トウモロコシ（Zea mays）は、一般にコーンとして知られ、イネ科に属する大型穀物であり、地球上で最も重要な食糧作物の一つです。数千年前にメソアメリカの先住民によって家畜化され、現在では世界中で数十億の人々や家畜の食を支える主食となるとともに、産業原料、バイオ燃料、そして無数の加工製品の重要な原材料としても不可欠な存在となっています。
• イネ、コムギと並び、世界三大主食作物の一つ
• 世界の年間生産量は 12 億トンを超える（FAO の最近の推計による）
• 南極大陸を除くすべての大陸で栽培されている
• 穀物の中で唯一、まばらな穂ではなく、大きくコンパクトな穂に種子をつける
トウモロコシは驚くほど多用途な作物です。粒は人間や動物の餌となり、茎は飼料や繊維に、油は調理や工業用に、デンプンはエタノール燃料から生分解性プラスチックに至るまで、あらゆるものに変換されます。
分類
• メキシコ・オアハカ州のギラ・ナキッツ洞窟からの考古学的証拠により、初期のトウモロコシ栽培は約 6,250 年前にさかのぼることが示されている
• テオシンテの穂は小さく、硬い粒が 5〜12 個つくだけであるのに対し、現代のトウモロコシの穂には 500〜1,000 個以上の柔らかい粒が整然と並んでいる
• テオシンテからトウモロコシへの進化には、tb1（teosinte branched1）遺伝子を含む、わずか 5 つほどの主要な遺伝子領域（量的形質遺伝子座）の変化が関与していた
• トウモロコシは約 6,000 年前までに南アメリカへともたらされ、その後アメリカ大陸全体へ広がっていった
• 15 世紀後半のコロンブスによる航海の後、トウモロコシはヨーロッパ、アフリカ、アジアへ導入され、急速に世界的な作物となった
「マイズ（maize）」という語は、「生命の源」を意味するタイノ語の「マヒズ（mahiz）」に由来します。
茎と根：
• 茎（稈）は直立し、（多くのイネ科植物とは異なり）中が詰まっており、品種にもよるが通常 1〜4 メートルの高さになる
• 不定根である支柱根が地表より上の下位の節から出て、追加の固定と養分吸収を担う
• 広範なひげ根は深さ 1 メートル以上まで伸び、横方向にも最大 1 メートルまで広がる
葉：
• 単子葉植物に特徴的な平行脈を持つ、細長く幅広い剣状の葉（披針形）
• 各葉は、茎を包む葉鞘、目立つ主脈、およびその接合部にある葉耳から構成される
• 葉の長さは 50〜100 cm、幅は 5〜10 cm に達する
• 葉の縁は触るとわずかにざらついている（鋸歯状）
花（雌雄同株）：
• トウモロコシは雌雄同株であり、雄花と雌花は同じ株上の別々の構造体にできる
• 雄花序であるひげ（雄穂）は茎の頂部にあり、対になった小穂をつけて大量の風媒花粉を放出する（1 株あたり 1,500 万〜2,000 万個の花粉を生じることもある）
• 雌花序である穂（雌穂）は茎の腋芽から発達し、複数の苞葉（皮）に包まれている
• ひげ（雌しべ）一つ一つが伸長した花柱であり、それぞれが 1 つの胚珠につながっている。受粉は花粉が露出したひげに付着することで起こる
果実（穂と粒）：
• 穂は特殊化した構造体であり、個々の粒は植物学的には「穎果」と呼ばれる
• 粒は偶数段（通常 8〜20 段）で中心の芯（花軸）の周りに整然と並んでいる
• 1 つの穂には通常 500〜1,000 個の粒がつく
• 粒の色は品種により黄色、白、赤、紫、青、および多色など多様である
• 粒の種類には、デント種、フリント種、フラワー種、スイート種、ポップ種、ポッドコーンなどがあり、胚乳の組成によって分類される
気候：
• 至適生育温度：生育期間中 21〜30℃
• 品種によるが、霜のない期間が 120〜150 日必要
• C4 型光合成経路により、高温・強光条件下で C3 型穀物に比べて極めて高い効率と水分利用効率を示す
土壌：
• 深く、水はけが良く、肥沃で、pH 5.8〜7.0 の壌土を好む
• 高い窒素利用性を必要とし、最も養分要求量の多い穀物作物の一つである
水：
• 生育期間中に 500〜800 mm の水を必要とする
• 出糸期（ひげが出る時期）と出雄期（ひげが出る時期）の乾燥に最も弱い
受粉：
• 風媒花（風媒受粉）であり、花粉は雄穂から放出され、気流によって雌しべ（ひげ）へ運ばれる
• 結実を成功させるには、ひげの出現と花粉の飛散が同期している必要がある
• 他家受粉が一般的であり、トウモロコシは主に他家受粉性である
生態系への懸念：
• 大規模な単一栽培は、土壌劣化、養分枯渇、農薬使用量の増加を招く可能性がある
• 遺伝子組換え（GM）トウモロコシ品種については、野生近縁種への遺伝子流出や非標的生物への影響に関する懸念が生じている
日照：
• 完全な日照を必要とし、1 日あたり最低 6〜8 時間の直射日光が必要
• C4 植物であるため、強い光強度の下でよく生育する
土壌：
• 有機物を多く含み、深く、水はけが良く、肥沃な壌土
• 至適 pH：5.8〜7.0
• 重粘土や過湿な土壌は避けるべき
温度：
• 発芽には地温が最低 10℃必要。至適発芽温度は 18〜21℃
• 15℃以下では生育が著しく阻害され、霜は致死となる
灌水：
• 特に出雄期、出糸期、登熟期には一貫した水分が必要
• 出糸期の乾燥ストレスにより収量が 20〜50％減少する可能性がある
• 一般的な必要水量は、生育期間中で 500〜800 mm
播種：
• 種子は畑に直接、深さ 3〜5 cm に播かれる
• 条間は通常 75〜100 cm、条内の株間は 15〜25 cm
• 植栽密度は品種や条件により異なり、1 ヘクタールあたり 5 万〜10 万株以上
施肥：
• 多肥（特に窒素）を必要とし、通常 1 シーズンあたり 150〜250 kg N/ha を要する
• リン酸やカリも必要であり、土壌診断が推奨される
増殖：
• 種子による有性繁殖のみ
• 商業農業では、活力と均一性から F1 杂交種が使用される。採った杂交種の種子は次世代で形質が分離するため、自家採種は適さない
豆知識
トウモロコシはおそらく史上最も遺伝子組換えされ、人為的に改変されてきた作物です。野生の祖先であるテオシンテから現代のトウモロコシへの変化は、これまでに記録された中で最も劇的な人為選択の例の一つです。 • テオシンテの穂の長さはわずか 2〜3 cm で、硬く個別に包まれた粒が 5〜12 個つくだけですが、現代のトウモロコシの穂は 30 cm を超えることもあり、むき出しの柔らかい粒が 500〜1,000 個以上つきます。この変化は約 9,000 年間の選択的交配によって起こりました。 トウモロコシは C4 型光合成のチャンピオンです： • イネやコムギ（C3 植物）とは異なり、トウモロコシは C4 型炭酸濃縮経路を用いるため、光呼吸が最小限に抑えられ、高温下や強い日照下で効率が高まります • これにより、トウモロコシは作物の中で最も高い光合成速度の一つを持ち、至適条件下では 80 µmol CO₂/m²/s に達します トウモロコシ 1 株は 1,500 万〜2,000 万個の花粉を生じ、広い畑では風の強い日に数十億個もの花粉が大気中に放出されます。トウモロコシの花粉粒は風媒花の中で最も大きく（直径約 90〜100 µm）、発生源から 800 メートル以上飛ぶこともありますが、その多くは 25〜50 メートル以内に沈着します。 トウモロコシは、コーンシロップやエタノールから生分解性プラスチック、接着剤、さらには花火（黒色火薬の炭素源として利用）に至るまで、一般的なスーパーマーケットに並ぶ 4,000 種類以上の製品に使用されています。 2009 年に完全解読されたトウモロコシのゲノムサイズは約 23 億塩基対で、ヒトゲノムとほぼ同じ大きさです。特筆すべきは、その約 85％が「ジャンピング遺伝子」としても知られる可動性遺伝因子で構成されていることであり、これは 1940〜1950 年代にノーベル賞受賞者であるバーバラ・マクリントックによってトウモロコシで初めて発見されました。
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