Фиолетовая «макаронная» пшеница: зачем ученые меняют привычное зерно

Пшеница обычно ассоциируется с золотистыми колосьями и светлым зерном. Однако в будущем на полях могут появиться растения совсем другого вида – с фиолетовыми зернами. Это не декоративная культура и не необычный сорт ради красивого цвета. Российские ученые создают новые линии пшеницы, которые потенциально смогут стать сырьем для производства каш, макарон и других продуктов из цельного зерна.

Главная особенность этих растений – повышенное содержание антоцианов. Именно эти природные соединения придают зерну фиолетовую окраску и обладают антиоксидантными свойствами. Но цвет далеко не единственная цель селекции. Ученые стремятся объединить в одном растении сразу несколько ценных характеристик: высокий уровень белка и антиоксидантов, устойчивость к болезням, хорошую урожайность и удобство переработки зерна.

Откуда взялась фиолетовая пшеница

Исследование провели специалисты Института цитологии и генетики СО РАН совместно с коллегами из Всероссийского института генетических ресурсов растений и Института общей генетики РАН.

Для работы использовали фиолетовозерную твердую пшеницу Ethiopian durum и две формы полбы – голозерный сорт Греммэ и пленчатую полбу К-25516 из коллекции ВИР.

Полба заинтересовала ученых не случайно. Она отличается повышенным содержанием белка, микроэлементов, витаминов и антиоксидантов. Кроме того, она лучше противостоит патогенам и менее требовательна к химической защите. Поэтому задача заключалась не в том, чтобы просто получить красивое фиолетовое зерно. Важно было передать будущим сортам полезные свойства полбы и устойчивость к заболеваниям.

Почему зерно стало фиолетовым

Фиолетовый цвет связан с антоцианами – природными пигментами, которые накапливаются в оболочке семени. Для организма человека они интересны прежде всего своими антиоксидантными свойствами. Но для селекционеров одного высокого содержания антоцианов недостаточно. Культура должна хорошо расти в поле, давать приемлемый урожай, формировать качественное зерно и подходить для переработки.

Первые полученные гибриды действительно имели перспективное содержание антоцианов, но плохо подходили для обычного сельскохозяйственного производства. Чтобы исправить недостатки первых гибридов, исследователи использовали возвратное скрещивание, или беккроссирование. Три наиболее перспективные фиолетовозерные формы скрестили с высокоурожайным белозерным голозерным сортом Греммэ.

После этого применили маркер-контролируемую селекцию. Проще говоря, ученые использовали специальные молекулярные маркеры, которые позволяли по ДНК определить растения с нужными вариантами генов, отвечающих за фиолетовую окраску зерна.

Одновременно отбирали растения по другим признакам. В частности, учитывали, насколько легко зерно отделяется от оболочек, а также размер и массу зерна и другие агрономические характеристики.

За два года работы в тепличном комплексе удалось получить коллекцию из 25 яровых фиолетовозерных пшенично-полбяных линий.

Что получилось в итоге

Новые линии отличаются друг от друга по срокам созревания, размеру зерна, урожайности и антиоксидантной активности. Среди них есть голозерные и полуголозерные формы.

Особенно интересно содержание белка – оно составляет 18–22%. При этом растения сочетают несколько важных признаков: наличие антоцианов и антиоксидантов, повышенное содержание белка и хозяйственно полезные характеристики.

Полученный материал пока нельзя назвать готовыми коммерческими сортами. Это исходная база для дальнейшей селекционной работы.

Зачем нужна именно «макаронная» пшеница

Первоначально ученые рассматривали фиолетовое зерно как сырье для продуктов из цельного зерна. Из него можно будет получать крупы и каши, в том числе продукты по типу булгура. Но потенциал культуры шире. В перспективе подходящие сорта могут заинтересовать производителей макаронных изделий. Если дальнейшие испытания подтвердят необходимые характеристики, фиолетовая твердая пшеница сможет стать отечественным сырьем для продукции из цельнозерновой муки с повышенной антиоксидантной активностью.

Пять линий уже вышли в поле

Следующий этап для новых растений – испытания в реальных условиях. Ученым предстоит проверить, насколько стабильно новые линии ведут себя за пределами тепличного комплекса. В течение трех–четырех лет будут оцениваться:

• урожайность;
• устойчивость к болезням;
• качество зерна;
• стабильность фиолетовой окраски;
• поведение растений в разных условиях выращивания.

Если результаты окажутся успешными, перспективные линии смогут стать основой для зарегистрированных сортов. В будущем из них будут производить цельнозерновые каши, крупы, макаронные изделия и другую продукцию с повышенной антиоксидантной активностью.