Material genético

Se emplearon 42 accesiones representativas de siete razas de maíz del estado de Chiapas (Cuadro 1). La semilla utilizada procedió de los bancos de germoplasma del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), de la Universidad Autónoma Chapingo (UACH), del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y del Colegio de Postgraduados (CP).

Sitios experimentales

Las evaluaciones se establecieron bajo condiciones de temporal en el ciclo agrícola primavera-verano (PV) 2018 en seis localidades: Centro Universitario de Transferencia de Tecnología San Ramón de la Universidad Autónoma de Chiapas en el municipio de Villaflores 16º 15’ latitud norte, 93º 15’ longitud oeste y 535 msnm, en el Campo Experimental Centro de Chiapas del INIFAP en Ocozocoautla de Espinosa 16º 28’ latitud norte, 93º 46’ longitud oeste y 810 msnm ambas localidades consideradas en zona cálida, Rancho Nuevo 16º 39.82’ latitud norte, 92º 32.51’ longitud oeste y 2 459 msnm) y Mitzitón 16º 37.92’ latitud norte, 92º 32.53’ longitud oeste y 2 446 msnm municipios de San Cristóbal de las Casas de zona templada, así como en el Campo auxiliar del INIFAP en el municipio de Teopisca 16º 32’ latitud norte, 92º 28’ longitud oeste y 1 779 msnm y Laguna Larga, municipio de Comitán 16º 24.90’ latitud norte, 92º 15.27’ longitud oeste y 1 994 msnm correspondientes a zona semicálida. La georreferenciación de los lugares se efectuó mediante un GPS modelo eTrex Vista^® (Garmin LTD, Saitama, Japón). La distribución de las accesiones para su evaluación en los diferentes sitios se señala en el (Cuadro 1), la cual se basó en su clasificación racial, asignando las razas en su zona agroecológica de adaptación.

Diseño y unidad experimental

Se utilizaron diseños experimentales en bloques completos al azar con dos repeticiones en los seis sitios de evaluación. La unidad experimental consistió en dos surcos de 5 m de longitud y de 0.8 m de ancho, con 11 matas por surco y dos plantas por mata, que representan una densidad de población de 55 000 plantas ha^-1.

Conducción de experimentos y manejo agronómico

Los experimentos se establecieron en las fechas: 12 de febrero de 2018 en Ocozocoautla, 03 de junio en Mitzitón y Rancho Nuevo, 04 de junio en Teopisca y Laguna Larga y 18 de junio en Villaflores. La mayoría de las siembras se efectuaron en condiciones de temporal, con excepción de la de Ocozocoautla que fue bajo un régimen de riego; la siembra se realizó depositando 3 semillas cada 50 cm, adicionando insecticida granulado Pounce^® (3-Fenoxibencil (1RS)-cis, trans-(2,2-diclorovinil)-2,2-dimetil ciclopropano carboxilato) en dosis de 20 kg ha^-1.

Posteriormente, cuando las plantas tenían aproximadamente 25 cm de altura, se efectuó un aclareo para dejar dos plantas por mata. Se empleó la fórmula de fertilización 90-46-21, la cual se aplicó en dos fracciones, 50% de N y todo el P y K en la primera aplicación a los 34 días y la segunda aplicación el resto de N a los 63 días después de la siembra. El control de malezas se realizó con aplicaciones de Atrazina 90% en dosis de 1.5 kg ha^-1 en la siembra y dos aplicaciones de glifosato y 2-4-D en dosis de 3.3 y 2 L ha^-1, a los 20 y 45 días de emergidas las plantas.

Se efectuó control de plagas del follaje con aspersiones de Lambdacihalotrina 5% en dosis de 0.26 L ha^-1 a los 29 y una segunda aplicación a los 58 días después de la siembra y con el insecticida Pounce^® en dosis de 5 kg ha^-1 dirigido al cogollo de las plantas. La cosecha de los experimentos se realizó el 28 junio de 2018 en Ocozocoautla, el 1 de octubre en Villaflores, el 03 de diciembre en Teopisca, el 09 de enero de 2019 en Laguna Larga y el 10 enero de 2018 en Mitzitón y Rancho Nuevo.

Variables registradas

En cada parcela experimental se seleccionaron cinco plantas con competencia completa a las cuales se midieron variables fenológicas, de planta, espiga, mazorca y de grano de acuerdo con el descriptor del IBPGR (^{IBPGR, 1991}), además se generaron seis variables adicionales mediante relaciones entre ellas. Las variables fenológicas registradas fueron: días a floración femenina (DFF) y días a floración masculina (DFM) contadas desde la siembra hasta el día en que 50% de las plantas emitieron estigmas receptivos y polen, respectivamente, así como asincrónica floral (AF), considerada como la diferencia entre ambas.

Durante el desarrollo vegetativo se midieron las variables: número de hijuelos por planta (NHP); altura de planta (AP) medida en cm desde el nivel del suelo hasta la punta de la espiga y altura de mazorca (AM) en cm hasta el nudo de inserción de la mazorca principal, así como la relación entre ambas (RPM); longitud (LHP) y anchura (AHP) de la hoja de la mazorca principal en cm; número de hojas arriba de la mazorca (HSM) y número total de hojas de la planta (NTH).

Después de la floración se registraron las siguientes mediciones de espiga en cm: longitud total (LTE) a partir del nudo superior hasta la punta de la rama central; longitud del tramo ramificado (LTR), como la distancia desde la primera hasta la última rama primaria; longitud de la rama central de la espiga (LRC) medida desde el punto de inserción de la rama primaria superior hasta la punta de la espiga; longitud del pedúnculo (LP) desde el nudo de inserción de la espiga en la planta hasta el punto de inserción de la rama primaria inferior; se contó el número de ramificaciones primarias (NRP) y se determinó la relación entre longitud del tramo ramificado y longitud total de la espiga (RTRE).

Después de la cosecha se seleccionaron cinco mazorcas de cada unidad experimental a las cuales se les midió: diámetro (DM) registrado en la parte media; longitud (LM) de la base a la punta, la distancia desde el nudo de inserción del pedúnculo hasta la base de la mazorca fue considerada como longitud del pedúnculo de la mazorca (LPM) y el diámetro del olote (DOL) en la parte media; estas variables se registraron en cm, además del número de hileras por mazorca (NHM) y la relación entre el diámetro y la longitud de la mazorca (RDLM).

Se obtuvieron al azar 10 granos de cada una de las cinco mazorcas y se les midió: anchura (AG), longitud (LG) y espesor (EG) en cm para obtener su promedio; asimismo, se obtuvieron 100 granos al azar de cada unidad experimental y se registró su peso en g (P100G) y su volumen (V100G) en cm³. También se determinó el porcentaje de desgrane (DES) mediante el cociente del peso de grano entre el peso de la mazorca multiplicado por 100 y se estimaron las relaciones: anchura sobre longitud (RALG), espesor sobre longitud de grano (RELG) y peso sobre volumen de 100 granos (RPVG).

Análisis estadístico

Se efectuó análisis de varianza combinado a través de localidades dentro de cada zona climática. Se realizó un análisis de componentes principales utilizando la matriz de correlaciones entre las variables. Con los valores de los dos primeros componentes principales se creó un gráfico de dispersión de las poblaciones. También se realizó un análisis de conglomerados con datos estandarizados a la distribución normal (0, 1), utilizando distancias euclidianas y el método de ligamiento promedio (UPGMA). Para definir el número de grupos poblacionales en el dendrograma se utilizó el índice Pseudo F. Estos análisis se efectuaron con el uso de los paquetes estadísticos SAS^® V.9.0 (^{SAS Institute, 2002}) y NTSYSpc^® V.2.21 (^{Rohlf, 2009}).

Análisis de varianza

De acuerdo con el análisis de varianza combinado aplicado por zona climática, que incluyó 16 poblaciones en zona cálida, 11 poblaciones en semicálida y 15 en templada. Se detectaron diferencias estadísticas significativas entre los genotipos en la mayoría de las variables analizadas, correspondiendo 50% de variables con significancia en la zona cálida, 84% en la zona semicálida y 81% en la zona templada (Cuadro 2), lo que indica la existencia de diversidad entre las poblaciones que representan las razas estudiadas.

También, en el presente estudio se observaron diferencias significativas (p≤ 0.05 y 0.01) entre localidades en 18 variables en la zona cálida, 28 en la zona semicálida y 22 en la zona templada, de las 32 variables registradas. La interacción genotipo × ambiente resultó significativa (p≤ 0.05 y 0.01) en 13, 50 y 63% de las variables registradas para la zona cálida, semicálida y templada, respectivamente, estos resultados muestran la influencia de otros factores como el ambiente en el comportamiento diferencial que exhiben las poblaciones en caracteres morfológicos moldeados con los criterios de los agricultores.

Análisis de componentes principales

Considerando las 32 variables registradas, las cuales han sido utilizadas en diferentes estudios de diversidad genética de maíz nativo por su utilidad para diferenciar poblaciones (^{Vega-Álvarez et al., 2017}; ^{Linares-Holguín et al., 2019}), se efectuó el análisis de componentes principales (Cuadro 3), en el cual los primeros seis componentes explicaron 80% de la variación total observada. El primer componente principal contribuyó con 40.6% de la variación total, el segundo con 18.4% y los componentes del 3 al 6 explicaron el 22.7% (Cuadro 3).

Las variables originales de mayor contribución para la definición de la variabilidad en el primer componente principal fueron: AP, RTRE, NTH, DESG, LM, AHP, RDLM, AM, EG, AF, LTR, DFF y DFM, mientras que las variables LG, LTE, LHP, RELG, V100G, DFM, DFF, AG, P100G, RPM, LTR, DM y AM contribuyeron mayormente en la definición de la variación del componente 2.

La alta proporción explicada con un número bajo de componentes permite una eficiente interpretación de la variación (^{Pla, 1986}; ^{León et al., 2008}), de esta forma, mediante un diagrama de dispersión construido con los dos primeros componentes principales (Figura 1), fue posible observar las poblaciones de las razas Zapalote Grande, Motozinteco, Olotón y Negrito las cuales mostraron mayor diferenciación morfo-agronómica, integrándose en tres grupos. El grupo I localizado, en el cuadrante IV se integró con las poblaciones de la raza Zapalote Grande, lo que indica que poseen una marcada identidad morfológica, la cual está determinada principalmente por las variables: DFF (61.5), DFM (59.1), AP (195.9 cm), AM (109.1 cm), RPM (0.6), HSM (5.1), AHP (8.2 cm), LTE (44.1), RTRE (0.3), LM (11.6), NHM (11.4), DOL (2.4), RDLM (0.4).

En este grupo se distinguen plantas de porte bajo y ciclo fenológico corto, lo cual contrasta con lo reportado por ^{Sánchez y Goodman (1992)}, quienes reportaron alturas de 250 a 320 cm y de 85 a 105 días a floración en la misma raza, estos autores catalogaron a esta raza dentro del grupo de dentados tropicales que se cultivan en las regiones de elevación media y baja de Chiapas. ^{Sánchez et al. (2000)} mencionan que esta raza se adapta principalmente a bajas elevaciones y generalmente muestra plantas de porte bajo, ^{Ortega (2007}) agregó que corresponden a un subgrupo de ciclo corto, lo que coincide con los resultados del presente estudio.

Figura 1 Dispersión de 42 poblaciones de maíz del estado de Chiapas con base en los dos primeros componentes principales, construido con 19 variables morfológicas. Razas (C: Comiteco, M: Motozinteco, B: Negrito, N: Negro de Chimaltenango, O: Olotón, T: Tehua, Z: Zapalote Grande). 

El Grupo II se integró por poblaciones de las razas Comiteco y Tehua, que se dispersaron en los cuadrantes I, II y IV. Las poblaciones de estas razas se caracterizaron por tener floraciones intermedias (109.9 y 104.4 días), plantas con 270.8 y 266.8 cm de altura, espigas con 37.2 y 36.1 y mazorcas de 15.8 y 14.4 cm, valores similares reportados por ^{Wellhausen et al. (1951}) para la descripción de estas razas. La dispersión de las poblaciones de estas razas, representada en la gráfica, probablemente es producto de movilidad entre nichos y flujo génico constante entre ellas, pues son poblaciones cultivadas por los productores de zona semi-cálida colindantes, donde es común el intercambio de semillas entre agricultores.

Al respecto ^{Perales y Hernández (2005}) refieren que la diversidad de caracteres morfológicos es mayor en algunas regiones de transición rápida entre los climas templados y cálidos. En el estudio realizado por ^{Reif et al. (2006}) las razas Olotón, Comiteco, Tehua y Zapalote Grande se mostraron cercanas, probablemente debido a que comparten características genéticas en común y en tal caso, el origen geográfico, aunque también cabe la posibilidad de cercanía por probabilidad, al tratarse de un estudio donde se incluyó solamente una accesión por raza; por su parte, ^{Doebley et al. (1985}) encontraron que las razas Olotón, Comiteco, Tehua y Zapalote Grande no se ubicaron en grupos bien definidos.

El grupo III, conformado por poblaciones de las razas Olotón, Negrito, Negro de Chimaltenango y Motozinteco, se ubicó entre los cuadrantes II y III, las poblaciones presentaron características en común como floraciones tardías (DFF 143.7 y DFM 138.8), mayores a las reportadas por ^{Wellhausen et al. (1951}), alturas de planta y mazorca con 180 y 76.6 cm, 30.2 cm de longitud de espiga, 9.8 ramas primarias en la espiga, mazorcas con 9.3 cm de longitud y 3.2 cm de diámetro y granos con 8.4, 7.8 y 4.9 mm de longitud, ancho y espesor respectivamente. Estas poblaciones forman parte del grupo que ^{Sánchez et al. (2000}) clasificaron como de madurez tardía, lo cual muestra concordancia también con lo reportado por ^{Ortega (2007}), en las variables altura de planta y longitud de mazorca, y menores a lo reportado por Sánchez y Goodman (1992) con 320 a 380 y 18 a 22 cm respectivamente, la expresión de estos caracteres se vio afectada por un periodo de sequía largo (aproximadamente 25 días) durante su desarrollo.

Análisis de conglomerados

Los agrupamientos observados mediante el análisis de componentes principales resultaron congruentes con los del análisis de conglomerados con base en los datos de todas las poblaciones y variables evaluadas, lo que refleja consistencia en las asociaciones, manifestando un continuo con respecto a la diversidad de zonas agroclimáticas del estado de Chiapas, como precocidad y caracteres agronómicos (^{Sánchez et al., 1993}; ^{Sánchez et al., 2000}). De la diversidad de poblaciones que se analizaron, el dendrograma permitió diferenciar cuatro grupos a una distancia euclidiana de 7.8 unidades, de acuerdo con el estadístico Pseudo F (Figura 2).

Figura 2 Dendrograma de 42 accesiones de maíz del estado de Chiapas, construido mediante UPGMA con distancias euclidianas derivadas de 32 variables morfológicas y agronómicas. 

Las poblaciones precoces y de mazorca pequeña quedaron agrupadas en la parte superior del dendrograma, seguidas de las poblaciones intermedias y en la parte inferior las poblaciones de ciclo largo, mazorca grande y de base abultada, lo que concuerda con lo expuesto por ^{Ortega (2007}). En el Grupo I se aglomeraron las poblaciones de ciclo corto cultivadas en zona cálida, correspondientes a la raza Zapalote Grande. Las poblaciones evaluadas de las razas Comiteco y Tehua fueron distribuidas mayormente en dos grupos, el grupo II que incluyó a las más precoces (101 DFF) y el grupo III a las que presentaron ciclos largos (hasta 123 días a floración femenina), sólo una accesión de la raza Comiteco se ubicó en el grupo I.

Se sabe que los maíces cultivados por los agricultores se encuentra en una dinámica de constante cambio orientado por preferencias e intereses a nivel del núcleo familiar de los agricultores y de las condiciones ambientales del nicho ecológico, influencia de la diversidad étnica, adaptabilidad (^{Muñoz, 2003}), movimiento de semillas entre agricultores que orienta la distribución de poblaciones de maíz más allá de su hábitat primario (^{Brush y Perales, 2007}), propiciando un escenario de erosión genética. Actualmente, de acuerdo con ^{Perales y Hernández (2005)}; ^{Brush y Perales (2007)}, la raza Comiteco presenta una distribución amplia que va desde los 900 hasta los 2 500 msnm, en contraste con lo reportado por ^{Wellhausen et al. (1951}), con una amplitud de 1 000 a 1 500 msnm.

En el grupo IV se observaron tres subgrupos correspondientes a poblaciones de la zona templada de ciclo largo: el subgrupo A conformado por poblaciones de la raza Olotón, con plantas de 146 DFF y 140 DFM, pocos hijuelos por planta (promedio de 0.08) con diámetros de olote de 2.03 cm y Negro de Chimaltenango, con floración femenina y masculina de 158 y 152 días, respectivamente, las poblaciones de ambas razas presentaron alturas que fueron de 162 a 193 cm. El subgrupo B concentró poblaciones de la raza Negrito con 120 DFF y 114 DFM, con alturas de planta dentro del mismo intervalo que las anteriores, mayor número de hojas totales (13.7) y diámetro de olote (2.5), y el subgrupo C compuesto con poblaciones de la raza Motozinteco con floraciones muy tardías (156 DFF y 152 DFM), mayor cantidad de hojas arriba de la mazorca (5.5) y una gran longitud de grano (8.37 mm).

De acuerdo con los resultados, existe variabilidad genética en el conjunto de poblaciones que representa a cada una de las razas del estado de Chiapas y la complejidad de estas se conjuga a nivel morfológico entre distintos tipos clasificados como razas con anterioridad, de tal manera que algunas poblaciones se agrupan con otras de razas de origen común, dado que comparten características.