El objetivo de este trabajo fue comparar híbridos dobles convencionales (HDC) de maíz, Zea mays L., obtenidos mediante el cruzamiento de dos híbridos simples (HS), con los producidos al cruzar las generaciones avanzadas (GA; F2) de esos HS. Los híbridos dobles (HD) probados fueron PB-8, FM-6, HIMECA 92 e HIMECA experimental 395. Los ocho HS, las ocho GA (F2), los cuatro HDC y los cuatro híbridos dobles no convencionales (HDA) fueron evaluados en tres localidades del estado Aragua(Venezuela) en 1994. En 1995 se probaron sólo los cuatro HDC y los cuatro HDA en dos localidades del mismo estado. Las características medidas fueron altura de planta, altura a la mazorca, longitud y diámetro de mazorca y rendimiento. Para el rendimiento hubo siempre diferencias altamente significativas entre localidades, pero no así para la interacción genotipo x ambiente. El contraste entre HS y GA (F2) fue siempre altamente significativo (1994), pero en ningún caso hubo diferencias estadísticas entre HDC y HDA (1994 y 1995). Con estos resultados podría recomendarse el uso de GA (F2) como progenitores de HD de maíz, siempre y cuando se hayan tomado las medidas necesarias para que el avance ocurra en ausencia de fuerzas modificadoras de la frecuencia génica.

Palabras Clave: Zea mays L.; híbridos simples; híbridos dobles.

Our objective was to compare conventional double-cross hybrids of corn obtained by crossing two single-cross hybrids with those produced by crossing the advanced generations (F2) of the same single-cross hybrids hybrids with those produced by crossing the advanced generations (F2) of the same single-cross hybrids. The double-cross hybrids tested were PB-8, FM-6, HIMECA 92 and HIMECA Experimental 395.Eight single-cross hybrids, eight advanced generations (F2), four conventional double-cross hybrids, and four non-conventional double-cross hybrids were grown in three locations of Aragua State (Venezuela) in 1994. In 1995 only the four conventional and the four non-conventional double-cross hybrids were tested in two locations of the same state. Plant height, ear height, length and diameter of the ear, and yield were measured. There were always highly significant differences between locations for yield but not for the genotype x environment interaction. The contrast between single-cross hybrids and advanced generations was always highly significant (1994) but there were not differences between conventional and non-conventional double-cross hybrids (1994 and 1995). According to the results it would be advisable the use of advanced generations (F2) as parents of double-cross hybrids, provided that the advance has been made in the absence of forces that modify gene frecuency.

Key Words: Zea mays L.; single-cross hybrids; double-cross hybrids.

El maíz, Zea mays L., constituye el cereal de mayor producción y más amplio uso en la dieta diaria del venezolano. Su cultivo en Venezuela se basa fundamentalmente en la siembra de híbridos dobles (HD), obtenidos a partir de cuatro líneas endocriadas mediante el esquema (AxB) x (CxD), lo cual supone que previamente deben obtenerse por separado los híbridos simples (HS) A x B y C x D para luego generar el HD. Este último paso es llevado a cabo por agricultores cooperadores de las industrias semilleras, pero los HS son obtenidos por las empresas públicas o privadas propietarias de las líneas progenitoras. Este proceso, que incluye el mantenimiento de las líneas parentales, requiere de una considerable inversión de tiempo, recursos financieros, trabajo y supervisión, por lo que se justifica la búsqueda de procedimientos alternativos que faciliten y abaraten la producción de HD.

De acuerdo a la ley de Hardy-Weinberg, las clases genotípicas y frecuencias alélicas de una población alógama suficientemente grande serán siempre las mismas, mientras no existan fuerzas modificadoras como mutación, selección, migración y deriva genética (Falconer, 1989; Hallauer y Miranda, 1988). Esto implicaría que las frecuencias génicas de un HS y de su generación avanzada (GA) serían las mismas, si ese avance se realiza con poblaciones suficientemente grandes para evitar el arrastre genético fortuito, si se evita la contaminación con polen extraño y cualquier tipo de selección y se ignora el efecto de las mutaciones, por lo que se supondría que la semilla de un HD de maíz sería igual si se obtiene mediante el cruzamiento entre dos HS o entre las GA de éstos.

La alternativa de utilizar las generaciones F2 o F3 de los HS como progenitores tendría innumerables ventajas, como una mayor economía y facilidad en la producción de los padres del HD, una mayor disponibilidad de semilla de estos parentales al no cosechar sobre líneas de bajo rendimiento, y la garantía de existencia de suficiente polen durante la floración. Además no tendrían que obtenerse los HS año tras año.

Basados en estos supuestos se ha llevado a cabo este trabajo con el objetivo de comparar el comportamiento de HD de maíz obtenidos por el cruzamiento de dos HS con los producidos mediante el cruce entre sus GA (F2).

Obtención de las generaciones avanzadas (GA) de los híbridos simples (HS)

Los cultivares de maíz utilizados fueron los HD siguientes: PB-8 y FM-6, desarrollados por el Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias (FONAIAP), ahora Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA); HIMECA 92 e HIMECA experimental 395 de la empresa Híbridos Mejorados C. A. (HIMECA).

Para la obtención de las GA (F2) de los 8 HS, progenitores de los 4 HD antes citados, se establecieron bloques de cruzamiento en el campo experimental de HIMECA en Magdaleno, estado Aragua, constituidos por parcelas de 15 hileras de 6 m de largo para cada genotipo, con una densidad de 4 plantas por metro lineal. Los cruces para obtener la F2 de cada HS se llevaron a cabo manualmente, simulando panmixia mediante mezcla de polen e involucrando para ello el mayor número de plantas (n>200).

Obtención de los 4 híbridos dobles convencionales (HDC) y de los 4 híbridos dobles no convencionales (HDA)

Se establecieron bloques de cruzamiento con características similares a las descritas anteriormente, con los 8 HS, progenitores de los 4 HDC, y las 8 GA, progenitores de los 4 HDA. Los cruces entre los progenitores de cada tipo de híbrido fueron realizados mediante las técnicas tradicionales del maíz, con un número de cruzamientos suficientemente grande (n>200), evitando la selección, y haciendo que cada individuo contribuyera con sus gametas una sola vez, como progenitor femenino o masculino, de tal forma de evitar la actuación de las fuerzas modificadoras de las frecuencias génicas.

Evaluación de los 2 tipos de híbridos dobles (HD) y de sus progenitores

Ciclo 1994.

Los 24 genotipos constituidos por los 8 HS, las 8 GA, los 4 HDC, y los 4 HDA, fueron evaluados en la Estación Experimental INIA ( Santa Cruz), Campo Experimental CENIAP (Maracay) y Campo Experimental del Instituto de Genética de la Facultad de Agronomía, UCV (Maracay), todos en el estado Aragua. Las siembras fueron realizadas el 14 de junio, 5 de julio y 22 de junio de 1994, respectivamente.

El diseño experimental consistió en un arreglo en bloques al azar con 3 repeticiones y 24 tratamientos. Cada parcela experimental con 2 hileras de 8 m de largo separadas a 0,8 m y con 4 plantas por metro lineal.

1. Rendimiento en kg parcela-1 a 12% de humedad y corregido por el número de plantas cosechadas por parcela.

2. Altura de planta (cm; AP), desde la base de la planta hasta la lígula de la hoja bandera.

3. Altura a la mazorca (cm; AM), desde la base de la planta hasta el entrenudo desde donde se origina la mazorca superior.

4. Longitud de mazorca (cm; LM), desde la base hasta el ápice de la mazorca.

5. Diámetro de mazorca (cm; DM), medido en el punto medio de la misma.

Para medir las características distintas a rendimiento se tomaron al azar 48 plantas por parcela.

Para cada ambiente se realizó el análisis de varianza correspondiente, incluyendo las comparaciones ortogonales siguientes: HS vs. GA y HD vs. HDA. También se compararon las medias de esos mismos contrastes para cada uno de los híbridos en cada ambiente, mediante la prueba de mínima diferencia significativa (Steel y Torrie, 1960).

En este último caso, para el contraste HS vs. GA se consideró por separado la comparación de los progenitores femeninos entre sí (HS vs. GA) y los masculinos (CHS vs. GA).

Se llevaron a cabo los análisis combinados en aquellos casos donde hubo homogeneidad de la varianza del error de acuerdo a la prueba de Bartlett (Steel y Torrie, 1960). En el análisis combinado se hicieron las mismas comparaciones ortogonales y de medias mediante mínima diferencia significativa que se obtuvieron en cada ambiente.

Ciclo 1995

Por falta de semilla de algunos HS, los ensayos de este año constaron sólo de 8 tratamientos: los 4 HDC y los 4 provenientes de las GA de los HS (HDA). Los ambientes incluidos originalmente en las evaluaciones fueron: Estación Experimental SEFLOARCA (Villa de Cura), Campo Experimental CENIAP(Maracay), Campo Experimental del Instituto de Genética, Facultad de Agronomía (Maracay). En SEFLOARCA hubo graves problemas sanitarios por lo que sólo se dispone de los datos de los dos ambientes restantes.

El diseño experimental, el tamaño de las parcelas, las características medidas y los análisis realizados fueron los mismos del año anterior con la diferencia de que fueron 4 las repeticiones y sólo se pudo evaluar el contraste ortogonal HD vs. HDA. Los análisis para cada ambiente y el análisis combinado se realizaron también con los mismos procedimientos de 1994.

Ciclo 1994

De acuerdo a los análisis de varianza de todas las variables en cada una de las localidades del estado Aragua, se observaron siempre diferencias altamente significativas entre los genotipos evaluados y también entre los HS y las GA de los mismos (GA), con una sola excepción. Los HDC fueron estadísticamente iguales a los HDA en todas las localidades. En vista de que los resultados para cada localidad coinciden con los obtenidos en el análisis combinado, se presenta solamente estos últimos.

Según la prueba de Bartlett para homogeneidad de la varianza de los errores, fue posible realizar el análisis combinado de las tres localidades en los casos de AP y AM, la relación entre ambas y el DM. Para la LM, sólo hubo homogeneidad de varianzas del error entre los campos experimentales del Instituto de Genética y del CENIAP, y en la variable rendimiento únicamente se pudo combinar los ambientes Santa Cruz y CENIAP.

En los Cuadros 1 y 2 se presentan los cuadrados medios para cada variable y fuente de variación. En los mismos se puede apreciar que, a excepción de la relación AM/AP, se observaron diferencias altamente significativas entre ambientes, señalando que, a pesar de ser localidades cercanas del estado Aragua, se pueden considerar ambientes diferentes. La fuente de variación genotipos mostró cuadrados medios altamente significativos para todas las variables.

El contraste entre HS y GA fue siempre altamente significativo, pero no así la comparación ortogonal entre HDC y HDA. La interacción genotipo x ambiente sólo fue significativa para la relación AM/AP y DM, indicando que, en casi todos los casos y especialmente en el rendimiento, el orden de los tratamientos fue siempre el mismo y que las comparaciones ortogonales no cambiaron al variar de localidad.

En el Cuadro 3 y en la Figura 1 se observa la comparación de medias para el contraste entre los HS y sus GA (diferenciando progenitores femeninos y masculinos de cada HD) y entre los HDC y HDA para cada uno de los genotipos evaluados en el caso del rendimiento.

Resulta evidente que, con la excepción de CENIAP PB - 8 (HS vs. GA), siempre hay diferencias significativas entre HS y GA, pero no las hay entre HD y HDA.

Ciclo 1995

En los ensayos de 1995, en los campos experimentales del Instituto de Genética (UCV. Facultad de Agronomía) y del CENIAP, sólo se compararon los HDC y HDA. La confirmación de homogeneidad de varianzas entre los dos ambientes permitió realizar el análisis de varianza combinado para las variables DM, LM, la relación AM/AP y el rendimiento.

En el Cuadro 4 se presentan los cuadrados medios para cada variable y fuente de variación. En el mismo se muestra que sólo hubo diferencias altamente significativas entre localidades para rendimiento y significativas al 5% para DM. La interacción genotipo x ambiente nunca fue significativa. Se detectaron diferencias altamente significativas entre genotipos para AM/AP y rendimiento; sin embargo en ningún caso hubo diferencias entre HDC y HDA.

En primer lugar hay que destacar las diferencias observadas entre los distintos HS y sus GA. De acuerdo a la teoría de la genética cuantitativa (Falconer, 1989), en la F2 de un cruce determinado de dos líneas endocriadas, aún cuando haya sido obtenida por cruzamientos al azar, la heterosis es solamente la mitad de la mostrada por la F1. En otras palabras, se espera que en la F2 se produzca una caída desde el valor de la F1 hacia el promedio de los padres. Esto se debe a que ocurre un cambio en las frecuencias genotípicas aun cuando las frecuencias alélicas se mantengan constantes, lo que implica una reducción del valor fenotípico promedio debido a un incremento en el coeficiente de consanguinidad por endocría y a un aumento en la frecuencia de genotipos homocigotas.

En sus estudios Falconer (1989) le asigna al coeficiente de endocría de la F2 de un HS un valor de 0,5 y de 0,25 a la F2 de un HD. Kiesselbach (1930) encontró una disminución cercana al 35% al avanzar un cruce simple a F2. Valdivia y Vidal (1995) hallaron una reducción de 50, 47, 43 y 39 por ciento en las F2 de HS, de tres líneas, dobles e intervarietales, respectivamente. Algunos autores (Neal, 1935; Sprague y Jenkins,1943) indican que a partir de la generación F3, luego de libre polinización, no se producen cambios importantes en el rendimiento.

En el caso de este trabajo, durante la evaluación realizada en 1994 en tres ambientes comparando los HS y sus GA, se encontró una disminución del valor fenotípico promedio de las F2, pero, este comportamiento no fue uniforme para todos los híbridos. Mientras que los HS de H-92, H-395 y FM6 fueron claramente superiores a sus GA en rendimiento, no sucedió lo mismo con PB-8, especialmente en la comparación del HS que actúa como el progenitor femenino de ese HD y su GA. Este hecho podría deberse a la escasa distancia genética entre las líneas que originaron a PB-8 o que esas líneas no fueran altamente endocriadas.

En las evaluaciones de los años 1994 y 1995, los HDC y los desarrollados a partir de las GA de los HS exhibieron un comportamiento similar en todos los genotipos y para todas las características consideradas, lo que fue hipótesis de este trabajo. Si se obtiene un HD a partir del cruce de cuatro líneas bajo el esquema convencional (A x B) x (C x D), la frecuencia alélica de la población resultante será el promedio de las frecuencias alélicas de los HS para cada locus; los distintos arreglos entre alelos y por lo tanto la distribución de genotipos dependerá de la divergencia entre los padres.

Si el HD se produce a partir de las GA de los HS, la frecuencia alélica para cada locus será la misma que en el caso anterior, si el avance ha ocurrido en ausencia de mutación, migración, selección y derivación genética; de igual manera las frecuencias genotípicas dependerán de las divergencias entre los padres. Si además se considera que el valor fenotípico promedio de una población para una característica cuantitativa depende de las frecuencias génicas, del grado de dominancia y del coeficiente de consanguinidad de la misma, expresado en la ecuación M = a(p-q) + 2pqd (1-F) según Falconer (1989), los HDC y HDA deben tener la misma media si las frecuencias alélicas son las mismas, y los padres no están emparentados y además hay ausencia de epístasis.

Lo antes expuesto fue lo que se observó en todos los genotipos considerados para las características AM y AP, la relación entre ellas, LM y DM y el rendimiento en grano. Lo que permite concluir que se cumplieron las condiciones señaladas arriba incluyendo que hubo ausencia de epístasis o que las posibles desviaciones, debidas a las interacciones entre los diferentes loci que afectan las características consideradas, son de sentidos diferentes cancelándose sus efectos.

- Con estos resultados podría recomendarse el uso de GA (F2) como progenitores de HD, HS y cuando se hayan tomado las medidas necesarias para que el avance ocurra en ausencia de fuerzas modificadoras de la frecuencia génica.

- El procedimiento alternativo proporciona varias ventajas, como una mayor economía y disponibilidad de semillas, pero sobre todo el no tener que producir los HS como un paso previo para la obtención del HD, año tras año.

- Su implementación no implicaría cambio alguno para el usuario final de la semilla híbrida y sería muy ventajosa para las empresas productoras de semillas. Sin embargo, podría afectar negativamente a los agricultores cooperadores, pues estos cosecharían sobre una GA de menor rendimiento y posiblemente menos uniforme, debido a la segregación existente en cada locus, y no sobre un HS. Una opción para contrarrestar este efecto sería utilizar la GA como padre masculino y un HS como madre, para así producir un HDA de igual rendimiento promedio que los convencionales, sin afectar a los agricultores cooperadores.

Los autores desean expresar su agradecimiento al Dr. Mauricio Riccelli, autor intelectual de la hipótesis que sustenta el trabajo, a la empresa HIMECA donde se realizaron las primeras etapas experimentales.