Publicado

2024-03-21

Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP

Heterotic grouping of tropical maize inbred lines using diallel crosses and SNP molecular markers.

DOI:

https://doi.org/10.15446/acag.v72n2.110480

Palabras clave:

análisis de clúster, Estructura poblacional, grupos heteróticos, habilidad combinatoria, mejoramiento genético, maíz híbrido (es)
breeding, cluster analysis, combining ability, heterotic groups, hybrid maize, population structure (en)

Autores/as

Uno de los objetivos de los programas de mejoramiento genético de maíz es desarrollar líneas endocriadas de alto valor genético, que al ser cruzadas puedan producir híbridos con características agronómicas superiores. En Colombia, la obtención de híbridos es de alto interés ya que pueden ayudar a aumentar el rendimiento y la producción de maíz y cerrar la brecha que existe entre la producción nacional y la importación de maíz que actualmente es del 74 %. Semillas Valle S.A. es una empresa colombiana que cuenta con un programa de mejoramiento de maíz híbrido enfocado en las zonas de trópico y subtrópico. Actualmente el programa de mejoramiento genético de maíz de Semillas Valle S.A. no cuenta con una caracterización del germoplasma que permita establecer estrategias eficientes para la formación de híbridos de alto rendimiento. En el presente estudio se realizó la clasificación de líneas endocriadas de maíz en grupos heteróticos a partir de 12 209 marcadores SNP y variables fenotípicas en 66 líneas del programa de mejoramiento de Semillas Valle S.A., y a partir de datos de campo de un ensayo dialélico donde participaron 30 parentales. A partir de un análisis de clúster de los datos SNPs se identificaron tres subpoblaciones. Por otra parte, los resultados del dialelo permitieron clasificar las líneas en tres grupos basados en la habilidad combinatoria general para múltiples rasgos (HGCAMT). Sin embargo, la integración de las metodologías podría proveer más información respecto a los grupos heteróticos presentes en la población evaluada.

One of the objectives of maize breeding programs is to develop inbred lines of high genetic value, which, when crossed, can produce hybrids with superior agronomic characteristics. In Colombia, obtaining hybrids is of great interest since they can help increase maize yield and production, bridging the gap between national production and the current 74% maize import. Semillas Valle S.A. is a colombian company with a hybrid maize breeding program focused on the tropical and subtropical zones. Currently, Semillas Valle S.A.'s maize breeding program lacks a characterization of the germplasm that would allow the establishment of efficient strategies to obtain high-yielding hybrids. In this study, the classification of inbred lines into heterotic groups was carried out based on genomic data using SNP molecular markers and phenotypic variables from 66 inbred lines, and field data from a diallel trial involving 30 parental inbred lines. From a cluster analysis of SNP data, three subpopulation groups were identified. On the other hand, the results of the diallel allowed the classification of lines into three groups based on general combining ability for multiple traits (HGCAMT). However, the integration of these methodologies could provide more information regarding the heterotic groups present in the evaluated population.

Referencias

Adu, G. B.; Badu-Apraku, B.; Akromah, R.; Garcia-Oliveira, A. L.; Awuku, F. J. y Gedil, M. (2019). Genetic diversity and population structure of early-maturing tropical maize inbred lines using SNP markers. PLoS ONE, 14(4), 1-12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214810

Aguiar, C. G.; Schuster, I.; Amaral, A. T.; Scapim, C. A. y Vieira, E. S. N. (2008). Heterotic groups in tropical maize germplasm by test crosses and simple sequence repeat markers. Genetics and Molecular Research, 7(4), 1233-1244. https://doi.org/10.4238/vol7-4gmr495

Badu-Apraku, B.; Annor, B.; Oyekunle, M.; Akinwale, R. O.; Fakorede, M. A. B.; Talabi, A. O.; Akaogu, I. C.; Melaku, G. y Fasanmade, Y. (2015). Grouping of early maturing quality protein maize inbreds based on SNP markers and combining ability under multiple environments. Field Crops Research, 183, 169-183. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2015.07.015

Badu-Apraku, B.; Oyekunle, M.; Fakorede, M. A. B.; Vroh, I.; O Akinwale, R. y Aderounmu, M. (2013). Combining ability, heterotic patterns and genetic diversity of extra-early yellow inbreds under contrasting environments. Euphytica, 192(3), 413-433. https://doi.org/10.1007/s10681-013-0876-4

Bradbury, P. J.; Zhang, Z.; Kroon, D. E.; Casstevens, T. M.; Ramdoss, Y. y Buckler, E. S. (2007). TASSEL: Software for association mapping of complex traits in diverse samples. Bioinformatics, 23(19), 2633-2635. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btm308

Duitama, J.; Quintero, J. C.; Cruz, D. F.; Quintero, C.; Hubmann, G.; Foulquié-Moreno, M. R.; Verstrepen, K. J.; Thevelein, J. M.; y Tohme, J. (2014). An integrated framework for discovery and genotyping of genomic variants from high-throughput sequencing experiments. Nucleic Acids Research, 42(6). https://doi.org/10.1093/nar/gkt1381

Earl, D. A. y Von Holdt, B. M. (2012). Structure harvester: A website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conservation Genetics Resources, 4(2), 359-361. https://doi.org/10.1007/s12686-011-9548-7

Evanno, G.; Regnaut, S. y Goudet, J. (2005). Detecting the number of clusters of individuals using the software Structure: A simulation study. Molecular Ecology, 14(8), 2611-2620. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x

Fan, X. M.; Bi, Y.; Zhang, Y.; Jeffers, D.; Yin, X. y Kang, M. (2018). Improving breeding efficiency of a hybrid maize breeding program using a three heterotic-group classification. Agronomy Journal, 110(4), 1209-1216. https://doi.org/10.2134/agronj2017.05.0290

Fan, X. M.; Zhang, Y. M.; Yao, W. H.; Chen, H. M.; Tan, J.; Xu, C. X.; Han, X. L.; Luo, L. M. y Kang, M. S. (2009). Classifying maize inbred lines into heterotic groups using a factorial mating design. Agronomy Journal, 101(1), 106-112. https://doi.org/10.2134/agronj2008.0217

Govaerts, B.; Vega, D.; Chávez, X.; Narro, L.; San Vicente, F.; Palacios, N.; Pérez, M.; González, G.; Ortega, P.; Carvajal, A.; Arcos, A. L.; Bolaños, J.; Romero, N.; Bolaños, J.; Vanegas, Y. F.; Echeverría, R.; Jarvis, A.; Jiménez, D. y Ramírez-Villegas, J. (2019). Maíz para Colombia: Visión 2030. https://repository.cimmyt.org/handle/10883/20218

Griffing, B. (1956). Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Australian Journal of Biological Sciences, 9(4), 463. https://doi.org/10.1071/bi9560463

Jombart, T. y Ahmed, I. (2011). Adegenet 1.3-1: New tools for the analysis of genome-wide SNP data. Bioinformatics, 27(21), 3070-3071. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr521

Lu, X.; Zhou, Z.; Yuan, Z.; Zhang, C.; Hao, Z.; Wang, Z.; Li, M.; Zhang, D.; Yong, H.; Han, J.; Li, X. y Weng, J. (2020). Genetic dissection of the general combining ability of yield-related traits in maize. Frontiers in Plant Science, 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00788

Mahato, A.; Shahi, J. P.; Singh, P. K.; Kumar, M. y Singamsetti, A. (2021). Heterotic grouping of sweet corn (Zea mays var. sachharata) genotypes based on their combining ability and molecular diversity. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. https://www.researchgate.net/publication/354695805_Heterotic_grouping_of_sweet_corn_Zea_mays_var_sachharata_genotypes_based_on_their_combining_ability_and_molecular_diversity

Mhike, X.; Lungu, D. M. y Vivek, B. (2011). Combining ability studies amongst AREX and CIMMYT maize (Zea mays L.) inbred lines under stress and non-stress conditions. African Journal of Agricultural Research 6,(8). chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.internationalscholarsjournals.com/articles/combining-ability-studies-amongst-arex-and-cimmyt-maize-zea-mays-l-inbred-lines-under-stress-and-non-stress-conditions.pdf

Murtadha, M. A.; Ariyo, O. J. y Alghamdi, S. S. (2018). Analysis of combining ability over environments in diallel crosses of maize (Zea mays). Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 17(1), 69-78. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2016.01.004

Nei, M. (1972). Genetic distance between populations. The American naturalist, 106(949), 283-292.

Olutayo, R. (2021). Cereal grains (vol. 2). A. K. Goyal.

Oyetunde, O. A.; Badu-Apraku, B.; Ariyo, O. J. y Alake, C. O. (2020). Efficiencies of heterotic grouping methods for classifying early maturing maize inbred lines. Agronomy, 10(8). https://doi.org/10.3390/agronomy10081198

Romay, M. C.; Millard, M. J.; Glaubitz, J. C.; Peiffer, J. A.; Swarts, K. L.; Casstevens, T. M.; Elshire, R. J.; Acharya, C. B.; Mitchell, S. E.; Flint-Garcia, S. A.; McMullen, M. D.; Holland, J. B.; Buckler, E. S. y Gardner, C. A. (2013). Comprehensive genotyping of the USA national maize inbred seed bank. Genome Biology, 14(6). https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-6-r55

Santos de Oliveira, L.; Schuster, I.; Novaes, E. y Pereira, W. A. (2021). SNP genotyping for fast and consistent clustering of maize inbred lines into heterotic groups. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 21(1), 367121110. https://doi.org/10.1590/1984-70332021v21n1a10

Silva, K. J.; Teixeira, C.; Soler, J. H.; de Oliveira, P. E.; Parentoni, S. N.; dos Santos, R.; Avelar, A.; da Costa, K.; de Oliveira, M.; das Graças, K. O.; de Oliveira, C.; dos Santos, L. A.; Moreira, L. J. y Pastina, M. M. (2020). High-density SNP-based genetic diversity and heterotic patterns of tropical maize breeding lines. Crop Science, 60(2), 779-787. https://doi.org/10.1002/csc2.20018

Ward, J. H. Jr. (1963). Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, 58(301), 236-244.

Weir, B. S. y Goudet, J. (2017). A unified characterization of population structure and relatedness. Genetics, 206(4), 2085-2103. https://doi.org/10.1534/genetics.116.198424

Wright, S. (1965). The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating. Evolution, 19, 395-420.

Cómo citar

APA

Torres González, L. M., Mayor Durán, V. M. y Chacón Sánchez, M. I. (2024). Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP. Acta Agronómica, 72(2), 176–183. https://doi.org/10.15446/acag.v72n2.110480

ACM

[1]
Torres González, L.M., Mayor Durán, V.M. y Chacón Sánchez, M.I. 2024. Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP. Acta Agronómica. 72, 2 (mar. 2024), 176–183. DOI:https://doi.org/10.15446/acag.v72n2.110480.

ACS

(1)
Torres González, L. M.; Mayor Durán, V. M.; Chacón Sánchez, M. I. Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP. Acta Agron. 2024, 72, 176-183.

ABNT

TORRES GONZÁLEZ, L. M.; MAYOR DURÁN, V. M.; CHACÓN SÁNCHEZ, M. I. Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP. Acta Agronómica, [S. l.], v. 72, n. 2, p. 176–183, 2024. DOI: 10.15446/acag.v72n2.110480. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica/article/view/110480. Acesso em: 10 jul. 2024.

Chicago

Torres González, Laura Marcela, Víctor Manuel Mayor Durán, y Maria Isabel Chacón Sánchez. 2024. «Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP». Acta Agronómica 72 (2):176-83. https://doi.org/10.15446/acag.v72n2.110480.

Harvard

Torres González, L. M., Mayor Durán, V. M. y Chacón Sánchez, M. I. (2024) «Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP», Acta Agronómica, 72(2), pp. 176–183. doi: 10.15446/acag.v72n2.110480.

IEEE

[1]
L. M. Torres González, V. M. Mayor Durán, y M. I. Chacón Sánchez, «Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP», Acta Agron., vol. 72, n.º 2, pp. 176–183, mar. 2024.

MLA

Torres González, L. M., V. M. Mayor Durán, y M. I. Chacón Sánchez. «Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP». Acta Agronómica, vol. 72, n.º 2, marzo de 2024, pp. 176-83, doi:10.15446/acag.v72n2.110480.

Turabian

Torres González, Laura Marcela, Víctor Manuel Mayor Durán, y Maria Isabel Chacón Sánchez. «Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP». Acta Agronómica 72, no. 2 (marzo 19, 2024): 176–183. Accedido julio 10, 2024. https://revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica/article/view/110480.

Vancouver

1.
Torres González LM, Mayor Durán VM, Chacón Sánchez MI. Identificación de grupos heteróticos en líneas tropicales de maíz mediante cruzamientos dialélicos y marcadores moleculares de tipo SNP. Acta Agron. [Internet]. 19 de marzo de 2024 [citado 10 de julio de 2024];72(2):176-83. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica/article/view/110480

Descargar cita

CrossRef Cited-by

CrossRef citations0

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

98

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.