Agronomic parameters and morpho-agronomic characteristics of genetically modified maize hybrids compared to conventional maize hybrids

Ramos, Leandro Nogueira; Souza, Nara Oliveira Silva; Vilela, Michelle Souza

The objectives were to study the behavior of fifteen pre-commercial upland maize hybrids, analyze their agronomic performance regarding grain yield, and evaluate productivity components, as well as morpho-agronomic characteristics, in the Midwest Region of Brazil. Two experiments were conducted in the municipalities of Formosa-GO and Planaltina-DF, 2016/17 crop year. Both consisted of five pre-commercial maize hybrid platforms (HPA252, HPB262, HPB621, HPB646, and HPD354).

Each platform consisted of three different versions:

conventional, transgenic with a Btgene that expresses the protein Cry1F, and transgenic with two Bt genes that express the proteins Cry1F and Cry1AB. The experiment was randomized blocks with four replications. The experimental plot was four lines five meters long considering the two central lines as useful. The lines were spaced 0.75 meters apart, and the final density was five plants per linear meter. To estimate grain yield, the plots were harvested, and the weight was extrapolated to kg.ha-1. The moisture was standardized at 14%. Data were submitted to analysis of variance, and the means were compared by Tukey test at 5% probability using the Sisvar software. Grain yield between treatments ranged from 8,381 to 12,908 kg.ha-1, and the average yield was 11,234 kg.ha-1. The parameters evaluated were divided into two groups.

The first group contained parameters determining grain yield:

grain depth, thousand grains weight, number of rows of grains, number of grains per row, and grain yield. The second group contained morpho-agronomic parameters that directly interfere with resistance to lodging and plant breaking: plant height, ear insertion height, and mean stem diameter. There was no direct effect of the transgenes on the evaluated hybrids since the classification of productivity was not divided into conventional and transgenic classes. It is suggested that the HPA252YH, HP621H and HP646H versions be discarded because grain yield performance was unsatisfactory compared to their respective conventional and transgenic counterparts. The parameters GD and W1000 are more effective for grain yield estimation than NR and NG. It was observed for HP621H that, in addition to a lower grain yield, there was a significant reduction in stem diameter, indicating a possible reduction in lodging tolerance and/or plant breaking when exposed to adverse climatic conditions such as windstorms. For the HPD354H version, the release of the transgenic counterpart HPD354YH is preferentially indicated since the H version had a significant reduction in stem diameter and a possible greater tolerance to lodging and/or plant breaking under the same conditions.

KEYWORDS:

Spodoptera frugiperda. Transgenic events. Performance of grains. Plant lodging. Zea mays. INTRODUCTIONStudies analyzing the efficacy of transgenic maize events that control Spodoptera frugiperda are often conducted as new transgenic events are studied and/or commercially released, both in Brazil and in other South American countries. Such studies aim to evaluate the effects of Bt proteins on larva control, genetic control of transgenic plants, and monitoring and efficiency of Bt (FERNANDES et al. 2010; MENDES et al. 2011). In the last years, several researchers have published works in Brazil and in the world on this topic. Soon after the commercial release of the first transgenic Btevent that provides resistance to the fall armyworm, Fernandes et al. (2010) evaluated the effects of MON810 maize, which expresses the Cry1Ab toxin, on S. frugiperda under field conditions and with a natural pest infestation during the 1999/2000 and 2000/2001 harvests. MON810 maize significantly reduces caterpillar infestation of S.

frugiperda and the consequent damage to plants Received:

08/04/19 Accepted: 20/12/19

Os objetivos foram estudar o comportamento de quinze híbridos pré-comerciais de milho, seus desempenhos agronômicos referentes à produtividade de grãos e os componentes diretos de produtividade, bem como suas características morfoagronômicas no Centro-Oeste do Brasil. Para tal, foram instalados dois experimentos nos municípios de Formosa-GO e Planaltina-DF no ano safra 2016/17, ambos constituídos por cinco plataformas de híbridos pré-comerciais de milho HPA252, HPB262, HPB621, HPB646 e HPD354. Cada plataforma foi constituída por três diferentes versões, convencional, transgênica que expressa à proteína Cry1F e transgênica que expressa as proteínas Cry1F e Cry1AB. O delineamento experimental adotado foi de blocos casualizados com quatro repetições. A parcela experimental constituiu-se por quatro linhas de 5 metros, considerando-se úteis as duas linhas centrais. Estas, foram espaçadas de 0,75 metros e a densidade final foi de 5 plantas por metro. Após a colheita, os pesos das parcelas foram extrapolados para kg.ha-1 e a umidade foi padronizada em 14%. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste Tukey a 5%, utilizando-se o software Sisvar. O rendimento de grãos variou entre 8.381 e 12.908 kg.ha-1 e a produtividade média foi de 11.234 kg.ha-1. Os parâmetros avaliados foram divididos em dois grupos. Um com os parâmetros determinadores de produtividade de grãos, profundidade de grãos, peso de mil grãos, número de fileiras de grãos, número de grãos por fileira e produtividade de grãos e outro grupo dos parâmetros morfoagronômicos que interferem diretamente a resistência ao acamamento e quebramento de plantas, altura de plantas, altura de inserção de espiga e diâmetro médio de colmo. Não houve efeito direto dos transgenes nos híbridos avaliados em relação a produtividade de grãos. Sugere-se que as versões HPA252YH, HP621H e HP646H sejam descartadas, pois o desempenho de rendimento de grãos, quando comparados às suas respectivas contrapartes convencionais e transgênicas, foram insatisfatórias. Os parâmetros PG e P1000 mostraram-se mais efetivos para estimação de produtividade de grãos que NF e NG. Observou-se em HP621H, que além de menor produtividade de grãos, houve uma redução significativa do diâmetro de colmo, indicando uma possível redução da tolerância ao acamamento e/ou quebramento de plantas quando exposta a condições climáticas adversas como vendavais. Para a versão HPD354H, indica-se preferencialmente o lançamento da contraparte transgênica HPD354YH, pois a versão H teve uma redução significativa do diâmetro de colmo e também uma possível maior tolerância ao acamamento e/ou quebramento de plantas nas mesmas condições.