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玉蜀黍
來源:互聯(lián)網(wǎng)

玉蜀黍(學(xué)名:Zea mays L.),又名玉米、黃甜糯大穗、珍珠米等,是禾本科(Poaceae)玉蜀黍?qū)?/a>(Zea)一年生高大草本。玉蜀黍?yàn)橛袷袷?a href="/hebeideji/150925805454588307.html">屬下的唯一種,該種下具有多個分類,一般將其按照形態(tài)分為九個類型,還可以依據(jù)種族概念將其劃分為五個種族。玉蜀黍原產(chǎn)于南美洲,現(xiàn)于全世界熱帶溫帶地區(qū)廣泛種植,中國有引種栽培。玉蜀黍在各種類型的土壤上均可生長,但最適宜生長在肥沃、富含腐殖質(zhì)的壤土中。

玉蜀黍稈直立,通常不分枝,高1-4米,基部各節(jié)具氣生支柱根。葉鞘具橫脈;葉舌膜質(zhì);葉片扁平呈線狀披針形,葉片解剖結(jié)構(gòu)為黍形,硅質(zhì)體呈十字形或啞鈴形,具雙胞微毛。頂生雄性復(fù)總狀花序大型,主軸與總狀花序軸及其腋間均被細(xì)柔毛;小穗單性且雌雄異型,雄小穗孿生,含2小花,兩穎膜質(zhì),外稃及內(nèi)稃透明膜質(zhì),雄蕊3;雌小穗孿生,僅頂生小花發(fā)育,兩穎寬大,外稃及內(nèi)稃透明膜質(zhì)。穎果球形或扁球形。花果期秋季。染色體數(shù)為2n=20,屬于C4光合作用類型植物。

玉蜀黍是中國三大主糧之一,對于中國的糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。此外玉蜀黍還是世界范圍內(nèi)的主要糧食作物以及工業(yè)原料,其單位面積產(chǎn)量居世界第一位,玉蜀黍的相關(guān)產(chǎn)業(yè)同時也具有較高的貿(mào)易數(shù)量。玉蜀黍可以直接或加工后食用,具有較高的營養(yǎng)價(jià)值,其還具有非常高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在例如石油、化工、紡織等多個行業(yè)均被廣泛利用。玉蜀黍還被譽(yù)為“飼料之王”,其用作飼料時利用率可達(dá)85%以上。據(jù)中國醫(yī)藥典籍記載,玉蜀黍多個器官均可入藥,其味甘、性平,具有調(diào)中開胃、利尿消腫等功效。

在玉蜀黍的發(fā)源地美洲大陸存在著深厚的玉蜀黍文化。美洲的美洲原住民將玉蜀黍稱為“我們的母親”及“我們的生命”;而美國的重要節(jié)日感恩節(jié)的誕生也與玉蜀黍有關(guān),最早移民至美國的歐洲人因?yàn)榻邮芰水?dāng)?shù)厝损佡浀挠袷袷蚨婊钕聛聿⒂纱苏Q生了感恩節(jié)。

起源假說

眾多科學(xué)家認(rèn)同玉蜀黍是由玉蜀黍?qū)?/a>起源演化而來,但從野生大草演化成為現(xiàn)代玉蜀黍的具體過程仍困擾著科學(xué)界。科學(xué)家從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、考古學(xué)、分子生物學(xué)等角度提出了多種關(guān)于玉蜀黍起源與演化的假說,其中主要包括有稃野生玉米起源假說、“共同起源”學(xué)說、“三成分起源”學(xué)說、大芻草直向進(jìn)化起源假說、大芻草異常突變假說和摩擦禾——二倍體多年生大芻草起源假說六種。

有稃野生玉米起源假說

有稃野生玉米假說于1829年被提出,該假說認(rèn)為現(xiàn)代玉蜀黍起源于原始有稃野生玉蜀黍,現(xiàn)今玉蜀黍的無稃以及果穗外包被厚厚苞葉是人們長期馴化、選擇的結(jié)果。該假說來源于Saint—Hilaire從巴西獲得一種特異的玉蜀黍果穗,該果穗的每一個子粒被穎片包被,相似于橡樹和燕麥的子粒,整個果穗外包被苞葉,具備區(qū)別于現(xiàn)代玉蜀黍的特征,然而尚未發(fā)現(xiàn)支持這種假說理論的化石證據(jù)。

“共同起源”假說

“共同起源”假說認(rèn)為玉蜀黍、玉蜀黍?qū)?/a>和危地馬拉草三種植物均起源于一個共同祖先——原始普通野生玉蜀黍。原始野生玉蜀黍經(jīng)過自然或人工栽培、選擇而趨異進(jìn)化分化出玉蜀黍、大芻草和摩擦禾三種不同植物。研究表明,這三種植物均有許多未發(fā)育的痕跡器官,如果這些痕跡器官充分發(fā)育,它們將還原成共同的形式,但尚未發(fā)現(xiàn)原始普通野生玉蜀黍的化石樣本支持這種假說。

“三成分起源”假說

“三成分起源”假說于1939年被提出,該假說認(rèn)為世界上原來有一種野生玉蜀黍,現(xiàn)在已經(jīng)滅絕。該野生玉蜀黍沿如下幾個途徑進(jìn)化成栽培玉蜀黍:①原始野生有稃玉蜀黍是玉蜀黍的原始自然野生類型,大約在2500年前,人類在美洲大陸出現(xiàn)以后發(fā)生突變產(chǎn)生野生玉蜀黍和其他變種;②突變產(chǎn)生的野生玉蜀黍和摩擦禾天然雜交或回交產(chǎn)生原始大芻草;③原始墨西哥野玉米與野生玉米雜交產(chǎn)生墨西哥大芻草、墨西哥馬齒型玉蜀黍以及熱帶硬粒型玉蜀黍等。“三成分起源”假說的主要證據(jù)來源于考古學(xué)資料以及植物學(xué)遺傳方面的證據(jù),但尚無直接的化石證據(jù)證明這種假說。

大芻草直向進(jìn)化起源假說

玉蜀黍?qū)?/a>直向進(jìn)化起源假說于1895年被提出,該假說認(rèn)為玉米起源于一種原始野生的大芻草,原始的大芻草與現(xiàn)在大芻草的子粒成熟后都具有易于脫落的特性,只是人們在采集過程中,往往采集那些不易于脫落種子,長期這種無意識的選擇以及后期馴化、選擇,使易于脫落的種子逐步增加了縮合水平,后來發(fā)現(xiàn)這種半馴化縮合類型利于栽培、采集,通過長期的選擇、馴化成了現(xiàn)代栽培玉蜀黍。該假說得到了較多形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)研究的有力支持,但關(guān)于該假說的合理性還存在有待商的地方。

大芻草異常突變假說

基于大芻草直向進(jìn)化起源假說存在的問題,科學(xué)家提出了大芻草異常突變假說,該假說認(rèn)為玉蜀黍是沿如下幾個途徑進(jìn)化的:首先,原始大芻草馴化成玉蜀黍不是單突變一步一步積累變化的結(jié)果,而是某種偶然因素引起大芻草發(fā)生大的突變。其次,馴化成玉蜀黍的異常突變體早期是致死的,只是人為對它的保護(hù)和栽培,經(jīng)過長久的栽培、選擇、馴化形成現(xiàn)代的栽培玉蜀黍。但嚴(yán)格意義上講,玉蜀黍真正的馴化突變體能夠產(chǎn)生開放式子粒開始的。此外,玉蜀黍果穗不是由大芻草的雌花馴化而來的,而是突變導(dǎo)致大芻草的主要側(cè)枝穗狀雄花頂端的中心小穗轉(zhuǎn)化成為玉蜀黍的雌穗。在植物內(nèi)源激素的作用下,大量的營養(yǎng)物質(zhì)配給新的玉米果穗,大芻草雄花序軸逐漸變?yōu)橛袷袷蚬搿4笃c草異常突變假說對玉蜀黍演化中的許多問題給出了合理解釋,但仍不完美,例如有研究者發(fā)現(xiàn)玉蜀黍與大芻草關(guān)鍵性狀的差別是由五個突變基因掌控的,大芻草異常突變假說無法對此做出合理解釋。

摩擦禾-二倍體多年生大芻草起源假說

摩擦禾-二倍體多年生大芻草起源假說于1995年被提出,該假說認(rèn)為二倍體多年生大芻草是玉米的祖先之一,玉米起源于摩擦禾與二倍體多年生大芻草雜交后代,雜交后代形成玉米起關(guān)鍵作用的基因來源于摩擦禾,然而該假說并不具備充分的系統(tǒng)發(fā)育遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)以及分子生物學(xué)證據(jù)。

命名與分類

命名

玉蜀黍的拉丁學(xué)名為Zea mays,屬名Zea來源于古希臘一種作物的名字;在玉蜀黍最初發(fā)現(xiàn)地美洲大陸的一個島嶼上,人們將玉蜀黍稱為maize,種加詞mays便是由maize發(fā)展而來。在中國,玉蜀黍名字中的“玉”指的是其籽一粒一粒黃白似玉,玉蜀黍又被中國人稱為玉米,這個名字最早見于明代農(nóng)藝學(xué)家徐光啟的《農(nóng)政全書》,玉米為“玉蜀黍”是因?yàn)槠涿缛~與“蜀黍”一樣肥短,而“蜀黍”是一種中國古已有之的高粱。現(xiàn)在用的“玉蜀黍”不包含高梁,也不包含小米,專指玉米。

分類

玉蜀黍的分類具有兩種劃分方法,一種是按照籽粒形狀、胚乳性質(zhì)與有無稃殼,對玉蜀黍進(jìn)行分類;另一種劃分方法則是按照種族(race)的概念對玉蜀黍進(jìn)行劃分。

在玉蜀黍的世界分類研究中,常將玉蜀黍按照籽粒形狀、胚乳性質(zhì)與有無稃殼分為九個亞種,分別是硬粒型(Zea mays L. indurata Sturt)、馬齒型(Zea mays L. indentata Sturt)、半馬齒型(Zea mays L. semindentata Kulesh)、糯質(zhì)型(Zea mays L. ceratina Kluesh)、甜質(zhì)型(Zea mays L. saccharata Sturt)、爆裂型(Zea mays L. everta Sturt)、粉質(zhì)型(Zea mays L. amylacea Sturt)、甜粉型(Zea mays L. amylacta-saccharata Sturt)以及有稃型(Zea mays L. tunicata Sturt)。有學(xué)者認(rèn)為半馬齒型是硬粒型與馬齒型雜交后得到的中間類型,不應(yīng)將其單獨(dú)劃分,但目前在學(xué)界仍將玉蜀黍劃分為九個亞種。此外,在世界上還存在另外三個次要類型,分別是分枝玉米、分蘗玉米以及茸毛玉米。

在玉蜀黍的中國分類研究中,中國學(xué)者曹鎮(zhèn)北等將中國玉蜀黍劃分為五個種族,分別是北方馬齒種族、北方八行硬粒、硬粒和馬齒種族間雜交種的衍生種族、寬扁穗玉米以及南方糯玉米。北方馬齒種族主要品種有金后白馬牙、英粒子等,北方八行硬粒主要品種有長八趟、海珍珠等,硬粒和馬齒種族間雜交種的衍生種族主要品種有金頂子、白頭霜等,寬扁穗玉米主要品種有鞋底子、鴨子嘴等。

歷史

傳播歷史

世界傳播歷史

玉蜀黍原產(chǎn)于南美洲秘魯,當(dāng)?shù)氐?a href="/hebeideji/7289635444612972603.html">美洲原住民早在7000年前就已經(jīng)開始種植玉蜀黍。公元1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸之前,玉蜀黍只在美洲范圍內(nèi)傳播,16世紀(jì)之后,隨著世界性航線的開辟,玉蜀黍開始傳播到世界各地。

中國傳播歷史

關(guān)于玉蜀黍傳入中國的確切年代沒有定論,比較公認(rèn)的是玉蜀黍傳入中國的時間約為16世紀(jì)初期,在明正德六年(1511年),《州志》中有記載“珍珠秫”,這被認(rèn)為是中國對于玉蜀黍的最早記載。玉蜀黍在中國的種植大致可以分為兩個時期,明代中葉到明代后期是開始發(fā)展時期,到明代后期為止,已有11個省份有種植玉蜀黍的記載,到清代前期,玉蜀黍種植范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,全國各省?自治區(qū)?直轄市高級人民法院和中級人民法院管轄第一審民商事案件標(biāo)準(zhǔn)州縣均有種植。清代道光,玉蜀黍已經(jīng)發(fā)展成為與五谷并列,躍升為“六谷”的地位,在中國的廣大丘陵山地種植并成為主要糧食作物。20世紀(jì)初葉,玉蜀黍已經(jīng)從丘陵山地作物發(fā)展成為中國廣大平原地區(qū)的重要糧食作物。

育種歷史

玉蜀黍起源地南美洲美洲原住民在長期種植過程中有意無意對玉蜀黍進(jìn)行了選擇,第一階段主要是無意識選擇,每年種植過程中自然選擇穗大粒多的果穗留種,并且將玉蜀黍隔離種植、認(rèn)真選擇,無意中使品種得到改良;第二階段則是有意識選擇,主要為了不同用途而選擇不同籽粒大小、顏色等,以及用于釀酒的特殊甜玉米等。國外正式的玉蜀黍育種經(jīng)歷了混合選擇改良、雜交育種和轉(zhuǎn)基因育種等階段。據(jù)徐明學(xué)等分析,歐洲人早期到達(dá)北美時帶著印第安人培育的“北方硬粒種”玉蜀黍向內(nèi)地遷移,在中西部一帶與另一個“南部馬齒種”相串粉,經(jīng)過混合選擇,在1850年前后產(chǎn)生了美國玉蜀黍帶現(xiàn)代的馬齒品種。玉蜀黍早期被引進(jìn)中國的硬粒型玉蜀黍品種,20世紀(jì)20年代以后引入了馬齒型品種,引進(jìn)的馬齒型和硬粒型品種玉蜀黍經(jīng)過長期的栽培、選擇以及漸滲雜交,分化成適宜當(dāng)?shù)胤N植的品種和中間型品種。

中國的玉蜀黍遺傳育種工作開始于20世紀(jì)20-30年代,約一百年來,中國玉蜀黍育種模式的發(fā)展大體經(jīng)歷了3個時期,即主要依賴表型觀察,通過自交加代選育優(yōu)秀自交系的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)育種;以雜種優(yōu)勢群體劃分模式為基礎(chǔ),篩選高配合力親本組合為核心的雜種優(yōu)勢育種;綜合了單倍體育種、分子標(biāo)記育種、轉(zhuǎn)基因育種的現(xiàn)代生物工程育種。

藥用歷史

在世界歷史中,玉蜀黍入藥始載于中國明代嵩明縣人蘭茂所著的《滇南本草》。1996年出版的《英國草藥典》將玉蜀黍收錄為玉米須的法定原植物來源種,《歐洲藥典(第5版)》、《英國藥典(2002年版)》以及《中國藥典(2015年版)》等書籍收載玉蜀黍?yàn)榫朴衩子秃陀衩椎矸鄣姆ǘㄔ参飦碓捶N。

形態(tài)特征

玉蜀黍?yàn)橐荒晟叽蟛荼尽?/p>

稈直立,高1-4m,通常不分枝,基部各節(jié)具有氣生支柱根。

玉蜀黍葉鞘具橫脈;葉舌長約2mm,膜質(zhì);葉片呈線狀披針形,扁平寬大,基部圓形呈耳狀,無毛或具柔毛,葉中脈粗壯,邊緣微粗糙。

頂生雄性復(fù)總狀花序大型,主軸與總狀花序軸及其腋間均被細(xì)柔毛;雄性小穗孿生,長達(dá)1厘米,小穗柄一長一短,分別長1-2毫米及2-4毫米,被細(xì)柔毛;兩穎近等長,膜質(zhì),約具10脈,被纖毛;外稃及內(nèi)稃透明膜質(zhì),稍短于穎;花藥橙黃色;長約5毫米。雌花序被多數(shù)寬大的鞘狀苞片所包藏;雌小穗孿生,通常成16-30縱行排列于粗壯之序軸上,兩穎等長,寬大,無脈,具纖毛;外稃及內(nèi)稃透明膜質(zhì),雌蕊具極長而細(xì)弱的線形花柱。

果實(shí)

穎果呈球形或扁球形,成熟后外露于穎片和稃片之外,其大小受生長條件影響存在差異,通常長度為5-10毫米,寬度略大于長度,胚長占穎果長度的1/2至2/3。穎果顏色類型多樣,包括單色(如白粒、黃粒、紫色、深紫色、黑色等)和混色(如白黃相間、白黃紫混雜等)。

物種分布

玉蜀黍原產(chǎn)于南美洲,在世界熱帶溫帶地區(qū)廣泛種植,從北緯58度到南緯35-40度的地區(qū)均有大量栽培,其中以北美洲為最多,其次為亞洲、南美洲、歐洲、非洲以及大洋洲。在中國,玉蜀黍主要集中在從東起向西南的狹長的半山丘陵地帶,包括黑龍江省吉林省內(nèi)蒙古自治區(qū)遼寧省河北省四川省云南省貴州省廣西壯族自治區(qū)等13個省區(qū)。

生長習(xí)性

玉蜀黍喜溫暖氣候,在溫帶北部、夏季溫度較高的地區(qū)也可以種植。玉蜀黍較為耐旱,忍受早霜的能力較差,其籽苗對霜凍很敏感,其最適生長溫度為33℃,但在短期-3℃的條件下還可以產(chǎn)生新葉片。其吸肥能力較強(qiáng),在各種土質(zhì)的土壤上均可以種植,最適宜其生長的土壤為肥沃、富含腐殖質(zhì)、pH為7的壤土,在酸性土、堿性土和沼澤化土壤上種植玉蜀黍會出現(xiàn)生長不良的情況。玉蜀黍花果期在秋季,但具體時間會因品種不同而出現(xiàn)差異。

繁殖

玉蜀黍有90%-95%的概率是進(jìn)行異花授粉的,但也會進(jìn)行自花授粉,強(qiáng)降雨和超過35°C的氣溫會對玉蜀黍的授粉和種子質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。玉蜀黍的雄蕊花絲細(xì)長,花藥懸垂,易受到風(fēng)吹動而飄散花粉,故其傳粉媒介是風(fēng)。此外,蜜蜂屬、雙斑花蜂、切葉蜂沒藥樹蜂等昆蟲都是玉蜀黍的訪花昆蟲。

栽培

播種

玉蜀黍在生產(chǎn)中常采用播種繁殖的方法進(jìn)行繁殖,通常為四月上旬至六月上旬時進(jìn)行播種,播種時按照一定的條間距與株間距播種,每穴播種五、六粒,播種后在其上覆土。用于做種的玉蜀黍,應(yīng)選擇生于莖最下部形狀較為粗短的穗。采收后,將其懸掛于空氣流通的地方。到播種時,將穗的上下部切去,留下穗中段用作種子。

養(yǎng)護(hù)措施

玉蜀黍的苗生長到少量出土?xí)r就可進(jìn)行中耕,株間部分的土壤要深耕,而苗根部分的土壤僅需要輕輕撥開。每穴應(yīng)間苗,僅留下生長較為強(qiáng)健的兩三株苗即可,空白無苗的苗穴處應(yīng)補(bǔ)種。在玉蜀黍的生長過程中應(yīng)注意隨時除去分蘗以及不生果實(shí)的嫩枝,防止其危害主莖的發(fā)育。玉蜀黍生長過程中,一般先在拔節(jié)至抽雄期進(jìn)行兩次追肥,第一次在拔節(jié)前后施入,稱為攻稈肥,第二次在大喇叭口期追施,稱為攻穗肥,追肥時還可結(jié)合灌水;在抽雄期至吐絲期追施氮肥,起到延長葉片功能時間,防止早衰的功能。

病蟲害防治

玉蜀黍苗期主要害蟲有螻蛄、黏蟲等。對螻蛄科的防治可在秋收之后深耕翻土或使用頻振式殺蟲燈進(jìn)行誘殺,或者可以用辛硫磷乳油加水噴灑于土壤。黏蟲的防治可以用草把、黑光燈等誘殺或者使用敵百蟲可溶性粉劑、敵敵畏乳油等藥劑進(jìn)行噴殺。苗期主要病害有矮花葉病等,在這病害的流行地區(qū),可使用抗病玉蜀黍品種,還應(yīng)積極防治病毒媒介以控制疾病。矮花葉病的主要傳毒媒介為蚜蟲,可以清除田邊、塘邊等地方的禾本科雜草,或者用吡蟲咻可濕性粉劑拌玉米種子以達(dá)到防治的效果。

玉蜀黍穗期主要蟲害有大螟、玉米螟等,可使用辛硫酸顆粒劑或敵百蟲晶體進(jìn)行防治;主要病害有大斑病、小斑病等,防治方法為先將下部病葉摘除,再噴施退菌特多菌靈

采收及貯藏

玉蜀黍以在粒乳線消失的蠟熟末期收獲較為適宜。挑選充分成熟、無雜質(zhì)、凈度高的種子用袋裝,貯藏在消毒、通風(fēng)、密閉的倉庫里,受污染、凈度不達(dá)標(biāo)等的種子不入庫。在種子貯藏期間,應(yīng)定期進(jìn)行種子質(zhì)量與安全狀況檢測,以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取有效措施,避免壞種事故的發(fā)生,保證種子貯藏質(zhì)量。

用途

食用營養(yǎng)

從營養(yǎng)學(xué)分類來看,玉米屬于粗糧(全谷物),與精米、白面等細(xì)糧相對應(yīng)。其籽粒中平均含有淀粉72%、脂肪4.9%、蛋白質(zhì)9.6%、糖分1.58%、纖維素1.92%以及1.56%的礦質(zhì)元素。新鮮玉蜀黍可直接煮后食用,具有自然的谷物清香且無異味。較老的玉蜀黍粒可磨成粉作為主食。隨著生產(chǎn)生活水平的提升,玉蜀黍作為主食的食用量大幅減少,以其為原料的加工食品逐步發(fā)展,主要包括膨化面茶、膨香酥條、膨化粥等膨化食品;此外,谷物、沙拉醬、冰淇淋、糖果等食品也常以其為關(guān)鍵成分。以玉蜀黍?yàn)樵现瞥傻姆奖闶称吠瑯邮艿较M(fèi)者的青睞,例如玉米片、玉米面條等。此外,甜玉米和筍玉米還可以制作罐頭食用。玉蜀黍加工后得到的玉米油是一種優(yōu)質(zhì)植物油,其穩(wěn)定性能好、色澤透明、氣味芳香、易被人體吸收、非常適合家庭食用。

飼用原料

玉蜀黍全株均可飼用,利用率可達(dá)85%以上,是著名的“飼料之王”。100kg玉蜀黍的飼用價(jià)值相當(dāng)于135kg燕麥、130kg大麥、120kg高粱。專用的青飼青貯玉蜀黍,可在不同的生長時期直接采摘其青綠的莖葉和果穗直接飼喂畜禽,或采收乳熟末期果穗和莖葉,粉碎后微貯飼喂家畜。近年來選育的高賴氨酸玉蜀黍和高油玉蜀黍飼用品質(zhì)大幅提高,更是優(yōu)質(zhì)的飼料。

工業(yè)原料

玉蜀黍的多個器官均具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其稈可做建材;果序外苞片可作為編織原料,用于籃筐、坐墊、地毯等多種器具的編織;穗軸可用于生產(chǎn)糠醛,還可用于栽培食用菌;籽粒是重要的工業(yè)原料,可用于制淀粉、酒精、塑料等產(chǎn)品;須還可用于生產(chǎn)玉米須精粉,以及發(fā)酵飲料、果酒等;其胚芽可壓榨精制獲得精油,這種精油呈琥珀色,具有特殊的淡玉蜀黍?qū)?/a>香氣,可以運(yùn)用在雪茄中,起到豐富煙香、降低刺激、掩蓋雜氣的效果;玉蜀黍麩質(zhì)中提取出的玉米蛋白,又稱玉米朊,可用作藥片制劑的包衣材料。

玉蜀黍籽粒的深加工主要是生產(chǎn)淀粉,玉蜀黍生產(chǎn)的淀粉除直接應(yīng)用外,還可以進(jìn)一步加工成各種變性淀粉,在石油、紡織、食品等行業(yè)中均被廣泛利用,例如可以利用其制造高效吸水物質(zhì),可以用作種子保水劑,還可以利用玉蜀黍淀粉生產(chǎn)具有光降解性和生物降解性的塑料,具有防止污染、保護(hù)環(huán)境的作用。

醫(yī)學(xué)藥用

據(jù)中國醫(yī)藥典籍《中華本草》記載,玉蜀黍多個器官可作為中藥材入藥。玉蜀黍的根作中藥材時又被稱為抓地虎,味甘,性平,歸心、肺、膀胱經(jīng),具有祛止血、利尿通淋的功效,主治小便不利、水腫以及吐血等癥狀;玉蜀黍的葉味微甘,性涼,歸心、腎經(jīng),具有利尿通淋的功效,主治砂淋、小便澀痛;玉蜀黍的苞片味甘,性平,具有清熱利尿、和胃的功效,主治尿路結(jié)石、水腫、胃痛吐酸;玉蜀黍的種子味甘,性平,歸胃、大腸經(jīng),具有利尿消腫、調(diào)中開胃的功效,主治食欲不振、小便不利等癥狀。

危害

糙皮病

從十五世紀(jì)開始,玉蜀黍作為主食的傳播導(dǎo)致了一種稱為煙酸缺乏癥的毀滅性營養(yǎng)缺乏病。二者之間的聯(lián)系最早是由西班牙的卡薩爾于1735年描述的。由于當(dāng)時人們醫(yī)學(xué)知識的缺乏,以及早期懷疑糙皮病是由玉蜀黍中的某種假設(shè)毒素引起的,或者由于傳染因子或遺傳條件引起的,導(dǎo)致當(dāng)時的歐洲和美國發(fā)生重大的糙皮病流行事件。

糙皮病主要是因?yàn)轶w內(nèi)缺乏維生素P而引起的疾病,主要表現(xiàn)為腹瀉(腹瀉)、癡呆(dementia)和皮炎(皮炎),在臨床上又稱為“3D癥”,主要流行在以玉蜀黍?yàn)橹魇车牡貐^(qū),常見于農(nóng)民,特別是嗜酒者及單一食譜者。在中國北方玉蜀黍產(chǎn)量較多,但兼吃其他糧食,所以煙酸缺乏癥很少見。糙皮病初期臨床表現(xiàn)無特異性,容易誤診,臨床中對酗酒者出現(xiàn)皮炎、胃腸道癥狀及神經(jīng)精神癥狀者應(yīng)加強(qiáng)對該病的警惕。在維生素P治療糙皮病的同時,還應(yīng)補(bǔ)充吡哆醇和B2,治療3日后皮膚癥狀可明顯好轉(zhuǎn),腹瀉減少,10日后基本痊愈,局部如有皮損,可涂敷鋁氧化鋅糊或氧化鋅乳膏,冷敷。在發(fā)病期間宜少接觸陽光,禁止日曬。

副作用

長期大量使用玉蜀黍的干燥花柱和柱頭可增加氯化鈉的排泄,引起高鉀血癥;并可誘發(fā)支氣管哮喘等疾病。其次,過敏體質(zhì)者需忌用,孕婦慎用。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國際產(chǎn)業(yè)

玉蜀黍具有十分重要的地位,它是全世界的主要糧食作物,也是重要的飼料和食品加工原料,常年種植面積僅次于小麥和水稻。玉蜀黍的種植區(qū)域十分廣泛,遍及全球五大洲,其中種植面積最廣的是亞洲。2019年世界玉蜀黍產(chǎn)量排名前十的國家分別是美國(294.2t)、中國(168.4t)、巴西(54.1 t)、 阿根廷(23.3 t)、墨西哥(21.6 t)、印度(17.6 t)、印度尼西亞(15.4 t)、法國(14.6t)、烏克蘭(13.4t)、南非(10.5t)。截至2021年,世界玉蜀黍進(jìn)口主要集中在日本、墨西哥、韓國、埃及等國,出口主要是美國、巴西、阿根廷、烏克蘭等國。中國的玉蜀黍貿(mào)易伙伴國較少,以美國和烏克蘭為主。據(jù)2023年7月的數(shù)據(jù),玉蜀黍的貿(mào)易量在為179.3百萬噸,其利用率在增長,主要是因?yàn)橛袷袷蜃鳛轱暳系氖褂昧吭黾樱貏e是中國、巴西以及美國。

玉蜀黍產(chǎn)業(yè)企業(yè)主要包括玉蜀黍種子企業(yè)以及玉蜀黍加工企業(yè),其中玉蜀黍種子企業(yè)有拜耳(孟山都)(德國)、先正達(dá)(中國化工)(中國)、利馬格蘭(法 國)、KWS(德國)、隆平高科(中國)等;玉蜀黍深加工企業(yè)主要分布在美國與中國,全球最大的玉蜀黍深加工企業(yè)在美國,其加工產(chǎn)品遍布全球。

中國產(chǎn)業(yè)

玉蜀黍是中國三大主糧之一,是重要的糧、經(jīng)、飼兼用作物。中國玉蜀黍深加工行業(yè)雖起步晚,但發(fā)展迅速,形成了涵蓋玉蜀黍種植生產(chǎn)、玉蜀黍加工、玉蜀黍及其加工產(chǎn)品流通、 玉蜀黍及其加工產(chǎn)品消費(fèi)幾大環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,并且中國已經(jīng)形成巨大的玉蜀黍深加工產(chǎn)能,成為拉動玉蜀黍消費(fèi)的重要動力。此外,中國也是世界最主要的玉蜀黍生產(chǎn)國和消費(fèi)國之一, 由于生豬產(chǎn)能加速恢復(fù),對飼用玉蜀黍需求增長,加之玉蜀黍深加工產(chǎn)能的擴(kuò)張,導(dǎo)致中國玉蜀黍消費(fèi)量快速增長同時進(jìn)口量增加。

玉蜀黍生產(chǎn)和消費(fèi)在糧食市場中均占據(jù)較高比重,在保障糧食安全方面具有重要戰(zhàn)略地位。2021年黨中央一號文件提出,要提升糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力,突出了黨中央對于國家糧食安全問題的高度重視,糧食問題關(guān)乎國計(jì)民生。加入世界貿(mào)易組織以來,中國玉蜀黍貿(mào)易發(fā)展迅速,國外玉蜀黍市場關(guān)聯(lián)度日益增強(qiáng)對國內(nèi)玉蜀黍市場供求也產(chǎn)生了一定影響。以玉蜀黍貿(mào)易促進(jìn)糧食安全,發(fā)展玉蜀黍深加工產(chǎn)業(yè),在主要玉蜀黍生產(chǎn)國投資建立深加工企業(yè),將一部分產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到玉蜀黍生產(chǎn)國,由進(jìn)口玉蜀黍改變?yōu)檫M(jìn)口玉蜀黍深加工產(chǎn)品,降低國內(nèi)對于玉米的進(jìn)口需求。

發(fā)展前景

玉蜀黍作為世界上重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物,單位面積產(chǎn)量居第一位。進(jìn)一步發(fā)展玉蜀黍生產(chǎn),應(yīng)該做到穩(wěn)定種植面積、鞏固并建立高產(chǎn)農(nóng)田、依靠科技進(jìn)步、挖掘增產(chǎn)潛力、提高單位面積種植數(shù)量并且增加總產(chǎn)保障供給。

延伸文化

在玉蜀黍的發(fā)源地美洲大陸存在著深厚的玉蜀黍文化。

美洲的美洲原住民將玉蜀黍稱為“我們的母親”及“我們的生命”;墨西哥人自古就有玉蜀黍崇拜的現(xiàn)象;作為玉蜀黍生產(chǎn)大國的美國的重要節(jié)日感恩節(jié)的誕生就與玉蜀黍有關(guān),最早移民至美國的歐洲人因?yàn)榻邮芰水?dāng)?shù)厝损佡浀挠袷袷蚨婊钕聛聿⒂纱苏Q生了感恩節(jié)。

在中國文化作品中,玉蜀黍可以用于指代農(nóng)村風(fēng)光,例如中國作家老舍的小說中有描寫到“階上堆著不少長著粉色的“小玉米”。此外,玉蜀黍在20世紀(jì)50年代的中原地區(qū)宣傳畫中預(yù)示著豐收,例如“大麥穗大玉米,運(yùn)到北京去見毛主席”中就借玉蜀黍表現(xiàn)了豐收的場景。

相關(guān)研究

元素富集研究

玉蜀黍的不同品種對鎘的吸收與富集能力具有一定的差異性,研究者進(jìn)行了不同品種玉蜀黍的比較,篩選出了鎘較低累積的玉蜀黍品種,可用于在鎘污染土地上推廣種植,以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。此外,微量元素?cái)z入不足已經(jīng)成為影響人體健康的普遍問題,研究者通過篩選富含微量營養(yǎng)元素的玉蜀黍品種來進(jìn)行推廣,來改善人體缺少微量元素的問題,促進(jìn)人體對微量營養(yǎng)元素的吸收。

育種研究

玉蜀黍是中國第一大作物,其種業(yè)健康發(fā)展對于保障國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給具有重要意義。在玉蜀黍的現(xiàn)代育種核心技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用方面,單倍體、基因編輯、轉(zhuǎn)基因、全基因組選擇等關(guān)鍵育種瓶頸已經(jīng)被研究者們突破。其中,單倍體技術(shù)已先后突破了高效誘導(dǎo)、精準(zhǔn)鑒別與高效加倍三大關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié);以SNP差異為基礎(chǔ)的第三代分子標(biāo)記SNP育種芯片等技術(shù)大幅提升了基因型分型效率;分子標(biāo)記選擇及改良技術(shù)在玉蜀黍育種中也有應(yīng)用;基因組編輯技術(shù)構(gòu)建的含有玉蜀黍減數(shù)分裂特異基因啟動子的新基因編輯載體系統(tǒng),能夠定點(diǎn)突變創(chuàng)制高效孤雌生殖單倍體誘導(dǎo)系,并創(chuàng)制出以甜糯復(fù)合型鮮食玉米為代表的系列新種質(zhì),應(yīng)用于玉蜀黍的育種研究。

基因組研究

關(guān)于玉蜀黍基因組的研究主要包括四點(diǎn),一是對玉蜀黍的基因組測序研究,由于玉蜀黍基因組具有極大的多樣性,對其的測序研究有利于研究其農(nóng)藝性狀的變異;二是綜合新的基因編輯技術(shù),例如QTL-seq、QTE-seq等技術(shù),快速定位和驗(yàn)證候選基因,為玉蜀黍育種工作中的等位基因篩選提供新的思路;三是在來自于類蜀黍(Euchlaena mexicana Schrad.)(又稱玉蜀黍?qū)?/a>)和栽培玉米的雜交群體中發(fā)現(xiàn)了重要的數(shù)量性狀基因座,例如tb1,UPA1以及UPA2,這對于玉蜀黍的馴化歷史以及未來改良方向研究可以提供一定程度的幫助;四是利用基因工程改良玉蜀黍的性狀,例如研究者們發(fā)現(xiàn)了“玉米祖先”類蜀黍中的優(yōu)良基因THp9-T并將其導(dǎo)入了現(xiàn)代玉蜀黍自交系和雜交系中,提高了玉蜀黍植株中的蛋白質(zhì)積累,并提高了種子蛋白含量。

在轉(zhuǎn)基因食品安全問題上,歐盟支持了400多個獨(dú)立研究小組對超過50個轉(zhuǎn)基因安全項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,全球至少包括中國在內(nèi)的59個批準(zhǔn)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因的國家也通過科學(xué)規(guī)范的安全試驗(yàn)證明:食用含有轉(zhuǎn)基因作物成分的食品,與食用含有常規(guī)育種技術(shù)培育的作物成分的食品相比,并不具有更大的風(fēng)險(xiǎn)。截至2018年,轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的是美國、阿根廷加拿大、巴西、印度這五個國家,占全世界轉(zhuǎn)基因作物總面積的91%,全球共有14個國家種植了轉(zhuǎn)基因玉蜀黍,種植面積正呈逐年增長的態(tài)勢。截至2019年,共有71個國家或地區(qū)應(yīng)用了轉(zhuǎn)基因作物,其中29個國家或地區(qū)種植,另外42個國家或地區(qū)進(jìn)口。轉(zhuǎn)基因玉蜀黍的商業(yè)化創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,截至2015年,全球種植轉(zhuǎn)基因玉蜀黍累計(jì)創(chuàng)造了1678億美元的經(jīng)濟(jì)效益。歐盟在2023年宣布批準(zhǔn)3種轉(zhuǎn)基因玉蜀黍上市,產(chǎn)品可用作食品或飼料,但不得在歐盟范圍內(nèi)種植。資料顯示,歐盟已批準(zhǔn)數(shù)十種轉(zhuǎn)基因食品和飼料上市,包括玉蜀黍、大豆、棉花等等,同時歐盟一直對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品持相對保守態(tài)度,企業(yè)進(jìn)入歐盟轉(zhuǎn)基因市場的成本較高。

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