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El sistema milpa genera y mantiene la mayor proporción de la diversidad de maíz en México, y particularmente en la región Mixteca oaxaqueña este proceso ocurre desde la época precolombina. Con el objetivo de evaluar la variación fenotípica del maíz mixteco, se hizo una colecta y caracterización de 100 muestras poblacionales de maíz de 14 municipios del distrito de Tlaxiaco, Oaxaca. Las muestras se sembraron bajo un diseño de látice simple con dos repeticiones en el ciclo verano-otoño 2008. La descripción morfológica se realizó con base en 18 caracteres más el rendimiento de grano. El análisis de varianza detectó diferencias significativas entre colectas para todas las variables, excepto para número de ramas secundarias de la espiga y diámetro del raquis del olote. El análisis de componentes principales mostró que la variación morfológica evaluada presentó un patrón altitudinal de acuerdo con el origen de colecta. La altura de mazorca y planta, longitud y número de ramas de la espiga, días a floración femenina, longitud y número de hileras de la mazorca explicaron la mayor proporción de la variabilidad morfológica. Se determinaron nueve grupos fenotípicos mediante el análisis de conglomerados, denominados como raza Mixteco, raza Chalqueño y siete complejos raciales integrados por expresiones fenotípicas de las razas Chalqueño, Cónico, Mixteco y Pepitilla. Las colectas mostraron una alta variación morfológica y en rendimiento, y se diferenciaron las razas Chalqueño y Mixteco, y siete complejos raciales. Durante la evaluación se observaron poblaciones con características de mazorca semejantes a las descritas para las razas Bolita, Serrano Mixe y Ancho.