Evaluation of the yield and quality stability of chilli genotypes by employing AMMI, GGE and MTSI techniques

Resumen Técnico: Evaluación de la Estabilidad del Rendimiento y la Calidad de Genotipos de Chile mediante las Técnicas AMMI, GGE y MTSI

Planteamiento del Problema
El chile (Capsicum annuum L.) es un cultivo solanáceo vital con un importante valor económico para aplicaciones alimentarias, medicinales e industriales. Sin embargo, su productividad se ve severamente comprometida por su extrema sensibilidad a diversas condiciones agroclimáticas. Las interacciones Genotipo × Ambiente (GEI) frecuentemente alteran el ranking de las líneas a través de diversas ubicaciones y temporadas, lo que genera desafíos para identificar genotipos resilientes y ampliamente adaptados. Los métodos de selección tradicionales a menudo no logran considerar simultáneamente el rendimiento medio y la estabilidad en múltiples rasgos y entornos. Por consiguiente, existe una necesidad crítica de marcos estadísticos avanzados para diseccionar la GEI, evaluar la capacidad de amortiguación y seleccionar genotipos que mantengan un alto rendimiento y calidad (específicamente oleorresina y Sólidos Solubles Totales) bajo las condiciones variables del Himalaya Noroccidental.

Metodología
El estudio evaluó 28 genotipos de chile, que comprenden 21 híbridos F1 y 7 líneas parentales (incluyendo una variedad de control, DKC-8), en tres entornos diversos en Himachal Pradesh, India: Nauni (E1), Dhaula Kuan (E2) y Bajaura (E3). Estas ubicaciones representaron diversas elevaciones (468–1300 m), texturas de suelo y condiciones climáticas (subtropical a templado subhúmedo). El experimento se llevó a cabo utilizando un Diseño de Bloques Completos al Azar (RCBD) con tres replicaciones.

Se registraron nueve rasgos: días a la 50% floración, expansión de la planta, ramas primarias por planta, longitud del fruto, ancho del fruto, rendimiento de frutos rojos maduros por planta, peso de 1000 semillas, contenido de oleorresina y Sólidos Solubles Totales (TSS).

Para analizar la estabilidad y el desempeño, el estudio empleó un conjunto integral de técnicas estadísticas multivariadas:

1. ANOVA Combinado (Pooled ANOVA): Para evaluar la significancia de los efectos genotípicos, ambientales y de GEI.
2. AMMI (Efectos Principales Aditivos e Interacción Multiplicativa): Para particionar la varianza de la GEI en ejes de componentes principales (IPCA) y visualizar las interacciones mediante biplots (AMMI1 y AMMI2).
3. Biplot GGE: Para visualizar patrones de "qué ganó dónde", identificar megaentornos y clasificar genotipos basados en el desempeño medio y la estabilidad respecto a un genotipo ideal.
4. Índices de Estabilidad: Cálculo de índices basados en AMMI (ASV, ASI, ASTAB, MASI, MASV) y el Índice de Selección de Genotipos (GSI).
5. WAASB y MTSI: Utilización del Promedio Ponderado de Puntuaciones Absolutas (WAASB) derivado de BLUPs y el Índice de Estabilidad Multitras (MTSI) para integrar el desempeño medio con la estabilidad a través de múltiples rasgos simultáneamente.

Resultos Clave

• Significancia de las Interacciones: El ANOVA combinado reveló efectos genotípicos y ambientales altamente significativos para todos los rasgos. La GEI fue significativa para cinco rasgos clave: expansión de la planta, rendimiento de fruto, peso de 1000 semillas, oleorresina y TSS, confirmando la necesidad de un análisis de estabilidad.
• Análisis AMMI: El modelo AMMI indicó que los efectos del genotipo contribuyeron con la mayor proporción (80%) a la variación en el rendimiento de fruto, seguido por la GEI (6.03%) y el ambiente (5.06%). Los biplots AMMI1 y AMMI2 identificaron genotipos con amplia adaptabilidad (bajos puntajes IPCA) frente a aquellos con adaptación específica. Los genotipos NHPCH1 (G8), NHPCH20 (G27), NHPCH16 (G23), NHPCH21 (G28) y NHPCH4 (G11) emergieron como los mejores desempeños.
• Biplot GGE: El análisis de "qué ganó dónde" agrupó los entornos en sectores, identificando genotipos ganadores específicos para cada ubicación. Para el rendimiento de fruto, G8 (NHPCH1) fue el ganador en Dhaula Kuan y Bajaura, mientras que G11 (NHPCH4) destacó en Nauni. La vista de clasificación identificó a G7, G28, G22, G27 y G6 como los genotipos más estables y de alto desempeño para el tiempo de floración, mientras que G11, G8, G23, G13 y G27 fueron los mejor clasificados para el rendimiento.
• Índices de Estabilidad: Basándose en los índices derivados de AMMI (ASV, MASV) y el GSI, los genotipos G23 y G27 fueron clasificados consistentemente como los más estables para el rendimiento de fruto.
• WAASB y MTSI: El análisis MTSI, utilizando una intensidad de selección del 15%, identificó con éxito genotipos superiores que equilibraron la alta productividad con la estabilidad. Los genotipos mejor clasificados fueron G27 (NHPCH20), G7 (DKC-8), G5 (Punjab Guchhedar) y G28 (NHPCH21).
  • Ganancias de Selección: El enfoque MTSI logró diferenciales de selección deseados (SD%) para 7 de los 9 rasgos (tasa de éxito del 77%), incluyendo expansión de la planta, ancho del fruto, número de ramas primarias por planta (NPBP), rendimiento de fruto por planta (FYPP), peso de 1000 semillas, oleorresina y TSS.
  • Agrupación de Rasgos: El análisis factorial agrupó los nueve rasgos en tres componentes: FA1 (relacionado con el rendimiento), FA2 (relacionado con la calidad: TSS y oleorresina) y FA3 (fenología).
  • Aspectos Destacados Específicos: NHPCH20 (G27) fue clasificado como superior para el contenido de oleorresina, mientras que Punjab Guchhedar (G5) fue identificado como superior para el TSS.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que la aplicación comparativa de AMMI, biplot GGE, WAASB y MTSI proporciona un marco más robusto para comprender la GEI y la estabilidad en el cultivo de chile que cualquier modelo único por sí solo.

• Integración Metodológica: El estudio demuestra que, si bien AMMI estructura eficazmente la GEI y GGE visualiza los patrones de desempeño, el enfoque MTSI ofrece una ventaja decisiva al integrar el desempeño medio y la estabilidad a través de múltiples rasgos agronómicos y de calidad en un solo criterio de selección.
• Recomendaciones de Fitomejoramiento: Los genotipos identificados, particularmente NHPCH20 (G27) y NHPCH16 (G23), se presentan como candidatos prometedores para el cultivo regional en el Himalaya Noroccidental. Estas líneas exhiben la combinación deseada de alto rendimiento, estabilidad y rasgos de calidad superior (oleorresina y TSS).
• Perspectiva Ambiental: El estudio destaca a Nauni y Dhaula Kuan como los entornos más descriptivos para evaluar la estabilidad del rendimiento, mientras que Bajaura mostró rendimientos promedio más bajos.
• Aplicación Práctica: Los genotipos seleccionados se proponen como valiosos recursos genéticos para el desarrollo de variedades futuras y como líneas parentales para criar cultivares de chile ampliamente adaptados, de alto rendimiento y resilientes, capaces de soportar las cambiantes condiciones climáticas.

Los autores concluyen que estos genotipos resilientes pueden considerarse para el cultivo comercial y la validación futura, ofreciendo una solución al compromiso entre el alto rendimiento y la estabilidad en entornos heterogéneos.