en   uk  
ISSN 2308-7099, ISSN 2786-6874
Фізіологія рослин і генетика
 
 
Фізіологія рослин і генетика 2026, том 58, № 3, 255-274, doi: https://doi.org/10.15407/frg2026.03.255

Пшениця з кольоровим зерном: особливості селекції

Рибалка О.І.1,2, Поліщук С.С.1, Червоніс М.В.1, Трояновська А.В.1, Моргун Б.В.2,3

  1. Селекційно-генетичний інститут—Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення Національної академії аграрних наук України
    65036 Одеса, Овідіопольська дорога, 3
  2. Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 
    03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
  3. Iнститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук України
    03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 148

Створення сортів пшениці з кольоровим зерном — це новітній напрям досліджень, спрямований на істотне поліпшення харчових характеристик зерна шляхом біофортифікації біоактивними пігментами антоціанінами з високим рівнем антиоксидантної активності. Метою роботи було виявити особливості селекції сортів пшениці з кольоровим (фіолетовим, синім, чорним) зерном на основі вмісту біоактивних компонентів кольорових пігментів-антиоксидантів антоціанів і каротиноїдів з високою антиоксидантною активністю, залучити різні джерела біоактивних пігментів до схрещування, відібрати елітні рослини в популяціях, оцінити перспективний матеріал з кольоровим зерном та створити нові сорти. Здійснено схрещування джерел біоактивних компонентів з серією сортів пшениці, відбір елітного матеріалу за цільовими характеристиками кольору зерна, поєднанням цільових генів, що визначають пігментацію зерна та його технологічні й хлібопекарські властивості. В Україні вироблено перші сорти м’якої пшениці та спельти з кольоровим зерном. Вперше на українському продовольчому ринку отримано функціональні цільнозернові продукти з кольорової пшениці та бо­рошна зі спельти з 100 %-м натуральним темно-коричневим кольором. Шляхом схрещування джерел біоактивних пігментів антоціанів і каротиноїдів отримано кілька сотень популяцій, а також відібрано перспективний селекційний матеріал для створення сортів пшениці з чорним (синім+фіолетовим) зерном. Селекція сортів пшениці з кольоровим зерном є досить складною технологією та передбачає низку важливих особливостей отримання й відбору матеріалу з різними кольорами і відтінками зерна. Успішна робота зі створення сортів пшениці з кольоровим зерном і високою продуктивністю та якістю зерна потребує залучення великої кількості різноманітного генетичного матеріалу за кольором зерна, агрономічними й технологічними характеристиками.

Ключові слова: пшениця, кольорове (синє, фіолетове, чорне) зерно, антоціани, каротиноїди, біофортифікація

Фізіологія рослин і генетика
2026, том 58, № 3, 255-274

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Sharma, S., Khare, P., Kumar, A., Chunduri, V., Kumar, A., Kapoor, P., Mangal, P., Kondepudi, K.K., Bishnoi, M. & Garg, M. (2020). Anthocyanin-biofortified colored wheat prevents high fat diet-induced alterations in mice: Nutrigenomics studies. Mol. Nutr. Food Res., 64, 1900999. https://doi.org/10.1002/mnfr.201900999

2. Zhang, B., Peng, H., Deng, Z. & Tsao, R. (2018). Phytochemicals of lentil (Lens culinaris) and their antioxidant and anti-inflammatory effects. J. Food Bioact., 1, pp. 93-103. https://doi.org/10.31665/JFB.2018.1128

3. Ravichanthiran, K., Ma, Z.F., Zhang, H., Cao, Y., Wang, C.W., Muhammad, S., Aglago, E.K., Zhang, Y., Jin, Y. & Pan, B. (2018). Phytochemical profile of brown rice and its nutrigenomic implications. Antioxidants, 7(6), art. 71, pp. 1-16. https://doi.org/10.3390/antiox7060071

4. Tekliє, T., Paradikoviє, N., ћpoljareviє, M., Zeljkoviє, S., Lon№ariє, Z. & Lisjak, M. (2021). Linking. Abiotic Stress, Plant Metabolites, Biostimulants and Functional Food. Ann. Appl. Biol., 178, pp. 169-191. https://doi.org/10.1111/aab.12651

5. Lao, F., Sigurdson, G.T. & Giusti, M.M. (2017). Health benefits of purple corn (Zea mays L.) phenolic compounds. Comprehensive Reviews in Food Sci. and Food Safety, 16, pp. 234-246. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12249

6. Jin, H.-M., Dang, B., Zhang, W.-G., Zheng, W.-C. & Yang, X.-J. Polyphenol and Anthocyanin Composition and Activity of Highland Barley with Different Colors. Molecules 2022, 27, 3411. https://doi.org/10.3390/molecules27113411

7. Garg, M., Chawla, M., Chunduri, V., Kumar, R., Sharma, S., Sharma, N.K., Kaur, N., Kumar, A., Mundey, J.K., Saini, M.K. & Singh, S.P. (2016). Transfer of grain colors to elite wheat cultivars and their characterization. J. Cereal Sci., 71, pp. 138-144. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2016.08.004

8. Ma, D., Li, Y., Zhang, J., Wang, C., Qin, H., Ding, H., Xie, Y. & Guo, T. (2016). Accumulation of phenolic compounds and expression profiles of phenolic acid biosynthesis-related genes in developing grains of white, purple, and red wheat. Front. Plant Sci., 7, pp. 1-11, article 528. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00528

9. Ge, X., Jing, L., Zhao, K., Su, C., Zhang, B., Zhang, Q., Han, L., Yu, X. & Li, W. (2020). The phenolic compounds profile, quantitative analysis and antioxidant activity of four naked barley grains with different color. Food Chem., 335, 127655. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127655

10. Bendokas V., Stanys V., MaыeikienE I., Trumbeckaite S., Baniene R. & Liobikas J. Anthocyanins: From the Field to the Antioxidants in the Body. Antioxidants, 2020, 9, 819. https://doi.org/10.3390/antiox9090819

11. Dhua S., Kumar K., Kumar Y., Singh L. & Sharanagat V.S. (2021). Composition, characteristics and health promising prospects of black wheat: a review. Trends in Food Sci. Technol., 112, pp. 780-794. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.04.037

12. Rybalka O.I., Morgun V.V., Polyshchuk S.S., Chervonys M.V., Morgun B.V. & Sokolov V.M. (2024). Wholemeal products - the world's health strategy Fiziol. rast. genet., 56, No. 2, pp. 95-129. https://doi.org/10.15407/frg2024.02.095

13. Wei, X., Yang, W., Wang, J., Zhang, Y., Wang, Y., Long, Y., Tan, B. & Wan, X. (2022). Health Effects of Whole Grains: A Bibliometric Analysis. Foods, 11, 4094. https://doi.org/10.3390/foods11244094

14. Garg, M., Kaur, S., Sharma, A., Kumari, A., Tiwari, V., Sharma, S., Kapoor, P., Sheoran, B., Goyal, A. & Krishania, M. (2022). Rising demand for healthy food-anthocyanin biofortified colored wheat is a new research trend. Front. Utrit., 9, art. 878221, pp. 1-23. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.878221

15. Guo, Z., Zhang, Z., Xu, P. & Guo, Y. (2013). Analysis of nutrient composition of purple wheat. Cereal Res. Commun., 41, pp. 293-303. https://doi.org/10.1556/CRC.2012.0037

16. Rybalka, O.I., Morhun, V.V., Morgun, B.V. & Polishchuk, S.S. (2025). For the first time in thousands of years: colored cereal grains as the functional food of the future. Visn. Nac. akad. nauk Ukr., 7, pp. 7-27 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/ visn2025.07.007

17. Hussain, A., Larsson, H., Kuktaite, R., Olsson, M.E. & Johansson, E. (2015). Carotenoid content in organically produced wheat: relevance for human nutritional health on consumption. Int. J. Environ. Res. Public Health,. 12, pp. 14068-14083. https://doi.org/10.3390/ijerph121114068

18. Padhy, A., Sharma, A., Sharma, H., Srivastava, P., Singh, S., Kaur, P., Kaur, J., Kaur, S., Chhuneja, P. & Bains, N.S. (2023). Combining high carotenoid, grain protein content and rust resistance in wheat for food and nutritional security. Front. Genet., 14, art. 1075767. https://doi.org/10.3389/fgene.2023.1075767

19. Morhun, V., Rybalka, O. & Morgun, B. (2021). New scientific approaches in genetic amelioration of cereal crops. Fiziol. rast. genet., 53, No. 3, pp. 187-215. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2021.03.187

20. Rybalka, O., Morhun, V. & Morgun, B. (2023). New genetic variation related to wheat (Triticum aestivum L.) breeding for quality. Cytol. Genet., 57, pp. 1-11. https://doi.org/10.3103/S0095452723010103

21. Liu, X, Zhang, M, Wang, D, Peng, T, Liu, X, Hao, M, Huang, L, Ning, S, Yuan, Z, Jiang, B, Chen, X, Chen, X, Liu, D & Zhang, L. (2022). Anthocyanin composition and nutritional properties of a blue-grained wheat-Triticum boeoticum substitution line. Cereal Res. Commun., 50, pp. 501-507. https://doi.org/10.1007/s42976-021-00199-1

22. DSTU ISO 6558-24:2004 Fruits, vegetables and processing products. Carotene content determination. Part 2. Standard methods (ISO 6558-2:1992, IDT) [in Ukrainian].

23. DSTU GOST 10840:2019 Grain. Method for determining the test weight (GOST 10840-2017, IDT) State Enterprise «Ukrainian Scientific and Research Center for Standardization, Certification and Quality» (SE «UkrNDNC») [in Ukrainian].

24. DSTU ISO 21415-2:2009 Wheat and wheat flour. Gluten content. Part 2. Determination of crude gluten by mechanical method (ISO 21415-2:2006, IDT). National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine (NULES) [in Ukrainian].

25. Lachman, J., Martinek, P., Kotikov«, Z., Ors«k, M. & ћulc, M. (2017). Genetics and chemistry of pigments in wheat grain - a review. J. Cereal Sci., 74, pp. 145-154. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2017.02.007

26. Rybalka, O., Polyshchuk, S., Chervonis, M., Morhun, V. & Morgun, B. (2024). Unique spelt wheat (Triticum aestivum ssp. spelta L.) with dark-purple grain color. Fiziol. rast. genet., 56, No. 5, pp. 419-430 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2024.05.419

27. Dubcovsky, J. & Dvorak, J. (2007). Genome plasticity a key factor in the success of polyploidy wheat under domestication. Science, vol. 31(6), pp. 1862-1866. https://doi.org/10.1126/science.1143986

28. Dinu, M., Whittaker, A., Pagliai, G., Benedettelli S., & Sofi, F. (2018). Ancient wheat species and human health: Biochemical and clinical implications. J. Nutr. Biochem., 52, pp. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2017.09.001

29. Porto, A.L., Ingraffia, R., Amato, G., Frenda, A.S., Gargano, G., Guarino, S., Ruisi, P., Viola, E., Settanni, L. & Giambalvo, D. (2025). Evaluation of einkorn, emmer and spelt genotypes through an integrated approach: Agronomic performance, chemical composition, aromatic profile, bread characteristics and consumers' perception. J. Cereal Sci., 104303. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2025.104303

30. Escarnot, E., Agneessens, R., Wathelet, B. & Paquot, M. (2010). Quantitative and qualitative study of spelt and wheat fibres in varying milling fractions. Food Chemi., 122, pp. 857-863. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.02.047

31. Shewry, P.R. (2018). Do ancient types of wheat have health benefits compared with modern bread wheat? J. Cereal Sci., 79(4), pp. 469-476. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2017.11.010