GENOTECNIA DEL MAÍZ

2012

DESCRIPCION BOTANICA

IMPORTANCIA

El Maíz (Zea mays L.) es una de las pocas plantas de importancia económica originarias de América. Constituye el alimento básico de mayor importancia en el Perú y en casi todos los demás países.

Ocupa actualmente el primer lugar en superficie de siembra respecto a los demás cultivos anuales de mayor importancia.

En el presente curso de describen los aspectos básicos del cultivo para una mejor comprensión para luego abordar con detalle el mejoramiento genético de la planta.

Fig 1.- Cultivo de Maíz

PLANTA

El maíz es una planta herbácea, anual, sexual, monoica, unisexual, incompleta, imperfecta (pistilada y

estaminadas).

Fig 1.- Crecimiento y Desarrollo del Maíz

Las hojas se presentan en numero de 12 a 18, con un promedio de 14, depende del numero de nudos

del tallo, ya que de cada nudo emerge una hoja.

Clases de hojas

•Hojas embrionarias

•Hojas de la Planta adulta

Partes de la Hoja

1. Limbo

2. Nervadura Central

3. Vaina

4. Lígula

5. Estomas

Posición de las hojas:

•Hojas superiores

•Hojas Medias

•Hojas Inferiores

HOJAS

TALLO

Presenta tallo simple, herbáceo y de color variable (verde claro, oscuro, púrpura) según las variedades.

En el tallo se encuentran:

•Vasos Leñosos.

•Vasos liberianos.

Que transportan el agua y sustancias absorbidas por la raíz y las sustancias elaboradas respectivamente.

Consta de nudo y entrenudos, cuya longitud y numero son variables.

RAICES

El sistema radicular es fasciculado, de gran potencia y de rápido desarrollo. Las raíces primarias, es de

origen embrionario, no llegan a asumir grandes proporciones; en cambio, las raíces adventicias alcanzan

gran desarrollo y constituyen la masa principal del aparato radical.

FLORES

Las flores, son incompletas porque no tienen envolturas florales. En su reemplazo tienen solamente “glumas” que protegen a los organos reproductores

En el maíz, existen dos tipos de flores que se ubican en diferentes lugares de la planta, las que se denominan:

1. Flores estaminadas (masculinas; ♂) y

2. Flores pistiladas (femeninas; ♀)

LA FLOR ESTAMINADA (PANOJA O PANICULA)

Las flores estaminadas se encuentran dispuestas en “espiguillas”, estas ultimas, se distribuyen en ramas

de la inflorescencia comumente conocida como “espiga”; la que propiamente es una panicula ( panoja)

abierta y más o menos laxa según las variedades.

Partes:

•3 estambres

•2 lodiculos

•1 lema y

•1 palea

Fig 8.- Inflorescencia estaminada del maíz

LA UNIDAD FLORAL

La estructura floral básica de la planta es la “espiguilla” y esta se encuentrna ubicada tanto en la “panoja”

como en la “mazorca”.

Las espiguillas están dispuestas en pares son “biflorales” y se insertan en las ramificaciones de la panoja

produciendo “flores masculinas”(flor estaminada) o a lo largo de la “tuza” (coranta) produciendo flores

femeninas (flor estaminada)

Fig 2.- Espiguilla y sus partes

LA FLOR PISTILADA

Se encuentran distribuidas en una inflorescencia, con soporte central denominada “olote”, el que

filogeneticamente se integro por la fusion de las ramas de una panicula hace miles de años durante los

procesos evolutivos naturales y por la intervencion del hombre mediante selección continua de aquellas

inflorescencias que contenian mayor nyumero de granos.

Partes:

•1 ovario (óvulo)

•1 pistilo largo (pelos o barbas)

•1 lema y

•1 palea

Fig 2.-Flor Pistilada Fig 3.- Flor pistilada y sus partes

Fig 2.- Inflorescencia pistilada del maíz

Fig 3.- Inflorescencia pistilada antes de la

fecundación (jilote) Fig 2.- Inflorescencia pistilada tierna en

estado lechoso-masoso después de la

fecundación (elote)

Fig 1.- Ubicación de la flor pistilada

Fig 3.- Polinización cruzada (alogamia) en Maíz

GAMETOGENESIS MASCULINA

Fig 2.- Microsporogenesis

GAMETOGENESIS FEMENINA

Fig 2.- Megasporogenesis en el maíz

Fig 6.-Fecundación y formación de semilla

Fig 2.-Flor Pistilada y Polinización en el Maíz

Fig 3.- Polen germinando en el estigma

(A) Punta del estigma (A); grano de polen (p);

haces fibrovasculares (v); pelos (h); punta de los

pelos de los estigmas (B); corte de un grano de

polen (C ); germinación del grano de polen (D);

corte long. de un estigma (E).

FRUTO

Es un cariópside conocido comúnmente como “semilla” o grano. Esta constituida por las siguientes estructuras:

Partes: . Pericarpio .Capa de células de aleurona . Endospermo . Capa de Células epiteliales . Escutelo . Coleoptilo . Plumula . Nudo cotiledonar . Radicula y . Coleorriza.

Fig 3.- El grano (semilla) y sus partes

Fig 2.- Estructura del grano de maíz corte longitudinal en dos planos

LA MAZORCA

Es la inflorescencia pistilada luego de ocurrido la fecundación y cuando los granos han entrado en

maduración y están en condiciones de cosecha.

Fig 3.- Estadios de desarrollo de la mazorca

Fig 6.- Mazorca y sus partes

Fig 2.- Distribución de los granos en la mazorca

Fig 6.- Mazorca completa y corte longitudinal Fig 5.- Partes de la mazorca

Fig 6.- Granos de maíz y composición de

aceite y proteína

TAXONOMIA

Clasificación Taxonómica del Maíz

Reino: Vegetal

Clase: Angiosperma

Sub-clase: Monocotiledonea

Orden: Glumiflorales

Familia: Gramineae

Tribu: Maydeae

Genero: Zea

Especie: mays, mexicana, diploperennis,

perennis, luxurians

Sub-especie: mays, parviglumis,

huehuetenangensis

Raza: Mas de 300 clasificadas en el

mundo.

ORIGEN Y EVOLUCION

Fig 6.- Imperio Incaico

EVIDENCIAS ARQUEOLOGICAS

Fig 2.- Diosa de la Cultura Maya Guatemala-México Fig 2.- cerámica de la cultura Moche_Perú

FILOGENA DEL MAIZ CULTIVADO

EL MAIZ Y SUS PARIENTES SILVESTRES

Tripsacum Teocintle (Teosinte)

Maíz cultivado

Fig 2.-Comparación entre la mazorca del Maíz cultivado (Zea mays L.) con

las inflorescencias de Tripsacum (A) y Teocintle (B)

Fig 2.- Zea mexicana (Euchclaena mexicana)

TEOCINTLE

Fig 2.- Mazorca de Maiz con inflorescencia

de Teocintle

Fig 3.- Mazorca de Maíz con inflorescencia

de Teocintle madura

Fig 6.- Zea diploperennis

TEOCINTLE PERENNE “Chapule”

Fig 6.- Inflorescencia de Teocintle y

cubierta de la semilla Fig 7.- Inflorescencia de Teocintle

Reserva de “Manantlan” Jalisco-México

Fig 1:- Espiguilla Pistilada (T. dactyloides) ( espiguilla estaminada T.dactyloides)

Planta Planta

Fig 3.- Maíz pasto o grama (Tripsacum dactyloides)

TRIPSACUM

HIBRIDACIÓN INTERGENERICA

Tripsacum x Teocintle

Fig 1.-Tripsacum dactyloides Fig 2.-Euchlaena mexicana

Fig 3.- Híbrido Tripsacum x Euchlaena

TEORIAS QUE TRATAN DE EXPLICAR EN

ORIGEN DEL MAIZ

Fig 1.-Teorías relacionadas con la evolución del maíz

Fuente: adaptado de Wilkes and Goodman, 1995

Fig 2.-Posible origen híbrido del maíz con duplicación de los cromosomas

GENETICA Y CITOGENETICA DEL MAIZ

Genero y especies Nombre Cromosomas Numero Básico

Zea mays Maíz común 2n= 2x=20 n=10

Z. mexicana, Zea diploperennis, Z.

luxurians, Z. parviglumis.

Teocintle 2n= 2x=20 n=10

Z. perennis T. perenne 2n= 4x=40 n=10

Tripsacum australe, T. bravum, T. T.

Dactyloides, T. floridanum, T.latifolium, T.

laxum, T. pilosum, T. maizar, T.

manisuroides, T.zopilotense.

Maíz Pasto 2n= 2x=36 n=18

T. Bravum, T. dactyloides, T.

intermedium, T. latifolium, T. maizar, T.

pilosum, T. zopilotense.

Maíz pasto 2n= 3x= 54 n=18

.T. bravum, T. dactyloides, T.

intermedium, T. lanceolatum, T.latifolium,

T.T. maizar, T. pilosum,

Maíz pasto 2n= 4x=72 n=18

T. dactyloides, T. intermedium, T.

pilosum.

Maíz pasto 2n= 5x=90 n=18

Cuadro 1.- Numero de cromosomas del maíz cultivado y especies relacionadas

Número de

cromosomas

(2n)

Nombre de las especies

10 Coix aquatica; C. poilanei

20 Zea mays; Z. diploperennis; Z. luxurians; Z. mexicana; Z. parviglumis; Coix lacryma-

jobi; C. gigantia; Chionachne koenigii; Ch.. semiteres; Sclerachne punctata; Polytoca

macrophylla; Trilobachne cookei

32 Coix spp.

36 Tripsacum australe; T. bravum; T. dactyloides; T. floridanum; T. latifolium; T. laxum; T.

pilosum; T. maizar; T. manisuroides; T. zopilotense

40 Zea perennis; Coix gigantia

54 Tripsacum bravum; T. dactyloides; T. intermedium; T. latifolium; T maizar; T. pilosum; T.

zopilotense

64 Tripsacum andersonii

72 Tripsacum bravum; T. dactyloides; T. intermedium; T. lanceolatum; T. latifolium; T.

maizar; T. pilosum

90 o + T. dactyloides; T. intermedium;T. pilosum

NUMERO DE CROMOSOMAS EN VARIAS ESPECIES DE LA TRIBU

MAYDEA

Fuente: Berthaud et al., 1995; de Wet y Harlan, 1978; Galinat, 1988; Kato-Y, 1976; Sachan y Sarkar, 1985

GENEROS ORIGEN

1)Coix asiático

2) Polytoca asiático

3) Sclerachne asiático

4) Chionachne asiático

5) Trilobachne asiático

6) Zea americano

7) Euchlaena americano

8) Tripsacum americano

Fig 2.- Géneros relacionados con el maíz cultivado

Fig 2.- Coix aquatica

Fig 2.- Coix lacryma-jobi (lagrimas de Job)

Planta

inflorescencia Raíces y demás órganos

CROMOSOMAS DEL MAIZ

Fig 2.- Los grupos de ligamiendo del Maíz

GERMOPLASMA

Banco de Germoplasma (Banco Genético).-Son los lugares donde se conservan diferentes

muestras de semillas o partes de una planta cultivada (accesiones) y de sus especies silvestres

con fines de preservar su diversidad y utilizar para el mejoramiento genético.

Función de un Banco de Germoplasma.- Consiste en tener disponible para los fitomejoradores en cualquier

momento muestras de semillas que involucren un factor genético en particular, o grupos de factores que se

deseen estudiar para propósitos definidos

BANCOS DE GERMOPLASMA NACIONALES Y MUNDIALES DEL MAIZ

a) Nacionales

• UNA-La Molina, Lima Perú.

• INIA, Lima, Peru

b) Mundiales

•CIMMYT, El Batan México

•Diversas Universidades de EEUU

•Escuela Superior de Agricultura “Luis Queiroz”, Sao Paulo, Brasil

•Etc.

Fig5.- Maíces de América

Fig 2.- Maíces De La Zona Andina

RAZAS DE MAICES

Raza.- Son poblaciones de individuos de una misma especie con genotipos similares; que

manifiestan ciertos rasgos diferenciables, heredables y que a su vez, permiten separar de

otras poblaciones.

Variedad.- Es un grupo de individuos de una especie y raza con rasgos diferenciables más

estrechos que aquellos manifestados por las razas.

Formación de Razas.-Se originan por distintas modalidades como:

1. Aislamiento

2. Mutaciones

3. Hibridación y selección natural.

Ejem. Raza “Cuzco Gigante”

Ejem. La variedad “jaspeada” de la Raza “San Geronimo”

Fig 6.- Maíces de la Raza Morado Canteño

a) RAZAS DE COSTA b) RAZAS DE SIERRA 31) Uchuquilla 46) Perlilla

1)Mochero 16) Confite Morocho. 32) San Geronimo Huancav. d) RAZAS FORANEAS

2) Pagaladroga 17) Confite Puntiagudo. 33) San Geronimo 47)Arizona

3) Alazan 18) Confite Puneño 34) Jora 48) Alemán

4) Rabo de Zorro 19) Kculli 35) Cuzco Gigante 49) Cuban Yellow

5) Chaparreño 20) Chullpi 36) Arequipeño e) RAZAS NUEVAS

6) Huachano 21) Huayleño 37) Morado Canteño 50)Tumbesino*

7) Chancayano 22) Paro 38) Morocho Cajabambino 51) Colorado*

8) Perla 23) Morocho 39) Sarco 52)Morochillo*

9) Rienda. 24) Huancavelicano c) RAZAS DE SELVA 53) Allajara*

10) Pardo. 25) Ancashino 40)Enano 54) Huarmaca*

11) Arizona 26) Shajatu 41) Sabanero 55) Blanco Ayabaca*

12) Coruca 27) Piscorunto 42) Piricinco 56) Huanuqueño*

13) Chancayano Amarillo. 28) Cuzco Ciristalino Amar. 43) Chimlos

14) Iqueño 29) Cuzco Blanco. 44) Marañon

15) Amarillo Huancabamba 30) Granada 45) Chuncho

Fuente: Grobman,A, Salhuana, W. y Sevilla, R. 1961. Races of Maize in Perú.

RAZAS PERUANAS DE MAICES

* Manrique, Ch.A. 1977. El Maíz en el Perú. Edit. Concytec. Lima. Perú.

a) INDIGENAS ANTIGUAS 17)Zapalote Grandei 33) Onaveño

1)Palomero Toluqueño 18) Pepitilla Huayleño 34) Cristalino de Chihuahua

2)Arrocillo Amarillo 19) Olotillo 35) Palomero de Chihuahua

3)Chapalote 20) Tuxpeño 36) Coastepec

4) Nal-Tel 21) Vandeño 37) Motozinteco

b) EXÓTICAS PRE-COLOMBINAS d) MODERNAS INCIPIENTES 38) Elotero de Sianloa

5) Cacahuacintle 22) Chalqueño 39) Chatino Maizon

6) Harinoso de Ocho 23) Celaya 40) Mixeño

7) Oloton 24) Cónico Norteño 41) Choapaneco

8) Maiz Dulce 25) Bolita. 42) Mixteco

c) MESTIZAS PREHISTÓRICAS e) SERRANAS OCCIDENTALES 43) Serrano Mixe

9) Cónico Arizona 26) Tablilla de Ocho 44) Zamorano Amarillo

10) Reventador 27) Bofo 45) Mushito

11)Tabloncillo 28) Gordo 46) Dulcillo del Nor-oeste

12) Tehua 29) Azul 47) Blandito

13)Tepecintle 30) Apachito 48) Conejo

14) Comiteco f) RAZAS NUEVAS 49) Complejo Serrano de Jalisco

15) Jala 31)Ratón 50) Maíz Blando de Sonora

16) Zapalote Chico 32) Tuxpeño Norteño

RAZAS MEXICANAS DE MAICES

Fuente: Wellhausen,L., M. Roberts, E.J. Hernández 1951. Razas de Maíz en México, su origen,

características y distribución.

LA HIBRIDACION DEL MAIZ

CRUZAMIENTO E HIBRIDACIÓN DEL MAIZ

Fig 6.- Recolección del polen de maíz por el procedimiento de sacudir la panoja dentro de la misma bolsa que la cubría

Fig 7.-El polen del maíz recolectado en una bolsa grande se aplica a los estigmas de las flores pistiladas (femeninas) rompiendo el fondo de la bolsa que las cubría y volviendo a cerrar la bolsa después de aplicado.

Fig 8.- Autofecundación y cruzamiento del maíz. A) inflorescencia pistilada emergiendo de la vaina foliar. b) colocación de una bolsa de glrassine. C) la inflorescencia se recorta un día antes de la polinización y se cubre nuevamente con la bolsa. d) sobre la panoja se coloca una bolsa un día antes de que el polen sea colectado. e) estigmas uniformes. f ) después de la polinización de los estigmas, la bolsa de la espiga se fija sobre la 9inflorescencia para proteger la mazorca en desarrollo.