, in the county of Coimbra, State of Minas Gerais, Brazil, during the harvest of 2001/2002. The following conclusions were drawn: the nitrogen doses that discriminate environments of low and adequate availability under the edaphoclimatic conditions of the Experimental Station of Coimbra were 30 and 120 kg ha-1 N; cultivars BR 201 and CMS 39 are adequate for cultivation in both environments; cultivar DKB 901 is more adequate for environments of low N availability; cultivar P30F80 is adequate for high N availability; the performance of the endogamic S1 families is no prevision for the performance of the top cross hybrids; the endogamic S families presented a good combination capacity with the testcross; the top cross hybrids presented an excellent performance under low nitrogen stress, outstripping the productivity of the control treatments; readings of the portable chlorophyll meter can be used as criteria to eliminate less productive genotypes more associated to grain productivity in environments of low nitrogen availability before flowering; hybrids obtained by crosses with lineages from maize populations efficient at utilization and the response to N application can be evaluated under adequate availability of the nutrient.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio