Abstract The barley HvAACT1 gene codes for a citrate transporter associated with tolerance to acidic soil. In this report, we describe a single nucleotide polymorphism (SNP) in the HvAACT1 coding region that was detected as T-1,198 (in genotypes with lower root growth on acidic soil) or G-1,198 (greater root growth) and resulted in a single amino acid change (L/V-172). Molecular dynamic analysis predicted that HvAACT1 proteins with L or V-172 were stable, although the substitution led to structural changes within the protein. To evaluate the effect of the SNP on tolerance to acidic soil, barley accessions were separated into haplotypes based on the presence of a 1 kb insertion in the HvAACT1 promoter and a 21 bp insertion/deletion. These markers and the SNP-1,198 allowed the identification of five haplotypes. Short-term soil experiments showed no difference in root growth for most of the accessions containing the 21 bp insertion and T or G-1,198. In contrast, genotypes showing both the 21 bp deletion and G-1,198, with one of them having the 1 kb insertion, showed greater root growth. These results indicate that the SNP was not advantageous or deleterious when genotypes from the same haplotype were compared. The occurrence of the SNP was highly correlated with the 21 bp insertion/deletion that, together with the 1 kb insertion, explained most of the barley tolerance to acidic soil.

Abstract Barley is a major cereal grown widely and used in several food products, beverage production and animal fodder. Genetic diversity is a key component in breeding programs. We have analyzed the genetic diversity of barley accessions using microsatellite markers. The accessions were composed of wild and domesticated barley representing genotypes from six countries and three breeding programs in Brazil. A total of 280 alleles were detected, 36 unique to Brazilian barley. The marker Bmag120 showed the greatest polymorphism information content (PIC), with the highest mean value found on chromosome three, and the lowest on chromosomes four and six. The wild accessions presented the highest diversity followed by the foreign genotypes. Genetic analysis was performed using Principal Coordinates Analysis, UPGMA clustering, and Bayesian clustering analysis implemented in Structure. All results obtained by the different methods were similar. Loss of genetic diversity has occurred in Brazilian genotypes. The number of alleles detected in genotypes released in 1980s was higher, whereas most of the cultivars released thereafter showed lower PIC and clustered in separate subgroups from the older cultivars. The use of a more diverse panel of genotypes should be considered in order to exploit novel alleles in Brazilian barley breeding programs.

Barley BRS Sampa is a late heading, dwarf two-rowed malting barley cultivar released for irrigated production in Brazil. It combines high yield and kernel plumpness, disease and lodging resistance with malting quality. It is adapted to all major irrigated production regions of Brazil.

Populações duplo-haplóides apresentam especial vantagem para análises genéticas, uma vez que a informação que elas oferecem pode ser maximizada, devido ao fato que todos os locos encontram-se em homozigose. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de duas populações duplo-haplóides (DHs) de cevada (Hordeum vulgare ssp. vulgare L.) segregantes para a atividade das enzimas (1-3, 1-4)-β-glucanases, através da técnica de cultura de anteras. Foram realizados dois cruzamentos com cultivares contrastantes para esta característica. As cultivares parentais selecionadas foram 'MN 698' e 'CEV 97047', para o desenvolvimento da população "malte verde" (MV), e 'Embrapa 127' e 'CEV 96025' para o desenvolvimento da população "malte seco" (MS). Foram cultivadas 10.734 anteras da população MS e 4.139 anteras da população MV. A população MV produziu 50% mais plântulas verdes quando comparada à população MS, refletindo a importância do genótipo na resposta à cultura de anteras e na regeneração. A maioria das plantas adultas duplo-haplóides foi obtida através da duplicação espontânea in vitro do genoma haplóide, ocorrendo em 66% das plantas da população MS e 76% das plantas da população MV. Também foram observadas, em menor frequência, plantas haplóides, triplóides e tetraplóides. Através da técnica de cultura de anteras, foram desenvolvidas 204 linhagens duplo-haplóides, das quais 72 linhagens são da população "malte seco" e 132 linhagens são da população "malte verde". Este material constitui um importante germoplasma para o melhoramento genético da cevada.

Doubled haploid populations offer special advantages in genetic analyses, since the information they provide may be maximized due to the fact that all loci are homozygous. The aim of this study was to develop two barley (Hordeum vulgare ssp.vulgare L.) doubled-haploid (DHs) populations segregating to (1-3, 1-4)-β-glucanases activity, utilizing the anther culture protocol. Two crosses were performed with contrasting cultivars to (1-3, 1-4)-β-glucanases activity. Parental cultivars used were 'MN 698' and 'CEV 97047' for the development of 'green malt' population (MV) and Embrapa 127 and 'CEV 96025' for the development of "dry malt" population (MS). For the MS and MV populations, 10,734 and 4,139 anthers were cultured, respectively. MV population produced 50% more green seedlings as compared to MS population, which reflects the importance of genotype to the culturing of anthers and to regeneration. Most doubled-haploid adult plants were obtained by in vitro spontaneous duplication of the haploid genome, which occurred in 66% of plants from the MS population and 76% of plants from the MV population. Haploid, triploid and tetraploid individuals were also observed, though at low frequencies. The anther culture protocol afforded to develop 204 double-haploid lineages, of which 72 were generated by the 'dry malt' population and 132 from the "green malt" population. This material should be considered as important germplasm for barley genetic improvement.

O experimento foi conduzido para avaliar o rendimento e valor nutritivo da forragem precoce, da silagem e dos grãos do rebrote de 14 genótipos de seis espécies de cereais de inverno. O experimento foi em blocos ao acaso, com três repetições, de modo que as parcelas foram constituídas de sete linhas de 5,0 m de comprimento espaçadas 0,2 m. A semeadura foi realizada em abril, nos três anos de estudo, e a adubação seguiu recomendação das culturas. No perfilhamento e após o corte, foi aplicada ureia na dose de 22,5 kg N/ha. Quando as plantas atingiam 30 cm de altura, cada parcela foi cortada a 7,0 cm de altura do solo, para estimar o rendimento de forragem por genótipo. Metade da área de rebrote foi destinada à ensilagem e metade à produção de grãos. O corte para silagem foi realizado quando as plantas estavam no estádio de grão em massa mole, de 30 a 35% de MS. As análises do valor nutritivo foram realizadas pelo método de refletância do infravermelho proximal (NIRS). Centeio BRS Serrano é superior para rendimento de forragem verde, silagem, total de forragem (forragem verde + silagem) e rendimento de grãos do rebrote, entretanto, para rendimento de grãos, esse genótipo é similar ao trigo BRS 277, aos triticales BRS 148 e BRS 203, à aveia UPF 18 e ao centeio BR 1. É possível obter forragem precoce com cultivares de centeio, trigo, cevada e triticale em quantidade no mínimo semelhante à obtida com pastagem de aveia-preta. O triticale Embrapa 53 e a aveia UPF 18 produzem forragem verde mais digestível, mas as silagens têm digestibilidade similar à de cevada.

This study was carried out to evaluate 14 genotypes of six winter species for yield and nutritive value of early forage and silage or regrowth grain. The experiment was in a randomized complete block design with three replications, so that the plots consisted of seven 5.0 m-long rows spaced at 0.2 m. The seeding date was April in the three study years and fertilization followed the recommendations for the crops. During the tillering period and after cutting, urea was applied at the rate of 22.5 kg N/ha. Each plot was cut at a height of 7.0 cm from the soil to estimate the forage yield per genotype, when plants reached 30 cm height. Half the regrowth of each plot was used for silage and half for grain. Harvesting for silage was at the dough stage, from 30 to 35% DM. Nutritive value analyses were made using the near infrared spectroscopy (NIRS) technique. Rye BRS Serrano was superior for green forage, silage, and total forage yield (green forage + silage) and regrowth grain yield. However, for grain yield, BRS Serrano rye was similar to BRS 277 wheat, BRS 148 and BRS 203 triticales, UPF 18 oats, and BR 1 rye. It is possible to obtain early forage using genotypes of rye, wheat, barley, and triticale, producing equivalent forage yields to those obtained with black oats pasture. Embrapa 53 triticale and UPF 18 oats yielded more digestible green forage, but the silages had digestibility similar to barley silage.

Os objetivos deste estudo foram determinar os mecanismos da tolerância à deficiência de P em genótipos de trigo contrastantes e avaliar a associação desses mecanismos à expressão diferenciada de genes. Foram avaliadas plântulas das cultivares de trigo Toropi (tolerante à deficiência de P) e Anahuac (sensível). As plântulas foram cultivadas em hidroponia, na ausência ou presença (1,0 mmol L-1) de P, durante três períodos de tempo: 24, 120 e 240 horas. Os teores de fosfato livre (Pi) e P total foram medidos na parte aérea e nas raízes. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com três repetições, cada uma formada por dez plantas. Foi avaliada a expressão relativa dos genes que codificam o transportador de malato TaALMT1 e o fator de transcrição PTF1. Períodos de deficiência de P superiores a dez dias aumentaram a expressão de TaALMT1 somente em 'Toropi'. A expressão de PTF1 foi induzida em ambos os genótipos no início da deficiência, porém manteve-se significativa após dez dias somente em 'Toropi'. A concentração de Pi livre na parte aérea em 'Toropi' foi independente da disponibilidade de P; sob limitação, 'Toropi' favoreceu a manutenção da concentração de Pi na parte aérea. A tolerância à deficiência de P em 'Toropi' nos estádios iniciais de crescimento é devida principalmente à sua capacidade de manter constante a concentração de Pi na parte aérea.

The objectives of this study were to determine low-P tolerance mechanisms in contrasting wheat genotypes and to evaluate the association of these mechanisms to differential gene expression. Wheat seedlings of cultivars Toropi (tolerant to low-P availability) and Anahuac (sensitive) were evaluated. Seedlings were hydroponically grown in the absence or presence of P (1.0 mmol L-1) during three different time periods: 24, 120 and 240 hours. Free phosphate (Pi) and total P contents were measured in shoots and roots. The experiment's design was in randomized blocks with three replicates, each formed by ten plants. The relative expression of genes encoding the malate transporter TaALMT1 and the transcription factor PTF1 was evaluated. Phosphorus starvation beyond ten days increased the expression of TaALMT1 only in 'Toropi'. PTF1's expression was early induced in both genotypes under P starvation, but remained significant after ten days only in 'Toropi'. Shoot Pi concentration in 'Toropi' was independent from P availability; under starvation, 'Toropi' favored the maintenance of shoot Pi concentration. The low-P tolerance of Toropi cultivar at initial growth stages is mainly due to its ability to maintain constant the Pi shoot level.

BRS Deméter é uma cultivar de cevada dística (duas fileiras de grãos) de ampla adaptação, sob irrigação, ao Cerrado do Brasil Central. Apresenta potencial produtivo de grãos acima de 5.000 kg ha-1, estabilidade de produção e alta qualidade industrial malte-cervejeira. A cultivar atende às demandas do produtor por rendimento competitivo e às da indústria malteira por alta qualidade cervejeira.

BRS Deméter is a spring, two-rowed barley, widely adapted to irrigated areas of the savanna, in Central Brazil. It presents production stability and high malting quality, with yield potential above 5,000 kg ha-1. It fulfills both the farmer and malting industry expectations regarding competitive yield and brewing quality.

A obtenção, na cevada, de plantas haplóides in vitro e a posterior duplicação natural ou artificial do genoma permitem alcançar a homozigose completa, em uma geração. A eficiência da haplodiploidização pela cultura de anteras é variável entre os genótipos. Foi avaliada a resposta androgenética através da formação de pró-embrióides e da regeneração de plântulas verdes em nove cultivares do programa de melhoramento de cevada da Embrapa Trigo, em anteras cultivadas in vitro. A cultivar "BR2" apresentou maior média de pró-embrióides (104/antera), enquanto "MN698" mostrou a maior média de plântulas verdes (0,41/antera). Houve variação significativa entre os valores médios dos genótipos em relação à formação de pró-embrióides e à regeneração de plântulas verdes, indicando a possibilidade de seleção para combinar a capacidade androgenética com boas características agronômicas.

The development of in vitro haploid plants followed by spontaneous or induced genome duplication allows to achieve, in one generation, the recovery of total homozygosis. The efficiency of the haplodiploidization process through in vitro anther culture of barley is variable among genotypes. This study was aimed at determining the androgenetic response of nine barley genotypes from the breeding program of Embrapa Trigo, analysing proembryoid development and green plantlets regeneration in anthers cultivated in vitro. Cultivar 'BR2' presented the highest average of proembryoids (104/anther) and 'MN698' presented the highest average of green plantlets (0,41/anther). There was a significant variation among the average values of barley genotypes for embryo formation and green plantlets regeneration, making possible the selection to combine androgenetic capacity and good agronomic traits.

O objetivo deste trabalho foi determinar a composição de nutrientes de grãos de diferentes cultivares de cevada, na forma integral e descascada, e classificá-los em grupos com características nutricionais distintas. Foram utilizadas amostras de 17 cultivares, da Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, da safra de 2005. As determinações químicas foram realizadas de acordo com os métodos de análise oficial da AOAC Internacional. Foram observadas diferenças significativas entre grãos integrais de cultivares para proteína bruta, cinzas, extrato etéreo, fibra total e carboidratos não-fibrosos, porém, os teores de fibra insolúvel e fibra solúvel não diferiram. Em grãos descascados, foram observadas diferenças em todos os parâmetros analisados. Com exceção da fração de carboidratos não-fibrosos, o processo de descascamento promoveu redução em todas as frações avaliadas, em especial nos teores de fibra total e fibra insolúvel. Diferenças na composição bromatológica ocorreram devido à variabilidade genética das cultivares e ao descascamento.

The objective of this work was to determine the chemical composition of different covered and hulness barley cultivars grains and to classify them according to distinctive nutritional groups. Seventeen cultivars from 2005 crop of Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, Brazil, were utilized. The chemical determinations were based on Official Methods of Analysis of the AOAC International. Significative differences between integral cultivars in relation to crude protein, ash, ether extract, total fiber and non-fibrous carbohydrate were observed, however, there were no differences for fiber content and soluble fiber. In the hulness grain, differences were observed. The non-fibrous carbohydrate was an exception and, in this case, the hull's process promoted the fraction's reduction, specially in the total fiber and insoluble fiber content. Variation in the bromatological composition occurs because of the genetic variability of cultivars and due to the hulness.

A cevada MN 716, lançada em 2004, é uma das cultivares recomendadas para cultivo com maior estabilidade de produção. Nos anos em que participou do ensaio para determinação de seu valor de cultivo e uso, apresentou excelente produtividade de grãos, com média superior a 3.000 kg ha-1, e desempenho equilibrado quanto à qualidade, com destaque para seu teor de beta-glucanas e índice enzimático. A cultivar constitui um avanço do melhoramento desse cereal no Brasil, aliando características de interesse do produtor e da indústria.

Barley cultivar MN 716, released in 2004, is one of the most recomended cultivars, for its high stability. In the years that it was included in the agronomic and use value trial, the cultivar MN 716 showed high yield average, exceeding 3,000 kg ha-1, as well as excellent qualitative performance, mainly in relation to beta-glucans and enzyme index. The cultivar is a breeding achievement for this cereal in Brazil, and serves the interests of both producers and industrial sector.

A toxicidade do alumínio (Al) é um dos principais limitantes ao crescimento da cevada em solos ácidos, e são necessários genótipos com adequada tolerância para melhorar a adaptação da espécie no Brasil. Para estudar a herança da tolerância ao Al em cevadas brasileiras, as cultivares Antarctica 1, BR 1 e FM 404 foram cruzadas com Kearney e PFC 8026 e intercruzadas entre si. Progenitores e gerações F1, F2 e F6 foram cultivados em solução nutritiva contendo 0,03, 0,05 e 0,07 mM de Al, e classificadas quanto à tolerância, pelo método de coloração com hematoxilina. As progênies F2, das cruzas tolerante x suscetível, segregaram na proporção de três tolerantes para uma suscetível, enquadrando-se na proporção 3:1 esperada no modelo monogênico. As populações F6 segregaram uma tolerante para uma suscetível, enquadrando-se no modelo de um gene. Nos cruzamentos entre tolerantes, as F2 apresentaram reação igual à dos progenitores. Como o tamanho de população usado permitiria detectar recombinações de 7% na hipótese de mais de um gene ligados em repulsão, a ausência completa de segregantes suscetíveis sugere que a tolerância destas cultivares seja condicionada pelo mesmo gene. Desta maneira, o potencial para melhoria da tolerância ao Al por meio da recombinação destas cultivares é muito baixo, e devem ser pesquisadas fontes diferentes.

Aluminum (Al) toxicity is a major factor limiting barley growth in acid soils, and genotypes with adequate level of tolerance are needed for improving barley adaptation in Brazil. To study the inheritance of Al tolerance in Brazilian barleys, cultivars Antarctica 1, BR 1 and FM 404 were crossed to sensitive Kearney and PFC 8026, and intercrossed. Parental, F1, F2 and F6 generations were grown in nutrient solution containing 0.03, 0.05 and 0.07 mM of Al and classified for tolerance by the root tip hematoxylin staining assay. Tolerant by sensitive F2 progenies segregated three tolerant to one sensitive, fitting the 3:1 ratio expected for a single gene. The F6 populations segregated one tolerant to one sensitive also fitting a monogenic ratio. The F2 seedlings from crosses among tolerant genotypes scored the same as the parents. Since the population size used would allow detection of recombination as low as 7%, the complete absence of Al sensitive recombinants suggests that tolerance in these cultivars is most probably, controlled by the same gene. Thus, the potential for improving Al tolerance through recombination of these genotypes is very low and different gene sources should be evaluated.

Culturas alternativas de inverno com viabilidade técnica e econômica para integrar os sistemas de produção irrigados constituem-se na principal demanda dos agricultores da região do Cerrado. A cultivar de cevada BRS 180 obtida pela Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo e Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária dos Cerrados, lançada para o cultivo irrigado em 1999, representa a primeira cultivar adaptada para a região, potencializando essa cultura como uma nova opção para o produtor. BRS 180 apresenta elevados índices de produtividade, resistência ao acamamento e baixos teores de proteínas, o que vem atender às demandas agronômicas dos agricultores e aos padrões de qualidade da indústria de malte cervejeiro. Em parcelas experimentais, BRS 180 apresentou rendimentos de grãos de até 8.920 kg/ha, atingindo até 6.000 kg/ha em lavouras comerciais.

Alternative economic and technically viable crop species are very needed for the production systems under irrigation in the Cerrado of central Brazil. Barley BRS 180 released by Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo and Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária dos Cerrados in 1999, the first adapted cultivar developed for the region, potentializes malting barley as new crop alternative for the growers in the Cerrados. BRS 180 has shown high yield potential, lodging resistance and low protein levels, fulfilling the demands of both growers and malting barley industries. The observed yield potential of BRS 180 was up to 8,920 kg/ha in experimental plots and 6,000 kg/ha in commercial farm fields.

A Cevada BR 2, criada pela Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT), foi lançada para cultivo em 1989. Originou-se de sete plantas selecionadas em F3 do cruzamento FM 424/TR 206, realizado em 1979, em Passo Fundo, RS. A BR 2 é uma cevada de primavera, do tipo de duas fileiras de grãos, com ciclo precoce, ampla adaptação e porte baixo. É a primeira cultivar brasileira resistente a Pyrenophora teres, agente causal da mancha-reticular, principal moléstia da cevada no Brasil. Em oito anos de avaliação no Ensaio Nacional de Cevada, conduzido em 12 locais da Região Sul, a BR 2 rendeu entre 1.621 e 4.014 kg/ha de grãos de primeira qualidade, superando a cultivar Antarctica 05 em 3% no RS e SC, em 13% no PR, e em 6% na média dos 96 experimentos (12 locais x 8 anos). Na lavoura, a BR 2 tem produzido rendimentos acima de 5.000 kg/ha. Aprovada como cervejeira em 1992, ocupou 30% da área semeada em 1993 e 90% em 1997. A BR 2 representa um marco no progresso do melhoramento genético da cevada no país, contribuindo decisivamente para o aumento da competitividade da produção doméstica.

Barley cultivar BR 2 developed by the Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT) was released in 1989. BR 2 traces back to seven plants selected in the F3 from the cross FM 424/TR 206 made in Passo Fundo, RS, in 1979. BR 2 is a two row spring barley with wide adaptation, earliness and short straw. It is the first Brazilian cultivar resistant to Pyrenophora teres, causal agent of net blotch, a major barley disease in Brazil. In eight years of yield testing in the National Barley Trial in twelve locations of Southern Brazil, BR 2 yielded between 1,621and 4,014 kg/ha of plump kernels, with 3%, 13% and 6% yield increase over the check cultivar Antarctica 05 in the States of Rio Grande do Sul and Santa Catarina, Paraná and in the mean of 96 trials, respectively. On the farm fields, BR 2 has yielded over 5,000 kg/ha. Since its approval as a malting barley in 1992, it has been widely used, taking up 30% in 1993 and 90% in 1997 of the area sown. Barley BR 2 represents a cornerstone in the history of barley breeding in Brazil and is making a significant contribution to the competitiveness of the domestic barley production.