Genotypic diversity in 291 maize lines from cimmyt and phenotypic characterization in southern Córdoba, Argentina

Abstract

El maíz (Zea mays L.) posee un genoma complejo y una amplia diversidad genética. La información de caracteres fenotípicos y marcadores moleculares en su conjunto provee una mejor descripción e interpretación de la variabilidad genética. El objetivo del trabajo fue estimar la diversidad genética y caracterizar fenotípicamente un panel de 291 líneas de maíz de CIMMYT. Las líneas corresponden a ocho grupos establecidos de acuerdo a su adaptación ambiental y origen geográfico. Éstas se evaluaron fenotípicamente por medio de nueve caracteres agro-morfológicos en tres ambientes del sur de la provinciade Córdoba, Argentina. El intervalo antesis-estigma (IAE) presentó la mayor variabilidad fenotípica. El 40% de las líneas de maíz registraron un IAE menor a cinco días, indicando buena adaptación a los ambientes de evaluación. La estructura poblacional dada por los subgrupos de adaptación ambiental es sólo un factor menor que contribuye a la variabilidad fenotípica del panel estudiado. El análisis de componentes principales (ACP) permitió obtener el ordenamiento fenotípico y el genotípico, mientras que el análisis de procrustes generalizado indicó un consenso del 60% entre ambos ordenamientos para el total de líneas. El consenso entre el ordenamiento obtenido con caracteres agro-morfológicos y con marcadores moleculares indica desequilibrio de ligamiento entre los SNPs y los genes que controlan los caracteres agro-morfológicos. Los resultados muestran una amplia diversidad genética en el germoplasma evaluado, lo que sugiere que esta colección de líneas es un recurso importante para impulsar ganancias genéticas futuras en los programas de mejoramiento de maíz de Argentina.

CIMMYT maize inbred lines (CMLs) are freely distributed to breeding programs around the world. Better information on phenotypic and genotypic diversity may provide guidance to breeders on how to use more efficiently the CMLs in their breeding programs. In this study a group of 291 CIMMYT maize inbred lines,was phenotyped by nine agro-morphological traits in south Córdoba, Argentina and genotyped using 18,082 SNPs. Based on the geographic information and the environmental adaptation, 291 CMLs were classified into eight subgroups. Anthesis-silking interval (IAE) was the trait with higher phenotypic diversity. A 40% of maize inbred lines, with IAE less than five days, show a good adaptation to growing conditions in south Córdoba, Argentina. The low phenotypic variation explained by environmental adaptation subgroups indicates that population structure is only a minor factor contributing to phenotypic diversity in this panel. Principal component analysis (ACP) allowed us to obtain phenotypic and genotypic orderings. Generalized procrustes analysis (APG) indicated a 60% consensus between both data type from the total panel of maizelines. In each environmental adaptation subgroup, the APG consensus was higher. This result, which might indicate linkage disequilibrium between SNPs markers and the genes controlling these agro-morphological traits, is promising and could be used as an initial tool in the identification of Quantitative Trait Loci (QTL). Information on genetic diversity, population structure and phenotypic diversity in local environments will help maize breeders to better understand how to use the current CIMMYT maize inbred lines group.