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: O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da inteligência computacional e de variáveis canônicas para estudos de diversidade genética entre genótipos de sorgo (Sorghum bicolor) biomassa. Os experimentos foram realizados no campo experimental da Embrapa Milho e Sorgo, nos municípios de Nova Porteirinha e Sete Lagoas, no estado de Minas Gerais, Brasil. Foram avaliadas as seguintes características: dias para a floração, altura das plantas, produção de biomassa fresca, biomassa seca total e produção de biomassa seca. O estudo da diversidade genética foi realizado por meio da análise de variáveis canônicas. Para o reconhecimento do padrão de organização da diversidade genética, utilizou-se o mapa auto-organizável de Kohonen. O uso de variáveis canônicas e o mapa auto-organizável foram eficientes no estudo de diversidade genética. A utilização de inteligência computacional com mapa auto-organizável é promissora e eficiente para estudos de diversidade genética entre genótipos de sorgo biomassa.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the potential of computational intelligence and canonical variables for studies on the genetic diversity between biomass sorghum (Sorghum bicolor) genotypes. The experiments were carried out in the experimental field of Embrapa Milho e Sorgo, in the municipalities of Nova Porteirinha and Sete Lagoas, in the state of Minas Gerais, Brazil. The following traits were evaluated: days to flowering, plant height, fresh biomass yield, total dry biomass, and dry biomass yield. The study of genetic diversity was performed through the analysis of canonical variables. For the recognition of the organization pattern of genetic diversity, Kohonen’s self-organizing map was used. The use of canonical variables and a self-organizing map were efficient for the study of genetic diversity. The application of computational intelligence using a self-organized map is promising and efficient for studies on the genetic diversity between biomass sorghum genotypes.

Abstract In breeding of sweet sorghum hybrids, non-additive genetic effects are important in phenotypic expression of the traits of interest. The aim of this study was to evaluate the general combining ability (GCA) of sweet sorghum lines and the specific combining ability (SCA) of the hybrids for agronomic and technological traits. Five fertility restorer lines, four male-sterile lines, and their hybrids from partial diallel crosses were evaluated in experiments laid out in a 5 x 6 triple rectangular lattice design in the municipalities of Lavras, MG and Sete Lagoas, MG, Brazil. Diallel analysis was performed using the Griffing model adapted to partial diallel crosses. There was a significant effect of GCA and SCA for most of the traits evaluated, indicating the participation of additive or dominant genes in inheritance. The restorer lines CMSX508, BRS 511, CMSXS643, and CMSXS646 show potential for use as parents in sorghum breeding programs.

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.

RESUMO. Os solos do cerrado são caracterizados por apresentarem elevada acidez e alumínio solúvel em níveis tóxicos para as plantas, o que assume um papel de fator limitante ao aumento da produtividade destas culturas. A toxidez causada pelo alumínio afeta o desenvolvimento das plantas e em particular, inibe o crescimento das raízes e a absorção de água e nutrientes pela planta. Com o presente trabalho objetivou-se fenotipar híbridos de sorgo granífero quanto à tolerância ou susceptibilidade ao alumínio tóxico. O estudo foi realizado em câmara de crescimento na Embrapa Milho e Sorgo, entre os dias 04/04 a 30/05/2014. Foi realizado um experimento em solução nutritiva testando-se dois níveis de Al (0 e 27 µM), em 18 híbridos de sorgo, utilizando delineamento de blocos ao acaso, com duas repetições. Como testemunhas foram utilizadas as linhagens ATF 13B (suscetível) e ATF 14B (Tolerante). Com base nos caracteres avaliados: crescimento líquido de raiz após 120 horas, crescimento líquido de raiz após 168 horas e o crescimento relativo de raiz seminal após 168 horas foi possível distinguir os híbridos tolerantes dos suscetíveis. Os híbridos BRS 310 e BRS 373 apresentaram tolerância significativa, com redução no crescimento abaixo de 30% quando submetidos ao estresse de alumínio. O híbrido BRS 330 foi classificado em grupo intermediário com redução de tamanho de raiz em torno de 50%. Todos os outros híbridos foram suscetíveis com reduções de crescimento de raiz muito afetado pelo alumínio.

ABSTRACT. Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) is one of the most important cereal crops in the world. In Brazil, the acreage of grain sorghum during off-season is quite expansive. Most of this area is the Cerrado, a Brazilian biome that is similar to a Savannah and is characterized by high acidity and soluble aluminum at toxic levels for plants. The aluminum acts as a limiting factor in achieving high yields. The purpose of this work was to phenotype sorghum hybrids for aluminum tolerance. Eighteen hybrids were evaluated in a nutrient solution containing {0} or {27} µM Al3+. The work was carried out in a growth chamber at the Embrapa Maize and Sorghum, from April 4 to May 30, 2014. The lines ATF 13B (susceptible) and ATF 14B (tolerant) were used as check cultivars. Based on the Net Root Growth after 120 hours (NRG120), Net Root Growth (NRG168) after 168 hours and Relative Net Root Growth after 168 hours (RNRG168), it was possible to distinguish tolerant hybrids from susceptible ones. The high aluminum saturation reduced root growth by 70%. The hybrids BRS 310 and BRS 373 were tolerant to aluminum stress under nutrient solution. The hybrid BRS 330 was clustered in an intermediate group, with an approximately 50% root growth reduction. The other hybrids were susceptible with significant root reduction.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi comparar ganhos genéticos obtidos por diferentes índices de seleção aplicados a múltiplos caracteres agronômicos de sorgo-sacarino (Sorghum bicolor). Foram feitas avaliações de 189 progênies F5 e sete testemunhas, em delineamento de blocos incompletos, com três repetições. Mensuraram-se os caracteres produtividade de matéria verde, teor de sólidos solúveis totais, extração de caldo, teor de sacarose no caldo e sólidos solúveis totais por hectare. Analisaram-se os índices de soma de postos de Mulamba e Mock (ou índice de ranks), da soma dos valores padronizados (ou índice Z), índice padronizado pela média e índice padronizado pela média modificado. As correlações e as percentagens de coincidência na seleção das progênies foram elevadas entre o índice Z, o índice padronizado pela média e o índice padronizado pela média modificado. Entre os índices de seleção testados, o de soma de postos de Mulamba e Mock foi o menos eficiente. A seleção simultânea de progênies de sorgo-sacarino permite ganhos genéticos expressivos para todos os caracteres mensurados.

Abstract: The objective of this work was to compare the genetic gains obtained by different selection indices applied to various agronomic traits of sweet sorghum (Sorghum bicolor). Evaluations were carried out for 189 F5 progenies and seven controls, in an incomplete block design, with three replicates. The measured traits were green matter yield, content of total soluble solids, juice extraction, sucrose content in juice, and total soluble solids per hectare. The rank summation index of Mulamba and Mock (or index of ranks), standardized value summation index (or Z index), standardized by the mean index, and the modified standardized by the mean index were analyzed. The correlations and coincidence percentages in the progeny selections were high between the Z index, the standardized by the mean index, and the modified standardized by the mean index. Among the tested selection indices, the rank summation index of Mulamba and Mock was the less efficient. The simultaneous selection of sweet sorghum progenies allows expressive genetic gains for all measured traits.

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 estimar a capacidade combinatória de 58 linhagens parentais de sorgo previamente selecionadas para tolerância ao Alumínio (Al). Cento e sessenta e cinco híbridos obtidos a partir do cruzamento destas linhagens foram avaliados em três níveis de saturação de Al. A saturação de Al reduziu a altura das plantas de sorgo, mas não alterou a data de florescimento dos híbridos. A Capacidade Geral de Combinação (CGC) das linhagens fêmeas foi significativa para todas as características. A CGC dos machos foi significativa somente para altura de plantas. A Capacidade Específica de Combinação (CEC) foi significativa somente para dias para florescimento. As linhagens com maior CGC para produção de grãos foram F7, F14, F17, F20, F21, F24, F29, F31, F41, F42, F48, F51, F54, e F55, sendo que F29, F48 e F51 também contribuíram para reduzir a data de florescimento dos híbridos. M2 foi a melhor linhagem-macho.

The purpose of this study was to estimate combining ability of 58 sorghum lines previously selected for Aluminum (Al) tolerance. One hundred sixty-five hybrids were evaluated at three levels of Al saturation (0%, 20% and 50%) at the same season. General Combining Ability (GCA) effects were significant for female lines for all three traits. GCA effects for male lines were significant only for plant height. Specific Combining Ability (SCA) effects were significant only for flowering time. The ratio GCA to SCA was greater than the unity, indicating the prevalence of additive effects for the control of Al tolerance. F7, F14, F17, F20, F21, F24, F29, F31, F41, F42, F48, F51, F54 and F55 lines contributed to increase yield, while F29, F48 and F51 also contributed to reduce flowering time. M2 was the best male line since it contributed to increase yield and plant height, and to reduce flowering time.

O objetivo do presente estudo foi avaliar a adaptabilidade e estabilidade fenotípica de 25 cultivares de sorgo sacarino da Embrapa Milho e Sorgo. Os experimentos foram conduzidos em cinco ambientes, três no Estado de Minas Gerais e os demais nas cidades de Sinop - MT e Pelotas - RS, no delineamento em blocos ao acaso, com três repetições. Foram avaliados a produção de biomassa fresca (PBF) e o teor de sólidos solúveis totais (SST) do caldo. Na análise de variância conjunta, a interação genótipos com ambientes foi significativa para os dois caracteres avaliados. Para análise da adaptabilidade e estabilidade, utilizou-se o método de Annicchiarico. Os genótipos CMSXS634, BRS506 e CMSXS646 foram os mais adaptados e estáveis para PBF e SST concomitantemente, sendo CMSXS634 mais adaptado a ambientes favoráveis e CMSXS646 a ambientes desfavoráveis.

The objective of this study was to evaluate the phenotypic stability and adaptability of 25 sweet sorghum cultivars of Embrapa Maize and Sorghum. The experiments were conducted in five Brazilian environments, three in the state of Minas Gerais, and the others in Sinop, Mato Grosso and Pelotas, Rio Grande do Sul. Fresh biomass yield (FBY), and total soluble solids (TSS) of the juice were evaluated in a randomized complete block design with three replications. Analysis of variance showed significant genotype by environment interaction for both traits. According to the Annicchiarico methodology analysis, genotypes CMSXS634, BRS506, and CMSXS646 were the most stable and adapted for FBY and TSS concomitantly; CMSXS634 being more adapted to favorable environments and CMSXS646 being more adapted to unfavorable environments.

Objetivou-se caracterizar 22 linhagens tropicais de milho, de diferentes origens genéticas, quanto à disponibilidade de Zn e de Fe, por meio das razões molares ácido fítico/Zn e ácido fítico/Fe. Os teores de Zn e Fe foram determinados por espectrofotometria de absorção atômica e os de P por colorimetria. Três métodos de triagem para análise dos teores de ácido fítico (AF) foram testados e um, baseado na reação com 2,2'-bipiridina, foi selecionado. Observou-se variabilidade significativa nos teores de Zn (17,5 a 42 mg.kg-1), Fe (12,2 a 36,7 mg.kg-1), P (230 a 400 mg.100 g-1), AF (484 a 1056 mg.100 g-1), P fítico (140 a 293 mg.100 g-1), P disponível(43.5 to 199.5 mg.100 g-1) e na relação P disponível/ P total e razões molares AF/Zn (18,0 a 43,5) e AF/Fe (16,3 a 45,5). As linhagens 560977, 560978 e 560982 mostraram maior disponibilidade de Zn e as linhagens 560975, 560977, 561010 e 561011 apresentaram o melhor resultado de disponibilidade de Fe. As linhagens 560975, 560977 e 560978 também mostraram melhor relação P disponível/ P total. Assim, as linhagens 560975, 560977 e 560978 foram consideradas com potencial para desenvolvimento de cultivares de milho com alta disponibilidade de Fe e/ou Zn.

The aim of this study was to characterize the Zn and Fe availability by phytic acid/Zn and phytic acid/Fe molar ratios, in 22 tropical maize inbred lines with different genetic backgrounds. The Zn and Fe levels were determined by atomic absorption spectrophotometry and the P through colorimetry method. Three screening methods for phytic acid (Phy) analysis were tested and one, based on the 2,2'-bipyridine reaction, was select. There was significant variability in the contents of zinc (17.5 to 42 mg.kg-1), iron (12.2 to 36.7 mg.kg-1), phosphorus (230 to 400 mg.100 g-1), phytic acid (484 to 1056 mg.100 g-1), phytic acid P (140 to 293 mg.100 g-1) and available-P (43.5 to 199.5 mg.100 g-1), and in the available-P/total-P ratio (0.14 to 0.50), Phy/Zn (18.0 to 43.5) and Phy/Fe (16.3 to 45.5) molar ratios. Lines 560977, 560978 and 560982 had greater availability of Zn and lines 560975, 560977, 561010 and 5610111 showed better Fe availability. Lines 560975, 560977 and 560978 also showed better available-P/total-P ratio. Thus, the lines 560975, 560977 and 560978 were considered to have the potential for the development of cultivars of maize with high availability of Fe and/or Zn.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar e avaliar a variabilidade quanto ao teor e perfil de carotenoides nos grãos de 134 genótipos de milho (Zea mays), com vistas à utilização em programas de biofortificação. Os materiais foram provenientes dos campos experimentais e do Banco Ativo de Germoplasma da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG. São cultivares e híbridos comerciais, linhagens-elite e outros acessos escolhidos com base na coloração amarelo-alaranjada do endosperma. A quantificação do teor de carotenoides totais, carotenos e xantofilas mono-hidroxilada e di-hidroxilada dos grãos foi realizada por método cromatográfico-espectrofotométrico. As médias encontradas nos grãos foram 22,34µ gg-1 de carotenoides totais, 2,55µ gg-1 de carotenos, 3,86µ gg-1 de xantofilas mono-hidroxiladas e 15,93µ gg-1 de xantofilas di-hidroxiladas. Os genótipos foram agrupados em 18 grupos pelo método de Tocher. O germoplasma da Embrapa possui potencial para ser usado em programas de desenvolvimento de linhagens de milho biofortificadas, quanto ao total de carotenoides pró-vitamina A.

The objective of this work was to characterize 134 maize (Zea mays) genotypes, for carotenoids content and build a genetic profile to facilitate future breeding to increase grain nutritional value (biofortification). Seeds came from experimental fields and from the Banco Ativo de Germoplasma of Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG, Brazil. The genotypes were co mmercial hybrids, varieties, and inbred lines developed by the Embrapa biofortification program and other accessions, chosen for their yellow-orange endosperm color. Total grain carotenoids, carotenes, xanthophylls (monohydroxylates and dihydroxylates) were determined by chromatographic-spectrophotometric methods. The detected averages were: 22.34µ gg-1 for total carotenoids, 2.55µ gg-1 for carotenes, 3.86µ gg-1 for monohydroxylated xanthophylls, and 15.93µ gg-1 for dihydroxylated xanthophylls. The genotypes variability was divided into 18 groups by the method of Tocher. The Embrapa germplasm has variability and potential for development of maize lines biofortified for total of provitamin A carotenoids.