Author: VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ

Formación y caracterización de grupos germoplásmicos de maíz, poliembriónicos y alto contenido de aceite

VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ (2009)

"El maíz (Zea mays L.) de uso especializado incluye la versión de alto aceite, que representa una alternativa para generar variedades de calidad nutrimental de grano; éstas pueden ser mejoradas incrementando contenido de aceite y calidad proteica. viii Por otra parte, la poliembrionía (PE) es otro fenómeno de interés en maíz por su cualidad de producir dos o más plantas productivas por semilla, y que se relaciona con proteínas de calidad y mayor contenido de aceite en el grano que el maíz común. En este trabajo fueron combinadas las poblaciones D, poliembriónica (PE), y E, Tuxpeño de alto aceite (AA); a partir de las cuales se derivaron nueve dosis de germoplasma PE:AA (0, 12.5, 25, 37.5, 50, 62.5, 75, 87.5 y 100 %) por la vía de filiales y retrocruzas; con el propósito de: i) constituir el germoplasma base para la derivación de variedades de alta calidad nutrimental del grano a mas de otras cualidades de importancia agronómica-económica; ii) identificar las dosis de germoplasma PE:AA que confieran la mayor calidad nutrimental de grano, i. e. mayor concentración de grasa cruda, proteína cruda, y lisina; y iii) ubicar las dosis de germoplasma PE:AA que presenten la posibilidad de una rápida recuperación de la poliembrionía. Las variables de respuesta fueron: germinación (GE), frecuencia de poliembrionía (PE), en invernadero; contenidos de Grasa y proteína cruda (GC, PC) y lisina (Lis), en laboratorio. Los tratamientos (dosis) para las variables de invernadero así como los de análisis químicos fueron manejados en un diseño completamente al azar con tres repeticiones, con excepción de lisina, que se trabajó con dos repeticiones. Los datos fueron sometidos al ANVA correspondiente; la prueba de medias, cuando procedió, fue vía Tukey, α = 0.05. También, fue aplicado un análisis de regresión lineal para determinar la dependencia de las variables GC y PE con las diferentes dosis de germoplasmas (dosis). Para probar el mecanismo de herencia que controla la PE, fue aplicada una ji-cuadrada (X2) de bondad de ajuste. Los promedios de todas las variables se analizaron mediante la técnica de análisis de conglomerados y componentes principales. ix 10 Los análisis indicaron diferencias para todas las variables (P ≤ 0.01); la variable GE, fue mejorada de manera significativa en la entremezcla de las dos fuentes de germoplasma (PE:AA), con valores que van de 96 a 99 %. Como se esperaba, la combinación de fuentes PE:AA presentó un efecto de enmascaramiento del fenómeno PE, el cual no se expresó en la F1 (proporción PE:AA de 50 %); también, de acuerdo a lo esperado, el fenómeno se hizo evidente cuando D alcanzó dosis mayores, i.e. 62.5, 75, 87.5 y 100 %. El análisis de regresión aportó evidencias de que la PE presente en D se relaciona con las dosis de germoplasma (P ≤ 0.05; R2 = 87.2). Los resultados de la X2 para probar la hipótesis de herencia monogénica, homocigótica recesiva en frecuencias de PE mostró diferencias (P ≤ 0.01) en F2 y RC1; por lo tanto, se rechaza la hipótesis de que la PE estuviera controlada por un gen, dos alelos homocigotos recesivos (3:1 en F2 y de 1:1 en RC1); esto, por que la frecuencia de PE en F2 fue de sólo 3.4 % y en RC1 de 25.1 %. Estos resultados requieren de plantear una hipótesis alterna, la cual pudiera ser un caso de interacción génica de dos loci, con epistasis doble dominante, de penetrancia incompleta. Los valores para variables GC, PC y Lis se ubicaron en los intervalos 5.6 a 8.3 %, de 8.5 a 11 % y 2.2 a 4 g lisina/100 g de proteína, respectivamente; las poblaciones D y E fueron superiores (de 12 a 70 %) en GC al testigo de maíz común. El análisis de regresión lineal para GC con respecto a dosis fue significativo (P < 0.01, R2 de 97 %) y mostró una relación lineal negativa cuando se aumentó la dosis de D. La comparación de medias (Tukey, α = 0.05) para GC en Filiales, Retrocruzas mostrando un efecto de dirección de cruza; además, tanto en Filiales como dosis de germoplasma, se observó una respuesta gradual relacionada a la proporción de germoplasmas PE:AA; este comportamiento es comparable a los casos históricos de herencia poligénica descrita por x East (1936). En este contexto, es probable que la genética que gobierna la concentración de aceite en el grano de estas poblaciones y genotipos agrupados en las dosis utilizadas, sea de herencia poligénica. La concentración de PC determinada en este trabajo no se relacionó en ningún sentido con las dosis de germoplasmas. Por otra parte, el contenido de lisina no mostró diferencias estadísticas entre dosis intermedias; no obstante, éstas son 17 % superiores al progenitor de alto aceite (2.2 %); como se esperaba la población PE obtuvo el valor más alto (4 %), comparable al maíz QPM. Las dosis óptimas (que combinan PE:AA) para calidad nutrimental en grano fueron las de combinación intermedias (Lis = 2.7 % y GC = 6.9 %), como puede apreciarse, es necesario que en estos genotipos se recupere la PE, ya que es ésta la que confiere valores más alto para Lis (de 3 a 4 %). Las dosis de germoplasmas probadas aquí son de valor genético, con potencial para generar variedades de maíz con calidad nutrimental Lis-AA. "

"The specialty corns (Zea mays L.) include high oil materials, which represent an alternative to generate varieties of grain nutritional quality. On the other hand, polyembryony (PE) is another phenomenon of interest in maize for its ability to produce xii two or more productive plants per seed, and that relates to high-quality protein and more oil content in grain than the common maize. The main objective in this research was the merging germplasm of populations D, polyembryonic (PE) and E, a high oil (AA) in order to generate nine proportions PE: AA (doses 0, 12.5, 25, 37.5, 50, 62.5, 75, 87.5 and 100%) by means of filial and backcrossing with the goal of: i) to provide the germplasm base for the derivation of varieties of high nutritional quality of grain besides other qualities of agronomic and economic importance; ii) to identify the proportions of germplasm PE: AA conferring greater nutritional quality of grain, i.e. greatest concentrations of crude fat, crude protein and lysine; and iii) to locate the genotype the PE:AA dose that facilitate the possibility of a rapid recovery of polyembryony from the segregating genotypes. The Response variables were: germination (GE) and polyembryony frequency (PE), under greenhouse conditions; and the crude fat, crude protein (GC, PC) and lysine (Lis) in laboratory. The treatments for the greenhouse variables and the ones for chemical analysis were handled in a completely randomized design with three replicates, except in the case of Lisine which was worked with two replicates. The data was analyzed through the proper ANOVA; a Tukey (α = 0.05) test was applied when proceeds. A linear regression analysis was also applied in order to determine the dependence of the variables GC and PE with different proportions PE:AA germplasm. To test a possible Mendelian inheritance pattern for the PE trait, a goodness of fit chi square test (X2) was applied. The means of all variables were analyzed by Cluster Analysis and the Principal Component analysis techniques. The results indicated differences for all variables (P ≤ 0.01); GE was improved significantly in the intermixing of the two sources of germplasm (PE: AA), with values xiii 14 ranging from 96 to 99%. The combination of PE:AA sources at the F1 level submitted a masking effect of the PE phenomenon, but higher rates of D germplasm, i.e. 62.5, 75, 87.5 and 100% restored the presence of the trait. The regression analysis provided evidence that the PE present in D is related to germplasm proportions (P ≤ 0.05, R2 = 87.2). The X2 results, testing the hypothesis of Mendelian monogenic inheritance, for the PE frequency showed differences (P ≤ 0.01) in F2 and RC1 cases; therefore, the null hypothesis was reject (3:1 in F2 and 1:1 in RC1). The values for GC, PC and Lis variables were in the intervals 5.6 to 8.3%; 8.5 to 11%; and 2.2 to 4 g lysine/100 g protein, respectively; the populations D and E, were higher (from 12 to 70 %) for GC than the control (common maize). The linear regression analysis on GC doses effect was significant (P <0.01, R2 of 97%) and showed a negative linear relationship whenever D germplasm doses increased. The mean comparisons was also significant for GC in filials and back-crossings taking into account the cross direction; besides, both filials and PE:AA proportions it was observed a gradual response. These behavior is comparable to the historical cases of polygenic inheritance described by East in (1936). In this context, it is likely that the genetic control of oil content in the seed in these populations and their generated proportions, groups in the seven different doses, could be of polygenic inheritance. The PC concentration determined in this work was not related in any way with the proportions of germplasm. Moreover the lysine content has showed no statistical differences between intermediate doses, but these were 17% higher than the high oil parent (2.2%); as it was expected, the PE population was the highest in lysine content with a value of 4%, comparable to QPM maize. xiv The optimal ratios (PE: AA doses) for grain nutritional quality were in the intermediate combination (Lis = 2.7% and G = 6.9%); as it can be deduced, it is required to recuperate the PE condition in those intermediate genotypes because of this trait capability to concentrate the lysine amino acid in the seed (3 to 4 %). The germplasm proportions generated and tested here have the potential to be useful in the design of new maize varieties with an outstanding nutrimental grain quality (Lis-AA). "

Doctoral thesis

Zea mays L. Grasa cruda Lisina Poliembrionía CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Estabilidad de producción comercial y agrupamiento de clones avanzados de papa en el noreste de México

VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ (2004)

"El cultivo de la papa ocupa el segundo lugar en la producción hortícola en México y se cultiva en la mayoría de los casos, materiales genéticos introducidos seleccionados para y en condiciones agroecológicas diferentes a las de nuestro país, razón por la cual, al establecer estos materiales en las diferentes zonas productoras de papa en México, estos materiales no expresan su máximo potencial de rendimiento"

"Potato crop occupies the second place in Mexico’s horticultural production and, in most cases introduced genetic materials are cultivated, selected for and in mexican agroecological conditions different from those of our country, meaning when establishing these materials on the different potato producing zones in Mexico, that do not express their maximum potential yield. In this study, four advanced clones were evaluated from the Saltillo Potato Program Experimental Field of INIFAP (91-25-4, 91-9-3, 91-10-1 and 91- 12-2) and as control, commercial Alpha and Atlantic varieties in 10 regional environments to determine its production stability and, to evaluate the following agronomic and quality characteristics: Plant height, stems number, emergency days to clear, solids percent and fried quality. Trials on every environment were established under a randomized complete-bock design with three replications. A second category seed was used and experiments settled on cooperating producers commercial plots, phytosanitary control was done according to every lot needs and technology used in the region. Commercial yield characteristics, agronomic and quality were analyzed by conglomerate analysis (Cluster Analysis) and, production stability was determined using the proposed method by Eberhart and Russell (1966) and, the additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) method. The genotype environment interaction analysis (IGA) by both used methodologies, identified as stable the clone 91-10-1 and also for its great potential yield the clones 91-25-4 and 91-9-3, are recommended for the Northeast region of Mexico. Given the IGA proportion explained for each methodology, the AMMI method is desirable for stability quantification better than the one developed by Eberhart and Russell (1966). Conglomerates analysis is a useful tool on the genotypes preliminary study, giving valuable information about them. From evaluated genotypes, clones studied had a better behavior than the introduced ones, heading stability the 91-10-1 clone and, for its higher potential yield clones 91-25-4 and 91-12-2, grouping on the first conglomerate. By hybridization between introduced and Mexican varieties, better adaptative materials to our agroecological conditions are obtained and, for that, they express a higher potential yield and adequate quality"

Master thesis

Papa Estabilidad Producción CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Ensayo de Rendimiento de 50 Híbridos Experimentales de Maíz que Combinan Fuentes Germoplásmicas de UAAAN y CIMMYT

JOSÉ ESPINOZA VELAZQUEZ DANIEL SÁMANO GARDUÑO RUBÉN LARIOS GONZÁLEZ VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ GUSTAVO ALFONSO BURCIAGA VERA HERMES REBOLLOZA HERNÁNDEZ (2008)

"El trabajo presenta resultados del comportamiento productivo de materiales experimentales probados en las localidades Buenavista, Coahuila y Calvillo, Aguascalientes, México, en experimentos llevados a cabo durante el ciclo agrícola primavera- verano (P-V) 2008. Los materiales bajo estudio fueron: 6 híbridos simples, 32 híbridos tri-lineales, y 12 dobles; generados a partir de un conjunto de líneas endogámicas y cruzas simples provenientes tanto de UAAAN como de CIMMYT. Los materiales fueron establecidos en un diseño de bloques incompletos con arreglo alfa-látice, dos repeticiones, en parcelas de un surco de 5 m2; Los lotes contaron con irrigación por cintilla, goteros a 10 pulgadas, fertilización con la fórmula 180:90:00 (N: P: K), aplicando la mitad del N y todo el P a la siembra, y el resto del N al momento del cultivo; las plagas y malezas fueron controladas con aplicación de agroquímicos apropiados. El análisis de datos incluyó como más relevantes a las variables: Días a Floración masculina (FM), Acame de raíz (AR), Relación Altura de mazorca/altura de planta (RAMP), Prolificidad (PRO), y Rendimiento de mazorca (REN), cuyos datos fueron ajustados por covarianza para número de plantas por parcela. Los resultados indican la presencia de combinaciones híbridas prometedoras, ratificando la complementariedad de fuentes de germoplasma generado en las dos instituciones"

"This paper presents the average performance of a group of experimental materials from two assays established in the locations Buenavista, Coahuila and Calvillo, Aguascalientes in central and northern México respectively. The Experiments were performed during the spring-summer 2008. The genotypes under study were 2 simple cross, 32 triplets and 12 doubles hybrids which combines germplasm sources from CIMMYT and UAAAN. The experimental design was an uncompleted blocks with Alfa lattice arrangement, two replications, in plots of 5 m2; Plots were watered by dripping, 10” apart, and fertilized with the formula 180:90:00 N:P:K units; all P and half N were applied during sowing, and 40 days after the other N half; weeds and pests were chemically controlled in an appropriate way. Data analysis was performed on the most relevant variables as Days to tasseling (FM), Root standability (AR), Highest ear height/plant height relation (RAMP), Prolificacy (PRO), and Ear yield (REN). Results indicated promising hybrids combination among certain germplasm sources from both CIMMYT and UAAAN research institutions"

Article

Zea mays L. Híbridos experimentales Ensayos de producción CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Estudios genéticos sobre la poliembrionía en maíz. Análisis retrospectivo

JOSÉ ESPINOZA VELAZQUEZ EPIFANÍA LIZBETH VALDEZ LARA VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ NOÉ MUSITO RAMÍREZ JOSÉ EZEQUIEL GALLEGOS SOLÓRZANO JUANA SÁNCHEZ LAUREANO ADALIRA VILLARREAL CÁRDENAS JOSÉ MANUEL ALCALÁ RODRÍGUEZ (2006)

"La condición de semilla prolífica o poliembriónica en maíz (PE) es un fenómeno documentado, apoyado con resultados experimentales fehacientes. A la fecha, por vía de selección recurrente, se ha tenido éxito en generar dos poblaciones, enana y normal, con PE igual o superior a 65%. De manera concomitante al proceso selectivo, se han llevado a cabo una serie de estudios de índole genético y agronómico con la finalidad de desentrañar ventajas y desventajas del fenómeno PE con miras a su utilización práctica en el diseño de variedades de maíz especializado. En este trabajo se analizan y confrontan resultados sobre los siguientes temas: probables mecanismos genéticos que intervienen en la expresión de la PE en estas dos poblaciones; las cualidades nutricionales de sus semillas; combinaciones de germoplasma PE y de Alto aceite; y resultados preliminares sobre análisis de ADN, en bandas atribuibles a las poblaciones poliembriónicas de maíz"

"The multiple seedlings per individual seed or polyembryony in maize (PE) is a well known phenomena supported by suitable experimental results. So far, by means of recurrent selection, two maize populations (dwarf and normal) have been developed; the PE frequency on them is no less than 65%. Concomitant to the selection process, several genetics and agronomical studies have been undertaken in order to bring out advantages and disadvantages of the possible use of PE in the designing of new varieties. In this work, a series of experimental results are analyzed and confronted on subjects such as: possible genetic patterns on the PE phenomena in these two populations; nutrient PE seed qualities; comparisons on germplasm levels of PE and high oil corn; and preliminary results on DNA molecular analysis on the two PE maize populations"

Article

Zea mays L. Poblaciones, Selección recurrente Genética Poliembrionía CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Características de Raíz en Plántulas y su Relación con la Producción de Plantas Adultas de Maíz Involucrando Poliembrionía

JOSÉ ESPINOZA VELAZQUEZ JOSÉ MANUEL ALCALÁ RODRÍGUEZ DANIEL SÁMANO GARDUÑO JESÚS VALDÉS REYNA HUMBERTO DE LEÓN CASTILLO VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VÁZQUEZ (2008)

"El desarrollo del sistema radical es importante en el mejoramiento de cultivos; el tema tiene uso potencial en la identificación de metodologías alternativas rápidas para identificar genotipos sobresalientes en etapas tempranas de desarrollo de plantas. Este trabajo fue desarrollado con el objetivo de explorar probable asociación entre variables del sistema radical seminal (SRS) y el comportamiento productivo de genotipos derivados de un dialélico completo de tres poblaciones de maíz (Zea mays L.) , dos de alta frecuencia poliembriónica (PE) y una No-PE de alto contenido de aceite en grano (TAA). La calificación de plántulas de 21 días, se llevó a cabo en invernadero, y la evaluación de características de producción de los genotipos fue realizada en dos ensayos de rendimiento, ciclo primavera- verano (P-V) 2008, bajo un diseño experimental de Bloques Completos al Azar, dos repeticiones. Los Resultados corroboraron la alta frecuencia (60 a 65%) del fenómeno en las poblaciones PE, así como la presencia de dos o tres radículas en el SRS en frecuencias de 7 a 18%. La hibridación de las PE con TAA ratificó la naturaleza recesiva del carácter PE, y al mismo tiempo permitió apreciar la combinación exitosa de la hibridación en variables, tanto de plántula de 21 d, como de plantas adultas. La estimación de parámetros genéticos en las dos etapas de estudio permiten señalar la presencia de variancia aditiva en las características: Número de hojas (NH, en plántulas) y Rendimiento y otras agronómicas (en Planta adulta). Los efectos recíprocos se detectaron sólo en variables de plántula. La población TAA presentó mayor capacidad para transmitir características positivas dado sus valores de ACG. La correlación de caracteres estudiados entre las variables de las dos etapas de desarrollo fue generalmente inconsistente pero positiva y significativa entre NH y Rendimiento"

"In crop’s breeding programs, like maize (Zea mays L.), a well understanding of the radical system development is quite relevant. The issue has potential use in the allocation of alternative methodologies for the identification of outstanding genotypes in early stages of plant development. This work was undertaken to explore possible association among traits of the seedling’s root system (SRS) and adult plant performance in genotypes derived from a set of three populations full diallel design. Two of the populations have a high polyembryonic frequency (PE); the third is Non-PE but high in seed oil content (TAA). The 21 d seedlings were evaluated under greenhouse conditions meanwhile the performance assay was done in two geographical locations during the Spring-Summer of 2008. A complete blocks design, two replicates, was used. Results stated that PE was present in the PE populations in frequencies from 60 to 65 % and that the presence of two or three radicles was observed in 7 to 18 % of the PE seedlings. Hybrids between PE and TAA confirm the recessive behavior of the PE trait, and at the same time had shown the superior performance of the hybrids in seedlings (21 d of age) and adult plant stages. The genetic parameters estimation in both stages of development led to state significant additive variance components for the traits: Seedlings Leaf Number (NH) and Yield and others in adult plants (assays). The reciprocal effects were present in seedlings traits only. The TAA population was better in transmitting positive characteristics to the offspring (significant GCA values). The association among traits in the two development stages was inconsistent but positive and statistically significant between NH and Yield."

Article

Zea mays L. Radículas múltiples Poliembrionía Dialélico completo Parámetros genéticos CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA