Selection for drought tolerance in two tropical maize populations

Abstract

Drought is a major factor limiting maize (Zea mays L.) yield in much of the world. The need to breed maize cultivars with improved drought tolerance is apparent. This study compared two maize populations, ZM601 and ZM607 for drought tolerance during flowering, the most drought-vulnerable period for the maize plant. Cultivar ZM601 had been improved through recurrent selection for two cycles for drought tolerance at flowering plus one cycle under rainfed ("random") drought stress, while ZM607 had been improved for high yield for three cycles under favorable growing conditions. A set of 143 random S1 lines from ZM601 was compared with 94 from ZM607 at two drought stressed and one well-watered environment for yield and secondary traits. The results did not show much difference in drought tolerance between ZM601 and ZM607. Differences between population means for grain yield, anthesis-silking interval (ASI), and number of ears per plant (EPP) were small. Frequency distributions for ASI and leaf rolling were different for the two populations. However, ZM601 had more lines with shorter ASI and less leaf rolling as compared to ZM607. Broad sense heritability of ASI was larger,while that of grain yield smaller, and the correlation between ASI and grain yield was larger at drought-stressed compared to unstressed sites. Absence of large differences in grain yield between ZM601 and ZM607 lines was attributed to little effect of the selection completed prior to this evaluation, to genetic similarities of the two populations prior to selection, and to large genotype-by-environment interaction between Mexico, where drought screening was conducted, and Zimbabwe, where this evaluation was conducted. Results confirmed the value of ASI (measured at drought-stressed sites) as an indirect selection criterion for improving grain yield under drought stress conditions. Key Words: Anthesis, heritability, recurrent selection, secondary traits, Zea mays, Zimbabwe Résumé La secheresse est un facteur majeur limitant la production du maïs (Zea mays) dans le monde. La nécessité de croiser les variétés de maïs avec des variétés résistantes à la sécheresse est apparente. Cette étude a comparé deux populations, ZM 601 et ZM 607 pour la tolérance à la sécheresse pendant la période de floraison, la periode la plus vulnérable pour le maïs. La variété ZM 601 a été amélioré à travers la sélection recurrente pour deux cycles pour la tolérance à la sécheresse à la floraison en plus d'un cycle pendant la période pluvieuse (au hazard) stress de sécheresse, alors que ZM 607 a été amélioré pour rendement élévé pour trois cycles dans des conditions favorables. Un ensemble de 143 races S pris au hazard de ZM 601 était comparé avec 94 races de ZM 607 à stress deux sécheresses et un environnement bien arosé pour le rendement et les traits sécondaire. Les résultats n'a pas montré de différence significative dans la tolérance à la sécheresse entre ZM 601 et 607. Les différences entre moyennes des populations concernant le rendement en grains, l'interval d'anthesis-silking, et le nombre d'oeillet par plante était petit. La distribution de frequence pour ASI et roulage des feuilles était differente pour les deux populations. Cependant, ZM 601 avait plus des lignes avec des coûts ASI et moins de roulage des feuilles comparé au ZM 607. L'héritabilité de ASI était très large, celle de rendement en grains faible, et la corrélation entre ASI et le rendement en grains était élévée pour les sites stressés par la sécheresse comparés aux sites non stressés. L'absence des différences larges dans le rendement en grains entre les races ZM 601 et 607 était attribué au faible effet de la sélection faite avant l'évaluation, aux similarités génétiques de deux populations avant la sélection, et à la grande intéraction génotype-environnement entre le Mexique ou dépistage a été conduit et le Zimbabwe ou l'évaluation a été conduite. Les résultats ont confirmé la valeur de ASI mesurée comme un critère de sélection indirect pour l'amélioration dans les conditions de stress de la sécheresse. Mots Clés: Anthesis, heritabilité, sélection recurrente, traits secondaires, Zea mays, Zimbabwe (Af Crop Sci J 2003 Vol 11 No 3 pp151-162)