Variabilidad del germoplasma de maíz (<i>Zea mays</i> L.) en Argentina: La aptitud forrajera asociada a la producción de bioetanol lignocelulósico

• Autores: García Stepien, Luis Ezequiel
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bertoia, Luis Máximo; Aulicino, Mónica Beatriz
• Materia: Ciencias Agrarias; Maíz; Recursos genéticos; Silaje; Rastrojo; Bioetanol; Maize; Genetic resources; Silage; Stover; Bioethanol
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El maíz posee un gran potencial para la producción de bioetanol, no sólo a través de la conversión del almidón del grano, sino también a partir de la celulosa y hemicelulosa del resto de la planta, siendo estos recursos altamente renovables. Existe variación genética en los distintos genotipos de maíz, tanto en rendimiento como en calidad de rastrojo, que podría ser aprovechada para la selección de nuevos materiales destinados a la producción de bioetanol lignocelulósico. La mejora genética debería incrementar la digestibilidad de la caña+hojas, reducir la lignina y aumentar la biomasa. Los objetivos de nuestro estudio fueron: a. Estimar componentes fenotípicos, genéticos y ambientales en relación a la calidad nutricional y rendimiento de la fracción vegetativa en los dos estados de madurez de cosecha (silaje y grano). b. Correlacionar las variables de rendimiento y calidad en dos estados de madurez diferentes de la fenología del cultivo para estimar la producción potencial de silaje y de bioetanol lignocelulósico. c. Clasificar el germoplasma a través de variables de rendimiento y calidad nutricional de la fracción vegetativa para identificar grupos con diferenciales aptitudes para la producción potencial de etanol celulósico. d. Evaluar las variaciones cuali-cuantitativas que sufre la fracción vegetativa de maíz al pasar del estado de madurez de cosecha para silaje al de grano, y su aptitud para la producción potencial de bioetanol lignocelulósico. Se evaluaron 144 accesiones + 3 testigos genéticamente divergentes, mediante un diseño de bloques aumentados durante 3 años consecutivos. Se realizó un análisis de componentes principales para clasificar a los genotipos a través de las variables de rendimiento y calidad determinadas en 2 estados de madurez de cosecha: silaje y grano (rastrojo). Se observó que las variables de calidad de la fracción vegetativa están más condicionadas por el efecto genético que por el ambiental. LDA fue la variable con mayor varianza ambiental. DIV y DFDN podrían ser utilizadas como variables clasificatorias en programas de mejoramiento. El uso de índices de suma de rangos permitió la selección de genotipos con elevados rendimientos en grano, etanol teórico potencial y buen comportamiento agronómico. Algunas poblaciones locales, presentaron buena aptitud para la producción de forraje y bioetanol lignocelulósico, pudiendo ser utilizadas en futuros procesos de generación de líneas endocriadas.
Maize has great potential for bioethanol production, not only through the conversion of grain starch, but also from the cellulose and hemicellulose of the rest of plant, being these resources highly renewable. There is genetic variation in the different maize genotypes, both in yield and in stubble quality, which could be used for the selection of new materials capable of producing lignocellulosic bioethanol. Genetic improvement should increase the digestibility of Stem + Leaf, reduce lignin and increase biomass. The objectives of our study were: a. To estimate phenotypic, genetic and environmental components in relation to nutritional quality and its yield of the vegetative fraction at two harvest maturity stages harvest times (silage and grain). b. To correlate the quality and quantity parameters at two different moments of the crop phenology to estimate the lignocellulosic bioethanol production potential. c. To classify germplasm through variables of yield and nutritional quality of the vegetative fraction to identify groups with differential aptitudes for the potential production of cellulosic ethanol. d. To evaluate the qualitative and quantitative variations in the maize vegetative fraction when passing from the harvest maturity stage for silage to grain, and its potential capacity to produce of lignocellulosic bioethanol. The 144 accessions + 3 Testers genetically divergent were evaluated, using an augmented block design for 3 years. A principal component analysis was performed to classify the genotypes through the performance and quality variables determined in 2 harvest maturity stages: silage and grain (stover). It was observed that the quality variables of the vegetative fraction are more conditioned by the genetic effect than by the environmental. LDA was the variable with the highest environmental variance. DIV and DFDN could be used as classification variables in breeding programs. The use of rank sum indices allowed the selection of genotypes with high grain yields, potential theoretical ethanol and good agronomic performance. Some landraces maize showed good aptitude for the production of forage and lignocellulosic bioethanol, and could be used in future inbreeding line generation processes.
Doctor de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales