Inbreeding depression in maize populations of reduced size

ABSTRACT

Inbreeding is a well known phenomenon in living beings and its immediate consequence is the decrease in the expression of quantitative traits, known as inbreeding depression. Selfing is the most common system of inbreeding in plant species; however, little has been studied with other less severe inbreeding systems, such that resulting from small population sizes. The present work consisted of the study of the inbreeding effect on quantitative traits as a consequence of reduced population size under panmixy. Three maize (Zea mays L.) populations were used in this study P1 -- ITA, population derived from the variety IAC-Taiúba; P2 -- represented by 30 subpopulations already submmited to reduced size (N = 5); and P3 - population derived from the interpopulation cross ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. The subpopulations and the respective parental populations were evaluated in six experiments using completely randomized blocks with four replications in Piracicaba (SP) and Anhembi (SP), Brazil, from 1997 to 1999. Estimates of inbreeding depression and components of means were obtained for the two generations in the three populations for the following traits plant height, ear height, ear length, ear diameter, and yield traits (total ear weight and total grain weight). In all populations and for all traits and sampling generations, means of subpopulations were always smaller than mean of the base populations, however the inbreeding depression levels were smaller than expected. The highest inbreeding depression was exhibited by the yield traits, while a very small depressive effect was observed for plant height and ear height in the first generation of reduced size in populations P1 and P3. The component A (expected mean of a random sample of completely homozygous lines) was always higher than d (contribution of the heterozygotes to the mean) for all traits and populations.

RESUMO

A endogamia é um fenômeno bastante conhecido nos seres vivos e sua consequência imediata é o decréscimo na expressão de caracteres quantitativos, conhecido por depressão por endogamia. A autofecundação é o sistema mais comum de endogamia nas espécies vegetais; entretanto, pouco tem sido estudado com outros sistemas menos severos de endogamia, como o que resulta de pequeno tamanho populacional. O presente trabalho teve por objetivo o estudo do efeito da endogamia em caracteres quantitativos, como conseqüência da redução do tamanho de população sob panmixia. Três populações de milho (Zea mays L.) foram utilizadas neste estudo P1 -- ITA, população derivada da variedade IAC-Taiúba; P2 -- representada por 30 subpopulações previamente submetidas a tamanho reduzido (N = 5); P3 - população derivada do híbrido interpopulacional ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. As subpopulações e as respectivas populações parentais foram avaliadas em seis experimentos em blocos casualizados com quatro repetições em Piracicaba (SP) e Anhembi (SP) entre os anos de 1997 e 1999. Foram obtidas estimativas de depressão por endogamia e dos componentes de médias para as duas gerações nas três populações para os caracteres altura da planta, altura da espiga, comprimento da espiga, diâmetro da espiga, peso de espigas e peso de grãos. Em todas as populações, para todos os caracteres e gerações de amostragem, as médias das subpopulações foram menores do que as médias das populações base, porém os níveis de depressão por endogamia foram menores do que o esperado. A partir das estimativas dos componentes A (média esperada de linhagens totalmente homozigóticas) e d (contribuição dos heterozigotos para a média), foi estimada a relação A/d, com valores maiores que 1,0 para todos os caracteres e populações.