Selección simultánea para rendimiento y estabilidad en genotipos de caña de azúcar en la región centro-occidental de Venezuela

Ramón Rea¹, Orlando De Sousa-Vieira², Miguel Ramón³, Gleenys Alejos², Alida Díaz², José George², Milagros Niño² y Rosaura Briceño²

¹  Instituto de Estudios Avanzados IDEA. Caracas. Venezuela. e-mail: ramonrea@hotmail.com

² Instituto  Nacional  de  Investigaciones  Agrícolas,  INIA-Yaracuy.  San  Felipe.  Venezuela.  e-mail:   saccharum@hotmail.com; alidajos@yahoo.com; gleenysalejos@hotmail.com; rgeorgemve@yahoo.com; mnino@inia.gob.ve;  rosaurab@hotmail.com

³ Instituto   Nacional   de   Investigaciones   Agrícolas,  INIA-Portuguesa.  Araure.  Venezuela.  e-mail: miguelramon10@gmail.com

RESUMEN

La interacción genotipo x ambiente ocurre generalmente cuando se evalúan cultivares en diversas localidades, y a menudo se realizan análisis de estabilidad a fin de estimar e interpretar esta interacción. En la presente investigación, se hizo una selección aleatoria a partir de 13 grupos de clones experimentales de caña de azúcar evaluados por el programa Venezolano de Desarrollo de Variedades de Caña de Azúcar del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas. El grupo seleccionado estuvo conformado por siete genotipos experimentales (Saccharum sp. híbrido): V78-2, CP72-2086, Mex 64-1487, V77-11, CP74-2005, V77-9 y V77-12, y tres testigos: V64-10, PR980 y PR61-632. Los genotipos fueron evaluados en ocho ambientes de la región centro-occidental de Venezuela durante tres ciclos de cosecha (plantilla, soca y resoca). Se utilizó el estadístico de estabilidad del rendimiento (YS_i), el cual combina tanto estabilidad como rendimiento en un único criterio de selección, para evaluar el comportamiento de este grupo de genotipos tanto en toneladas de caña por hectárea (TCH), como en contenido azucarero (Pol % caña). De acuerdo a la metodología empleada, los genotipos V77-12, CP72-2086, CP74-2005, PR980 y PR61-632 resultaron los mejores en producción de caña mientras que en contenido azucarero destacaron V77-12, CP72-2086, CP74-2005 conjuntamente con V77-9.

Palabras clave adicionales: Interacción GxA, análisis de estabilidad, Saccharum sp. híbrido

Simultaneous selection for yield and stability in sugarcane genotypes in the Central-western region of Venezuela

ABSTRACT

The genotype x environment interaction generally occurs when evaluating cultivars in different environments, and a stability analysis is often performed to estimate and interpret this interaction. For this study, a group was randomly selected out of 13 groups included in the Venezuelan Sugarcane Variety Development Program from the National Institute for Agronomic Research. The selected group consisted of seven sugarcane (Saccharum sp. hybrid) clones (V78-2, CP72-2086, Mex 64-1487, V77-11, CP74-2005, V77-9, and V77-12) and three commercial controls (PR61-632, PR980, and V64-10). Clones were evaluated in eight environments during three crops (plant, first, and second ratoons). Yield-stability statistic (YSi), that combines both stability and yield on a single criterion for selecting, was used to evaluate the behavior of this specific group of genotypes considering both cane yield (TCH) and sugar content (Pol % cane). The results showed that genotypes V77-12, CP72-2086, CP74-2005, PR980, and PR61632 were the best in cane yield; meanwhile, the best in sugar content were CP74-2005, CP72-2086, V77-12, and V77-9.

Additional key words: G x E interaction, stability analysis, Saccharum sp. hybrid

Recibido:­ Febrero 24, 2014 Aceptado: Agosto 13, 2014

INTRODUCCIÓN

La interacción genotipo x ambiente es un fenómeno reconocido universalmente que ocurre cuando se evalúan genotipos en diferentes localidades, tal como se indica en numerosas publicaciones (Fan et al, 2007; Fikere et al, 2010; Yousefi et al, 2011). Esta interacción complica los procesos de selección en los programas de mejoramiento genético de plantas ya que reduce la correlación entre los valores genotípicos y fenotípicos, lo cual afecta el progreso de selección (Magari y Kang, 1993; Ebdon y Gauch, 2002). La estimación de la estabilidad es importante para identificar el comportamiento consistente de cultivares a lo largo de diferentes localidades y años, así como el rendimiento de los mismos. Varios métodos estadísticos han sido utilizados para  el  análisis  de  la  estabilidad  (Rea  y  De Sousa, 2002; Alejos et al., 2006; Akcura et al., 2009). No obstante, en muchas situaciones el genotipo más estable no es el de más rendimiento; en estos casos  se  hace  necesario  el  uso  de  un  método que  integre  rendimiento  y  estabilidad  para ambos caracteres (Kang, 1993; Kang y Magari, 1996; Zhou  y  Shoko,  2012)  La  estabilidad  fenotípica en cultivares de caña de azúcar ha sido evaluada mediante el coeficiente de regresión (b), la desviación de la regresión (s²_d) y el coeficiente de variación (CV_i) para algunos caracteres importantes de los componentes del rendimiento (Rea y De Sousa, 2002). Kang (1993) desarrolló el estadístico de estabilidad del rendimiento (YS_i) que se basa en la varianza de estabilidad de Shukla (1972) y el rendimiento medio de los genotipos a través de ambientes, integrando a ambos parámetros en un índice de selección. Dicho  estadístico   ha  sido  utilizado  como índice de selección en cultivos como caraota, papa y algodón (Mekbib, 2003; Cotes et al., 2002; Dewdar, 2013). El objetivo de este trabajo fue seleccionar genotipos de caña de azúcar evaluados simultáneamente para las variables de rendimiento y estabilidad en ocho ambientes de la región Centro-occidental de Venezuela mediante el estadístico de estabilidad del rendimiento (YS_i).

MATERIALES Y MÉTODOS

Se hizo una selección aleatoria a partir de 13 grupos de clones experimentales evaluados hasta ahora por el programa Venezolano de Desarrollo de Variedades de Caña de Azúcar (PVDVCA) del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (De Sousa et al., 2008), todos pertenecientes a la región Centro-Occidental del país. El grupo seleccionado estuvo conformado por siete genotipos experimentales (V77-9, V77-11, V77-12, V78-2, CP72-2086, CP74-2005, Mex64-1487) y los testigos comerciales V64-10, PR980 y PR61-632. Los genotipos se probaron en ocho localidades (ambientes) representativos de las áreas ecológicas del cultivo en Los Caobos, Turbio y Carora (estado Lara), Yaritagua y Matilde (estado Yaracuy), y Canaima, Agripaca y Morita (estado Portuguesa). La evaluación se hizo durante tres ciclos (planta, soca y resoca) utilizando un diseño en bloques al azar con tres repeticiones. Las parcelas experimentales consistieron de tres hileras de 1,5 m de ancho y 10 m de largo. La caña fue quemada y cortada a mano a los doce meses en cada uno de los ciclos evaluados. Las tres hileras se cosecharon completas para medir la producción de caña en toneladas de caña por hectárea (TCH). Para estimar el contenido de azúcar (Pol % caña), se tomaron al azar y por cada parcela experimental muestras compuestas de diez tallos.

Los datos de TCH y contenido de azúcar estuvieron sujetos a un análisis de varianza combinando los tres ciclos en una sola medida, siendo tratadas las ocho localidades como ambientes usando el programa Infostat. El cuadrado medio del error combinado, número de repeticiones, media de los genotipos en cada uno de los ambientes y número de ambientes se utilizaron en el programa STABLE desarrollado por Kang y Magari (1995) para calcular el YS_i. Los pasos seguidos para calcular el estadístico YS_i fueron los siguientes:

1) Se calculó la varianza estabilizadora s²_i (Shukla, 1972) a fin de definir la contribución de cada genotipo a la interacción G x A, de acuerdo con la siguiente fórmula:

donde: u_ij = X_ij  - _.j siendo _ij valores observados (rendimiento) del i ésimo genotipo en el j ésimo ambiente,_.j = media de todos los genotipos en el j ésimo ambiente, ū_i = Σ_j u_ij/s, s = número de ambientes y t = número de genotipos.

Para determinar la significancia de la prueba, Shukla (1972) desarrolló un test estadístico F´ que se distribuye como un test de F con grados de libertad (t-1) y (t-1) (s-2), y sus valores son estimados por el programa STABLE.

2) Se ordenaron los genotipos de acuerdo a las medias del rendimiento, recibiendo el rango de “1” el genotipo con la media más baja.

3) Se hizo un ajuste a los rangos del rendimiento de la manera siguiente: Se asignó un ajuste de +1 cuando el rendimiento medio (RM) superó al rendimiento medio general (RMG) en menos de 2 mds, +2 cuando lo superó en más de 2 pero menos de 3 mds, y +3 cuando lo superó en más de 3 mds. El mismo criterio fue usado cuando RMG superó a RM, en cuyo caso se usaron signos negativos.

4) Para ordenar la varianza estabilizadora de Shukla (σ_i²)  se procedió como sigue: si  la σ_i² no es  significativa  se  le  asigna  el  valor 0;  se  ajusta  a -2, -4 ó -8 si la varianza  es significativa al 10, 5 ó 1 % del nivel de probabilidad, respectivamente. La varianza así ajustada se denominó “S”.

5) Se sumaron los rangos ajustados “Y” y los rangos ajustados “S”, por cada genotipo.

6) Finalmente, de acuerdo a este método, los genotipos seleccionados fueron los de YS_i mayor que la media general (Mekbib, 2003, Fan et al., 2007; Olayiwola et al., 2013).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El rendimiento en caña de los genotipos presentó diferencias significativas para la interacción G x A (Cuadro 1). En este caso resulta más apropiado basar la selección de los genotipos sobre una combinación de rendimiento y estabilidad. Para rendimiento en azúcar no hubo diferencia significativa para la interacción G x A, lo cual es indicativo de que el carácter relacionado con azúcar no es muy variable y se pudiera seleccionar  sólo con los rendimientos medios más altos.

En el Cuadro 2 se observa que al comparar entre ambientes, el rendimiento fluctuó desde 67,48 TCH para la localidad Agripaca hasta 151,49 TCH para la localidad Morita. Por su parte, al comparar entre genotipos, el rendimiento genotipos varió desde 50,08 TCH para el clon V77-11  hasta  200,63  TCH  para  el  clon  CP74-2005. Este último presentó, a la vez, la mayor  producción  en  TCH  en  cuatro  de  los ocho ambientes (Agripaca, Morita, Yaritagua y Turbio); igualmente, al clon CP74-2086 le correspondieron los rendimientos más altos en Los Caobos y Canaima, mientras que los clones V77-12 y  PR61-632 presentaron los valores más altos en las localidades de Matilde y Carora, respectivamente. En cuanto al contenido de azúcar, esta variable presentó muy poca variación, y entre ambientes, los valores oscilaron sólo entre 13,28 (Agripaca) y 14,83 (Matilde). Para el caso de los genotipos, los valores variaron desde 12,56 Pol % para PR980 hasta 16,31 Pol % para CP74-2005 (Cuadro 2).

El estadístico YS_i, el cual integra las medidas de producción  en  caña  y  estabilidad,  se  presenta en el Cuadro 3. Los genotipos que exhibieron valores de YS_i mayores que la media en ocho ambientes fueron V77-12, CP72-2086, CP74-2005, PR980 y PR61-632; por lo tanto, de acuerdo  al  método  de  Kang  (1993),  éstos serían los cultivares seleccionados. Kang (2002) destaca la importancia que representa para los productores el uso de cultivares de alto rendimiento y con comportamiento  consistente  de  año  a  año  o por diferentes ciclos de cortes. Pazdernik et al. (1997), al evaluar variedades de soya, sugirió el uso de este método para recomendación final de los diferentes genotipos en los ensayos regionales.

Los valores de YS_i para el contenido de azúcar se  presentan  en  el  Cuadro  4.  Los  genotipos que  obtuvieron  valores  de  YS_i  superior  a  la media general fueron CP74-2005, CP72-2086, V77-12 y V77-9. Todos los genotipos fueron estables (σ_i² no significativa) indicando que el contenido de azúcar muestra poca variación y hace que el índice YS_i sea ineficiente al seleccionar para contenido azucarero y estabilidad. Esta poca variación en el contenido azucarero pudiera deberse a que los progenitores de las nuevas variedades tengan antecesores comunes o de una estrecha base genética, característica ésta que ha sido reseñada por varios autores (Lingle et al., 2009;  Lingle  et  al.,  2010),  quienes manifiestan que la mayoría de las variedades de caña de azúcar del siglo XX fueron derivadas de híbridos interespecíficos de dos o más especies de Saccharum. Lo anterior sugiere que se debe seguir mejorando este carácter mediante hibridación y varios ciclos de selección para aumentar los genes favorables y tener a futuro variedades con alto contenido de azúcar. La integración de rendimiento y estabilidad usando el estadístico YS_i pudiera ser aplicado en otros cultivos con el fin de identificar simultáneamente los genotipos adaptables en diferentes ambientes y de buen rendimiento.

CONCLUSIONES

Se logró identificar genotipos de caña de azúcar con buen rendimiento y estables para la región Centro-occidental de Venezuela. Los mejores fueron V77-12, CP72-2086, CP74-2005, PR980 y PR61-632 para rendimiento en caña, mientras que para el contenido de azúcar los cultivares sobresalientes fueron CP74-2005, CP72-2086, V77-12 y V77-9.

LITERATURA CITADA

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