Agronomic performance of maize (Zea mays L.) populations segregating the polyembryony mutant

Comportamiento agronómico de poblaciones de maíz (Zea mays L.) que segregan al mutante poliembrionía

Juan Samuel Guadalupe Jesús Alcalá-Rico, José Espinoza-Velázquez, Alfonso López-Benítez, Fernando Borrego-Escalante, Raul Rodriguez-Herrera, Rosendo Hernández-Martínez

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Abstract

The maize polyembryony (PEm) is phenotypically expressed when the seed germinates in two or more seedlings simultaneously, which in turn develops the capacity to overcome the close competition among sisters and neighboring plants. Because of that, it is thought that the inclusion of PEm in some new maize varieties can be useful looking for high yields and corn grain quality as a response to the global food demand. This research is about the PEm inheritance, the inclusion, recovery of polyembryony in segregating populations, and exploring their performance capacity. The foundation populations were the progenies from crosses among polyembryonic sources and inbred lines, producing several F1 groups, and from each the proper F2, and G3 and G4 generations. The latter two were developed through successive positive assortative matings (AM+). G3 populations were used to generate diallel crossings, Griffing’s method 4, and part of them were evaluated in a performance assay, using a complete block design with a split-split plot arrangement. Results supported a validation of the inheritance model proposed for this sort of polyembryony, which states that the trait is controlled by two independent loci, under epistatic interaction of the type “duplicate gene action”. Moreover, the arbitrarily  handling of sexual reproduction in F2 plants and in G3 and G4 generations through positive assortative matings  (AM+) increased the PEm frequency on an average up to 40 % in G4, departing from the 4.9 % in F2. Also, the performance assay shown a yield potential of the trait. The PEm mutant might be useful in maize production.

Key words: Zea mays • polyembryony • inheritance model, performance assay • yield potential • plant density • fertilization doses

 

Resumen

 

La poliembrionía de maíz (PEm) se expresa fenotípicamente cuando la semilla germina en dos o más plántulas simultáneamente, lo que a su vez desarrolla la capacidad de superar la competencia cercana entre hermanas y plantas vecinas. Por eso, se cree que la inclusión de PEm en algunas variedades de maíz nuevas puede ser útil en busca de altos rendimientos y calidad de grano de maíz como respuesta a la demanda global de alimentos. Esta investigación trata sobre la herencia de PEm, la inclusión, la recuperación de la poliembrionía en poblaciones segregantes y la exploración de su capacidad de rendimiento. Las poblaciones de base fueron las progenies de cruzamientos entre fuentes poliembriónicas y líneas puras, produciendo varios grupos F1, F2, G3 y G4 apropiados. Los dos últimos se desarrollaron a través de apareamiento preferencial positivo (AM +). Las poblaciones G3 se utilizaron para generar cruzas dialélicas, método 4 de Griffing, y parte de ellas fueron evaluadas en un ensayo de rendimiento, utilizando un diseño de bloques completos al azar con arreglo en parcelas subdivididas. Los resultados respaldaron una validación del modelo de herencia propuesto para este tipo de poliembrionía, en el cual se establece que el rasgo está controlado por dos loci independientes, bajo una interacción epistática del tipo "acción genética duplicada". Además, el manejo arbitrario de la reproducción sexual en plantas F2 y en generaciones G3 y G4 mediante apareamiento preferencial positivo (AM +) aumentó la frecuencia de PEm en un promedio de hasta 40% en G4, partiendo del 4,9% en F2. Además, el ensayo de rendimiento mostró potencial en los rasgos relacionados con el rendimiento. El mutante PEm podría ser útil en la producción de maíz.

 

Palabras clave: Zea mays • poliembrionía • modelo de herencia, ensayo de rendimiento • potencial de rendimiento • densidad de plantas • dosis de fertilización

 
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