Estimation of components of genetic variance for flowering time in maize and effect of selection on commercial traits

Una de las etapas más importantes del desarrollo de las plantas cultivadas es la transición del estado vegetativo al estado reproductivo, que fenotípicamente es determinada por la floración. El fin de un programa de mejoramiento genético es obtener genotipos superiores mediante el control de la herencia de los genes y cuanto mayor sea el progreso para un carácter determinado y menor sea el tiempo en el cual se obtuvo dicho avance, mayor será la ganancia genética. A diferencia de los caracteres simples, el genotipo de los cuantitativos es difícilmente estimado a través del fenotipo y, para superar este inconveniente, se propone estimar los efectos genéticos a través del análisis de medias y variancias en poblaciones determinadas. Si bien hace mucho tiempo se conoce que el tiempo a floración en maíz puede ser modificado por selección, los parámetros genéticos son propios de las poblaciones estudiadas y, conocer dichos indicadores genéticos en el programa de mejoramiento en el cual fueron desarrollados los materiales, es fundamental para establecer las mejores estrategias de selección. Esta tesis, tuvo como objetivo estimar los componentes de variancia del tiempo a floración, estimar la heredabilidad y la respuesta esperada a la selección por precocidad a floración y evaluar el efecto de la selección individual por precocidad a floración sobre el rendimiento y la humedad a cosecha. Se desarrollaron cuatro poblaciones biparentales F2 (dos de cada grupo heterótico), derivadas de líneas endocriadas de maíz adaptadas al ambiente templado del programa de mejoramiento de Monsanto Argentina SRL. Plantas individuales F2 fueron autofecundadas para generar familias F3 y se registró la fecha calendario de días a floración masculina (FM) y femenina (FF). Las familias F3 fueron sembradas en contra estación, se avanzaron a F4 y se cruzaron por dos probadores del grupo heterótico contrario. En el segundo año se evaluaron FM y FF en nueve plantas elegidas al azar en cada familia F4 en un diseño anidado en la localidad de Fontezuela, Buenos Aires. Se calcularon los grados-día a floración masculina (GDM) y femenina (GDF) de los datos recolectados a campo y fueron analizados mediante análisis de varianza (ANOVA). Luego, se estimaron los parámetros genéticos en base a las componentes de las distintas fuentes de variación, para calcular la heredabilidad (h2 ) y estimar ganancia genética. Por otro lado, se evaluaron los cruzamientos F3 por probador en un diseño de parcelas divididas con dos repeticiones y en cuatro localidades, donde se colectaron los datos de rendimiento en grano y humedad a cosecha. Adicionalmente, en la localidad de Hughes se recolectaron los datos de FF y FM de los cruzamientos. Los resultados muestran una asociación positiva entre el tiempo a floración de las plantas individuales F2 y sus correspondientes familias F4, lo que permitiría seleccionar plantas individuales F2 y esperar una respuesta en las familias F4. Cuando analizamos los componentes de varianza genéticos se encontró que, para las variables GDM y GDF, la varianza de dominancia (VD) tiene un rol más importante que la varianza aditiva (VA) en la determinación del carácter excepto en una población donde la VA es la que controlaría la herencia. Luego, para la variable GDM, la heredabilidad estuvo en un rango de 0,04 a 0,34 y para la variable GDF entre 0,02 y 0,59. Estos bajos niveles de heredabilidad en sentido estricto pueden deberse a que el carácter estaría gobernado principalmente por efectos no aditivos (dominancia y epistasis). Las bajas heredabilidades reportadas derivaron en bajas respuesta esperada a la selección, aunque realizar una selección sería efectiva pero lenta y se necesitarían muchas generaciones de recombinación. Cuando fueron analizadas las correlaciones entre el tiempo a floración en plantas individuales F2 y el tiempo a floración en las cruzas hibridas derivadas, los resultados muestran una asociación positiva, aunque en la variable GDF dependería del probador con la que se esté evaluando. Las asociaciones con caracteres comerciales no muestran una tendencia positiva para el rendimiento en grano ni para la humedad a cosecha. Por lo que la selección de plantas en la generación F2 no afectaría el rendimiento en grano ni la humedad a cosecha de los híbridos. Por lo expuesto, se concluye que la selección por tiempo a floración de plantas individuales en las poblaciones segregantes utilizadas en esta tesis produciría un avance, aunque lento, de este carácter con el paso de las generaciones; sin embargo, dicha selección no se traduciría en combinaciones híbridas de menor ciclo a madurez, al menos con los probadores evaluados en esta investigación.Flowering time in corn is an important trait which may be handled by breeders to develop broad-adapted and high potential materials. This study was carried out to estimate the main genetic components for flowering time and the effect of its selection on yield and moisture of derived hybrids. Four biparental segregating populations representing the germplasm of a private corn breeding program of Argentina were included in this investigation. Non-additive genetic variance was the main component across populations for flowering time; thus, slow response to selection and low heritability were observed. Moreover, the selection of early F2 plants resulted in hybrids with early flowering time while the grain yield and moisture was not affected. In conclusion, the individual selection for flowering time in segregating populations could derived in slow genetic advancement. However, that selection will not affect hybrids’ production and moisture.Appendino, Lucas Martín. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentin