ABSTRACT: Sorghum breeding programs are based predominantly on developing homozygous lines to produce single cross hybrids, frequently with relatively narrow genetic bases. The adoption of complementary strategies, such as genetic diversity study, enables a broader vision of the genetic structure of the breeding germplasm. The purpose of this study was to evaluate the genetic diversity of sorghum breeding lines using structure analysis, principal components (PC) and clustering analyses. A total of 160 sorghum lines were genotyped with 29,649 SNP markers generated by genotyping-by-sequencing (GBS). The PC and clustering analyses consistently divided the R (restorer) and B (maintainer) lines based on their pedigree, generating four groups. Thirty-two B and 21 R lines were used to generate 121 single-cross hybrids, whose performances were compared based on the diversity clustering of each parental line. The genetic divergence of B and R lines indicated a potential for increasing heterotic response in the development of hybrids. The genetic distance was correlated to heterosis, allowing for the use of markers to create heterotic groups in sorghum.

RESUMO A presença de alumínio (Al3+) em solos ácidos é uma das principais causas da baixa produtividade das culturas, pois inibe o crescimento das raízes, afetando a absorção de nutrientes e água pela planta. Uma abordagem para o cultivo em áreas com alta saturação por Al3+ é a utilização de cultivares tolerantes. Objetivou-se avaliar híbridos comerciais de sorgo granífero em solos com baixa e alta saturação por Al3+, a fim de selecionar cultivares com alta produtividade de grãos, mesmo quando expostas a estresse abiótico. Avaliaram-se 20 híbridos, quanto às características de florescimento, altura de plantas e produtividade de grãos. As três características foram prejudicadas pelo Al3+, sendo a produtividade de grãos a mais afetada. Apesar de a interação genótipos x ambientes ser significativa para produtividade de grãos, foi possível selecionar híbridos com produtividade acima da média em ambos os ambientes. Os híbridos BRS373, 50A50, AS4639, DKB540, AS4625, A9721R, 1167092, DKB550, 1G282 e AG1040 apresentaram alta produtividade nas condições de baixa e alta saturação por Al3+.

ABSTRACT The presence of aluminum (Al3+) in acidic soils is one of the main causes of low crop yield, since it inhibits the root growth, thus affecting the nutrients and water uptake by plants. An approach to grow crops in areas with high Al3+ saturation is the use of tolerant cultivars. This study aimed to evaluate commercial sorghum hybrids in soils with low and high aluminum saturation, in order to select cultivars with high grain yield, even when exposed to abiotic stress. Twenty hybrids were evaluated for characteristics such as plant flowering, plant height and grain yield. All three traits were significantly affected by Al3+, being grain yield the most affected one. Despite the significant genotypes x environments interaction for grain yield, it was possible to select hybrids with yield above the national average in both environments. The hybrids BRS373, 50A50, AS4639, DKB540, AS4625, A9721R, 1167092, DKB550, 1G282 and AG1040 showed a high yield under low and high Al-saturation conditions.

O objetivo deste trabalho foi selecionar linhagens de sorgo simultaneamente responsivas ao fósforo e com elevada eficiência produtiva quanto a esse nutriente. Foram avaliadas 36 linhagens endogâmicas, em delineamento de blocos ao acaso, com duas repetições. Os caracteres usados para avaliação da eficiência produtiva foram produtividade média e eficiências de absorção, de utilização e de uso de fósforo, com e sem adubação fosfatada. Para análise da responsividade ao nutriente, foram avaliados caracteres de produtividade relativa e de eficiências de recuperação aparente, fisiológica e agronômica. Há variabilidade genética entre as linhagens quanto às eficiências de absorção, de utilização e de uso do fósforo, e quanto à responsividade ao nutriente, o que sugere a possibilidade de produção de híbridos destinados a nichos de mercado diferentes. As linhagens mais responsivas foram P9401, BR007B, BR008B, SC414-12E e SC566, e as mais eficientes, sob baixa disponibilidade de fósforo, foram ATF40B, SC566, BR005R, CMSXS225 e BR012 (R6). As linhagens ATF40B, ATF54 (f61), ATF54 (f596), QL3 e SC566 apresentaram melhor desempenho simultâneo das diferentes eficiências avaliadas e da responsividade ao fósforo. Apenas a avaliação do caráter produtividade, sob diferentes disponibilidades de fósforo, já permite identificar linhagens eficientes e responsivas ao fósforo.

The objective of this work was to select sorghum lines simultaneously responsive to phosphorus fertilization and with high productive efficiency regarding this nutrient. Thirty six sorghum inbred lines were evaluated in a randomized complete block design, with two replicates. The traits used to evaluate the productive efficiency were average yield and efficiencies of absorption, utilization, and use of phosphorus, with and without phosphorus fertilization. For the analysis of the responsivity to the nutrient, the evaluated traits were relative yield and apparent recovery, physiological, and agronomic efficiencies. The lines were genetically divergent as to the efficiencies of absorption, utilization, and use of phosphorus, and to the responsivity to the nutrient, suggesting the possibility of producing hybrids destined to different market niches. The most responsive lines were P9401, BR007B, BR008B, SC414-12E, and SC566, and the most efficient ones under low phosphorus availability were ATF40B, SC566, BR005R, CMSXS225, and BR012 (R6). The ATF40B, ATF54 (f61), ATF54 (f596), QL3, and SC566 lines showed better simultaneous performance for the different evaluated efficiencies and for the responsivity to phosphorus. The evaluation of productivity alone, under different phosphorus availabilities, already makes it possible to identify efficient and responsive lines to phosphorus.

O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de crescimento radicular de 75 genótipos de cereais de inverno em cultivo hidropônico, em diferentes concentrações de alumínio, avaliar a relação entre o grau de tolerância/sensibilidade, em solução hidropônica, e a resistência/suscetibilidade ao crestamento em campo. Os cereais cevada, triticale, centeio, trigo e Aegilops tauschii foram avaliados em hidroponia, com concentrações de Al3+ que variaram entre 0,5 (cevada), 2 e 6 (triticale), 6 e 10 (centeio) e 2 mg L-1 (trigo e Ae. tauschii). Os delineamentos experimentais foram inteiramente casualizados. Em campo, foram avaliados os mesmos genótipos, exceto Ae. tauschii, em solo com pH 4,4 e 4,85, corrigido a 1/2 e 1/4 do índice SMP. Utilizou-se uma escala de notas com variação de escores de 0,5 (altamente resistente) a 5 (altamente suscetível). Foi observada elevada relação entre a tolerância ao alumínio em hidroponia e a resistência ao crestamento em campo. A seleção de cereais em meio hidropônico pode ser considerada eficiente como ferramenta de apoio aos programas de melhoramento genético para essa característica.

The objective of this work was to determine the root growth capacity of 75 genotypes of small graine cereals in hydroponic culture under different aluminum concentrations, and to assess the relationship betwen the level of tolerance/sensitivity in hydroponic solution and the resistance/susceptibility index in the field. Barley, triticale, rye, wheat and Aegilops tauschii were evaluated in hydroponics, with Al3+ concentrations that varied between 0.5 (barley), 2 and 6 (triticale), 6 and 10 (rye) and 2 mg L-1 (wheat and Ae. tauschii). The experiments' designs were completely randomized. In the field trial, the same genotypes were assessed, except for Ae. tauschii, in soil with pH 4.4 and 4.85 adjusted to 1/2 and 1/4 of the SMP index. A score scale ranging from 0.5 (highly resistant) to 5 (highly susceptible) was used. A strong relationship between aluminum tolerance in hydroponics and resistance to blight in the field was observed. Cereals selection in hydroponic medium can be considered an efficient tool to support breeding programs for this characteristic.