QTL mapping for bioenergy traits in sweet sorghum recombinant inbred lines.

During the past decade, sweet sorghum (Sorghum bicolor Moench L.) has shown great potential for bioenergy production, especially biofuels. In this study, 223 recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between two sweet sorghum lines (Brandes × Wray) were evaluated in three trials. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) derived from genotyping by sequencing of 272 RILs were used to build a high-density genetic map comprising 3,767 SNPs spanning 1,368.83 cM. Multitrait multiple interval mapping (MT-MIM) was carried out to map quantitative trait loci (QTL) for eight bioenergy traits. A total of 33 QTLs were identified for flowering time, plant height, total soluble solids and sucrose (five QTLs each), fibers (four QTLs), and fresh biomass yield, juice extraction yield, and reducing sugars (three QTLs each). QTL hotspots were found on chromosomes 1, 3, 6, 9, and 10, in addition to other QTLs detected on chromosomes 4 and 8. We observed that 14 out of the 33 mapped QTLs were found in all three trials. Upon further development and validation in other crosses, the results provided by the present study have a great potential to be used in marker-assisted selection in sorghum breeding programs for biofuel production.

Biomass sorghum silages with sugarcane / Silagem de sorgo biomassa com cana-de-açúcar / Ensilaje de sorgo biomasa con caña de azúcar

The storage of forage to be offered at different times of the year are viable alternatives for all production systems, and sorghum biomass has been highlighted for this purpose. As preservedforage, it was hypothesized that sugarcane can contribute to the fermentation process. Theobjective was to evaluate the inclusion of different levels of sugarcane (0, 20, 40 and60%) inthe silage of three biomass sorghum genotypes (B012, B017 and B018). The material wasensiled using PVC silos and after 60 days the silos were opened and the contents of drymatter, mineral matter, organic matter, crude protein, neutral detergent fiber, acid detergent fiber, hemicellulose, lignin, and hydrogen potential were determined. The experiment wasconducted in a completely randomized design, in a factorial scheme with four replications. The data were analyzed through the analysis of variance followed by multiple comparisonbyTukey's test (α < 0.05) and linear regression. The biomass sorghum genotypes respondedsatisfactorily to the fermentation process, resulting in quality silages. However, the inclusionof sugarcane did not improve the quality of the silages, and its inclusion in the silage of thegenotypes evaluated is not recommended.(AU)

O armazenamento de forragem a ser ofertada em diferentes épocas do ano são alternativasviáveis para todos os sistemas de produção, e a biomassa de sorgo tem se destacado paraestefim. Como forragem preservada, levantou-se a hipótese de que a cana-de-açúcar podecontribuir para o processo de fermentação. O objetivo foi avaliar a inclusão de diferentesníveis de cana-de-açúcar (0, 20, 40 e 60%) na silagem de três genótipos de sorgo biomassa(B012, B017 e B018). O material foi ensilado em silos de PVC e após 60 dias foramabertosedeterminados os teores de matéria seca, matéria mineral, matéria orgânica, proteína bruta, fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, hemicelulose, lignina e potencial dehidrogênio. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, emesquema fatorial com quatro repetições. Os dados foram analisados por meio da análisedevariância seguida de comparação múltipla pelo teste de Tukey (α < 0,05) e regressãolinear. Os genótipos de sorgo biomassa responderam satisfatoriamente ao processo de fermentação, resultando em silagens de qualidade. No entanto, a inclusão da cana-de-açúcar não melhoroua qualidade das silagens, não sendo recomendada sua inclusão na silagemdos genótipos avaliados.(AU)

Los acopios de forrajes para ser ofrecidos en diferentes épocas del año son alternativas viablespara todos los sistemas de producción, y para ello se ha destacado la biomasa de sorgo. Comoforraje conservado, se planteó la hipótesis de que la caña de azúcar puede contribuir al proceso de fermentación. El objetivo fue evaluar la inclusión de diferentes niveles de cañadeazúcar (0, 20, 40 y 60%) en el ensilaje de tres genotipos de sorgo de biomasa (B012, B017yB018). El material se ensiló en silos de PVC y después de 60 días se abrieron los silos ysedeterminaron los contenidos de materia seca, materia mineral, materia orgánica, proteínacruda, fibra detergente neutro, fibra detergente ácido, hemicelulosa, lignina y potencial dehidrógeno. El experimento se condujo en un diseño completamente al azar, en un esquemafactorial con cuatro repeticiones. Los datos fueron analizados a través del análisis de varianzaseguido de comparación múltiple por la prueba de Tukey (α < 0,05) y regresión lineal. Losgenotipos de sorgo de biomasa respondieron satisfactoriamente al proceso de fermentación, dando como resultado ensilajes de calidad. Sin embargo, la inclusión de caña de azúcar nomejoró la calidad de los ensilajes, por lo que no se recomienda su inclusión en los ensilajesdelos genotipos evaluados.(AU)

Phenotypic and molecular characterization of sweet sorghum accessions for bioenergy production.

Sweet sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is a type of cultivated sorghum characterized by the accumulation of high levels of sugar in the stems and high biomass accumulation, making this crop an important feedstock for bioenergy production. Sweet sorghum breeding programs that focus on bioenergy have two main goals: to improve quantity and quality of sugars in the juicy stem and to increase fresh biomass productivity. Genetic diversity studies are very important for the success of a breeding program, especially in the early stages, where understanding the genetic relationship between accessions is essential to identify superior parents for the development of improved breeding lines. The objectives of this study were: to perform phenotypic and molecular characterization of 100 sweet sorghum accessions from the germplasm bank of the Embrapa Maize and Sorghum breeding program; to examine the relationship between the phenotypic and the molecular diversity matrices; and to infer about the population structure in the sweet sorghum accessions. Morphological and agro-industrial traits related to sugar and biomass production were used for phenotypic characterization, and single nucleotide polymorphisms (SNPs) were used for molecular diversity analysis. Both phenotypic and molecular characterizations revealed the existence of considerable genetic diversity among the 100 sweet sorghum accessions. The correlation between the phenotypic and the molecular diversity matrices was low (0.35), which is in agreement with the inconsistencies observed between the clusters formed by the phenotypic and the molecular diversity analyses. Furthermore, the clusters obtained by the molecular diversity analysis were more consistent with the genealogy and the historic background of the sweet sorghum accessions than the clusters obtained through the phenotypic diversity analysis. The low correlation observed between the molecular and the phenotypic diversity matrices highlights the complementarity between the molecular and the phenotypic characterization to assist a breeding program.

Yield and nutritional value of sorghum genotype silages using Azospirillum brasilense in the northern region of the state of Minas Gerais / Produtividade e valor nutricional das silagens de genótipos de sorgo com uso de Azospirillum brasilense na região norte de Minas Gerais

Sorghum is a crop of great interest in animal feed in semiarid regions. The environment and nitrogen fertilization can influence its productive potential and nutritional quality. This study aimed to evaluate sorghum biomass genotypes associated or not with Azospirillum brasilense managed at different sowing sites on the yield and nutritional value of silage. We evaluated 3 sorghum genotypes combined with 3 fertilization strategies using urea, Azospirillum brasilense and the urea/A brasilense combination in two planting sites (Janaúba, MG, and Montes Claros, MG). A randomized block design was carried out in a 3 x 3 x 2 factorial arrangement of 3 genotypes, 3 fertilization strategies and 2 sowing sites. Azospirillum brasilense foliar spraying was carried out using a costal (Backpack) atomizer and for silage production, PVC silos with weight and length of 50 cm and 10 cm in diameter were used. There was no triple interaction between the studied variables. There were differences between genotypes and between sites for agronomic traits. Statistical differences were detected between genotypes and sites for chemical composition, and sorghum forage on digestibility evaluations. The region of Montes Claros has greater forage production and the region of Janaúba has better quality of silage. Biomass sorghum genotypes have higher forage production and the Volumax genotype has better silage quality(AU)

O sorgo é uma cultura de grande interesse na alimentação animal em regiões semiáridas. O ambiente e a adubação nitrogenada podem influenciar seu potencial produtivo e qualidade nutricional. Este trabalho teve como objetivo avaliar genótipos de biomassa de sorgo associados ou não ao Azospirillum brasilense manejados em diferentes locais de semeadura sobre a produtividade e valor nutricional da silagem. Foram avaliados três genótipos de sorgo associados e três estratégias de adubação utilizando ureia, Azospirillum brasilense e a associação ureia/A. brasilense em dois locais de plantio (Janaúba, MG e Montes Claros, MG). O delineamento foi em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 3 x 2, com 3 genótipos, 3 estratégias de adubação e 2 locais de semeadura. A pulverização foliar de Azospirillum brasilense foi feita com o auxílio de um atomizador costal e para a produção de silagem foram utilizados silos de PVC com peso conhecido e comprimento de 50 cm e 10 cm de diâmetro. Não houve interação tripla entre as variáveis estudadas. Houve diferenças entre genótipos e entre locais para características agronômicas. Também foram observadas diferenças estatísticas entre os genótipos e locais estudados para a composição química e forrageira de sorgo nas avaliações de digestibilidade. A região de Montes Claros possui maior produção de forragem e a região de Janaúba possui melhor qualidade de silagem. Os genótipos de sorgo biomassa apresentam maior produção de forragem e o genótipo Volumax apresenta melhor qualidade de silagem.(AU)

Effect of row spacing and maturity at harvest on the fermentative profile, aerobic stability, and nutritional characteristics of biomass sorghum (BRS 716) silage in the semiarid region of Brazil

The objective was to evaluate the effects of maturity at harvest and row spacing on fermentative profile, aerobic stability, and nutritional value of biomass sorghum (BRS 716) silage. The experiment was conducted using a split-plot completely randomized block design with three row spacings (45, 70, and 90 cm) and four maturities at harvest (70, 100, 130, and 160 days) and eight replications. Polyvinyl chloride silos of known weight measuring 50 cm length and 10 cm diameter were used for silage production. Dry matter and total carbohydrate contents of the silage increased linearly, whereas crude protein and ash decreased linearly with maturity at harvest. Row spacing did not influence pH, ammoniacal nitrogen (N-NH3 ), gas and effluent losses, and dry matter recovery of silage. The concentrations of malic, succinic, and acetic acids and ethanol responded quadratically to maturity at harvest. The levels of neutral detergent fiber, lignin, and indigestible neutral detergent fiber increased linearly with maturity at harvest. Ruminal degradation kinetics of dry matter of biomass sorghum silage was not influenced by row spacing. BRS 716 biomass sorghum should be planted at 70-cm row spacing and harvested at 160 days for silage production based on fermentative profile, dry matter losses, and nutritional characteristics.

Yield and nutritional value of biomass sorghum (BRS 716) managed in different row spacing and maturity at harvest in the semiarid region of Brazil / Rendimento e valor nutritivo do sorgo biomassa (BRS 716) manejado em diferentes espaçamentos entre linhas de plantio e idades de corte em uma região semiárida do Brasil

The objective was to evaluate the structural, yield and nutritional characteristics of biomass sorghum BRS 716 managed in different row planting spacing and harvest age in a semiarid region of Brazil. Three row spacing (45, 70 and 90 cm; plots) and four maturity at harvest (70, 100, 130 and 160 days; subplots) were evaluated following a randomized block design in a 3 x 4 split plot arrangement, with eight blocks. The useful area was 3 x 15 m. Variation in soil fertility in the area was the blocking factor. There was interaction between row spacing and maturity at harvest (P < 0.05) on plant height (P = 0.01), dry matter yield (DMY; P < 0.01) and proportion of senescent material (P = 0.01). The DMY observed at the age of 160 days and spacing of 90 cm was 41.40% higher than the DMY at the same age and in spacings of 45 and 70 cm (mean of 21.45 t/ha). As the maturity at harvest increased, there was a reduction in the crude protein content (P < 0.01), potential degradability (P < 0.01) and effective degradability (P < 0.01) of dry matter, and the content of non-fiber carbohydrates (P < 0.01), total digestible nutrients (P < 0.01) and the readily soluble fraction (P < 0.01) of the dry matter increased. Considering the yield and nutritional characteristics of biomass sorghum BRS 716 managed in the semiarid region for silage production, the row spacing of 90 cm and the maturity at harvest of 160 days after planting are recommended.(AU)

Objetivou-se avaliar as características estruturais, produtivas e nutricionais do sorgo biomassa BRS 716 manejado em diferentes espaçamentos de plantio e idade de corte em região semiárida do Brasil. Foram avaliados três espaçamentos entre linhas de plantio (45, 70 e 90 cm; parcelas) e quatro de idades de corte (70, 100, 130 e 160 dias; subparcelas) seguindo o delineamento em blocos casualizados em esquema de parcelas subdivididas 3 x 4 com oito blocos. A área útil da parcela foi de 3 x15 m. A variação da fertilidade do solo da área foi o fator de blocagem. Houve interação do espaçamento de plantio e as idades de corte estudadas (P < 0,05) sobre a altura das plantas (P=0,01), produção de matéria seca (PMS; P < 0,01) e proporção de material senescente (P=0,01). A PMS verificada na idade de 160 dias e espaçamento de 90 cm foi 41,40% superior a PMS verificada na mesma idade e nos espaçamentos de 45 e 70 cm (média de 21,45 t/ha). A medida de que aumentou a idade de corte houve redução no teor de proteína bruta (P < 0.01), degradabilidade potencial (P < 0.01) e degradabilidade efetiva (P < 0.01) da matéria seca e aumentou o teor de carboidratos não fibrosos (P < 0.01), nutrientes digestíveis totais (P < 0.01) e a fração prontamente solúvel (P < 0.01) da matéria seca. Considerando-se as características produtivas e nutricionais do sorgo biomassa BRS 716 manejado na região semiárida para produção de silagem, recomenda-se o espaçamento entre linhas de plantio de 90 cm e a idade de corte de 160 dias após o plantio.(AU)

Resistance of bioenergy sorghum to Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae) / Resistência de sorgo bioenergia à diatraea saccharalis (lepidoptera: crambidae)

This study evaluated the effects of the sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) on cultivars of sweet and biomass sorghum for the selection of resistant cultivars. The present work consisted of two trials, with natural pest infestation. In the first one, 10 sweet sorghum cultivars were analyzed for the following variables: plant height, number of healthy and damaged internodes, gallery position and size, stem infestation level and soluble solids content (°Brix). In the second trial, it was analyzed 16 genotypes of high biomass sorghum, with the same variables above mentioned, in addition to the lignin, cellulose and hemicellulose contents. Among sweet sorghum genotypes evaluated, the genotype CMSXS647 stood out due to the traits: plant height, infestation level, gallery size and soluble solids content. Among the sorghum genotypes evaluated, CMSXS7030, CMSXS7012 and CMSXS7028 presented ideal characteristics for infestation level, plant height and number of lignocellulosic compounds. Such information, in addition to supporting the bioenergy sorghum breeding program, will assist in integrated pest management for sorghum cultivation.

Foram estudados os efeitos causados pela broca-do-colmo Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), em cultivares de sorgo sacarino e biomassa visando seleção de cultivares resistentes à praga. O presente trabalho foi constituído de dois ensaios, com infestação natural da praga. No primeiro, 10 cultivares de sorgo sacarino foram analisadas quanto às seguintes variáveis: altura das plantas, quantidade de internódios sadios e com injúrias, posição e tamanho da galeria, intensidade de infestação de colmos e teor de sólidos solúveis (°Brix). No segundo ensaio, foram analisados 16 genótipos de sorgo biomassa, com as mesmas variáveis supracitadas, além dos teores de lignina, celulose e hemicelulose. Entre os genótipos de sorgo sacarino avaliados, o genótipo CMSXS647 foi o que se destacou em função das características: altura de plantas, intensidade de infestação, tamanho de galerias e teor de sólidos solúveis. Entre os genótipos de sorgo biomassa avaliados: CMSXS7030, CMSXS7012 e CMSXS7028 apresentaram características ideais para intensidade de infestação, altura de plantas e quantidade de compostos lignocelulósico. Tais informações, além de prover o programa de melhoramento de sorgo energia podem ajudar o programa de MIP para a cultura do sorgo, uma vez que o produtor conhece a suscetibilidade dos materiais escolhidos.

Seleção de famílias de feijão com resistência à antracnose, produtividade e tipo de grão carioca / Selection of common bean families for resistance to anthracnose, grain yield and carioca grain type

Na obtenção de cultivares de feijão com resistência à antracnose, outros atributos agronômicos também devem ser considerados para atender a preferência do consumidor e do produtor. Neste trabalho, objetivou-se identificar famílias de feijão que reúnam, além da resistência à antracnose, alta produtividade, grãos tipo Carioca e porte ereto. Foram cruzados os genitores CNFC 10706, B1 portador do alelo de resistência à antracnose Co-4 e H147 portador do alelo de resistência Co-5. Os três possuem grãos semelhantes ao Carioca. Inicialmente foram avaliadas 224 famílias F2:3, derivadas dos três cruzamentos, mais a cultivar Talismã como testemunha, no inverno/primavera de 2004, em Lavras, com base no tipo de grão. Foram selecionadas 99 famílias F2:4 e avaliadas com a testemunha Talismã, na seca de 2005 em Lavras e Lambari. Essas 99 famílias foram também inoculadas com as raças 593 e 337 de C. lindemuthianum, para auxiliar na seleção daquelas portadoras dos alelos de resistência Co-4 e Co-5. As 35 famílias F2:5 remanescentes, foram avaliadas no inverno/primavera de 2005, em Ijaci, MG. Em todos os experimentos foi utilizado, o delineamento látice quadrado. As 35 famílias foram novamente inoculadas com as raças 65 e 321. Por meio das inoculações e também com o uso de um marcador molecular SCAR ligado ao alelo Co-4, foi possível identificar a constituição genética da maioria das 35 famílias quanto à reação antracnose e selecionar quatro que reúnem, simultaneamente, tipo de grãos semelhante ao Carioca, porte ereto e boa produtividade, além de serem portadoras dos alelos Co-4 e Co-5 de resistência à antracnose.

In the common bean breeding, besides anthracnose resistance other agronomical traits need to be considered for achieving the producer and consumer requirements. So the aims of this research were to select common bean families resistant to anthracnose, high grain yield, Carioca grain type and upright plant type. The lines CNFC 10706, B1 and H147 were crossed. All of them have Carioca grain type. The B1 line is resistant to anthracnose due to the Co-4 allele, and the H147 due to the Co-5 allele. From the CNFC 10706 x H147, CNFC 10706 x B1 and H147x B1, 224 F2:3 families plus the check Talismã were evaluated in the winter/spring of 2004, in Lavras county, based on grain type. Ninety nine families were selected and evaluated, plus the check, in the "seca" of 2005 at Lavras and Lambari county. The families were also inoculated with the 337 and 593 races of C. lindemunthianum for selecting those with the Co-4 and Co-5 resistant alleles. The 35 selected families (F2:5) were evaluated in the winter/spring of 2005, in Ijaci county. The square lattice design was used in all experiments. Those 35 families were also inoculated with the 65 and 321 races of C. lindemunthianum. Through the inoculations and the Co-4 SCAR marker the genetic constitutions of most of the 35 families were identified. Four families were selected with Carioca grain type, upright plant type, high grain yield and besides bearing the Co-4 and Co-5 alleles for anthracnose resistance.