Andrés González¹/^*, Delfina de Jesús Pérez^*, Jaime Sahagún^**, Omar Franco^*, Edgar Jesús Morales^*, Martín Rubí^*, Francisco Gutiérrez^*, Artemio Balbuena^*

1 Correo electrónico: agonzalezh@uaemex.mx
* Facultad de Ciencias Agrícolas, Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento, Universidad Autónoma del Estado de México, Campus Universitario El Cerrillo Piedras Blancas, Toluca, Estado de México.
** Programa Universitario de Investigación y Servicios en Olericultura, Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo, Estado de México.

Dirección para correspondencia

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Resumen

El objetivo de este estudio fue aplicar 6 métodos univariados para evaluar la estabilidad de 25 genotipos de maíz (Zea mays L.) de los Valles Altos de México. Los genotipos fueron evaluados en 4 ambientes bajo un diseño de bloques completos al azar, con 4 repeticiones por ambiente. Con los datos del rendimiento de ]]> i) y el coeficiente de variación (CV_i) de Francis y Kannenberg, los parámetros de estabilidad (b_i y S²d_i ) de Eberhart y Russell, la ecovalencia (W_i) de Wricke, la varianza de estabilidad (σ_i²) de Shukla, los índices no parámetricos (S_i ⁽¹⁾ y S_i ]]> (2)) de Huehn, y la medida de superioridad de un cultivar (P_i) de  Lin y Binns. Los resultados mostraron que Chalqueño, ETA 13, H-40, San Lucas y VS-46E tuvieron los índices de estabilidad más pequeños. La metodología del biplot identificó a estos 5 genotipos, así como a Ixtlahuaca y HIT-3 como variedades estables y de alto rendimiento (de 5,92 a 7,91 t.ha^-1). La metodología del biplot indicó que RG, b_i, P_i y CV_i, ]]> i, W_i , σ_i², S_i ⁽¹⁾, S_i ⁽²⁾ y S²d_i. Chalqueño y ETA 13 pertenecen a la raza Chalqueño, Ixtlahuaca y San Lucas fueron identificadas en la raza Cónico, mientras que H-40, HIT-3 y VS-46E tienen germoplasma de otras razas, por lo que éstos podrían ]]>

Palabras clave: Zea mays L., índices de estabilidad univariados, análisis de componentes principales.

Abstract

Aplication and comparison of univariate methods to evaluate the maize ]]> The objective of this study was to apply 6 univariate methods to evaluate the stability of 25 maize (Zea mays L.) genotypes of Mexico’s highlands. The genotypes were evaluated in 4 environments, under a randomized complete block design, with 4 replications per environment. A combined analysis of variance with grain yield data was performed. The stability indexes calculated were Francis and Kannenberg’s standard deviation (S_i) and coefficient ]]> i ), Eberhart and Russell’s stability parameters (b_i and S²d_i), Wricke’s ecovalence (W_i ), Shukla’s stability variance ( σ_i² ), Huehn’s nonparametric measures (S_i ⁽¹⁾ and S_i ⁽²⁾), and Lin and Binns’ assessment of cultivar superiority (Pi). The results showed that almost all genotypes were classified as stable with 6 methods; ]]> -1). The biplot methodology also indicated that RG, b_i, P_i y CV_i were correlated, but they had little or no association with S_i, W_i, σ_i², S_i ⁽¹⁾, ]]> i ⁽²⁾ and S²d_i indexes. Chalqueño and ETA 13 are Chalqueño race, Ixtlahuaca and San Lucas were identified as Cónico race, whereas and H-40, HIT-3, and VS-46E belong to other races, so these genotypes could be employed for increased the grain yield and the stability of maize in this region of Mexico.

Keywords: Zea mays L., univariate stability indexes, principal components analysis.

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Introducción

El entendimiento de la ]]>

En el Valle Toluca–Atlacomulco, México, se siembran 250 000 ha de maíz y un 85% de esta superficie se establece comercialmente ]]> -1 (Niño et al. 1998, Herrera et al. 2002), pero actualmente se han liberado híbridos que tienen rendimientos de grano potencial hasta de 12,0 t.ha^-1; sin embargo en la literatura especializada existe poca información sobre ]]>
]]> Materiales y Métodos

Descripción del área experimental

]]> Este estudio se realizó en el año 2004 en 4 ambientes de los Valles Altos del Centro de México, representados por El Cerrillo Piedras Blancas (2 fechas de siembra), Metepec y Jocotitlán, localidades situadas en el Valle Toluca– Atlacomulco, estado de México. El Cerrillo está localizado a 19°17’ de latitud norte (LN), 99°39’ de longitud oeste (LO), a una altitud de 2640 m, su clima es templado húmedo, con suelo vertisol y precipitación media anual ]]>

Material ]]>

Se consideraron 25 genotipos: 12 criollos que podrían ser representativos de las 4 razas descritas por Wellhausen et al. (1951) y 13 híbridos formados con germoplasma de esas y otras razas de Valles Altos del Centro de México (Cuadro 1; González et ]]>
Diseño y tamaño de la parcela experimental
]]> Los 25 genotipos de maíz fueron evaluados en 4 experimentos conducidos en campo bajo un diseño experimental de bloques completos al azar; se emplearon 4 repeticiones para cada uno de los 4 experimentos. La parcela experimental era de 3 surcos de 6,0 m de longitud y 0,80 m de ancho; en cada surco hubo 33 plantas distanciadas a 0,20 m (62 500 plantas.ha^-1); el surco central fue la unidad ]]>

Manejo ]]>

Los 4 experimentos se sembraron manualmente los días 7 (Jocotitlán, con riego de presiembra), 12 (El Cerrillo, fecha 1 con riego de presiembra), 14 (Metepec) y 26 (El Cerrillo, fecha 2) de abril de 2004. La fertilización se hizo con el tratamiento 140N-80P-30K; en la siembra se aplicó el 50% del nitrógeno y todo el fósforo y el potasio y el otro 50% ]]> -1. La maleza se controló mecánica y químicamente; en este último caso se aplicó 1,0 l y 1,0 kg.ha^-1 de 2,4-D amina y atrazina, respectivamente disueltos en 200 l de agua.

Análisis estadístico
]]> El rendimiento de grano (RG) en cada uno de los 4 experimentos se calculó con las plantas cosechadas en la UEU. Posteriormente se ajustó por plantas faltantes con la formula de Iowa (González et al. 2008) y por humedad (14%) y se registró en t.ha^-1. Las técnicas estadísticas empleadas fueron el análisis de varianza individual  y el que resultó de ]]>

Los datos fueron sometidos a las pruebas de normalidad de Shapiro y Wilk y la de homogeneidad de varianzas de Bartlett (Steel y Torrie 1980), antes de aplicar los métodos univariados para estudiar la interacción genotipo x ambiente y la estabilidad de los genotipos de maíz. Los métodos utilizados fueron la desviación estándar (S_i) y el coeficiente de ]]> i) de Francis y Kannenberg (1978), los parámetros de estabilidad (b_i y S²d_i) de Eberhart y Russell (1966), la ecovalencia (W_i) de Wricke (1962), la varianza de estabilidad (σ²_i) de Shukla (1972), los índices no paramétricos (S_i⁽¹⁾ y S_i⁽²⁾) de Huehn (Nassar y Hühn ]]> i) de Lin y Binns (1988); la aplicación se hizo en la forma como lo sugirieron Castañón y Tosquy (1996) y Rodríguez et al. (2002).

El análisis de varianza para un diseño experimental de bloques completos al azar para evaluar genotipos en varios ambientes se ]]>

Y_ijk = μ+A_j+R(A)_k(j)+G_i+(GA)_ij+ε_ijk

Donde: μ es la media ]]> i, A_j y (GA)_ij son los efectos de genotipos, ambientes e interacción genotipo x ambiente, respectivamente; R(A)_k(j) es el efecto de repeticiones anidadas dentro de ambientes; y ε_ijk el error experimental de la ijk-ésima observación.

]]> Si genotipos es considerado como factor de efectos fijos y ambientes y repeticiones como factores de efectos aleatorios, las pruebas de F son iguales a las presentadas por Sahagún (1998), para el modelo con restricciones sobre los parámetros de efectos fijos (genotipos).

La desviación estándar y el coeficiente de ]]>

El índice de superioridad de Lin y Binns (1988) surgió de la necesidad de contar con una medida de estabilidad cuando el ]]>

La ecovalencia (W_i) ]]> i pequeños son considerados como estables. Este índice y la varianza de estabilidad de Shukla (1972) clasifican a los genotipos de manera similar.

La varianza de ]]>

Los índices no paramétricos de Huehn (Nassar y Hühn 1987) se basan en la asignación de rangos por ambientes, después se calcula la suma de diferencias absolutas de los rangos del genotipo i con respecto a otros genotipos a través de los ambientes y la varianza entre rangos del genotipo i sobre ]]>

Los parámetros de estabilidad de Eberhart y Russell (1966) incluyen al coeficiente de regresión y a la varianza de las desviaciones de regresión de cada genotipo; el primero se calcula con base en el efecto ambiental (índice ambiental), considerado fijo, y representa la respuesta de un genotipo al mejorar ]]>

En el Cuadro 2 se muestran las ]]> i) también se puede determinar con una prueba de t.

El rendimiento de ]]>

Resultados y Discusión

Análisis de ]]>

El anava para rendimiento de grano detectó diferencias significativas entre ambientes (A), entre genotipos (G) y en la interacción GxA (Cuadro 3); ]]>

González et ]]> Cuadro 3), debido principalmente a un incremento en los porcentajes de acame y pudrición de mazorca causada por Fusarium moniliforme.

Las diferencias en rendimiento ]]> Cuadro 3) son atribuibles al tipo de variedad (criollo o híbrido) y probablemente, a la raza a la que pertenecen (particularmente en el caso de los criollos); los 12 criollos pertenecen a las razas Palomero Toluqueño, Cacahuacintle, Cónico y Chalqueño, y los 13 híbridos tienen germoplasma de Cónico, Chalqueño y razas de otros países (González et al. 2008); el cambio de posición de los genotipos a través de los ambientes refleja la significancia de la IGA. Crossa (1990) y ]]> -1 y los primeros respondieron mejor en las localidades de Metepec y Jocotitlán.

En la primera fecha de siembra plantada en El Cerrillo (A1), los ]]> -1 (Cuadro 4). H-90E produjo el mayor rendimiento de grano (7,71 t.ha^-1) y fue estadísticamente diferente de Z-60, HIT-7, AS.820, HIT-3, VS-46E, los 6 Cacahuacintles y Palomero Toluqueño (medias entre 3,77 y 5,21 t.ha^-1).

En la segunda fecha ]]> Cuadro 4). H-90E fue el mejor genotipo (7,09 t.ha^-1) y superó significativamente a Gavilán, AS-721, Z-60, HIT-7, AS-820, los 6 Cacahuacintles y a Palomero Toluqueño (medias entre 3,66 y 4,70 t.ha^-1).

En Metepec (A3) la diferencia en el rendimiento de grano promedio entre los híbridos y los criollos fue de 2,06 t.ha^-1 (Cuadro 4). H-90E tuvo el mayor rendimiento (10,82 t.ha^-1) pero sólo difirió estadísticamente de AS-721, Z-60, HIT-3, San Lucas, Ixtlahuaca, VS-46E, los 6 Cacahuacintles y Palomero ]]> -1).

En Jocotitlán (A4) los híbridos superaron, en promedio, a los criollos en 1,61 t.ha-1 (Cuadro 4). H-44 fue el mejor genotipo (9,58 t.ha-1) pero sólo se diferenció estadísticamente de AS-820, los 6 Cacahuacintles y Palomero ]]>

Los resultados anteriores indican que los genotipos con mayor rendimiento de grano a través de los 4 ambientes (X) fueron H-90E, H-44, H-40, H-33, ETA 13, Cóndor, AS-722, Chalqueño y Negro (de 8,71 a 7,12 t.ha^-1; Cuadro 4). ]]> -1, pero comparada con la raza Cónico, ETA 13 sólo difirió ]]> Cuadro 4). Niño et al. (1998) concluyeron que las variedades criollas identificadas como Ixtlahuaca y ETA 13 produjeron 6,42 y 6,45 t.ha^-1. La superioridad de H-40 sobre H-33 fue detectada por Velásquez et al. (2005); en punta de riego, en humedad residual, y en temporal favorable, su diferencia fue de 1,58; 1,27 y 1,78 t.ha^-1,  respectivamente. Los rendimientos de los 6 Cacahuacintles se ubicaron dentro del intervalo proporcionado por González et al. (2006), que fue de 4,06 a 6,37 t.ha^-1. La identificación de ]]> -1, y al promediar entre ambientes, el mejor de ellos produjo 6,4 t.ha^-1.

Aún cuando ]]> -1) y Cacahuacintle (entre 4,47 y 5,08 t.ha^-1), las 2 últimas, por presentar granos reventadores o harinosos, respectivamente, tienen mayor demanda y un precio hasta 6 veces mayor (Arellano et al. 2003, González et al. 2006). La importancia de Palomero Toluqueño y Cacahuacintle también se ha reflejado en los ]]>

Índices de estabilidad

]]> Los 6 métodos clasificaron a la mayoría de las variedades como estables o deseables (Cuadro 4).

Al aplicar los métodos de Shukla (1972) y Wricke (1962) se observó (Cuadro 4) que los genotipos identificados como inestables al 5% fueron H-90E, Cacahuacintle 5 y Palomero Toluqueño; el resto se clasificaron como estables, aunque de ellos, VS-46E, HIT-3, H-40, Chalqueño, San Lucas y ETA 13 fueron los que presentaron las varianzas de estabilidad (σ²_i) y las ecovalencias (W_i) más pequeñas.

Con los índices de Huehn (S_i⁽¹⁾ y S_i⁽²⁾) se detectó que sólo Palomero Toluqueño y AS-722 fueron inestables (p<0,05). VS-46E, HIT-3, H-40, San Lucas, Ixtlahuaca, Chalqueño y ETA 13 presentaron los índices más pequeños (Cuadro 4).

En el método de Eberhart y Russell (1966) se observó que los Cacahuacintles 6 y 2 (b_i) y H-90E (S²d_i) fueron inestables (p<0,05). Los genotipos deseables, con coeficientes y desviaciones de regresión cercanos a 1 y 0, respectivamente, fueron Chalqueño, ETA 13, H-33, H-40, HIT-3, Ixtlahuaca y VS-46E (Cuadro 4).

Los 2 índices de Francis y Kannenberg (1978) produjeron resultados similares (Cuadro 4); los genotipos estables o deseables, con rendimiento alto (RG) y coeficiente de variación (CV) bajo fueron Ixtlahuaca, Z-60, San Lucas, AS-721, Gavilán, Negro, AS-722, Chalqueño, Cóndor, H-33, y H-40.

Con la medida de superioridad de un cultivar (P_i) de Lin y Binns (1988) se detectó que Z-60, Ixtlahuaca, AS-721, San Lucas, Gavilán, Negro, AS-722, Cóndor, Chalqueño, H-33, H-40, ETA 13, H-44 y H-90E tuvieron los mayores rendimientos e índices pequeños de P_i (Cuadro 4).

De los resultados anteriores se puede concluir que los 6 métodos de estabilidad univariados identificaron a Chalqueño, ETA 13, H-40, San Lucas y VS-46E como los genotipos con los valores más pequeños y, por lo tanto, los más deseables. A excepción de VS-46E, las otras 4 variedades tuvieron rendimientos mayores que el promedio general (6,37 t.ha^-1).

Análisis de componentes principales

La estabilidad estática o biológica está relacionada con varianzas pequeñas para rendimiento entre ambientes, pero no es deseable ya que un genotipo así no responde a la aplicación de mayores insumos o a mejoras agronómicas o del ambiente. Por otra parte, la estabilidad dinámica o agronómica implica que un genotipo es estable porque su comportamiento en cada ambiente corresponde al nivel estimado, por lo que este concepto es de gran importancia para los agrónomos y fitomejoradores, quienes prefieren genotipos de alto rendimiento y con el potencial de responder a la aplicación de más insumos o a mejoras ambientales (Sabaghnia et al. 2006).

El análisis de componentes principales aplicado al conjunto de datos integrado por rendimiento de grano y los 6 índices de estabilidad indicó que los componentes 1 (60,0%) y 2 (21,7%) explicaron casi un 2,0% de la variación original (Cuadro 5). Estos resultados sugieren que las correlaciones aproximadas que se pueden detectar en el biplot pueden interpretarse confiablemente (Sánchez 1995). Al analizar la distribución de los 25 genotipos de maíz (Cuadro 6) en el biplot de la Figura 1 se identificaron 2 grupos: el primero  incluyó a Palomero Toluqueño (22), Cacahuacintle (4 a 9), Cónico (20 y 23), Chalqueño (11), H-40 (15) y HIT-3 (18), mientras que en el otro grupo se localizó a ETA 13 (12) y Negro (21), de la raza Chalqueño, y a la mayoría de los híbridos formados con germoplasma de las razas Cónico, Chalqueño y otras. La raza Chalqueño (Cónico x Tuxpeño), empleada para derivar líneas que formaron al mejor genotipo (H-90E), así como las combinaciones entre líneas de esta raza y del CIMMYT, derivadas de germoplasma templado de Valles Altos de otros países, como H-44 (7,92 t.ha^-1), podrían contribuir a una mejor explotación de la heterosis interracial en los Valles Altos del Centro de México.


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