Methods of determining the drought resistance of plants

Main Article Content

Andrii Tyshchenko
Olena Tyshchenko
Vira Konovalova
Kateryna Fundirat
Olena Piliarska


This article presents methods for determining the drought resistance of plants at different stages of development. To determine drought resistance at the early stages of plant development, when creating breeding material, it is necessary to use the most accessible and common laboratory methods, which include modeling moisture deficit in solutions with increased osmotic pressure, which consists in the ability of germinated seeds of a variety to use low moisture reserves in the soil and predict resistance genotypes to soil moisture deficiency in the early stages of ontogenesis. At various stages of plant vegetation, recently, indirect assessment of drought resistance using physiological methods is becoming increasingly common. The most informative are methods of studying the water regime of leaves, namely: determination of tissue hydration, water deficit and water-holding capacity of leaves. Leaf water loss reflects the water status of plants and is key to their survival in drought conditions. The indicator of water-holding capacity characterizes the plant's ability to resist dehydration for a more or less long time, the length of which depends on its level. The water status of the plant is determined by the water deficit, which is an important indicator of drought resistance. Watering plants indicates that they are supplied with water, which is necessary for the flow of biochemical reactions (that is, for vital activity) and is one of the important indicators of the water regime of plants. The water content in the leaves indicates the attitude of the plants to the lack of moisture. To differentiate genotypes by drought resistance, various selection indices are used, based on the productivity of plants in optimal and stressful conditions for the selection of drought-resistant genotypes.

Google Scholar





Index Copernicus

Semantic Scholar

Article Details

How to Cite
Tyshchenko, A., Tyshchenko, O., Konovalova, V., Fundirat, K., & Piliarska, O. (2023). Methods of determining the drought resistance of plants. Scientific Collection «InterConf+», (33(155), 343–361.


Harrison M.T., Tardieu F., Dong Z., Messina C.D. & Hammer G.L. Characterizing drought stress and trait influence on maize yield under current and future conditions. Glob. Change Biol, 2014, Vol. 20, Issue 3, 867-878. Doi:10.1111/gcb.12381. DOI:

Trenberth K.E. Changes in precipitation with climate change. Clim. Res., 2011. Vol. 47, 123–138. doi: 10.3354/cr00953. DOI:

Тищенко А.В. Сорти люцерни – насіннєва продуктивність та способи її підвищення. Насінництво. 2015. № 2. С. 7–9.

Fathi A., Barari D. Effect of Drought Stress and its Mechanism in Plants. Tar International. Journal of Life Sciences, 2016, Vol. 10, Issue 1, 1-6. DOI:

Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Куц Г.М., Пілярська О.О., Коновалова В.М. Насіннєва продуктивність люцерни першого року життя залежно від застосування гербіцидів. Аграрні інновації. 2022. № 11. С. 92–102. DOI:

Sivakumar M.V.K., Das H.P. & Brunini O. Impacts of Present and Future Climate Variability and Change on Agriculture and Forestry in the Arid and Semi-Arid Tropics. Climatic Change, 2005, Vol. 70, 31–72. DOI: 10.1007/1-4020-4166-7_4. DOI:

Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Piliarska O., Konovalova V., Sharii V., Fundirat K. Economic feasibility of application of bacterial and fungal drugs on seed-used alfalfa. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2022. Vol. 22, Issue 4. Р. 827-834. PRINT ISSN 2284-7995

Burke E.J., Brown S.J., Christidis N. Modeling the recentevolution of global drought and projections for the twenty-firstcentury with the Hadley centre climate model. J Hydrometeor, 2006, Vol. 7, 1113–1125. DOI:

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Формування стійкості рослин насіннєвої люцерни в умовах різного екологічного градієнта. Вісник аграрної науки. 2023. № 3 (840). С. 53–62. agrovisnyk202303-08 DOI:

Tyshchenko A.V., Tyshchenko O.D., Kuts G.M., Piliarska O.O., Galchenko N.M. Anti-pest protection of two-year old alfalfa grown for seeds. Селекція і насінництво. 2021. № 119. С. 170-180. DOI: 10.30835/2413-7510.2021.237163 DOI:

Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Biliaeva I., Kuts H., Lykhovyd P., Halchenko N. Seed productivity of alfalfa varieties depending on the conditions of humidification and growth regulators in the Southern Steppe of Ukraine. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. Vol. 20, Issue 4, 2020. P. 551-562. PRINT ISSN 2284-7995

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Гальченко Н.М. Урожайність та посівні якості насіння сортів люцерни залежно від умов вирощування. Вісник аграрної науки. 2021. № 8 (821). С. 55–63. DOI:

Bartels D., Sunkar R. Drought and salt tolerance in plants. Critical Reviews in Plant Sciences, 2005, Vol. 24, No 1, 23–58. [14] Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О. Особливості розвитку популяцій люцерни за різних умов вирощування. Наукові доповіді НУБіП України, [S.l.], n. 4(92), сер. 2021. ISSN 2223-1609

Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Куц Г.М., Гальченко Н.М. Насіннєва продуктивність люцерни першого року життя залежно від заходів боротьби зі шкідниками. Аграрні інновації. 2021. № 6. С. 57–67. DOI:

Blum A. Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential – are they compatible, dissonant, or mutually exclusive? Australian Journal of Agricultural Research, 2005, Vol. 56, No 11, 1159–1168. DOI:

Raveena, Bharti R., Chaudhary N. Drought resistance in wheat (Triticum aestivum L.): a review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2019, Vol. 8, No 9, 1780–1792. DOI: 10.20546/ijcmas.2019.809.206. DOI:

Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Kuts H., Lykhovyd P. Evaluation of drought tolerance in alfalfa (Medicago sativa) genotypes in the conditions of osmotic stress. AgroLife Scientific Journal. Vol. 9, Num. 2, 2020. P. 353-358. ISSN 2285-5718

Khan A., Sovero V., and Gemenet D. Genome-assisted Breeding For Drought Resistance. Curr Genomics, 2016, Vol. 17, Num. 4, 330–342. doi: 10.2174/1389202917999160211101417. DOI:

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Зв’язок між кормовою та насіннєвою продуктивністю популяцій люцерни. Зрошуване землеробство. 2022. № 78, С. 47–56. DOI:

Fleury D., Jefferies S., Kuchel H., Langridge P. Genetic and genomic tools to improve drought tolerance in wheat. J. Exp. Bot., 2010, Vol. 61, Issue 12, 3211–3222. DOI:

Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О. Оцінка генотипів люцерни за насіннєвою продуктивністю на посухостійкість. Таврійський науковий вісник. Херсон: ВД «Гельветика», 2021. № 120. С. 155–168. DOI:

Жученко А.А Экологическая генетика культурних растений. Кишинев: Штиинца, 1980. 588 с.

Zhang J-Y., Broeckling C.D., Blancaflor E.B., Sledge M.K., Sumner L.W., Wang Z-Y. Overexpression of WXP1, a putative medicago truncatula AP2 domain-containing transcription factor gene, increases cuticular wax accumulation and enhances drought tolerance in transgenic alfalfa (Medicago Sativa). Plant J., 2005, Vol. 42, Issue 5, 689–707. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2005.02405.x DOI:

Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О., Куц Г.М. Щільність травостою люцерни за роками життя та укосами за різного вологозабезпечення. Зрошуване землеробство. 2021. № 76, С. 75–82 DOI:

Вавилов Н.И. Мировые ресурсы сортов хлебных злаков, зерновых бобовых, льна и их использование в селекции. Опыт агроэкологического обозрения важнейших полевых культур. М.Л. Изд-во АНСССР. 1957. 464 с.

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Димов О.М., Люта Ю.О. Особливості прояву адаптивних ознак у селекційних популяцій люцерни при вирощуванні на насіння. Вісник СумНАУ. Серія «Агрономія і біологія». 2021. Випуск 2(44), С. 3–11. agrobio.2021.2.1 DOI:

Жученко А.А., Урсул А.Д.. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства. Кишинев: Штиинца. 1983. 303 с.

Орлюк А.П., Гончарова К.В. Адаптивний і продуктивний потенціали пшениці. Херсон: Айлант, 2002. 275 с.

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Визначення посухостійкості популяцій люцерни насіннєвого використання за математичними індексами. Вісник аграрної науки. 2023. № 1 (838). С. 40–48. agrovisnyk202301-05 DOI:

Жученко А.А Экологическая генетика культурних растений. Кишинев: Штиинца, 1980. 588 с.

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Насіннєва продуктивність популяцій люцерни другого року життя та особливості прояву у них адаптивних ознак. Аграрні інновації. 2022. № 16. С. 94–103. DOI:

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Гальченко Н.М. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни кормового використання в рік сівби за математичними індексами. Аграрні інновації. 2022. № 13. С. 190–198. agrar.innov.2022.13.28 DOI:

Ионова Е.В., Самофалова Н.Е. Водный режим растений пшеницы твердой озимой в условиях засухи. Зерновое хозяйство. 2009. № 4. С. 16–18.

Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О. Адаптивна здатність – важлива ознака в селекції рослин. Зрошуване землеробство. 2021. № 75, С. 101–109 DOI:

Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Dymov O., Piliarska O., Lykhovyd P. Evaluation of breeding indices for drought tolerance in alfalfa (Medicago) genotypes. Scientific Papers. Series A. Agronomy. 2021. Vol. LXIV, No. 2. Р. 435-444.

Richards R.A. Breeding opportunities for increasing the efficiency of water use and crop yield in temperate cereals / R.A. Richards, G.J. Rebetzke, A.G. Condon, A.F. Herwaarden. Crop Science, 2002, No. 42, 111–121. doi:10.2135/cropsci 2002.1110. DOI:

Gharoobi B., Ghorbani M. & Nezhad M.G. Effects of different levels of osmotic potential on germination percentage and germination rate of barley, corn and canola. Iranian Journal of Plant Physiology, 2012, Vol. 2, No. 2, 413-417.

Hamidi H. & Safarnejad A. Effect of Drought Stress on Alfalfa Cultivars (Medicago sativa L.) in Germination Stage. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci., 2010, Vol. 8, No. 6, 705-709.

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Димов О.М., Пілярська О.О. Оцінювання посухостійкості селекційного матеріалу люцерни за показниками водного режиму в умовах Півдня України. Plant Varieties Studying and protection. 2021, Vol. 17, No 1. С. 21–29. DOI:

Варавкин В.А., Таран Н.Ю. Диагностика засухоустойчивости сортов пшеницы разной селекции по осморегуляторным свойствам семян. Scientific Journal «ScienceRise», 2014, № 3, С. 18-22. DOI:

Çarpici E.B., Erdel B. Bazı yonca çeşitlerinde (Medicago sativa L.) kuraklık stresinin çimlenme özellikleri üzerine etkisi. Derim, 2015, Vol. 32, No. 2, 201-210. doi: 10.16882/derim.2015.13797. DOI:

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Гальченко Н.М. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни за насіннєвого використання в рік сівби. Аграрні інновації. 2022. № 15. С. 89–96. DOI:

Денисов Г.В., Осипова В.В. Изучение засухоустойчивости сортов люцерны. Вестник Мичуринского ГАУ, 2013, № 2. С. 8-10.

Карпин В.И., Переправо Н.И., Золотарев В.Н. и др. Методика определения силы роста семян кормовых культур. Изд-во РГАУ-МСХА, 2012. 37 с.

Abdul-baki A.A. & Anderson J.D. Viability and leaching of sugars from germinating barely. Crop Sci., 1970, No. 10, 31-34. doi: 10.2135/cropsci 1970.0011183х001000010012х DOI:

Molor A., Khajidsuren A., Myagmarjav U., Vanjildorj E. Comparatsve analysis of drought tolerance of Medicago L. plants under stressed conditions. Mongolian Journal of Agricultural Sciences, 2016, Vol. 19, No. 03, 32-40. DOI:

Kang Y., Han Y., Torres-Jerez I., Wang M., Tang Y., Monteros M., Udvardi M. System responses to long‐term drought and re‐watering of two contrasting alfalfa varieties. Plant J., 2011, Vol. 68, No. 5, 871-89. doi: 10.1111/j.1365-313X.2011.04738.x DOI:

Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Особливості прояву адаптивних ознак у популяцій люцерни за кормового використання. Аграрні інновації. 2022. № 14. С. 135–144. DOI:

Гончарова Э.А, Чесноков Ю.В., Ситников М.Н.. Ретроспектива исследований водного статуса культурных растений на базе коллекции генетических ресурсов ВИР. Тр. Карельского научного центра РАН. 2013. № 3. С. 10-13.

Shi H., Wang Y., Cheng Z., Ye T. & Chan Z. Analysis of natural variation in bermudagrass (Cynodon dactylon) reveals physiological responses underlying drought tolerance. PLoS ONE, 2012, 7:e53422. doi: 10.1371/journal.pone.0053422 DOI:

Hu L., Li H., Pang H. & Fu J. Responses of antioxidant gene, protein and enzymes to salinity stress in two genotypes of perennial ryegrass (Lolium perenne) differing in salt tolerance. J. Plant Physiol., 2012, Vol. 169, 146–156. doi: 10.1016/j.jplph.2011.08.02. DOI:

Боме Н.А., Ушакова Т.Ф., Моденова Е.А., Боме А.Я. Изучение зависимости водоудерживающей способности листьев Triticum aestivum L. от их линейных размеров и площади. Международный научно-исследовательский журнал, 2016, № 4 (46). Ч. 6. С. 13-16. DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017.

Горышина Т. К., Самсонова А. И. Водный дефицит в листьях травянистых растений разных сезонных групп. Бот. журн. 1966. Т. 51, № 5. С. 670–677.

Мамалова Х.Э. Особенности водного режима перспективних сортов яблони в условиях Чеченской республики. Плодоводство и виноградарство Юга России, 2014, № 27(03). С.2-9. DOI:

Čatský J. Determination of water deficit in disks cut out from leaf blaydes Biol. Plant., 1960, Vol. 2, No 1. P. 76–78. doi: 10.1007/BF02920701 DOI:

Annicchiarico P., Pecetti L., Tava A. Physiological and morphological traits associated with adaptation of lucerne (Medicago sativa) to severely drought‐stressed and to irrigated environments. First published: 02 November 2012, DOI:

Boussen H., BenSalem M., Slama A., Mallek-Maalej E., Rezgui S. Evaluation of drought tolerance indices in durum wheat recombinant inbred lines. Options Mediterraneennes, 2010, Vol. 95, 79-83.

Zou G.H., Liu H.Y., Mei H.W., Liu G.L., Yu X.Q., Li M.S., Wu J.H., Chen L., Luo L.J. Screening for Drought Resistance of Rice Recombinant Inbred Populations in the Field. J. Integr. Plant Biol., 2007, Vol. 49, Issue 10, 1508–1516. DOI:

Rosielle A. A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Science, 1981. Vol. 21, № 6. Р. 943–946. doi:10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x DOI:

Blum A. Plant breeding for stress environments. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. 1988

Fisher R.A., Maurer R. Drought resistance in spring wheat cultivars. 1. Grain yield responses. Australian Journal of Agricultural Research, 1978, Vol. 29, № 5. Р. 897–912. DOI:

Bouslama M., Schapaugh W.T. Stress tolerance in soybean. Part 1: evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance. Crop Science, 1984. Vol. 24, № 5. Р. 933–937. doi:10.2135/cropsci1984.0011183X002400050026x DOI:

Gavuzzi P., Rizza F., Palumbo M. Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Canadian Journals of Plant Science, 1997, Vol. 77, № 4. Р. 523–531. DOI:

Lin C.S., Binns M.R. A superiority measure of cultivar performance for cultivar × location data. Can. J. PlantSci., 1988, Vol. 68, 193–198. DOI:

Fernandez C.J. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. Proceeding of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and other Food Crops in Temperature and Water Stress. Aug. 13–16. Shanhua, Taiwan, 1992. Р. 257–270.

Kristin A.S., Serna R.R., Perez F.I., Enriquez B.C., Gallegos J.A.A., Vallejo P.R., Wassimi N., Kelley J.D. Improving common bean performance under drought stress. CropSci., 1997, Vol. 37. P. 43-50. DOI:

Lan J. Comparison of evaluating methods for agronomic drought resistance in crops. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 1998, Vol. 7. P. 85–87.

Moosavi S.S., Yazdi-Samadi B., Naghavi M.R., Zali A.A., Dashti H., Pourshahbazi A. Introduction of new indices to identify relative drought tolerance and resistance in wheat genotypes. Desert, 2008, Vol. 12. P. 165-178.

Farshadfar E., Sutka J. Multivariate analysis of drought tolerance in wheat substitution lines. Cereal Res Commun, 2002, Vol. 31. P. 33-40. DOI:

Chakherchaman S.A., Mostafaei H., Imanparast L. & Eivazian M.R. Evaluation of drought tolerance in lentil advanced genotypes in Ardabil region. Journal of Food Agriculture and Environment, 2009, Vol. 7, 283-288

Jafari A., Paknejad F., Jami Al-Ahmadi M. Evaluation of selection indices for drought tolerance of corn (Zea mays L.) hybrids. Inter J Plant Prod, 2009, Vol.3, Issue 4, 33-38.

Choukan R., Taherkhani T., Ghannadha M.R., Khodarahmi M. Evaluation of drought tolerance in grain maize in bred lines using drought tolerance indices. Iran. J. Agric. Sci., 2006, Vol. 8, Issue 1. Р. 79-89. [74] Moghaddam A., Hadizadeh M.H. Response of corn (Zea mays L.). Hybrids and their parental lines to drought using different stress tolerance indices. J. Seed and plant improvement, 2002, Vol. 18, Issue 3. P. 255-275. [75] Naeemi M., Akbari G., Shirani Rad A.H., Modares Sanavi S.A.M., Sadat-Nuri S.A., Jabari H. Evaluation of drought tolerance in different Canola cultivars based on stress evaluation indices in terminal growth duration. Electronic Journal of Crop Production, 2008, Vol. 1, Issue 3, 83-98.

Malek-Shahi F., Dehghani G.H., Alizadeh B. A Study of Drought Tolerance Indicesin Canola (Brassica napus L.) Genotypes. JWSS Isfahan Univ. Technol., 2009, Vol. 13, Issue 48. P. 77-90.

Shirani Rad A.H., Abbasian A. Evaluation of drought tolerance in winter rape seed cultivars based on tolerance and sensitivity indices. Žemdirbyst=Agriculture., 2011, Vol. 98, Issue 1. P. 41-48.

Sio-Se-Mardeh A., Ahmadi A., Poustini K., Mohammadi V. Evaluation of drought resistance indices under various environmental conditions. Field Crops Res., 2006, Vol. 98. P. 222-229. doi:10.1016/ j.fcr.2006.02.001. DOI: