Material genético

La variedad de maíz V-520C ciclo cero (C0) de la raza Tuxpeño, seleccionada mediante SMV durante 19 ciclos en el Estado de México (Molina, 1983), dio origen a los ciclos C14 y C19 de SMV. Se incluyó como testigo el material local Compuesto Universal (CU) de la raza Chalqueño con 12 ciclos de selección masal. La selección se hizo considerando aspectos de la mazorca (tamaño, forma, sanidad, hileras rectas, color y tipo de grano) y planta (sanidad, vigor, sin acame y forma de planta) típicas de la raza Tuxpeño. La SMV hasta C19 se llevó a cabo entre los años 1989-2008, dirigida por el Dr. José D. Molina-Galán, en el Campo Agrícola Experimental del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo (19° 27’ LN y 98° 54’ LO), en Texcoco, Estado de México, con clima templado subhúmedo (^{García, 1973}) y una altitud de 2250 msnm.

Ubicación de los experimentos

Los ciclos C0, C14 y C19 de SMV y el testigo CU se evaluaron en los ciclos primavera-verano 2013 y 2014 en Montecillo (M-2013 y M-2014) a una altitud de 2250 m, con suelo tipo Vertisol con un pH de 7.5, y 2014 en Coatlinchán (C-2014) a 2300 msnm con suelo del tipo Phaeozem con pH 6.2, ambas localidades del municipio de Texcoco, Estado de México, con clima templado subhúmedo.

Diseño y unidad experimental

El diseño experimental utilizado fue de bloques completos al azar con tres repeticiones (^{Martínez, 1988}), la unidad experimental consistió de dos surcos de 6 m de longitud, separados a 80 cm, sembrando dos semillas cada 50 cm, equivalente a una densidad de población de 50 mil plantas por hectárea.

Manejo agronómico de los ensayos

Las fechas de siembra para los dos experimentos en Mentecillo fueros el 21 del mayo y 5 de junio de 2013 y 2014, respectivamente; mientas que en Coatlinchán fue el 9 de mayo de 2014. La fórmula de fertilización empleada en los dos ciclos de evaluación en Montecillo (M-2013 y M-2014) fue 140N-60P-00K; en Coatlinchán (C-2014) se aplicó la fórmula 140N-40P-00K. En los tres ambientes, la mitad del nitrógeno y todo el fósforo se aplicaron al momento de la siembra de manera manual y la otra mitad de nitrógeno se aplicó 35 días después de la siembra. En los tres ambientes se utilizó un riego inicial con 10 cm de lámina para la germinación, y en los dos ciclos de Montecillo se dieron tres riegos de auxilio con 5 cm de lámina (antes y durante floración), siendo todos los riegos de tipo rodado. Durante todo el ciclo del cultivo se registraron las precipitaciones y temperaturas medias (Figura 1). El control de malezas se realizó con los herbicidad dicamba, atrazina, terbutrina, paracuat y nicosulfurón en la segunda labor cultural, con dosis de 0.5, 1.5, 1.0, 1.5 y 0.05 kg ha^-1, respectivamente, de acuerdo con la recomendación de los fabricantes para el cultivo de maíz.

Figura 1. Precipitación y temperaturas medias de los tres ambientes de evaluación en Valles Altos de México (2013-2014). 

Variables evaluadas

El rendimiento (REN) se obtuvo utilizando el peso seco de mazorca por cada unidad experimental, ajustado a 14 % de humedad del grano y se expresó en t ha^-1 (^{Vázquez et al., 2012a}). Las características de calidad de grano, nixtamalización y tortilla se realizaron de acuerdo con el proceso descrito por ^{Vázquez-Carrillo et al. (2016)} con el método tradicional (maíz-masa-tortilla) para elaborar tortilla en el Laboratorio de Calidad de Maíz del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Las características físicas evaluadas fueron peso hectolítrico (PH en kg hL^-1), índice de flotación (IF), que es una medida indirecta de la dureza del grano, descrito en la norma NMX-FF-034/1-2002-SCFI-2002 (SE, 2002). Se registró el peso de cien granos (PCG en g) con tres determinaciones para calificar el tamaño del grano (^{Salinas-Moreno y Aguilar-Modesto, 2010}).

En la nixtamalización, los tiempos de cocción se asignaron con base en el IF: el C0 y CU recibieron 30 min de cocción por tratarse de granos suaves, mientras que C14 y C19 requirieron 35 min por ser granos intermedios (^{López-Morales et al., 2017}; ²⁰¹⁹). En el licor de cocción (nejayote) se evaluó la pérdida de materia seca (PMS), y en el nixtamal el pericarpio retenido (PR) y su humedad (HN). En tortillas se determinó la humedad (HT en %), el rendimiento (RT) expresado como kg de tortillas por kg de grano procesado (kg kg^-1) y la fuerza de ruptura y elongación en tortillas empacadas y almacenadas durante 24 h a 4 °C, siguiendo los métodos descritos por ^{Salinas y Vázquez (2006)}. La fuerza de ruptura (gramos-fuerza, gf) y la elongación (mm) en las tortillas se midieron con un texturómetro (Brookfield^® Modelo CT3, Middleboro, Massachusetts, EUA) usando un punzón con una esfera de 10 mm de diámetro. La cuantificación de proteína en grano crudo (ProG) y tortilla (ProT) se realizó siguiendo el método 46-11A de la ^{AACC (2010)}.

Análisis estadístico

Se realizó un análisis de varianza combinado a través de ambientes por cada variable evaluada. La comparación de medias se realizó con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05); así mismo, se llevó a cabo un análisis de correlación de Pearson con todas las variables evaluadas. Todos los análisis se realizaron con el paquete estadístico SAS^® versión 9.0 (^{SAS Institute, 2002}).

Rendimiento de grano

Existió significancia (P ≤ 0.01) para REN entre genotipos y en la IG × A en el análisis de varianza (Cuadro 1). El no encontrar significancia entre los ambientes significa que las condiciones ambientales promedio fueron muy similares entre ellos, los cuales son muy cercanos entre sí, con similares altitudes y temperaturas (Figura 1), aunque con diferente tipo de suelo, pH y precipitación. En tanto, se infiere que la significancia de la IG × A fue causada por los genotipos a través de ambientes de evaluación, tal como sucedió en los resultados de ^{López-Morales et al. (2020)} para la variable rendimiento en Valles Altos.

La prueba de comparación de medias (Tukey, P ≤ 0.05) entre genotipos mostró que el testigo CU localmente adaptado tuvo el rendimiento de grano promedio más alto, mientras que el C0 fue el de menor rendimiento (Cuadro 2) por estar desadaptado. Lo anterior indica que la SMV produjo cambios en la variedad Tuxpeño V-520C, debido a que se logró un aumento en el rendimiento de 67.0 % entre C0 y C19; se infiere que el C19 presenta mayor frecuencia de genes favorables con base en su rendimiento y adaptación a las condiciones ambientales de los Valles Altos. Resultados similares fueron encontrados en los mismos genotipos por ^{Pérez et al. (2002)}, ^{Pérez-Colmenárez et al. (2007)} y ^{López-Morales et al. (2017}; ²⁰¹⁹⁾; sin embargo, el Tuxpeño más avanzado fue superado por el testigo CU de la raza Chalqueño, lo que pudo deberse a que este genotipo ya está localmente adaptado a Valles Altos de México y Tuxpeño todavía requiere de más ciclos de adaptación; en contraste con lo anterior, los resultados obtenidos por ^{Martínez et al. (1990)} y ^{Pérez-Colmenárez et al. (2000)}, quienes evaluaron en la misma zona y con la variedad Tuxpeño Crema 1, y ^{Pérez-Colmenárez et al. (2007)} con Tuxpeño V-520C (misma que se evaluó en este estudio), se encontró similitud en el rendimiento de mazorca por planta entre CU y los ciclos C11, C12 y C8 de SMV; también, se encontró semejanza con los resultados de Pérez et al. (2002), quienes utilizaron la variedad V-520C con diferentes años de SMV, donde el CU también fue superior en rendimiento a los genotipos inferiores al ciclo nueve (C9) de SMV.

El REN en los dos ciclos (C14 y C19) del maíz Tuxpeño con respecto al C0, muestra un claro incremento por efecto de la SMV; así, el C19 tuvo el mayor REN (4.43 t ha^-1), superando la media de rendimiento del Estado de México (3.7 t ha^-1). Este promedio fue menor al del testigo CU (6.79 t ha^-1) (Cuadro 2), pero coincide con el resultado de ^{Martínez et al. (1990)} y el de ^{Pérez-Colmenárez et al. (2000)}, quienes utilizaron la SMV en la variedad Tuxpeño Crema 1 (formado por ocho variedades), y el de ^{Pérez et al. (2002)} y ^{Pérez-Colmenárez et al. (2007)} con V-520C, cuyas evaluaciones para rendimiento se realizaron en Valles Altos de México, donde tal selección produjo efectos significativos entre los ciclos C0 y del C2 al C11, C12, C9 y C8, respectivamente, de los autores mencionados anteriormente.

Características de calidad

Con excepción del contenido de proteína en las tortillas (ProT), el análisis de varianza entre ambientes mostró diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01) para el resto de los parámetros de calidad. Entre genotipos, 10 variables mostraron diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01), las tres restantes fueron significativas (P ≤ 0.05). La interacción IG × A resultó significativa sólo para pérdida de materia seca, elongación y rendimiento de tortillas (Cuadro 1). Los resultados confirman la existencia de diferencias entre las medias para todas las características de calidad (^{Vázquez et al., 2010}; ^2012b), y tales diferencias fueron causadas por el efecto de la SMV entre los genotipos de la raza Tuxpeño o por las diferencias intrínsecas entre los tres genotipos y la influencia ambiental a través de los ciclos de selección, con respecto al material CU utilizado como testigo (^{López-Morales et al., 2020}).

Características físicas del grano

Las variables peso hectolítrico (PH), índice de flotación (IF) y peso de cien granos (PCG) mostraron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre genotipos (Cuadro 2). En PH el C19 y C14 tuvieron los valores más elevados, con 75.5 y 74.6 kg hL^-1, respectivamente, seguidos del CU con 72.1 kg hL^-1, y por último el C0 con 68.8 kg hL^-1. Para el IF los genotipos C0 y CU registraron los mayores promedios, 71 y 69, respectivamente, los cuales corresponden a granos suaves con un tiempo de cocción de 30 min (IF: 63-87). El C14 y C19 registraron valores de IF de 44 y 41, respectivamente, que corresponden a granos con dureza intermedia (IF: 38-62) con un tiempo de cocción de 35 min. El PCG no mostró diferencias significativas entre medias de los tres genotipos Tuxpeños, cuyos granos fueron de peso bajo (22.0-23.5 g) y diferente de la media del CU, que registró el valor más alto (32.6 g) y calificó como grano de tamaño intermedio (^{Salinas-Moreno y Aguilar-Modesto, 2010}) (Cuadro 2).

Los resultados anteriores fueron semejantes a lo encontrado por ^{Salinas et al. (2013)} en zonas tropicales de Oaxaca, para las variables PH e IF en los ciclos 14 y 19, lo que parece tomar relevancia en el origen veracruzano del material Tuxpeño con clima de trópico húmedo. El reducido peso de los granos del maíz Tuxpeño (C0, C14 y C19) correlacionó con el rendimiento (r = -0.64^**), tal como lo informaron ^{Martínez et al. (1990)} y ^{Pérez et al. (2002)} quienes obtuvieron valores ligeramente menores a los encontrados en este estudio conforme avanzaba la SMV, y semejantes a los resultados de ^{Pérez et al. (2000)} y ^{Pérez-Colmenárez et al. (2007)} con respecto al CU con 12 ciclos de selección. Así mismo, las variables PH, IF y PCG y la textura suave del grano del maíz Tuxpeño C0, concuerdan con lo informado por ^{Vázquez et al. (2010)}, quienes encontraron en las razas Tuxpeño y Chalqueño, en altitudes similares a Valles Altos centrales de México (> 2200 msnm) resultados semejantes a los de la presente investigación con el ciclo C0 y CU, respectivamente. Se observó una correlación significativa entre PH e IF (r = -0.87**), resultado que coincide con el de ^{López-Morales et al. (2017)}, lo que indica que los genotipos con mayor PH fueron los de menor IF (C19) y por tanto los de endospermo más duro. En el extremo opuesto estuvo el CU, que no obstante la menor densidad de sus granos (< PH), fue el de mayor rendimiento y mayor PCG (Cuadro 2).

Características de nixtamalización y calidad de tortillas

El efecto de genotipo en la nixtamalización mostró diferencias significativas en las variables PMS, PR, HN y HT (Cuadro 2), causadas por la SMV; no obstante, los cuatro genotipos registraron valores dentro de lo establecido en la Norma NMX034/1-2002-SCFI-2002 para maíces destinados al proceso de nixtamalización (SE, 2002). Las pérdidas de pericarpio fueron menores al 30 % aceptado como mínimo por la industria de la masa y la tortilla (Salinas et al., 2010). El C19 registró 35 % de PR, lo que facilitó la hidratación del grano, y con ello humedades altas en el nixtamal y las tortillas; consecuentemente, el C19 registró el mayor rendimiento de tortillas (Cuadro 2). Este comportamiento estuvo relacionado con el genotipo, con el reducido tamaño de los granos y con la dureza del endospermo, que fue intermedia. Las correlaciones significativas entre estas variables indican que los maíces más duros (< IF) fueron los que registraron las mayores PMS (r = -0.69^**); los maíces que retuvieron más pericarpio en su nixtamal (PR) fueron los de mayor tamaño; esto es, mayor PCG (r = 0.58**) y los de menos PMS (r = -0.41*); resultados semejantes fueron observados por ^{Vázquez-Carrillo et al. (2018)} para maíces con alto contenido de aceite.

El genotipo CU, que tuvo PMS estadísticamente igual al del C19, retuvo un mayor porcentaje de pericarpio (PR), con lo que la humedad del nixtamal y las tortillas se vio limitada; paralelamente, también el rendimiento de tortillas fue el menor (Cuadro 2). Lo anterior puede estar relacionado con el corto tiempo de nixtamalización (30 min), con el mayor tamaño del grano y con el tipo de almidones de su endospermo suave, lo que permite una mayor disponibilidad de espacios libres dentro de la estructura granular (^{Agama-Acevedo et al., 2013}), lo que facilita la pérdida de agua durante la cocción de la masa, reduce el rendimiento e imparte mayor rigidez a las tortillas. Adicionalmente, se ha informado que una mayor retención del pericarpio contribuye al desarrollo de masas y tortillas más elásticas y suaves (^{Martínez-Bustos et al., 2001}), aspecto que no se cumplió en las tortillas del CU.

El concepto de elongación hace referencia a un estiramiento o una dilatación, acción y efecto de hacer algo más largo; así, un valor alto de elongación indica que la tortilla se estira más, y a la inversa, valores menores de esta variable indican menor estiramiento y mayor rigidez. Las tortillas con mayor elongación después de ser almacenadas durante 24 h fueron las del C0; a su vez, fueron las que requirieron más fuerza para romperse; ésto es, fueron las más duras (Cuadro 2); resultados semejantes fueron observados por ^{Salinas-Moreno y Aguilar-Modesto (2010)} en genotipos de endospermo suave. La elongación de los genotipos de la raza Tuxpeño C14 y C19 a las 24 horas (EL24) fue estadísticamente igual entre ellos y menor a la de C0, lo que puede reflejar un efecto de la SMV (Cuadro 2); sin embargo, al comparar los resultados de los tres genotipos de Tuxpeño, se observó una relación entre la EL24 y la fuerza de rompimiento a las 24 horas (FR24); así, C0 fue el de mayor EL24 y FR24, en tanto que C14 registro numéricamente la menor EL24 y FR24, pues en la FR24 fue estadísticamente igual al C19 y al CU, lo que muestra que la textura de las tortillas almacenadas de la raza Chalqueño (CU), localmente adaptada a los Valles Altos y con 12 ciclos de SM, fue semejante a la del C19.

La FR24 del genotipo C19 (241.5 g_f) fue semejante a la informada para tortillas de buena calidad (240 g_f) con 24 horas de almacenamiento (^{Vázquez-Carrillo et al., 2018}). Adicionalmente, el análisis de correlaciones mostró relaciones significativas entre HN y EL24 (r = 0.49^**) y con FR24 (r = -0.35^*), lo que indica que los maíces que alcanzaron mayor humedad en su nixtamal tuvieron mayor elongación en sus tortillas y requirieron menor fuerza para su rompimiento. Por lo antes expuesto, el genotipo C19 podría ser procesado por los industriales de la masa y la tortilla, ya que presentó una buena calidad en sus características de nixtamalización y de tortilla, tanto recién elaboradas como almacenadas (^{López-Morales et al., 2019}).

El mayor contenido de proteína en grano (ProG) y tortillas (ProT) se observó en el genotipo C0 (de endospermo más suave) y el menor contenido de proteína en el C19 (de endospermo intermedio) (Cuadro 2). Al respecto, se ha informado que en maíces mejorados la fertilización nitrogenada aumenta el rendimiento, pero reduce el contenido de proteína (Labuschagne et al., 2018; Com. Pers.)².

En ambas variables (ProG y ProT) los genotipos de Tuxpeño mostraron que conforme se avanzaba en la SMV se perdía proteína en grano, y por ende en la tortilla. Por otra parte, ^{Broa et al. (2019)} reportaron en maíces nativos pigmentados contenidos de proteína de 7.6 a 11.5 %, destacando que los de menor proteína fueron los de endospermo suave, comportamiento que resulta diferente al de esta investigación, ya que el C0 fue el grano más suave y el de mayor proteína (Cuadro 2), lo cual puede atribuirse a la selección y mejoramiento realizado en los genotipos del maíz Tuxpeño (C0, C14 y C19). El contenido de proteína de los genotipos C0 y CU coincide con lo establecido para las razas Tuxpeño y Chalqueño (^{Vázquez et al., 2010}), lo cual se atribuye a sus orígenes (Trópico húmedo y Valles Altos) y evaluados en alturas semejantes (1900-2905 msnm). La correlación significativa entre el IF y la ProT (r = 0.38^*) muestra que los genotipos de endospermo más suave (> IF) fueron los de más proteína en sus tortillas; de igual manera, los genotipos con más proteína en sus granos (ProG) registraron los menores niveles de humedad en sus tortillas (HT) (r = -0.48^**), resultado que se explica porque en los maíces de endospermo intermedio (C14 y C19) los gránulos de almidón se encuentran inmersos en una red de proteína muy compacta, lo que dificulta la hidratación del mismo (^{Agama-Acevedo et al., 2013}).

Finalmente, el rendimiento de tortilla (RT) fue significativo en las tres fuentes de variación (G, A e IG × A) (Cuadro 1). En la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) los tres genotipos de la raza Tuxpeño no tuvieron diferencia significativa entre ellos (Cuadro 2); no obstante, sí existió diferencia entre C19, con un RT de 1.45 kg kg^-1, y el CU de menor rendimiento con 1.34 kg kg^-1. Los resultados en los materiales de la raza Tuxpeño fueron similares a los de ^{Sierra-Macías et al. (2010)} para el híbrido experimental HQ-3 de alta calidad proteínica (1.43 kg kg^-1) evaluado en el Estado de Veracruz, lo que indica que es un material adaptado, y por lo tanto tiene el mismo efecto, mientras que el C19 concuerda con los resultados del híbrido H-147C de cruza trilineal en la investigación de ^{Vázquez et al. (2012b)}; ésto pudo suceder porque ambos materiales fueron evaluados en Coatlinchán y lugares aledaños, y por tener una selección previa.

De acuerdo con la dureza de grano, el genotipo C19 (intermedio) registró un rendimiento de tortilla acorde con la dureza de su granos (intermedio) (^{Salinas-Moreno y Aguilar-Modesto, 2010}). Otra de las ventajas del C19 fue el menor tamaño de sus granos (< PCG), lo que se asoció con un mayor RT (r = -0.46^**). El RT también correlacionó significativamente con la HN (r = 0.62^**), HT (r = 0.48^**) y EL24 (r = 0.40^*).