Morphophysiological characterization of sweet sorghum cultivars under hydric stress

O sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] é uma espécie que tem o seu centro de diversidade localizado no norte da África e apresenta elevada eficiência no uso da água. O sorgo do tipo sacarino é utilizado como matéria prima para bionergia (etanol) e se apresenta como boa alternativa em relação ao uso da cana-de-açúcar e como opção para as microdestilarias localizadas em regiões com baixos índices pluviométricos devido a sua alta produção de caldo nessas condições. A tolerância dessa espécie à seca pode ser devido aos caracteres morfológicos e fisiológicos do sistema radicular e da parte aérea da planta. Assim, os objetivos desse trabalho foram caracterizar aspectos morfológicos, fisiológicos e agronômicos relacionados à planta e à cultura e identificar genótipos de sorgo sacarino adaptados em condição de déficit hídrico. Quatro experimentos foram realizados entre julho de 2009 e março de 2011 nas dependências da Universidade Federal de Viçosa (UFV). O delineamento experimental utilizado nos experimentos foi o inteiramente casualizado e as cultivares de sorgo foram: Rio, Ramada, BRS 501 e BRS 506. No primeiro experimento, avaliaram-se os parâmetros morfológicos dos quatro genótipos mencionados para tolerância ao estresse de seca. O experimento foi instalado em casa-devegetação e as parcelas foram em vasos com solo. Foi possível analisar, caracterizar e quantificar as raízes de sorgo com mais confiabilidade, sobretudo para avaliação precoce do sistema radicular com o auxílio do sistema de análise de imagens digitais WinRhizo. Nesse experimento não se constatou variações morfológicas do sistema radicular que explicassem a diferença entre os genótipos. O segundo experimento, também instalado em casa-de-vegetação em vaso com solo, objetivou-se estabelecer a lâmina de água disponível e ideal no solo que caracterizasse déficit hídrico para ser usado na discriminação de cultivares tolerantes à seca. Avaliaram-se os efeitos da irrigação na conformação radicular na fase inicial do desenvolvimento da cultivar BRS 501. Concluiu-se que o crescimento das plantas mostrou-se sensível à diminuição de água no solo, sendo afetadas acentuadamente pela baixa disponibilidade hídrica e constatou-se ser a metodologia viável para os demais experimentos que tiveram a finalidade de discriminar cultivares de sorgo tolerantes à seca. Nesta sequência, foi realizado o terceiro experimento com o propósito de caracterizar cultivares de sorgo sacarino quanto as características fisiológicas nos diferentes níveis de irrigação testados no experimento anterior. A disponibilidade hídrica não causou alteração na transpiração das cultivares Ramada e BRS 501, mas afetou as cultivares Rio e BRS 506 que responderam positivamente ao aumento da irrigação. Resultado semelhante ocorreu com a fotossíntese, onde os distintos níveis de disponibilidade hídrica influenciaram positivamente apenas as cultivares Rio e BRS 506. Com o incremento da irrigação, houve um acréscimo na condutância estomática das cultivares avaliadas. Os resultados referentes à fluorescência da clorofila mostraram superioridade das cultivares BRS 506, Rio e Ramada. Por fim, o último experimento tratou de discriminar cultivares de sorgo sacarino por meio da avaliação de características morfológicas, da parte aérea e do sistema radicular, em quatro níveis de irrigação. O aumento da irrigação alterou aspectos morfológicos radiculares e da parte aérea entre as cultivares em diversos caracteres avaliados. A utilização da técnica de análise de imagens digitais mostrou-se uma ferramenta promissora para estudos de raízes em sorgo, pois permite discriminar atributos morfológicos em fase precoce da cultura.The sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is a species from which the diversity center is located on northern Africa and presents high efficiency in using water. The sweet sorghum is used as raw material for bioenergy (ethanol), and it is a good alternative in relation to the use of the sugarcane and also as option for the microdistilleries located in areas with low pluviometric index due to its high juice production in those conditions. The tolerance of this species to the drought can be due to both morphologic and physiologic characters of either root system and aerial part of the plant. So, this study was carried out to characterize the morphologic, physiologic and agronomic aspects related to the plant and to the crop as well as to identify the genotypes of the sweet sorghum that are adapted to hydric deficit conditions. Four experiments were accomplished during the period from July 2009 and March 2011 in the Universidade Federal de Viçosa (UFV). The entirely randomized experimental design was used and the sorghum cultivars were Rio, Ramada, BRS 501 and BRS 506. In the first experiment, the morphological parameters of those four genotypes were evaluated for tolerance to the drought stress. The experiment was set up under greenhouse conditions and the vases with soil contained the plots. It was possible to analyze, to characterize and to quantify the sorghum roots with more reliability, mainly for precocious evaluation of the root system, by using the analytical system of digital images WinRhizo. In this experiment, no morphological variations that would explain the difference among genotypes were verified. In the second experiment also set up under greenhouse conditions and the vases fulfilled with soil , it was aimed to establish the ideal water depth available in the soil to characterize the water deficit. This water deficit was used to characterize the cultivars that are tolerant to drought. At the initial development phase of the BRS 501 cv., the irrigation effects on the root conformation were evaluated. It was concluded the growth of the plants to be sensible to the decrease of water in the soil, as being strongly affected by low water availability. The methodology showed to be viable for the other experiments from which the purpose was to discriminate the sorghum cultivars that are tolerant to drought. In this sequence, the third experiment was carried out to characterize the sweet sorghum cultivars for their physiological characteristics at different irrigation levels tested in the previous experiment. The water availability caused no alterations in the perspiration of the cultivars Ramada and BRS 501, but it affected the cultivars Rio and BRS 506 that presented a positive response to the increased irrigation. Similar result occurred with photosynthesis, in which the different levels of water availability positively affected only the cultivars Rio and BRS 506. With the increased irrigation, there was an increment in the stoma conductance of the cultivars under evaluation. The results concerning to fluorescence of the chlorophyll showed superiority of the cultivars BRS 506, Rio and Ramada. Finally, the last experiment discriminated the sweet sorghum cultivars through evaluation of the morphological characteristics, aerial part and root system at four irrigation levels. The increase of the irrigation altered the morphological aspects of either roots and aerial part among cultivars in several characters under evaluation. The use of the digital image analysis technique showed to be a promising tool for studies of the sorghum roots, since it allows to discriminate the morphological attributes at precocious phase of the crop.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio