DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GENÉTICOS DEL CARACTER LONGITUD DE PANÍCULA EN ARROZ, Oriza sativa L.
FRANCISCO ALBERTO AMELA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULDAD DE CIENCIAS AGROPECUÁRIAS ESCUELA DE POSGRADOS PALMIRA Mayo, 2008
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GENÉTICOS DEL CARACTER LONGITUD DE PANÍCULA EN ARROZ, Oryza sativa L.
FRANCISCO ALBERTO AMELA
TESIS DE GRADO Presentado como requisito para optar al título de MAGISTER EN CIENCIAS AGRÁRIAS Área de énfasis: FITOMEJORAMIENTO
DIRECTORES: CESAR P. MARTINEZ Ph.D. Fitomejorador del Programa de Arroz, CIAT FRANCO ALIRIO VALLEJO Ph.D. Profesor Titular Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira JAIME BORRERO M.Sc. Asociado Investigación Programa de Arroz, CIAT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULDAD DE CIENCIAS AGROPECUÁRIAS ESCUELA DE POSGRADOS PALMIRA Mayo, 2008
DEDICATORIA
A mi querida esposa Rosa José Navalha A mis hijos Alberto Francisco Amela y Amelia Francisco Alberto Amela A mis ente queridos Padres Alberto Amela Chambe y Amelia Paulo Muenda
AGRADECIMIENTOS El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a las siguientes personas e instituiciones: Dr. Martin Fregene por brindarme las facilidades para la realización de la Maestría en la Universidad Nacional de Colombia. Dr. Cesar Pompilio Martínez por permitir realizar este trabajo de investigación y depositar en mí su confianza. Dr. Franco Alirio Vallejo por aceptar la dirección de este trabajo y orientarme en forma positiva y depositar en mí su confianza y amistad. Rockefeller Foundation por haber financiado mis estudios. Instituto de Investigação Agrária de Moçambique (IIAM) por su iniciativa de incentivar mi formación profesional. Universidad Nacional de Colombia-sede Palmira por haberme propiciado este espacio para adquirir conocimientos y experiencias. Jaime Borrero por su gran empeño en la dirección, y acompañamiento en la realización de este trabajo. Edgar Torres*, Silvio James Carabalí y Félix Acosta por su amistad, compañerismo y haber colaborado activamente en todo el proceso de cruces y conducción del experimento de campo de este trabajo. Miriam Duque, James silva, y Freddy Salazar por la colaboración en el análisis estadístico de este trabajo. Edgar Corredor por la colaboración para la identificación del lote de ensayo en Jamundi Edwin Blandon y todo el personal de Molino Blanquita que laboran en la finca Samaria -Jamundi por todo el apoyo dado para la realización del experimento en aquella localidad. Humberto Gómez, Herminio Paredes, Jaime Bocanegra, Martín Delgado, por su ayuda y colaboración en la realización de los cruzamientos, colecta de datos y cosecha del experimento de campo.
Ángela Molina y Liliana Escobar que me ayudaron en innumerable ocasiones para superar obstáculos que se interponían en mi camino. Todos los integrantes de la bodega de arroz especialmente Heriberto Méndez, José Ramírez, Sory Hernández Sánchez, por su gran colaboración. Profesores de la Universidad Nacional de Colombia-Palmira, especialmente al Dr. Mario Augusto García Dávila y el Dr. Carlos German Muñoz Perea por su enseñanza y valiosas sugerencias dadas al presente documento. Personal del programa de arroz y el FLAR por el apoyo que me brindaron para la realización de este trabajo. A todos los amigos y compañeros; todo el personal del CIAT y UNAL-Palmira que de una u otra forma colaboraron en la realización de este trabajo, Con todo el Corazón Muchas gracias a todos *
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Colaboración en todo el proceso y correcciones de interpretación del análisis
TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCION ..............................................................................................1 2. OBJETIVOS......................................................................................................4 2.1 General .......................................................................................................4 2.2 Específico....................................................................................................4 3. MARCO TEORICO ...........................................................................................5 3.1 EL ARROZ (Oryza sativa L.) ......................................................................5 3.1.1 Clasificación botánica, origen, tipos y distribución................................5 3.1.2 Biología floral y sistemas de reproducción............................................7 3.1.3 Producción, importancia económica y social ........................................8 3.1.4 Rendimientos del arroz .......................................................................11 3.2 Parámetros genéticos ...............................................................................12 3.3 Respuestas a la selección.........................................................................16 3.4 Respuestas correlacionadas a la selección...............................................16 4. MATERIALES Y MÉTODOS...........................................................................18 4.1 Localización...............................................................................................18 4.2 Obtención del material experimental .........................................................18 4.3 Metodología empleada para la realización de los cruzamientos ...............20 4.4 Conducción del experimento de campo ....................................................22 4.4.1 Manejo Agronómico ............................................................................24 4.4.2 Colecta de datos.................................................................................24 4.5 Metodologías para estimación de componentes de varianzas ..................26 4.5.1 Componentes de medias (Análisis de Varianza, ANDEVA)................27 4.5.2 Componentes de varianza ..................................................................28
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4.5.3 Heredabilidad en sentido estricto........................................................29 4.5.4 Grado medio de dominancia...............................................................29 4.5.5 Número de genes involucrados ..........................................................29 4.5.6 Correlaciones entre caracteres...........................................................30 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................31 5.1. Análisis de varianza (componentes de medias) .......................................31 5.1.1 Análisis combinado de las localidades CIAT y Jamundi .....................31 5.1.2 Análisis de varianza por localidad.......................................................32 5.1.3 Caracterización de las diferentes generaciones .................................34 5.2 Análisis de componentes de varianzas fenotípicas ...................................37 5.3 Modelo genético ........................................................................................43 5.4 Correlaciones entre caracteres .................................................................44 5.4.1 Correlaciones genéticas .....................................................................45 5.4.2 Correlaciones fenotípicas ...................................................................46 5.4.3 Correlaciones ambientales .................................................................48 6. CONCLUSIONES ...........................................................................................50 7. RECOMENDACIONES...................................................................................51 REFERENCIAS ..................................................................................................52 ANEXO 1 ............................................................................................................62 ANEXO 2 ............................................................................................................64
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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Estructura de una espiguilla (a) órganos de una espiguilla (b) anteras con polen fértil (c) (fuente CIAT, 2005) .................................................................8 Figura 2. Semillero en bandeja dentro de la casa de mallas (a) y plantas en crecimiento en campo (b). ..................................................................................20 Figura 3. Recolecta de genotipos en campo (a); corte (b) y emasculación (c) de las panículas en la bodega. ................................................................................21 Figura 4. Polinización de las plantas emasculadas y englacinado (a) y autofecundación (b) ............................................................................................21 Figura 5. Preparación del terreno para transplante: pase de rastrillo (a) inundación (b) y fangueo (c) ...............................................................................22 Figura 6. Semillero de los genotipos; siembra (a), cubrimiento de la semilla con suelo (b) y adaptación al ambiente (c) ................................................................22 Figura 7. Transplante (a) y cobertura (b) del experimento en el campo definitivo ............................................................................................................................23 Figura 8. Toma de altura (a), conteo de número de macollas por planta (b) ......25 Figura 9. Cosecha de las plantas individuales en el campo (a) y secado al sol (b) ............................................................................................................................25 Figura 10. Proceso poscosecha de las plantas individuales en la bodega .........26
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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Material genético de arroz utilizado en los experimentos (CIAT y Jamundi 2007-2008). ..........................................................................................19 Tabla 2. Características del progenitor FL1028 ..................................................19 Tabla 3. Frecuencias genotípicas en los padres y poblaciones P1, P2, F1, F2, RC11 y RC21 ........................................................................................................27 Tabla 4. Esquema del análisis de varianza.........................................................27 Tabla 5. Cuadrados medios del análisis de varianza combinado para la longitud de panícula (LongPan), número de macollas por planta (NMac), número de panícula por planta (NPan), número de ramificaciones primarias por panícula (NRamPrim), número de ramificaciones secundarias por panícula (NRamSec), peso de 1000 granos (P1000) y porcentaje de esterilidad (%Ester). ..................32 Tabla 6. Cuadrados medios del análisis de varianza para (LongPan), (NMac), (NPan), (NRamPrim), (NRamSec), (P1000) y (%Ester), en la localidad CIAT (parte superior) y Jamundi (parte inferior)...........................................................33
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Tabla 7. Promedio ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar (D.Estándar) para el carácter longitud de panícula en las localidades CIAT y Jamundi ..............................................................................................................35 Tabla 8. Comparaciones múltiplas de las diferentes generaciones para las características en estudio (parte superior CIAT y parte inferior Jamundi) ..........38 Tabla 9. Estimativas de los componentes de variación fenotípica (varianza genética de F2, varianza ambiental, varianza de dominancia, Varianza aditiva, heredabilidad en sentido estrecho, grado medio de dominancia, y numero de genes que controlan el carácter) referentes a las variables evaluadas en la localidad CIAT.....................................................................................................41 Tabla 10. Estimativas de los componentes de variación fenotípica (varianza genética de F2, varianza ambiental, varianza de dominancia, Varianza aditiva, heredabilidad en sentido estrecho, grado medio de dominancia, y numero de genes que controlan el carácter) referentes a las variables evaluadas en la localidad Jamundi ...............................................................................................42 Tabla 11. Resultados de análisis de medias generacionales para ocho modelos de regresión lineal para longitud de panícula en dos localidades (CIAT, parte superior y Jamundi, parte inferior) ......................................................................44
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Tabla 12. Correlaciones genéticas entre longitud de panícula del arroz y otros caracteres agronómicos (CIAT parte superior y Jamundi parte inferior).............46 Tabla 13. Correlaciones fenotípicas entre longitud de panícula de arroz y otros caracteres agronómicos (CIAT parte superior y Jamundi parte inferior).............47 Tabla 14. Correlaciones ambientales entre longitud de panícula de arroz y otros caracteres agronómicos (CIAT parte superior y Jamundi parte inferior).............49
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ANEXOS
_ Anexo1a. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar
para el carácter número de macollas por planta en las localidades CIAT y Jamundi ..............................................................................................................62
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Anexo 1b. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar para el carácter numero de panículas por planta en las localidades CIAT y Jamundi ..............................................................................................................62
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Anexo 1c. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar para el carácter número de ramificaciones primarias por panícula en las localidades CIAT y Jamundi ...............................................................................62
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Anexo 1d. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar para el carácter número de ramificaciones secundarias en las localidades CIAT y Jamundi ..............................................................................................................63
_ Anexo 1e. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar para el carácter porcentaje de esterilidad en las localidades CIAT y Jamundi ...63
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Anexo 1f. Promedios ( x ), varianza fenotípica (V.Fen) y desviación estándar para el carácter peso de 1000 granos en las localidades CIAT y Jamundi.........63 Anexo 2a. Distribución de frecuencias del número de macollas en seis generaciones en la localidad CIAT .....................................................................64 Anexo 2b. Distribución de frecuencias del número de macollas en seis generaciones en la localidad Jamundi ................................................................64 Anexo 2c. Distribución de frecuencias del número de panículas en seis generaciones en la localidad CIAT .....................................................................65 Anexo 2d. Distribución de frecuencias del número de panículas en seis generaciones en la localidad Jamundi ................................................................65 Anexo 2e. Distribución de frecuencias del número de ramificaciones primarias en seis generaciones en la localidad CIAT ..............................................................66 Anexo 2f. Distribución de frecuencias del número de ramificaciones primarias en seis generaciones en la localidad Jamundi.........................................................66
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Anexo 2g. Distribución de frecuencias del número de ramificaciones secundarias en seis generaciones en la localidad CIAT .........................................................67 Anexo 2h. Distribución de frecuencias del número de ramificaciones secundarias en seis generaciones en la localidad Jamundi....................................................67 Anexo 2i. Distribución de frecuencias de % de esterilidad en seis generaciones en la localidad CIAT............................................................................................68 Anexo 2j. Distribución de frecuencias de % de esterilidad en seis generaciones en la localidad Jamundi ......................................................................................68 Anexo 2l. Distribución de frecuencias del peso de 1000 granos en seis generaciones en la localidad CIAT .....................................................................69 Anexo 2m. Distribución de frecuencias del peso de 1000 granos en seis generaciones en la localidad Jamundi ................................................................69
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RESUMEN Con el objetivo de estimar los parámetros genéticos para el carácter longitud de panícula en una población de arroz resultante del cruzamiento entre una línea de panícula larga FL1028 y otra de panícula corta Norin 22, se evaluaron dos ensayos, CIAT-Palmira y Jamundi en el departamento del Valle del Cauca durante 2007 y 2008, bajo condiciones de riego. Con los dos progenitores contrastante para el carácter longitud de panícula, se obtuvo las generaciones F1, y las poblaciones segregantes F2, RC11 y RC21. Estas generaciones se evaluaron en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se realizó un análisis de varianza combinado y por localidad utilizando el procedimiento SAS GLM. Se estimaron los componentes de la varianza fenotípica así como también se realizó la correlación entre caracteres. El análisis de varianza mostró diferencias significativas (p
