Evaluation of populations with different levels of elite lines introgression for maize (Zea mays L.) breeding programs

O potencial genético da performance dos hídridos de linhagens endogâmicas é determinado pelas performances das populações per se, de onde as linhagens são obtidas, e de seus cruzamentos. As populações usualmente utilizadas são aquelas desenvolvidas de cruzamentos de linhagens elites e de populações sob seleção recorrente. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a introgressão de linhagens elites em populações do mesmo grupo heterótico, para formar populações com potencial superior para a extração de linhagens superiores per se e em cruzamentos, do que aquelas extraídas das populações originais, isto é, sem introgressão de linhagens elites. Foram utilizados os sintéticos IG-3 e IG-4 que possuem grãos duros alaranjados e dentados amarelos, formado de oito linhagens e de dez linhagens da populações BR-105 e BR-106, respectivamente. As linhagens elites utilizadas foram a L-23-2B e a L-14-4B pertencentes ao grupo heterótico do sintético IG-3 e do IG-4, respectivamente. Cada sintético (população) foi cruzado e retrocruzado, com a linhagem elite do mesmo grupo heterótico gerando as populações base: IG-3 100, IG-3 75, IG-3 50, IG-3 25, e IG-4 100, IG-4 75, IG-4 50 e IG-4 25, onde os números de 100 a 25 representam a proporção de germoplasma da população original. De cada população foram obtidas S2 e uma mistura dessas linhagens foi cruzada com a linhagem elite do outro grupo heterótico. As linhagens e os cruzamentos (topcrosses) de cada população foram avaliados em experimentos em faixas em blocos em faixas em blocos completamente casualizados. As populações base foram cruzadas segundo o esquema dialélico parcial 4 x 4, onde as populações do grupo IG-3 foram cruzadas com as de IG-4. Os cruzamentos dialélicos foram avaliados em experimento em blocos completamente casualizados. Os experimentos foram avaliados em nove ambientes, com dez repetições por ambiente. Os resultados mostraram que a introgressão da linhagem L-23-2B na população IG-3, tendeu a reduzir a produção de grãos nas linhagens com a introgressão da linhagem, embora as linhagens da população IG-3 25(75% de germoplasma da linhagem) apresentou a maior produção de grãos. Os mesmos resultados foram observados para os topcrosses. A introgressão da linhagem L-14-4B na população IG-4, tendeu a aumentar a produção de grãos nas linhagens com o aumento da proporção da linhagem elite. Os mesmos resultados foram obtidos para os topcrosses e a maior produtividade foi verificada para a população IG-4 25. A capacidade geral de combinação (CGC) das populações do grupo IG-3 aumentou com o aumento da introgressão da linhagem L-23-2B. O mesmo não ocorreu com as populações do grupo IG-4, onde a população original apresentou a maior CGC. O maior valor para a capacidade específica de combinação (CEC) foi obtida para o cruzamento IG-3 25xIG-4 25. As variâncias fenotípicas para peso das espigas não apresentaram tendências de redução com o nível de introgressão das linhagens. As estimativas das populações com 75% de introgressão das linhagens não diferem das populações originais, tanto para as linhagens quanto para os topocrosses. Esses resultados mostram que a introgressão de linhagens elites em populações pode ser utilizada para melhorar o potencial destes para a extração de linhagens e produção de híbridos.The potential performance of maize hybrids are determined from the performances of the populations, from where the inbred lines are derived, and their crosses. Usually, the source populations in hybrid breeding programs are developed from crosses of elite inbred lines, and from populations under recurrent selection programs. The objective of this research was to evaluate the introgression of elite lines into populations from the same heterotic group, aimed to develop source populations with greater genetic potential than the original populations for hybrid breeding programs. Genetic materials used in this research include two maize populations and two elite lines. The maize populations were IG-3 and IG-4 derived from the intercrossing of 8 and 10 elite lines from BR-105 and BR-106 maize populations, respectively. The elite inbreds lines were L-23-2B and L-14-4B, derived from BR-105 and BR-106 maize populations, respectively. BR-105 and BR-106 maize populations are from heterotic groups, and also, their derived populations and lines. Each populations was crossed and backcrossed to the elite line from the same heterotic group generating the following base populations: IG-3 100, IG-3 75, IG-3 50, IG-3 25, and IG-4 100, IG-4 75, IG-4 50 and IG-4 25 wherein the numbers from 100 to 25 represent the proportion of the germoplasm of original populations in the base populations. From each base population S2 lines were obtained and a mixture of these lines were used to represent the S2 lines from them; also, these mixture of S2 lines from each population was crossed to the elite line from the opposite heterotic group generating the topcrosses. The mixture of the S2 lines and their crosses from each population were evaluated in split-blocks following a randomized complete block design. The base populations were, also, crossed following a partial diallel design, wherein the populations from IG-3 group were crossed to the populations from IG-4 group. Those crosses were evaluated in experiments following a randomized complete block design. All experiments were evaluated in 9 environments, with 10 replications per environment. Results showed a tendency to reduce the grain yield in the lines from IG-3 group with the introgression of the line L-23-2B, although the population IG-3 25 (75% of the germplasm from the line) showed the highest grain yield. The same results were observed for the crosses from IG-3 group. In the IG-4 group, there was a tendency to increase grain yield of the lines as the proportion of the elite lines in the populations increased. The same results were, also, observed for the crosses, and the highest grain yield was observed for IG-4 25. The general combining ability (GCA) for grain yield for IG-3 populations increased as the proportions of the elite L-23-2B increased in the base population. The same trend was not observed for the IG-4, and the original population (IG-4 100) showed the highest GCA. For the specific combining ability the highest value was observed for the cross of the populations with the highest proportion of introgression of the lines, i.e., IG-3 25 x IG-4 25. There was no trend in reducing the phenotypic variances for grain yield with the introgression of the lines in both groups of populations for both the S2 lines and their crosses. The estimates of phenotypic variances of the original populations (IG-3 100 and IG-4 100) did not differ significantly from those populations with the highest proportion of introgression of lines (IG-3 25 and IG-4 25) for the S2 lines as well as for the crosses. These results suggest that the introgression of elite lines into populations can be used to developed new improved source populations, enhancing their genetic potential for developing inbred lines and hybrids