Selección de líneas de maíz tolerantes a la sequía mediante marcadores morfológicos y moleculares ssr

RESUMEN GENERAL En México, el cultivo de maíz se siembra principalmente bajo condiciones de temporal, lo que representa el 72.2 % del ciclo agrícola de primavera–verano, con un rendimiento promedio de 2.5 t∙ha-1 . La siembra de maíz en condiciones de temporal, implica un riesgo debido a las fluctuaciones en el periodo de lluvias y a la cantidad de precipitación; las que afectan negativamente la producción y el valor de las cosechas en la agricultura. Los objetivos de la presente investigación de tesis, fueron: i) seleccionar líneas S2 tolerantes a la sequía en una población segregante, ii) Comparar el potencial agronómico entre líneas tolerantes y susceptibles usando siete características morfológicas, iii) Evaluar la asociación estadística entre patrones electroforéticos de marcadores SSR y la expresión fenotípica de marcadores morfológicos. La investigación estuvo conformada por dos estudios; el primero se centró en la evaluación de 96 líneas S2 segregantes, dos líneas testigo y dos líneas no seleccionadas para sequía. Las líneas se evaluaron en riego y sequía inducida, usando un diseño Látice Alfa con cuatro repeticiones, en Ayala, Morelos, México. Se midieron 10 variables morfológicas y se estimaron los índices de susceptibilidad a la sequía (ISS) y el índice de tolerancia a sequía (IT). Con base en el rendimiento de grano en riego (3.14 t ha-1 ), se determinó una reducción del 77.7 % del rendimiento en sequía (0.70 t ha-1 ). Los índices ISS e IT identificaron a las líneas LUM69, LUM82 y LUM30 como tolerantes a sequía, solo LUM69 mostró un rendimiento sobresaliente en ambos ambientes. Los índices de ISS e IT como criterio para identificar genotipos tolerantes, no resultaron ser útiles para seleccionar líneas alto rendimiento de grano bajo condiciones de riego, por lo que, para seleccionar genotipos con tolerancia a sequía, se debe considerar el promedio de rendimiento a través de los ambientes de riego y sequía. El segundo estudio, consistió en evaluar en riego y sequía inducida a un grupo de 28 líneas segregantes (14 seleccionadas por su tolerancia y 14 por su susceptibilidad a la sequía), los progenitores y dos testigos, en Ayala, Morelos, México. En este estudio se registraron siete variables morfológicas. Los resultados entre el grupo de líneas tolerantes y susceptibles, en la variable de rendimiento de grano, indicaron que, en el ambiente de riego, las líneas tolerantes superaron en 20.5 % al vi rendimiento de las líneas susceptibles, y en un 89.7 % en el ambiente de sequía. La estimación de la varianza genético-aditiva para rendimiento de grano, fue ligeramente menor (4.7%) en el ambiente de sequía, que en ambiente de riego. En cuanto a la correlación entre variables, el valor negativo que mostró el intervalo antesisemergencia de estigmas (ASI) y el rendimiento, indicó que entre más corto es el ASI mayor será el RG en las líneas segregantes. Con base en los datos del segundo estudio, se seleccionaron 10 líneas tolerantes y 10 líneas susceptibles, para reanalizar los datos, junto con los datos de los progenitores y testigos. Las características consideradas en los análisis fueron: floración masculina, floración femenina, intervalo antesis-emergencia de estigmas, altura de planta y mazorca, peso de 100 granos y rendimiento de grano. Los datos se procesaron mediante análisis de varianza, comparación de medias, análisis de correlación y contrastes no ortogonales. Se probaron 16 marcadores SSR para identificar polimorfismo entre los progenitores, identificando al marcador bnlg1863 como polimórfico; por lo que, se realizó el genotipeo de las 20 líneas con dicho marcador, determinando que cinco líneas mostraron el patrón electroforético del progenitor tolerante, 14 líneas con el patrón de progenitor susceptible y una que mostró ser heterocigota para este locus. Los análisis de varianza detectaron alta variación fenotípica en las siete características medidas. Las líneas que en el ambiente de sequía se identificaron como susceptibles, presentaron una disminución del rendimiento de grano del 81.5 %, con respecto a las líneas tolerantes. En condiciones de sequía, se obtuvo una correlación intermedia y altamente significativa del rendimiento de grano con la floración femenina (-0.65**). El patrón electroforético generado por el marcador bnlg1863, reveló asociación altamente significativa con el rendimiento de grano y con la floración femenina de las líneas segregantes contrastantes en respuesta a la sequía

GENERAL SUMMARY In Mexico, the maize crop is sown mainly under rainfall conditions, representing 72.2% of the spring-summer agricultural cycle, with an average yield of 2.5 to ha-1 . Cultivating maize under rainfall conditions implies a risk due to fluctuations in the rainy season and the amount of precipitation; which affect negatively the crop production and value in agriculture. The objectives of this thesis research were to: (i) select drought-tolerant S2 lines in a segregating population, (ii) compare the agronomic potential between tolerant and susceptible lines using seven morphological characteristics, (iii) evaluate the statistical association between electrophoretic patterns of SSR markers and the phenotypic expression of morphological markers. The research consisted of two studies; the first focused on the evaluation of 96 segregating S2 lines, two control lines and two non-select lines for drought. The lines were evaluated under irrigation and induced drought, using an Alpha Lattice design with four replications, in Ayala, Morelos, Mexico. Ten morphological variables were measured and the indexes of drought susceptibility (ISS) and drought tolerance (IT) were estimated. Based on irrigation grain yield (3.14 t ha-1), a 77.7% reduction in drought yield (0.70 t ha-1) was determined. The ISS and IT indixes identified the LUM69, LUM82 and LUM30 lines as drought tolerant, only LUM69 showed outstanding performance in both environments. ISS and IT indixes as a criterion for identifying tolerant genotypes did not prove useful for selecting high grain yield lines under irrigation conditions, therefore selecting droughttolerant genotypes should consider average performance across irrigation and drought environments. The second study consisted of assessing in irrigation and drought induced a group of 28 segregating lines (14 selected for their tolerance and 14 for their susceptibility to drought), parents and two controls, in Ayala, Morelos, Mexico. Seven morphological variables were recorded in this study. The results among the group of tolerant and susceptible lines, in the grain yield variable, indicated that, in the irrigation environment, the tolerant lines exceeded by 20.5% the yield of the susceptible lines, and by 89.7% in the drought environment. The estimate of genetic-additive variance for grain yield was slightly (4.7%) less in the drought environment than in an irrigation viii environment. As for the correlation between variables, the negative value that showed the anthesis-silking interval (ASI) and grain yield, indicated that the shorter the ASI the greater the RG on the segregating lines. Based on data from the second study, 10 tolerant lines and 10 susceptible lines were selected to re-analyze the data, along with data from parents and controls. The characteristics considered in the analyses were: male flowering, female flowering, anthesis-silking interval, plant and ear height, 100- kernel weight and grain yield. The data was processed using variance analysis, mean comparison, correlation analysis, and non-orthogonal contrasts. 16 SSR markers were tested to identify polymorphism between parents, identifying the bnlg1863 marker as polymorphic; therefore, the genotyping of the 20 lines was performed with this marker, determining that five lines showed the electrophoretic pattern of the tolerant parent, 14 lines with the susceptible parent pattern and one that showed to be heterozygote for this locus. Variance analyses detected high phenotypic variation in the seven measured characteristics. The lines that in the drought environment were identified as susceptible, had a decrease in grain yield of 81.5%, compared to tolerant lines. In drought conditions, an intermediate and highly significant correlation of grain yield was obtained with female flowering (-0.65**). The electrophoretic pattern generated by marker bnlg1863 revealed a highly significant association with grain yield and female flowering of contrasting segregating lines in response to drought.