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Producción de semillas híbridas y multiplicación de líneas MEGC

Los métodos para la producción de semillas híbridas difieren de los métodos convencionales que se usan para la producción de semillas de líneas o variedades; la producción de semilla híbrida en el método de las tres líneas se basa en dos etapas básicas: i) la multiplicación de las líneas A en las parcelas de producción A/B; y ii) la producción de semillas híbridas F1 en la parcela A/R.

La multiplicación de las líneas B y R se cumple de la misma forma que en las variedades convencionales; sin embargo, la producción de semillas híbridas F1 y la multiplicación de las líneas A requieren métodos específicos.

TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN DE SEMILLAS HÍBRIDAS

Elección del lugar

La elección de un lugar adecuado para la producción de semillas híbridas es un tema de importancia primordial. En el área aislada, los requerimientos esenciales son un campo con tierra fértil, un sistema de riego y drenaje adecuados, abundante radiación solar y problemas mínimos con insectos y enfermedades, sobre todo aquellos a los cuales hacen referencia las normas cuarentenarias.

Aislamiento

Los granos de polen son muy pequeños y livianos y pueden viajar grandes distancias impulsados por el viento; para asegurar la pureza de la semilla híbrida y evitar la polinización por otras variedades indeseables, las parcelas de producción de semillas híbridas deberían estar estrictamente aisladas por los siguientes métodos.

Aislación por distancia. Una distancia de aislación de mas de 100 metros es por lo general satisfactoria; dentro de esta distancia no es aceptable el cultivo en la misma estación de otras varie-dades de arroz, excepto que tengan el mismo polen parental.

Aislación en el tiempo. Por lo general se requiere un período de 20 días; o sea, que la emergencia de las panojas de variedades indeseables alrededor de las parcelas de producción debería ser 20 días mas temprana o 20 días mas tardía que en la línea A.

Barreras de aislación. En algunos lugares las características topográficas -colinas o bosques- o cultivos altos -maíz, caña de azúcar, yute, sorgo- que cubren una distancia de mas de 30 metros pueden ser usados como medios de aislamiento. En los programas de mejoramiento, para producir solamente una pequeña cantidad de semilla híbrida para las repeticiones de los ensayos de rendimiento se puede usar una aislación con tela o lámina de plástico de al menos dos metros de altura como barrera artificial para pequeñas parcelas aisladas (Figura 9).

FIGURA 9

Producción de semillas híbridas para las repeticiones de los ensayos de rendimiento. Nótese la lámina de plástico de al menos dos metros de altura usada como barrera


Condiciones óptimas para la formación de la panoja y la floración

Las condiciones climáticas favorables para la floración normal de las tres líneas son las siguientes:

Como regla general, bajo condiciones de altas temperaturas y baja humedad o con bajas temperaturas y alta humedad, algunas glumas no se abrirán. Tales condiciones reducen la viabilidad del polen de las líneas R y la receptividad del estigma de las líneas A, dando así bajos rendimientos. Por lo tanto, es necesario poner atención a la coincidencia del período de formación de la panoja y de la floración con las condiciones climáticas favorables.

Sincronización de la floración

La formación de la semilla en el progenitor femenino -línea A- depende de la polinización cruzada, por lo que es importante sincronizar la fecha de iniciación de la espigazón de ambos progenitores, sobre todo en el caso de aquellas combinaciones híbridas en las que las líneas R y A son bastante diferentes en la duración del período de crecimiento. Además, para extender el abastecimiento de polen, la línea R es por lo general sembrada dos veces a un intervalo de cinco a siete días y en forma alternativa cada dos o tres surcos.

Hay tres métodos que se usan para determinar la diferencia en la época de siembra para una mejor sincronización entre las líneas A y R; en los tres métodos la primera fecha de siembra de la línea R es tomada como la fecha de referencia.

Método de la duración del período de crecimiento

Controlando los datos disponibles sobre la diferencia en la duración del período desde la siembra a la iniciación de la espigazón entre la línea A y la línea R es posible determinar la fecha de siembra adecuada para ambos progenitores; este es un método simple y fácil de adoptar.

Sin embargo, en las regiones en las que hay una gran variación de temperatura en el período de creci-miento, la siembra de la línea temprana R tendrá una duración diferente durante el año. Si la fecha de siembra de la línea se ajusta solamente de acuerdo a la duración del período de crecimiento, en algunos casos habrá una gran discre-pancia en la sincronización de la floración. Por lo tanto, este método es usado solo en las estaciones o en las regiones en que las fluctuaciones de temperatura son limitadas.

Método del número de hojas

Las variedades de arroz son relativamente estables en su número de hojas; el recuento de las hojas del tallo principal es una buena medida fisio-lógica de la edad de la planta de arroz. En este método, el número de hojas del tallo principal es usado como un indicador para determinar la diferencia en la época de siembra entre los dos progenitores. Los detalles son los siguientes:

TABLA 14

Las "tres clases" para el recuento del número de hojas

Clase

Descripción

0,2

La hoja recién emerge pero no se ha abierto

0,5

La hoja se ha abierto pero no completamente

0,8

La hoja está completamente abierta

Como ejemplo se puede considerar la producción de semillas de Wei-You 64, hecha en el verano en la provincia de Hunan, China. El tiempo adecuado para la siembra de la línea A es cuando el número de hojas de la primera línea R llega a 5,2 (Figura 10).

FIGURA 10

La línea A se siembra (derecha) cuando el número de hojas en la línea R sembrada anteriormente (izquierda) es de 5,2


Método de la temperatura efectivamente acumulada (TEA)

Este método, desde la siembra hasta la iniciación de la espigazón, es relativamente estable dentro de las variedades aunque la fecha de siembra sea distinta. Desde el punto de vista botánico, 12°C es considerado como el límite mínimo y 27°C como límite máximo. La siguiente fórmula es usada para calcular la TEA:

? A = (T-H-L)

donde

A = es la TEA en un cierto período

de crecimiento (°C).

T = temperatura media diaria (°C).

H = temperatura por encima del límite máximo (27°C); H se calcula solo en los días en que la temperatura media diaria es mayor que 27°C; por ejemplo, cuando la temperatura media diaria es 28°C, H = 28-27 = 1

L = el límite inferior de temperatura (12°C); la TEA se calcula solo en los días en que la temperatura media diaria es superior a 12°C.

? = acumulación de la temperatura desde el inicio al fin de un cierto período de crecimiento.

Cuando se conoce la TEA desde la siembra hasta la iniciación de la espigazón para la línea A y para la línea R, puede ser obtenida la diferencia entre ambas líneas y así determinar la fecha de siembra para la línea progenitora con el menor período de crecimiento. Por ejemplo, el progenitor masculino IR24 de Shan-You 2 tiene una TEA de 1 133°C desde la siembra hasta el inicio de la iniciación de la espigazón, mientras que la TEA del progenitor femenino Zhen-Shan 97A es de 791°C. La diferencia de la TEA es de 342°C, lo que significa que el día después de la siembra en que la TEA suma 342°C es el momento adecuado para sembrar Zhen-Shan 97 A.

Se debe señalar que la TEA para una variedad varía dentro de una región, por lo que es conveniente usar los datos recogidos por las estaciones meteoro-lógicas locales.

La duración del crecimiento, el número de hojas y la TEA están estrechamente asociadas entre ellas.

Por lo tanto, estos tres métodos pueden ser usados en forma comple-mentaria para determinar la diferencia en la época de siembra entre los dos progenitores. Por lo general, el número de hojas es considerado como el indi-cador mas importante y los otros dos son usados como referencias.

Proporción y orientación de los surcos y modelos de siembra

La proporción entre los surcos se refiere a la proporción de surcos masculinos y femeninos en las parcelas de producción de semillas híbridas. El diseño de la proporción de surcos depende de:

El sistema de siembra se basa en los siguientes principios:

Una proporción de 1:8 a 1:10 o de 2:12 a 2:14 es generalmente usada en la producción de semillas híbridas de los tipos indica y de 1:6 o 2:8 a 2:10 en los tipos japonica. Si la línea R es abundantemente polinífera, la proporción entre los surcos puede ser aumentada.

Para la línea R son necesarios, por lo general, cerca de 45 000 grupos de plantas por hectárea. La línea R se transplanta con una o dos plántulas en cada hoyo a una distancia de 15 cm entre planta y planta y de 200 a 250 cm entre un surco de restaurador y otro, con los surcos de la línea A entre ellos. En las parcelas de producción de semillas sembradas con dobles surcos de la línea R, estos se distancian entre 30 y 40 cm.

La línea A se transplanta con dos plántulas por grupo a una distancia de 15 x 15 cm o de 15 x 20 cm, para lo cual son necesarios cerca de 300 000 grupos de plántulas por hectárea.

Predicción y ajuste de la fecha de formación de la panoja

Si bien los intervalos de siembra entre ambos progenitores pueden ser determinados con cierta seguridad, la sincronización de la floración puede no ser obtenida a causa de las variaciones de temperatura y las diferencias en el manejo del cultivo. Por lo tanto, es necesario predecir la fecha de iniciación de la espigazón y tomar todas las medidas oportunas tan pronto como sea posible para hacer los ajustes nece-sarios para una buena sincronización.

Predicción de la fecha de formación de la panoja - en base a los caracteres morfológicos las panojas jóvenes se clasifican en ocho estados de desarrollo:

  1. diferenciación de la primer bráctea primordial (nudo del cuello);
  2. diferenciación de la primer rama primordial;
  3. diferenciación de la rama primordial secundaria y del primordio de la espiguilla;
  4. diferenciación del primordio del estambre y del pistilo; la longitud de la panoja joven es de dos a 15 mm;
  5. formación del polen en las células madre; la longitud de las espiguillas en desarrollo es de uno a tres milímetros y la de la panoja joven es de 15 a 50 mm;
  6. división meiótica de las células madre del polen; la longitud de las espiguillas es de tres a cinco milímetros y la de la panoja de 50 a 100 mm. La etapa mas activa de la división meiótica comienza cuando la distancia entre la aurícula de la hoja bandera y la aurícula de la penúltima hoja -segunda hoja- es de -3 cm y finaliza cuando la distancia es de +10 cm; o sea que, cuando la aurícula de la hoja bandera sale de la vaina de la segunda hoja, la panoja entra en el período mas activo de división meiótica;
  7. etapa de llenado del polen; las espiguillas son de cinco a seis milímetros de largo y de color blanco;
  8. viii.etapa de madurez del polen; la panoja y las espiguillas alcanzan su longitud total y el color se vuelve verde.

En general, la iniciación del primordio de la panoja comienza 30 días antes de la formación de la panoja. De acuerdo a las observaciones hechas en diferentes líneas parentales de arroz híbrido, la duración total del desarrollo de la panoja varía entre 27 y 32 días. La duración del desarrollo de la panoja es mas corta en las líneas A de madurez temprana que en las de las líneas R de madurez tardía (Tabla 15).

Ajuste de la fecha de floración - si durante las tres primeras etapas de diferenciación de la panoja no fuera posible llegar a la sincronización de la floración, el progenitor de desarrollo mas temprano deberá ser tratado con un fertilizante nitrogenado de liberación rápida mientras que el progenitor mas tardío deberá ser pulverizado con una solución al 1 % de fosfato ácido de potasio (PO4KH2); con este método se puede hacer un ajuste de cuatro a cinco días.

Si se pudiera predecir una floración asíncrona durante las últimas etapas de la diferenciación de la panoja, una diferencia de tres a cuatro días puede ser ajustada por medio del drenaje o de la irrigación ya que las líneas R son mas sensibles al agua que las líneas A. Por ejemplo, si se encontrara que la línea R fuera mas temprana, drenando el agua del campo demorará el desarrollo de la panoja. Por el contrario, si la línea R fuera tardía, una mayor profundidad de la capa de agua puede facilitar un rápido desarrollo de la panoja.

Si la diferencia en el período de floración de los dos progenitores es superior a 10 días, entonces será necesario quitar las brácteas o panojas del parental de desarrollo temprano y aplicar fertilizante nitrogenado unilateralmente, de modo que los macollos de emergencia tardía o los macollos no productivos produzcan panojas y se sincronice la floración.

TABLA 15

Duración de cada etapa de desarrollo de las panojas en diferentes líneas A y R

Etapa

Duración de la etapa (días)

Días antes de la formación floral

 

Línea A

Línea R

Línea A

Línea R

I

2

2

25-27

30-32

II

2-3

3-4

22-24

27-30

III

3-4

4-5

18-21

22-26

IV

5

6-7

15-18

19-22

V

3

3

12-15

16-19

VI

2

2

9-11

12-15

VII

6-7

7-9

8-9

9-11

VIII

2

2

2

2

Aplicación de giberelina

La giberelina (GA3) es una eficaz hormona del crecimiento de las plantas que estimula la elongación celular. La aplicación de GA3 es la clave para obtener altos rendimientos de semilla y tiene varias ventajas, ya que puede:


FIGURA 11

Efecto del GA3 sobre la exerción de la panícula: panículas con aplicación de GA3 (izquierda) y sin aplicación GA3 (derecha)


Preparación de la solución de GA3 el polvo de GA3 se disuelve primera-mente en alcohol durante varias horas y después se agrega agua hasta un volumen determinado; será mas efectivo si se agrega una pequeña cantidad de jabón neutro como agente adhesivo.

Tiempo de aplicación y dosis del GA3 el GA3 por lo general se aplica dos veces a cada progenitor, por las tardes. La primera aplicación se hace con 60 a 75 g en 750 l de agua -80 a 100 ppm- por hectárea cuando las panojas han emergido entre 5 y 10%. La segunda aplicación se hace con 90 a 120 g en 750 l de agua -120 a 160 ppm- por hectárea cuando las panojas han emergido de 30 a 40%.

Polinización suplementaria

Es recomendable sacudir las panojas de las líneas R arrastrando una cuerda o una vara (Figura 12) durante la antesis para causar el vuelo del polen y una mejor y mas amplia distribución, aumentando así la tasa de fecundación cruzada. Este proceso es mas efectivo en días con ausencia de viento o con una ligera brisa.


FIGURA 12

Polinización suplementaria usando una caña de bambú


En los lugares en que las parcelas de producción de semillas son de forma irregular o de topografía ondulada y siempre que se disponga de mano de obra suficiente, el método de pasar una vara es mas recomendable. En otras condiciones se practica el método de pasar una gruesa cuerda con la cual son sacudidas las panojas de la línea R, pasando contra el viento a una velocidad de 1 a 1,5 m por segundo y en forma paralela a los surcos.

La polinización es por lo general llevada a cabo en horas de la mañana cuando florece la línea A. Si florece solo la línea R y la línea A no florece, la polinización suplementaria no debería ser hecha. Por las tardes, cuando la línea R todavía está floreciendo, la polinización suplementaria debería ser continuada aún si la línea A ha cerrado sus glumas.

En general, la polinización suplemen-taria es llevada a cabo a intervalos de 30 minutos, tres a cinco veces por día hasta que no hay mas polen en la línea R; no es necesario hacerla cuando la intensidad del viento es superior a la de una brisa.

Una nueva técnica para la poliniza-ción suplementaria que parece ser mas eficiente para aumentar la tasa de fertilización cruzada, enfatiza que el momento adecuado es en el máximo de derrame de polen de la línea R en lugar de hacerlo cada 30 minutos. Para predecir el momento máximo de derrame de polen se deben hacer observaciones cada 10 minutos registrando el número de espiguillas en floración.

Se considera que la línea R ha llegado al inicio del máximo de floración si el número medio de espiguillas por panoja es mas de cinco durante diez minutos; el mejor momento para la polinización suplementaria será 30 minutos mas tarde.

Plantas fuera de tipo

La pureza genética de las semillas del arroz híbrido usado en la producción comercial debe ser superior a 98 %; para satisfacer esta norma la pureza de las líneas R y A debe ser de mas de 99 %. Por lo tanto, además de asegurar un estricto aislamiento, es necesario elimi-nar todas las plantas fuera de tipo de las parcelas de producción de semillas.

Esta eliminación se hace en dos o tres oportunidades: antes de la iniciación de la espigazón, en la etapa inicial de la iniciación de la espigazón y antes de la cosecha. Las plantas mantenedoras y las plantas semiestériles que aparecen en los surcos de las líneas junto con otras plantas fuera de tipo mezcladas tanto en los surcos masculinos como femeninos, deben ser eliminadas completamente.

Las características que se deben tomar en consideración para la elimina-ción de las plantas fuera de tipo son:

Manejo especial del campo de producción de semillas

Un buen manejo del campo de producción de semillas es fundamental para obtener altos rendimientos. Ese buen manejo incluye:

TABLA 16

Rendimiento de semilla híbrida en relación al número inicial de plántulas de las líneas A

Número inicial de plántulas
(millones /ha)

Rendimiento de semillas híbridas
(t/ha)

1,65

1,95

2,25

2,55

2,70

2,85

3,00

3,30

3,45

1,65

1,95

2,19

2,78

3,02

3,10

3,38

3,17

2,76

TÉCNICAS PARA LA MULTIPLICACIÓN DE LA LÍNEA A

Las técnicas para la multiplicación de la línea A son básicamente similares a aquellas de la producción de semilla de híbridos, con excepción del intervalo de siembra, la relación entre surcos y el manejo del campo de producción.

Intervalo de siembra

La línea A y sus mantenedoras son líneas gemelas por lo que no difieren mayormente en la duración de su período de crecimiento.

Proporción de siembra

Dado que no hay una gran diferencia en la altura de las plantas entre las líneas A y B y como que la línea B es inferior a la línea A en su capacidad de macollaje y vigor a causa de su siembra mas tardía, la proporción en los surcos es menor. En la actualidad, la proporción de siembra B/A adoptada en las parcelas de multiplicación en China es de 1:3 o 2:5.

Manejo de campo

Como que la línea A es sembrada y trasplantada mas temprano que la línea B, la primera de ellas es por lo general superior en cuanto a vigor de creci-miento y capacidad de macollaje. Para incrementar el rendimiento de semillas en las parcelas de multiplicación es importante promover el crecimiento de la línea B. Por lo general, la línea B necesita ser trasplantada con las plántulas con tierra adherida para disminuir el impacto del trasplante; también se aplican unilateralmente fertilizantes de liberación rápida de los nutrimentos.

POTENCIAL DE RENDIMIENTO EN LA PRODUCCIÓN DE SEMILLAS DE ARROZ HÍBRIDO

En China, las técnicas de producción de semilla de arroz híbrido fueron establecidas por primera vez en 1975. Antes de la década de 1980 el rendi-miento medio de la producción de semillas era solamente de cerca 0,75 t/ha, pero en los últimos años esa media ha llegado a 2,3 t/ha; en la provincia de Hunan esos rendimientos son ligera-mente superiores (Tabla 17).

La proporción del área entre la multiplicación de la línea A, la produc-ción de semilla híbrida y la producción comercial es determinada por el rendimiento obtenido tanto en la multi-plicación de la línea A y los campos de producción de la F1 así como con la densidad de siembra usada para la producción comercial. El rápido incremento de los rendimientos de semilla por unidad de superficie aumen-taron la proporción entre la multiplica-ción de la línea A, la producción de semilla híbrida y la producción comercial de cerca de 1:30:1 000 en la década de 1970 a cerca de 1:50:5 000 después de 1985. Esto significa que los beneficios económicos se incremen-taron rápidamente por medio de las técnicas mejoradas aplicadas a la pro-ducción de la semilla de arroz híbrido.

Las nuevas técnicas para obtener mas altos rendimientos han sido extensivamente estudiadas en las provincias de Fujian y Hunan, China, desde 1986. Los ensayos experimen-tales han mostrado que el potencial de rendimiento de la producción de semillas podía llegar a 7,39 t/ha. Algunos ejemplos de altos rendi-mientos se presentan en la Tabla 18.

Los componentes de rendimiento y las medidas especiales aplicadas al manejo de los campos de los ejemplos citados, se resumen a continuación:



FIGURA 13

Corte de la hoja bandera: la parte superior de la hoja bandera es cortada con una hoz

FIGURA 14

Un arrozal después del corte de las hojas bandera. Nótese que sola-mente resta la porción inferior de las hojas (20 cm)


TABLA 17

Rendimientos de la producción de semilla híbrida en la provincia de Hunan, 1981-1990

Año

Área
(ha)

Rendimiento
(t/ha)

1981

29 213

0,804

1982

34 780

0,980

1983

25 573

1,740

1984

16 960

1,836

1985

16 413

2,099

1986

19 987

2,303

1987

29 440

2,424

1988

28 627

1,478

1989

33 580

1,937

1990

36 147

2,720

TABLA 18

Rendimientos máximos de producción de semillas de híbridos, 1988-1993

Año

Lugar

Combinación

Área
(ha)

Rendimiento
(t/ha)

1988

Youxi, Fujian

ZS 97 A/MH 67

4,02

5,12

1989

Youxi, Fujian

D297 A/MH 67

0,16

6,09

1990

Taojiang, Hunan

V20 A/Ce 49

0,11

6,50

1990

Longhui, Hunan

II-32 A/Ce 64

0,07

6,26

1990

Wugand, Hunan

V20 A/Ce 48

0,20

6,07

1990

Youxi, Fujian

D297 A/MH 67

0,10

6,35

1991

Youxi, Fujian

D297 A/MH 67

0,10

6,77

1991

Zixing, Hunan

Wen A/IR661

0,09

6,33

1992

Zixing, Hunan

ZS 97 A/Gui 34

0,11

6,13

1993

Zixing, Hunan

Zhi A/MH 77

0,11

7,39

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