El objetivo de este estudio fue medir la productividad de un grupo de híbridos experimentales de sorgo para grano en la región de las Huastecas, contrastándolos con los testigos comerciales y progenitores. Durante los ciclos primavera verano 2005, 2006 y 2007 en temporal, se establecieron en Estación Cuauhtémoc, Tamaulipas, México, tres ensayos con 49 híbridos experimentales y comerciales. En el 2008 durante el mismo ciclo en temporal, se estableció un ensayo con 28 híbridos y progenitores. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se identificaron híbridos experimentales agronómicamente similares a los comerciales. Uno de los mejores fue RB-104xRTx437, el cual produjo 6403 kg/ha de grano. Fue igual (p≤0,05) a: RB-Patrón (6288 kg/ha), A. Ámbar (6028 kg/ha), DK-65 (5763 kg/ha) y RB-4000 (5700 kg/ha), y superior a Pioneer 82G63 (4796 kg/ha), Pioneer 84G62 (4256 kg/ha) y Z-400 (4218 kg/ha). Este híbrido fue (p≤0,05) más precoz a la floración (62) que A. Ámbar (65) y DK-65 (66). Los híbridos experimentales fueron más rendidores (2924 kg/ha), más altos (17 cm), más precoces (-4,5 DF), de mayor longitud de la espiga (0,9 cm) y exserción (3,5 cm), y menor incidencia de enfermedades foliares (-0,24) que sus padres. RTx437, fue el mejor progenitor con un rendimiento de grano (3598 kg/ha) igual (p≤0,05) a los híbridos. ]]>
Palabras clave:Sorghum bicolor, mejoramiento genético de plantas, rendimiento de grano, heterosis, heterobeltiosis.
Abstract
The objective of the study was to determine the productivity of experimental hybrids of grain sorghum group in the Huastecas region, contrasting with commercial checks and parents. At Estación Cuauhtémoc, Tamaulipas, Mexico, three trials with 49 experimental and commercial hybrids were established during the spring-summer cycles 2005, 2006 y 2007 in dry land conditions. In 2008 in dry land, a trail was established with 28 hybrids and parents. In all cases we used a randomized block design with four replications. Experimental hybrids were identified as agronomically similar to commercials. One of the best hybrids was RB-104xRTx437, which produced 6403 kg/ha of grain. It was equal (p≤0.05) to: RB-Patron (6288 kg/ha), A. Amber (6028 kg/ha), DK-65 (5763 kg/ha) and RB-4000 (5700 kg/ha) was superior to Pioneer 82G63 (4796 kg/ha), Pioneer 84G62 (4256 kg/ha) and Z-400 (4218 kg/ha). The hybrid was also (p≤0.05) the earliest to flower (62 d) compared to to A. Ambar (65 d) and DK-65 (66 d). The experimental hybrids were higher yielding (2924 kg/ha), taller (17 cm), more precocious (-4.5 DF), had longer panicle length (0.9 cm) and exsercion (3,5 cm), and lower foliar diseases incidence (-0.24) than their parents. RTx437 was the best parent with grain yield (3598 kg/ha) equal (p≤0.05) to the hybrids.
Introducción ]]>
En México, el sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] representa el segundo cultivo de mayor importancia en cuanto a producción de grano. La superficie de siembra para esta gramínea fluctúa alrededor de dos millones de hectáreas, de las cuales se obtiene una producción promedio anual de seis millones de toneladas (Financiera Rural, 2011a). En la región de las Huastecas, que comprende áreas agroclimáticas similares, que incluyen el sur de Tamaulipas, oriente de San Luís Potosí y norte de Veracruz, se cultiva una superficie de 180 mil hectáreas de sorgo para grano al año y se obtiene una producción cercana a 400 mil toneladas (SIAP, 2011). Sin embargo, se presenta el problema de la escasez de híbridos y variedades de sorgo (S. bicolor) para grano, para condiciones de riego y temporal; con buena producción de grano y tolerantes a enfermedades; además la semilla para siembra es importada y tiene un alto costo (Williams et al., 2006). De acuerdo con cifras de la Secretaría de Economía, México importó en 2010, 36 400 toneladas de semilla de sorgo, con un valor de 43,8 millones de dólares. Esta semilla se utilizó para la plantación de dos millones de hectáreas del cultivo (Financiera Rural, 2011b). México importa prácticamente toda la semilla que utiliza para siembra. Esto genera dependencia tecnológica, incremento de los costos de producción, reducción de la rentabilidad y disminución de la competitividad de los productores (CONACYT, 2013).
El descubrimiento de la androesterilidad genética citoplásmica por Stephens y Holland (1954), hizo posible la producción comercial de semilla híbrida. Los primeros híbridos desarrollados en EU se empezaron a utilizar en México a partir de 1958 (Williams et al., 2006). A la fecha casi el 100% del sorgo cultivado es de semilla híbrida, donde se aprovecha su mayor potencial de producción (Flores-Naveda et al., 2013).
En Estados Unidos se estima que, al empleo de los híbridos de sorgo, se les atribuye entre el 35% y 40% de la ganancia obtenida en producción de grano; mientras que a las prácticas culturales se asigna del 60 al 65% del incremento (Duvick, 1999). En Kansas EUA, se estima que mediante el mejoramiento genético de sorgo en temporal, en 51 años (1957-2008); el potencial de rendimiento de grano se incrementó en 1430 kg/ha, lo que equivale a un 139% de aumento (Assefa y Staggenborgh, 2009). En México en el Campo Experimental Río Bravo (CERIB) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP); se estima que el avance obtenido en mejoramiento genético en un periodo de once años para condiciones de riego y buen temporal, fue de 1100 kg/ha (Williams et al., 1995).
La investigación en mejoramiento genético de sorgo en el norte de México, por parte del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, INIA (hoy INIFAP); se inició en el Campo Experimental Río Bravo en 1974. Su ámbito incluyó las regiones cálido-secas del país en los estados de Tamaulipas, Nuevo León, Coahuila, Chihuahua, Sonora y Sinaloa (Williams et al., 1995).
Los materiales generados en INIFAP, Río Bravo; RB-3030, RB-3006, RB-4000, RB-4040 y RB-Patrón, presentaron adaptación en la región de las Huastecas. (Williams, 1981; Williams, 1996; Williams et al., 2004). RB-3030 desarrollado en 1980, presentó un potencial de producción de grano en el noreste de México 16,9% superior a los híbridos comerciales evaluados (Williams, 1981). Por otro lado, RB-4000 formado en 1987 (Williams, 1988), presentó un rendimiento de grano experimental de 14% más respecto los mejores híbridos comerciales (Williams, 1988). En el año 2003 se registró el híbrido RB-Patrón, el cual presentó características fisiológicas, morfológicas y bioquímicas que le confieren tolerancia al estrés producido por la sequía y altas temperaturas (Williams et al., 2004). Este híbrido al ser evaluado en la región de las Huastecas en parcelas de validación con productores, presentó rendimientos de grano superiores en más de 20% comparado con los híbridos comerciales. ]]>
El objetivo de este estudio fue medir la productividad de un grupo de híbridos experimentales de sorgo para grano en la región de las Huastecas, contrastándolos con los testigos comerciales y progenitores.
Materiales y métodos
Se evaluaron 33 híbridos experimentales pertenecientes al INIFAP; cinco híbridos experimentales de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FAUANL) y once híbridos comerciales (Cuadro 1). Los híbridos experimentales fueron seleccionados de germoplasma formado en el INIFAP, Campo Experimental Bajío, INIFAP, Campo Experimental Río Bravo, Texas A&M University, ICRISAT, India y por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Los híbridos comerciales RB fueron formados en el INIFAP, Campo Experimental Río Bravo (Williams, 1981; Williams, 1996; Williams et al., 2004). Los híbridos de las compañías privadas han sido desarrollados en EUA. Los testigos comerciales fueron seleccionados entre los mejores para rendimiento de grano, con base en los resultados obtenidos en las evaluaciones anuales realizadas por el COTESE (Comité Técnico Estatal de Semillas). El sitio experimental se localizó en la Estación Cuauhtémoc, municipio de Altamira, Tamaulipas, en terrenos del Campo Experimental las Huastecas (INIFAP), a 22° 33’ LN/ 98° 09’ LO. Presenta un clima (Aw0) cálido subhúmedo con lluvias en verano y lluvia invernal de 5-10% (García, 1988). Con promedio de temperatura media anual de 24,5 °C y de 842 mm de precipitación (INIFAP, 2013). Ensayos uniformes se establecieron durante el ciclo primavera verano (P-V) temporal de los años 2005, 2006 y 2007. En otro experimento sembrado en temporal en P-V 2008, se evaluaron los híbridos experimentales que presentaron mayor rendimiento de grano y sus progenitores.
Los ensayos se establecieron bajo un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. En todos los casos, las parcelas experimentales fueron de un surco de 5 m de largo y 0,80 m de separación. Se utilizó una densidad de población de 250 000 plantas/ha. El manejo del cultivo se realizó de acuerdo con las recomendaciones que el INIFAP señala para el cultivo de sorgo en el sur de Tamaulipas. Las variables evaluadas fueron rendimiento de grano kg/ha (REN, al 12% de humedad); días a floración (DF, al 50% de las plantas), y una semana antes de la madurez fisiológica, se midieron altura de planta (AP, en cm, desde el suelo hasta el ápice de la panoja), longitud de panoja (LP, en cm, de la base al ápice), excersión (EX, en cm, de la lígula de la hoja bandera a la base de la panoja), calificación del aspecto de planta (CP) e incidencia de enfermedades foliares (IEF), las cuales se calificaron en forma visual mediante una escala de 1 al 5. Para calificación de planta: uno, es muy bueno; dos, es bueno; tres, promedio; cuatro, abajo del promedio y cinco, malo. Para enfermedades foliares: uno es completamente sana; dos, de 1 a 10% de daño; tres, de 11 a 25% de daño; cuatro, de 26 a 40% de daño y cinco, más de 41%. La toma de datos están de acuerdo a las recomendaciones sugeridas por House (1985).
Análisis estadístico. El efecto del ambiente en el rendimiento y las características agronómicas se cuantificó mediante un análisis combinado en tres ambientes y los 49 híbridos, utilizando el programa Stastistical Analysis Systems Institute (SAS Institute, 1999). La comparación de medias se realizó con la prueba de Tukey (p≤0,05), y se hicieron correlaciones simples de Pearson entre las variables. La heterosis se calculó con la fórmula: Heterosis = media de la F1 – media de los padres en porcentaje con respecto a la media de los progenitores; la heterobeltiosis = Media de la F1 – media del progenitor superior, también en porcentaje con respecto a la media de este progenitor (León-Velasco et al., 2009). ]]>
Resultados y discusión
Rendimiento de grano
El análisis de varianza por ambiente indicó diferencias significativas (p≤0,01) entre genotipos en los tres ambientes y en el combinado para los tres ambientes (Cuadro 2). Lo anterior es consecuencia de las diferencias genéticas entre genotipos.
También se detectaron diferencias significativas (p≤0,01) entre ambientes y para la interacción genotipo-ambiente. Esto significa que algunos genotipos se comportan de manera diferencial a través de los ambientes. Para rendimiento de grano (Cuadro 3) el año 2005 (5802 kg/ha) fue similar al 2007 (5513 kg/ha) y superiores al 2006 (4491 kg/ha). Las diferencias observadas en rendimiento se atribuyen a la mejor distribución de la lluvia ocurrida durante los años 2006 y 2007 (Cuadro 4), ya que la precipitación total fue similar en todos los ambientes (484, 445 y 557,2 mm respectivamente). En los tres ambientes y en el promedio de ambientes se encontraron híbridos experimentales que tuvieron un rendimiento similar al de los mejores híbridos comerciales utilizados como testigos (Cuadro 5). En el experimento sembrado en el 2008 (Cuadro 6), en promedio, los híbridos presentaron un rendimiento de grano superior a sus progenitores. Esto coincide con lo reportado por Kirby y Atkins (2000), Kenga et al. (2003) y Mahdy et al. (2011). Entre los progenitores masculinos sobresalen por su capacidad de formar híbridos rendidores: RTx437, RTx430, 25CEA y 430 REA. Los progenitores masculinos que formaron híbridos experimentales con más bajos rendimientos de grano fueron RTx435 y LRB-204. Esto se relaciona con un mayor o menor grado de heterosis en los híbridos.
El material RTx437 fue liberado por su potencial de producción como progenitor para formar híbridos y por su resistencia a enfermedades (Rooney et al., 2003). En este estudio fue el único progenitor que obtuvo un rendimiento de grano (3598 kg/ha) igual (p≤0,05) que los híbridos. En sorgo (S. bicolor), Duvick (1999) indicó que el mejoramiento per se de las líneas progenitoras para rendimiento de grano no es tan importante, como su capacidad de formar híbridos con alto grado de heterosis, pues, el contar con padres más rendidores, facilita y hace más económica la producción de semilla de los híbridos. Además, experimentos realizados en el norte de Tamaulipas se encontró que RTx437 fue una de las líneas que formaron los híbridos experimentales más resistentes a carbón de la panoja Sporisorium reilianum (Kühn) Langdon and Fullerton (Williams et al., 2009a) y los más tolerantes a pudrición carbonosa del tallo M. phaseolina (Williams et al., 2009b). Siendo estas, las enfermedades más importantes que afectan al cultivo de sorgo en el norte de Tamaulipas. La segunda de ellas afecta al sur del estado y en algunas regiones cuando las condiciones ambientales son adecuadas pueden causar fuertes pérdidas en la producción de grano (Williams et al., 2009b). Se reporta que el mejoramiento de sorgo en cuanto a resistencia a enfermedades y plagas, y al estrés ambiental, es importante para lograr el mayor aumento de la producción de grano (Duvick, 1999; Reddy et al., 2006). RTx437 también es progenitor masculino del híbrido experimental RB-104xRTx437 (6403 kg/ha), que sobresalió en los experimentos; donde resultó igual a los testigos comerciales: RB-Patrón (6288 kg/ha), A. Ámbar (6028 kg/ha), DK-65 (5763 kg/ha) y RB-4000 (5700 kg/ha); y fue superior a Pioneer 82G63 (4796 kg/ha), Pioneer 84G62 (4256 kg/ha) y Z-400 (4218 kg/ha). ]]>
También RB-104xRTx437 presentó buenos resultados en el norte de Tamaulipas (Montes et al., 2014a), lo cual corrobora los resultados obtenidos en este estudio. En México la disponibilidad de semilla de sorgo (S. bicolor) para siembra depende prácticamente de la importada y su costo en el mercado es cada vez más alto (Flores-Naveda et al., 2013). En el año 2010 se liberaron por sus buenas características agronómicas los híbridos experimentales RB-104xRTx437 y RB-27xRTx437 (Montes et al., 2014a; Montes et al., 2014b). Se patentaron respectivamente con los nombres comerciales de RB-Huasteco y RB-Norteño. La producción comercial de semilla se realiza en Río Bravo, Tamaulipas. Distribuye comercialmente la semilla para su siembra en los estados de Tamaulipas, Nuevo León, Veracruz y Guanajuato. El contar con semilla de híbridos mexicanos, producidos en el país, presenta la ventaja de que los empleos de producción se generan en México y se disminuye la fuga de divisas. La dependencia de México por semillas importada es grave y si se agrega que también es deficitario en producción de alimentos (45%), el problema es mayor.
Por otro lado, se encontró una correlación significativa (p≤0,01) de r=0,67 y r=0,53 para rendimiento de grano kg/ha y altura de planta respectivamente para todos los experimentos establecidos en este estudio. Esto indica que los híbridos de mayor altura de planta fueron los que presentaron los más altos rendimientos. Esto coincide con lo reportado por Bakeith (1990), Ezeaku y Mohammed (2006), Sarvari y Behesthi (2012). Doget (1967) indica que los sorgos de mayor altura de planta tienden a producir mayor rendimiento de grano, debido a que su área fotosintética es mayor. Para obtener correlaciones positivas entre estas dos características, es indispensable contar con amplia variabilidad genética en los materiales utilizados.
En la región de las Huastecas la actividad ganadera es muy importante y durante la época de estiaje (noviembre a mayo) se presenta escasez de forraje. Al respecto, los resultados indican que puede ser útil la selección de híbridos de mayor altura de planta y apropiados para utilizarse para el aprovechamiento del grano y forraje. Los híbridos experimentales que han comprobado tener potencial de producción de grano para las Huastecas, igualmente pueden tener adaptación para regiones de climas similares (Aw0) en México, presentes en partes de los estados de Morelos, Michoacán, Sinaloa, Colima y Nayarit.
Otros caracteres agronómicos
El análisis de varianza por ambiente para las características estudiadas DF, AP, LP, EX, CP e IEF indicó diferencias significativas (p≤0,01) entre genotipos en los tres ambientes y el combinado. Como se mencionó anteriormente, esto es consecuencia de las diferencias genéticas entre los genotipos evaluados. Se detectaron también diferencias altamente significativas (p≤0,01) entre ambientes y la interacción genotipo-ambiente. Esto significa que el ambiente juega un papel importante en la manifestación de las características en los genotipos, aunque estadísticamente el peso de la interacción fue menor al efecto del genotipo y el ambiente, incluso para el rendimiento de grano (Cuadro 2). ]]>
Días a floración. House (1985) reporta valores para la floración en sorgo que varían entre 52,4 a 90,5 días. En este estudio los valores fluctuaron entre 55 a 66,4 días, por lo que los valores encontrados se ubican más bien dentro de los genotipos precoces. Los híbridos experimentales que resultaron más precoces se relacionan con que en su formación intervienen líneas progenitoras masculinas precoces como 204 y femeninos como 46038, 64, 5 y 27. Los sorgos de ciclo precoz presentan ventajas cuando la estación de crecimiento es corta y cuando se presentan periodos de sequía y altas temperaturas (Murphy et al., 2014). Las condiciones climáticas que se presentan en la región de las Huastecas es irregular, por lo que es frecuente que se presenten condiciones de sequía y altas temperaturas. El mejor híbrido experimental RB-104xRTx437 presentó una ventaja adicional en la floración, ya que (p≤0,05) fue más precoz (62) que A. Ámbar (65) y DK-65 (66).
Altura de planta. Los híbridos más altos fueron los experimentales RB-5x430 REA (198 cm) y RB-27x430 REA (200 cm). Los sorgos con alturas de planta superiores a 1,70 m son indeseables, ya que suelen presentar problemas de acame y dificultad para la cosecha mecánica. La mayor altura de planta de estos híbridos se asocia al progenitor masculino 430 REA.
Longitud de panoja. También se observó que los híbridos experimentales que presentaron los más altos rendimientos, p.e RB-Patrón, fueron los que tuvieron la mayor longitud de panoja. Castro et al. (2000) encontraron que los genotipos clasificados como resistentes a sequía, produjeron más grano debido a una mayor longitud de la panoja. El número de granos y el peso por panoja son los componentes de rendimiento más importantes (Ezeaku y Mohammed, 2006). El carácter longitud de exerción presentó una variación de 10,8 a 21,8 cm. House (1985) indica que los sorgos con buena exerción son aquellos que presentan más de 10 cm; por lo tanto, todos los genotipos presentan una exerción adecuada para la cosecha mecánica del grano.
Enfermedades foliares. La enfermedad foliar que se presentó con mayor incidencia (80%), fue el tizón de la hoja (Helmintosporium turcicum (Pass.) Leo and Suggs). En menor grado se presentaron antracnosis (Colletotrichum graminicola (Ces.) Wilson) y mancha zonada (Gleocercospora sorghi D. Bain y Edg). Se encontró correlación (p≤0,01) entre incidencia de enfermedades foliares y calificación de planta de r=0,81 y 0,94 respectivamente para todos los experimentos realizados. Los resultados variaron entre 2,4 a 3,4. La presencia de enfermedades foliares en el cultivo de sorgo (S. bicolor) es un problema importante en el sur de Tamaulipas (Williams, 2002; Díaz y Montes, 2008). El ataque de este tipo de enfermedades pueden resultar en la defoliación prematura de la planta, la reducción del contenido de azúcar en el tallo y la disminución del rendimiento de grano (Girad, 1980).
Comparación de híbridos y progenitores ]]>
Al comparar los híbridos experimentales con sus progenitores se observó que los híbridos presentaron una altura de planta superior a sus padres (Cuadro 6), lo cual coincide con lo reportado por Kirby y Atkins (2000). House (1985) reporta la presencia de genes dominantes para altura de planta mayor, siendo esta una explicación razonable del valor mayor de altura de planta de los híbridos. También fueron más precoces igual a lo reportado por Mahdy et al. (2011). Además se observó que fueron de mayor longitud de la espiga y excersión y tuvieron menor incidencia de enfermedades foliares. En promedio, se encontró una heterosis de 59,9, -2,3, 17,8, 7,0, 57,5, -5,6 y -5,0% respectivamente para REN, DF, AP, LP, EX. CP e IEF (datos no presentados). En las mismas características se encontró una heterobeltiosis de 46,1, -4,9, 12,6, 1,6, 18,7, -14,1 y -14,6 respectivamente. Esto es coincidente con lo encontrado por Kirby y Atkins (2000), Mahdy et al. (2011), Kenga et al. (2003) y Cisneros et al. (2007). En promedio, en los híbridos experimentales, se presentó una heterosis de 59,9% y heterobeltiosis de 49,1% lo cual fue alto. Los híbridos con mayor heterosis y heterobeltiosis para rendimiento de grano fueron: RB-116xRTx430 con 152,5% y 146,7% y RB-119xRTx437 con 117,4 y 94% respectivamente. Estos dos híbridos se encuentran en el grupo superior para rendimiento de grano. El mejor híbrido RB-104xRTx437, presentó una heterosis para rendimiento de grano de 49,5% y una heterobeltiosis de 39,5%. Esto se debe al mayor rendimiento de grano presente en el progenitor masculino (RTx437), lo cual incide en el cálculo de los valores obtenidos. Para días a floración, calificación de planta (CP) e incidencia de enfermedades foliares (IEF), se presentó una heterosis y heterobeltiosis negativa. Esto concuerda con lo reportado por Mahdy et al. (2011) para días a floración. Se comprueban las hipótesis planteadas en este trabajo: los híbridos experimentales fueron iguales a los mejores comerciales y fueron diferentes a sus padres.
El hecho de que los híbridos resulten más precoces que sus padres no representa ningún problema agronómico, ya que es una característica deseable. Respecto a enfermedades foliares se complica la selección de híbridos tolerantes, ya que ambos progenitores deben presentar buen grado de tolerancia.
1 Proyecto de investigación No. 2016247A financiado por la Fundación Produce Tamaulipas, A.C., México. Literatura citada
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2 Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Agronomía (FAUANL), km 17.5 Carr. Zuazua-Marín, Marín, Nuevo León. México. 66700. hectorwilliamsa@yahoo.com.mx 3 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo Experimental Huastecas. Carr. Tampico-Cd. Mante Km. 55 Apdo. Postal C-1 Suc Aeropuerto, Tampico, Tam., México. CP 89339. arcos.gerardo@inifap.gob.mx
Recibido: 10 de abril, 2014. Aceptado: 9 de setiembre, 2014.
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2009102703-7061990185355-360200023321-334200741283-294CONACYT201320082662-701967216798-799199919-29200651337-1340Financiera Rural2011Financiera Rural2011201324119-13119881980229-2391985Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias201320031165-73200040319-329200943609-623201131-15201471331-1335201471337-1342201471-1020062006200343445-446201214183-201SAS Institute1999Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera201119544620-2319811988199619193-1942002457-463200633-541995111-35200427291-29320092736-4420092769-72