Métodos recientes para analizar la interacción genotipo ambiente en

los ensayos regionales de cultivares de maíz (Zea mays L.)

Carlos Marín R. Félix San VicenteArnoldo BejaranoVíctor Segovia

INIACENIAP

Introducción Ensayos regionales de rendimiento Selección y recomendación de

cultivares Análisis de la estabilidad fenotípica:

Rendimiento promedio de cultivares Estimación de parámetros para

estudiar la estabilidad

Introducción OBJETIVO:

estudiar los patrones de IGA en los ensayos de rendimiento de híbridos de maíz de alta calidad proteínica (QPM), coordinados por el INIA-CENIAP durante el año 2000, a través de los métodos estadísticos recientemente utilizados en la estimación de parámetros de estabilidad

Introducción Análisis tradicionales:

Métodos univariados: diseños experimentales (BCA), anavar por localidad, anavar combinado en el tiempo y en el espacio

Significación estadística de la interacción genotipoxambiente (IGA)

Análisis de la IGA: contrastes ortogonales (Plaisted y Peterson, 1959), agrupación de ambientes homogéneos

Introducción Estratificación de ambientes

homogéneos (homocedasticidad) Regresión lineal cultivares y ambientes

(Eberhart y Russell, 1966) Métodos recientes

Modelo lineal bisegmentado (Verma y Murtis, 1978) ... Cruz, Torres y Vencovsky (1989), Stork y Vencovsky (1994)

Introducción Modelo AMMI (Efectos aditivos principales

e interacciones multiplicativas). Regresión lineal más Análisis de componentes principales de la varianza total (ACP), Gauch (1992)

Modelos multivariados puros: SHMM (“Shifted multiplicative model”) Cornelius (1993), Crossa et. al. (1995). Asumen IGA por cambio de rangos “Crossover interactions”

Modelos bilineales (hiperestadística), Crossa et. al. (2001)

Materiales y métodos Ensayos de maíz (QPM)

12 cultivares (híbridos) 14 ambientes localidades DBCA, 4 repeticiones Variables: Rend (t ha-1) y covariable: Nplant

Procesamiento de datos Hoja de cálculo: Loc, Cult, Rep, Rend Exportación de datos (ASCII) Importación de datos: Statistix v1.0 (1994),

Genes v1.0 (1998), Matmodel (MSDOS, 1991), Winstat v1.0 (ITCF-CIRAD Francia, 1996).

Materiales y métodos Ancova por localidad (rend vs nplan)

Statistix y Genes Anavar combinado por ambiente:

Supuestos normalidad y homocedas-ticidad. Statistix, Genes y Matmodel

Medias de rend por ambientes, cultivares e IGA: 14x12 = 168

Materiales y métodos Modelos para estimar parámetros de

estabilidad: Bisegmentado modificado: β0 , β1, β1+ β2 ; r2.

Indices ambientales: Favorables y desfavorables

AMMI (Matmodel): Medias IGA, Medias cultivares y ambientes, CP1, CP2 ... CPn

Clasificación jerárquica ascendente (CJA): Medias IGA, distancia ultramétrica (Euclidiana, Malahanobis etc.), amalgamiento UPGMA. Valores de Z multinormales

Cuadro 1. Análisis de la varianza combinado en ambientes (14) para el rendimiento (t ha-1) de 12 cultivares de maíz QPM 2000 del INIA-CENIAP

Fuente de

Variación

Grados de

libertad

Cuadrados

medios

probabilidad

Ambiente 13 149,84 0,0000

Rep(ambiente) 42 2,48

Cultivar 11 9,93 0,0000

AmbientexCultivar 143 1,54 0,0000

Error 462 0,29

Total 671 3,75

Media general: 5,583 CV(%): 9,67 mds (0,05): 0,381

Cuadro 2. Parámetros de estabilidad del rendimiento según modelo bisegmentado de Stork y Vencosky (1994)

GENOTIPO CAMBIO B0 B1 B1+B2r2

1 1 6,035 1,0207 1,5308 89,266 3 6,002 0,7204 1,0721 95,912 2 5,983 1,2236 0,7869 95,43

10 2 5,950 1,1879 0,9845 93,697 1 5,900 1,1197 0,4820 97,514 14 5,856 1,0572 -1,2373 93,48

Media General 5,583 1,0000 1,000012 2 5,574 0,5406 0,9392 89,13

8 14 5,321 1,0504 3,0114 96,109 7 5,306 1,1571 0,8053 89,543 2 5,101 0,8892 1,2172 94,21

11 2 4,990 0,8410 1,2732 95,785 14 4,972 0,9921 -0,6297 91,88

-3,5

-2,5

-1,5

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,500 4,700 4,900 5,100 5,300 5,500 5,700 5,900 6,100 6,300

Rendimiento (t ha -1)

B1+

B2

G1

G6

G2

G10

G7

G4

G12

G8

G9

G5

G11G3

Figura 1. Modelo bisegmentado, valores de pendiente combinados (B1+B2) y rendimientos promedios de 12 cultivares de maíz (QPM) evaluados en 14 ambientes de Venezuela durante el año 2000

-1,1

-0,9

-0,7

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

2 3 4 5 6 7 8 9

Rendimiento (t ha-1)

CP

1

CP1 Híbrido

CP1 Localidad

G1

G6

G2G10

G7G4

G9

G8

G3

G12

G11G5

L5

L10

L14

L8

L13

L4

L1

L3L11

L9

L2

L7

L6

Figura 2. Gráfico de doble representación del modelo AMMI de 12 cultivares de maíz (QPM) a partir del rendimiento promedio (t ha-1) en 14 ambientes de Venezuela durante el año 2000

L12

%IGA explicada por Regresión 21,4G+A+IGA explicada por CP1 86,5AMMI:IGA explicada por CP1 32,5AMMI:IGA explicada por CP's 51,6

Figura 3. Clasificación jerárquica de 12 cultivares de maíz (QPM) a partir del rendimiento promedio (t ha-1) en 14 ambientes de Venezuela durante el año 2000.

1 10 2 7 4 6 9 812 115 3

Cuadro 3. Análisis de los grupos generados a partir del fenograma de 12 cultivares de maíz (QPM) evaluados en 14 ambientes de Venezuela en el año 2000.

CULTIVAR(ES) POR6 MON12 BAR2 POR7 APU9 GUA11 BAR3 BAR1 POR4 YAR13 APU8 ARA14 GUA10 POR5GRUPO

1 4322 2837 3274 5280 4093 5562 7076 6786 5901 5237 7637 7406 9015 10065 1

Z 2,11 -1,69 -0,99 2,21 -0,05 0,85 2,99 2,34 -0,07 -2,45 1,90 1,24 1,90 3,18

2; 4; 6; 7; 10 3645 3579 3914 4460 4701 5420 5961 6080 6801 6565 7338 7138 8622 8912 2

Z 0,72 -0,07 0,54 1,02 1,13 0,49 0,71 0,81 1,30 1,44 1,12 0,14 0,90 0,19

9 3016 2756 2689 3495 4945 5940 5476 3989 6483 5660 6672 6969 7490 8710 3

Z -0,56 -1,87 -2,38 -0,39 1,60 1,83 -0,82 -3,75 0,82 -1,21 -0,62 -0,56 -1,95 -0,34

12 3403 5413 4698 3370 4576 4466 5126 5839 5246 5957 6497 7313 7899 8231 4

Z 0,23 3,94 2,41 -0,57 0,89 -1,98 -0,99 0,28 -1,07 -0,34 -1,08 0,86 -0,92 -1,58

3; 5; 8;11 2633 3605 3506 2674 3070 4929 4966 5376 4929 5797 6352 6969 7914 8628 5

Z -1,35 -0,01 -0,43 -1,58 -2,02 -0,78 -1,32 -0,73 -1,55 -0,81 -1,45 -0,56 -0,88 -0,55

Media general 3291 3610 3688 3762 4117 5232 5612 5710 5946 6072 6909 7104 8264 8840

IC (95%) 488 457 420 687 518 387 490 459 657 341 383 243 396 385

Z: Valores normales estadísticamente iguales a la media generalZ: Valores normales significativamente menores a la media general

Z: Valores normales significativamente mayores a la media general

Cuadro 4. Rendimientos promedios normalizados de 12 cultivares de maíz (QPM) en 14 ambientes de Venezuela en el año 2000.

CULTIVAR(ES) LOC6 LOC12 LOC2 LOC7 LOC9 LOC11 LOC3 LOC1 LOC4 LOC13 LOC8 LOC14 LOC10 LOC5 GRUPO1 2,11 -1,69 -0,99 2,21 -0,05 0,85 2,99 2,34 -0,07 -2,45 1,90 1,24 1,90 3,18 1

2; 4; 6; 7; 10 0,72 -0,07 0,54 1,02 1,13 0,49 0,71 0,81 1,30 1,44 1,12 0,14 0,90 0,19 2

9 -0,56 -1,87 -2,38 -0,39 1,60 1,83 -0,28 -3,75 0,82 -1,21 -0,62 -0,56 -1,95 -0,34 3

12 0,23 3,94 2,41 -0,57 0,89 -1,98 -0,99 0,28 -1,07 -0,34 -1,08 0,86 -0,92 -1,58 4

3; 5; 8;11 -1,35 -0,01 -0,43 -1,58 -2,02 -0,78 -1,32 -0,73 -1,55 -0,81 -1,45 -0,56 -0,88 -0,55 5

Media general 3291 3610 3688 3762 4117 5232 5612 5710 5946 6072 6909 7104 8264 8840IC (95%) 488 457 420 687 518 387 490 459 657 341 383 243 396 385

Z: Valores normales estadísticamente iguales a la media general

Z: Valores normales significativamente menores a la media general

Z: Valores normales significativamente mayores a la media general

Resultados y discusiónrecomendaciones para los ensayos regionales

Modelo bi-segmentado: a) menos de 20 cultivares y menos de 20 localidades, b) los datos analizados deben cumplir con los supuestos de normalidad (homocedasticidad hasta 7:1), con CV < 20% y c) r2 > 90% al nivel de p<0,05.

Modelo AMMI: a) se tienen más de 20 cultivares o 20 localidades, b) los datos no necesariamente cumplan con todos los supuestos de la normalidad, 20% < CV < 30% y c) los modelos de regresión lineal no explican más del 60% de la variación total.

Modelo basado en CJA (Cluster analysis): a) igual a los puntos a y b del modelo AMMI, b) se detecta significación para más de dos CP y la suma de cuadrados de CP1 y CP2 abarca menos del 60% del total de la prueba (ambientes, genotipos e IGA).

GENOTIPOS LOCALIDADES

1 (CML144xCML159)xCML176 BARINAS1

2 (CML142xCML150)xCML176 BARINAS2

10 SEFLOARCA-108 BARINAS3

7 CML142xCML144 PORTUGUESA4

4 (CML141xCML144)xCML176 PORTUGUESA5

12 CARGILL-114 PORTUGUESA6

6 (CLQ-6203xCML150)xCML176 PORTUGUESA7

11 PIONEER-30F94 APURE8

8 (CML141xCML144)xCML176 APURE9

5 CLQ-6203xCML150 GUARICO10

3 CML141xCML144 GUARICO11

9 FONAIAP-16 MONAGAS12

YARACUY13

ARAGUA14