In sorghum hybrids selection the identification of the source material combining high yield and adaptation to abiotic and biotic conditions of cultivation is relevant. The methods for determining the adaptive capacity of CMS-lines (linear regression and variation coefficient) make it possible to reveal their response to growing seasons differing in climatic conditions. Observation of grain sorghum plants in the conditions of a field experiment was carried out in 2009– 2018 in the Saratov region. Environmental factors have a less impact on the traits: period of "germination-flowering", plant height, inflorescence length, length and width of the largest leaf (V = 5.0–19.8%). The wide variability of characters (V = 13.3–44.3%) was revealed by the intensity of the initial plant growth, the width of the inflorescence, the area of leaf and grain yield. As a result of the regression analysis, lines characterized by their plasticity and phenotypic stability according to a complex of selection traits were identified. A2 KVV 114 is highly plastic in terms of its economic characteristics. The CMS lines M35-1A Pischevoe 614 and 9E Pischevoe 614 are characterized in phenotypic stability in yield (bi = 1.01–1.07) and plasticity in the length and width of the inflorescence (bi = 1.40–2.49). Sterile lines A3, A4 and 9E Zheltozernoe 10 are capable of forming a grain harvest in more droughty growing seasons (bi = 0.80–0.83) and have phenotypic stability of the traits: the "germination-flowering" period, the height of plants in 30 days after germination and when ripe, the area of the largest leaf. According to the results obtained, it is recommended to include a working collection of maternal forms in the crossing program in order to obtain productive hybrids that are adapted to the conditions of the Lower Volga region. | В селекции гибридов сорго выявление исходного материала, сочетающего высокую урожайность и адаптированность к абиотическим и биотическим условиям возделывания, является актуальным. Методы определения адаптивной способности ЦМС-линий (коэффициент линейной регрессии и вариации) позволяют выявить их реакцию на различающиеся по климатическим условиям сезоны выращивания. Наблюдение за растениями зернового сорго в условиях полевого опыта проводили в течение 2009–2018 гг. в Саратовской обл. Факторы внешней среды оказывают влияние в меньшей степени на признаки: период "всходы-цветение", высота растений, длина соцветия, длина и ширина наибольшего листа (V = 5,0–19,8%). Широкая вариабельность признаков (V = 13,3–44,3%) отмечена по интенсивности начального роста растений, ширине соцветия, площади листа и урожайности зерна. В результате регрессионного анализа выделены линии, отличающиеся пластичностью и фенотипической стабильностью по комплексу селекционных признаков. Высокопластичной по комплексу хозяйственных признаков является А2 КВВ 114. ЦМС-линии М35-1А Пищевое 614 и 9Е Пищевое 614 отличаются стабильностью по урожайности (bi = 1,01–1,07) и пластичностью по длине и ширине соцветия (bi = 1,40–2,49). Стерильные линии А3, А4 и 9Е Желтозерное 10 способны формировать урожай зерна в более засушливые сезоны выращивания (bi = 0,80– 0,83) и обладают фенотипической стабильностью признаков: период "всходы-цветение", высота растений через 30 дней после всходов и при созревании, площадь наибольшего листа. Согласно полученным результатам рабочую коллекцию материнских форм рекомендуется включать в программу скрещиваний с целью получения продуктивных и адаптированных к условиям Нижнего Поволжья гибридов.

Water stress is a key factor limiting sorghum growth and yield potential. This study investigated the changes in morphology, photosynthetic parameters, and fluorescence characteristics of sorghum under drought and waterlogging stress. The results indicated that these two types of water stress limited sorghum growth and led to a decrease in leaf chlorophyll (Chl), especially Chl a, which was accompanied by a decrease in net photosynthetic rate. In addition, under both types of water stress, the light-compensation point (LCP) and light-saturation point (LSP) both decreased, but the effect on these parameters was more obvious under drought. In terms of fluorescence parameters, the initial fluorescence and variable fluorescence increased under drought and waterlogging stress, while the maximum fluorescence did not change significantly, and the electron transport rate, photochemical quenching, and PSII actual quantum yield decreased. In summary, these results suggest that sorghum adapts to drought and waterlogging stress by reducing the leaf Chl a content, reducing LCP and LSP, and changing fluorescence parameters.

Цель. Установить сортовые особенности формирования элементов структуры урожая сорго зернового в зависимости от ширины междурядий и норм удобрения азотными удобрениями. Методы. Лабораторный, полевой, статистический. Результаты. Приведены данные об особенностях формирования элементов структуры и урожайности сорго зернового в зависимости от сортовых особенностей, ширины междурядий и уровня минерального питания. Сорго зерновое, как и большинство злаковых культур имеет свойство куститься, что при благоприятных условиях позволяет формировать на боковых побегах до 25–45% урожая. При посеве сорго зернового с нормой высева 190 тыс. шт./га и шириной междурядий 35, 50 и 70 см соответственно получили одинаковую площадь питания растений – 526 см2, расстояние между растениями в рядке составляло 15, 10,5 и 7,5 см соответственно. В среднем по опыту у гибрида сорго ‘Лан 59’ формировалось 866,9 зерен на метёлку, а вот максимальные показатели отмечались при ширине междурядий 70 см и удобрения Фон (к) + N40 – 1035,1 шт. У гибрида ‘Brigga F1’ в среднем по опыту было 554,3 шт. зерен на метёлку, а при ширине междурядий 70 см и удобрения азотными удобрениями N20–60 595,7–602,4 шт. соответственно. Аналогичные показатели были получены и у гибрида ‘Burggo 1’ при норме удобрения Фон (к) + N40 – 961,7, а в среднем по опыту гибрид формировал 858,6 шт. зерен на метёлку. Масса зерна с одного растения позволяет в полной мере оценить индивидуальную продуктивность растений исследуемых гибридов. Наилучшие показатели массы зерна с растения были получены при ширине междурядий 50 см и норме удобрения Фон (к) + N60. Так, в среднем по опыту у гибрида ‘Лан 59’ формировалось 41,2 г семян на одном растении, у гибрида ‘Brigga F1’ – 63,4, ‘Burggo F1’ – 64,0. Наилучшие показатели массы 1000 семян были получены при ширине междурядий 50 см и норме удобрения Фон (к) + N60, а именно у ‘Лан 59’ – 37,3, ‘Brigga F1’ – 37,4, ‘Burggo F1’ – 30,2 г. Выводы. Изменение ширины междурядий и уровня минерального питания обуславливают изменения в формировании структурных компонентов урожайности гибридов сорго зернового – продуктивной кустистости, количества метёлок на одном гектаре, количество зерен в метёлке, массы зерна с растения, с метёлки и массы 1000 семян, которые определяют индивидуальную продуктивность растений | Мета. Встановити сортові особливості формування елементів структури врожаю сорго зернового залежно від ширини міжрядь та норм удобрення азотними добривами. Методи. Лабораторний, польовий, статистичний. Результати. Наведені дані щодо особливостей формування елементів структури та врожайності сорго зернового залежно від сор­тових особливостей, ширини міжрядь та рівня мінерального живлення. Сорго зернове, як і більшість злакових культур має властивість кущитись, що за сприятливих умов дозволяє формувати на бічних пагонах до 25–45% врожаю. За сівби сорго зернового з нормою висіву 190 тис. шт./га та шириною міжрядь 35, 50 та 70 см відповідно отримали однакову площу живлення рослин – 526 см2, відстань між рослинами в рядку становила 15, 10,5 та 7,5 см відповідно. У середньому по досліду в гібриду сорго ‘Лан 59’ формувалось 866,9 зерен на волоть, а от максимальні показники відмічались за ширини міжрядь 70 см та удобрення Фон (к) + N40 – 1035,1 шт. У гібриду ‘Brigga F1’ в середньому по досліду було 554,3 шт. зерен на волоть, а за ширини міжрядь 70 см та удобрення азотними добривами N20–60 595,7–602,4 шт. відповідно. Аналогічні показники було отримано і в гібриду ‘Burggo F1’ за норми удобрення Фон (к) + N40 – 961,7, а в середньому по досліду гібрид формував 858,6 шт. зерен на волоть. Маса зерна з однієї рослини дозволяє пов­ною мірою оцінити індивідуальну продуктивність рослин досліджуваних гібридів. Найкращі показники маси зерна з рослини були отримані за ширини міжрядь 50 см і норми удобрення Фон (к) + N60. Так, у середньому по досліду в гібриду ‘Лан 59’ формувалось 41,2 г насінин на одній рослині, у гібрида ‘Brigga F1’ – 63,4, у гібрида ‘Burggo F1’ – 64,0. Найкращі показники маси 1000 насінин були отримані за ширини міжрядь 50 см і норми удобрення Фон (к) + N60, а саме у ‘Лан 59’ –37,3, ‘Brigga F1’ – 37,4, ‘Burggo F1’ 30,2г. Висновки.Зміна ширини міжрядь і рівня мінерального живлення зумовлюють зміни у формуванні структурних компонентів урожайності гібридів сорго зернового – продуктивної кущистості, кількості волотей на одному гектарі, кількості зерен у волоті, маси зерна з рослини, з волоті та маси 1000 насінин, які визначають індивідуальну продуктивність рослин. | Purpose. Reveal varietal features of formation grain sorghum yield structure elements depending on inter-row spacing and fertilizing doses of nitrogen fertilizers.Methods. Laboratory, field, statistical. Results. Data on features of structural elements formation and productivity of grain sorghum in dependence on varietal characteristics, inter-row spacing and level of mineral nutrition are presen­ted. An important indicator for plant productivity formation is productive tillering, since grain sorghum, like most cereals, has the ability to tiller, which under favourable conditions allows forming up to 25–45% of yield on the side shoots. In our case, sowing of grain sorghum with sowing rate 190 thousand pcs./ha and inter-row spacing 35, 50 and 70 cm, respectively, we got the same plant nutrition area – 526 cm2; the distance between plants in the row is 15, 10.5 and 7.5 cm, respectively. The average number of grains per panicle in the sorghum hybrid ‘Lan 59’ according to the experiment was 866.9 grains, but the maximum values were observed with inter-row spacing 70 cm and fertilizers N60P60K60 + N40 – 1035.1 pcs. In hybrid ‘Brigga F1’, on the average in the experiment was 554.3 pcs. grains/panicle, and with inter-row spacing 70 cm and fertilizing by nitrogen fertilizers N20–60, respectively 595.7 – 602.4 pcs. We obtained similar indicators in hybrid ‘Burggo F1’ and fertilizing rate N60P60K60 + N40 – 961.7, but on average, in the experiment, the hybrid formed 858.6 pcs. grains/panicle. Mass of grain from one plant allows fully evaluate individual productivity of plants of studied hybrids. The best indicators of grain mass per plant were obtained with inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60. So, on average, in the experiment in hybrid ‘Lan 59’, 41.2 g of seeds were formed per one plant, in the hybrid ‘Brigga F1’ – 63.4 g, in the hybrid ‘Burggo F1’ – 64.0 g. The best weight parameters of 1000 seeds were obtained with the inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60, that is, ‘Lan 59’ – 37.3 g, ‘Brigga F1’ – 37.4 g, ‘Burggo F1’ – 30.2 g. Conclusions. Changes in inter-row spacing and level of mine­ral nutrition cause variability in formation of yield structural components of grain sorghum hybrids – productive tillering, number of panicles per hectare, number of grains per panicle, mass of grain per plant, mass of grain per panicle and mass of 1000 seeds, which determine individual productivity of plants.

Purpose. Reveal varietal features of formation grain sorghum yield structure elements depending on inter-row spacing and fertilizing doses of nitrogen fertilizers. Methods. Laboratory, field, statistical. Results. Data on features of structural elements formation and productivity of grain sorghum in dependence on varietal characteristics, inter-row spacing and level of mineral nutrition are presen­ted. An important indicator for plant productivity formation is productive tillering, since grain sorghum, like most cereals, has the ability to tiller, which under favourable conditions allows forming up to 25–45% of yield on the side shoots. In our case, sowing of grain sorghum with sowing rate 190 thousand pcs./ha and inter-row spacing 35, 50 and 70 cm, respectively, we got the same plant nutrition area – 526 cm2; the distance between plants in the row is 15, 10.5 and 7.5 cm, respectively. The average number of grains per panicle in the sorghum hybrid ‘Lan 59’ according to the experiment was 866.9 grains, but the maximum values were observed with inter-row spacing 70 cm and fertilizers N60P60K60 + N40 – 1035.1 pcs. In hybrid ‘Brigga F1’, on the average in the experiment was 554.3 pcs. grains/panicle, and with inter-row spacing 70 cm and fertilizing by nitrogen fertilizers N20–60, respectively 595.7 – 602.4 pcs. We obtained similar indicators in hybrid ‘Burggo F1’ and fertilizing rate N60P60K60 + N40 – 961.7, but on average, in the experiment, the hybrid formed 858.6 pcs. grains/panicle. Mass of grain from one plant allows fully evaluate individual productivity of plants of studied hybrids. The best indicators of grain mass per plant were obtained with inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60. So, on average, in the experiment in hybrid ‘Lan 59’, 41.2 g of seeds were formed per one plant, in the hybrid ‘Brigga F1’ – 63.4 g, in the hybrid ‘Burggo F1’ – 64.0 g. The best weight parameters of 1000 seeds were obtained with the inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60, that is, ‘Lan 59’ – 37.3 g, ‘Brigga F1’ – 37.4 g, ‘Burggo F1’ – 30.2 g. Conclusions. Changes in inter-row spacing and level of mine­ral nutrition cause variability in formation of yield structural components of grain sorghum hybrids – productive tillering, number of panicles per hectare, number of grains per panicle, mass of grain per plant, mass of grain per panicle and mass of 1000 seeds, which determine individual productivity of plants.

Purpose. Reveal varietal features of formation grain sorghum yield structure elements depending on inter-row spacing and fertilizing doses of nitrogen fertilizers. Methods. Laboratory, field, statistical. Results. Data on features of structural elements formation and productivity of grain sorghum in dependence on varietal characteristics, inter-row spacing and level of mineral nutrition are presen­ted. An important indicator for plant productivity formation is productive tillering, since grain sorghum, like most cereals, has the ability to tiller, which under favourable conditions allows forming up to 25–45% of yield on the side shoots. In our case, sowing of grain sorghum with sowing rate 190 thousand pcs./ha and inter-row spacing 35, 50 and 70 cm, respectively, we got the same plant nutrition area – 526 cm2; the distance between plants in the row is 15, 10.5 and 7.5 cm, respectively. The average number of grains per panicle in the sorghum hybrid ‘Lan 59’ according to the experiment was 866.9 grains, but the maximum values were observed with inter-row spacing 70 cm and fertilizers N60P60K60 + N40 – 1035.1 pcs. In hybrid ‘Brigga F1’, on the average in the experiment was 554.3 pcs. grains/panicle, and with inter-row spacing 70 cm and fertilizing by nitrogen fertilizers N20–60, respectively 595.7 – 602.4 pcs. We obtained similar indicators in hybrid ‘Burggo F1’ and fertilizing rate N60P60K60 + N40 – 961.7, but on average, in the experiment, the hybrid formed 858.6 pcs. grains/panicle. Mass of grain from one plant allows fully evaluate individual productivity of plants of studied hybrids. The best indicators of grain mass per plant were obtained with inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60. So, on average, in the experiment in hybrid ‘Lan 59’, 41.2 g of seeds were formed per one plant, in the hybrid ‘Brigga F1’ – 63.4 g, in the hybrid ‘Burggo F1’ – 64.0 g. The best weight parameters of 1000 seeds were obtained with the inter-row spacing 50 cm and fertilizing rates N60P60K60 + N60, that is, ‘Lan 59’ – 37.3 g, ‘Brigga F1’ – 37.4 g, ‘Burggo F1’ – 30.2 g. Conclusions. Changes in inter-row spacing and level of mine­ral nutrition cause variability in formation of yield structural components of grain sorghum hybrids – productive tillering, number of panicles per hectare, number of grains per panicle, mass of grain per plant, mass of grain per panicle and mass of 1000 seeds, which determine individual productivity of plants.

Waterlogging limits plant growth and yield. We investigated the effects of waterlogging stress on leaf photosynthesis, chlorophyll fluorescence, antioxidant capacity, chloroplast ultrastructure, and yield of sorghum (Sorghum bicolor L.). Two sorghum cultivars, Jinuoliang01 (JN01, waterlogging-tolerant cultivar) and Jinza31 (JZ31, waterlogging-sensitive cultivar) were subjected to a 12-d waterlogging treatment; the plants of the two cultivars which were not subjected to waterlogging were used as control (CK), respectively. After waterlogging treatment, the yield of JZ31 and JN01 decreased by 72.3 and 52.9%, the net photosynthetic rate of JZ31 and JN01 decreased by 61.8 and 39.0%, respectively, compared with CK. The chlorophyll content was higher, PSII was more stable, and chloroplast structure remained more intact in JN01 than that in JZ31 under waterlogging. This was due to the higher peroxidase and catalase activities and nonphotochemical quenching in JN01 compared to JZ31. Therefore, greater antioxidant capacity and nonphotochemical quenching could alleviate damage to PSII and chloroplast ultrastructure to maintain higher net photosynthetic rate under waterlogging. This may be an important waterlogging-tolerance mechanism of sorghum.

International audience

International audience