ポピュラーサイエンス |トウモロコシの穂軸に異なる色の粒があるのはなぜですか?

市場で売られているトウモロコシの芯のほとんどは全体的に同じ色ですが、中には異なる色の粒が付いたものや、時には数色の粒が付いたものもあることにお気づきでしょうか。何故ですか？

トウモロコシは被子植物であり、典型的な他家受粉作物であることは知られています。トウモロコシは雌雄同株で、花はそれほど美しくはないものの、非常に重要であり、トウモロコシの繁殖にとって重要な器官です。

穂は植物の上部にあります。トウモロコシが開花するとき、雄しべは雌しべが開花する（花糸を引き出す）よりもわずかに早く開花します（花粉を放出します）。

雄花穂は開花の5～8日間で2,000万個以上の花粉を生産します。トウモロコシの花粉は非常に小さくて軽いです。わずかな風が吹くと、成熟した花粉が植物の周囲の数十平方メートルの円錐状の空間に散布され、同じ植物または周囲の他の植物の雌しべに受粉します。風が強いと、花粉は300メートル以上も飛散することがあります。

トウモロコシの雌穂は通常、雄しべとは別に、植物の上部から約 6 ～ 7 節下に成長します。生命を維持するためには、開花期の約10日間に雄しべから落ちた花粉を捕らえなければなりません。

この目的のために、あらゆる手段が試みられました。まず、その花柱は普通の雌しべよりもはるかに長く、20〜30センチメートル、あるいはそれ以上に伸び、「ひげ」のように見えるため、雌花穂の開花は絹糸状花序とも呼ばれます。第二に、花柱に細い枝がたくさん生えます。 3番目に、花柱の表面に粘液が分泌されます。このようにして、数百の「ひげ」のほとんどが花粉を捕らえることができます。

花粉が柱頭に付着してから30分後に発芽が始まります。花粉管を伸ばして柱頭の内側に穴を開けます。このとき、花粉内の生殖細胞が分裂して 2 つの精子が形成され、花粉管に沿って移動し、この細い「ひげ」の中の卵巣に向かって進みます。 21～24時間後には卵巣内の胚嚢に到達します。成熟した胚嚢には 1 つの卵細胞と 2 つの極核が含まれています。色の遺伝子を持つ精子が卵子の1つと結合して受精卵が形成されると、それは胚に成長し、次の世代の生命の始まりとなります。また、後に成長するトウモロコシの粒の色も決定します。もう一方の精子は 2 つの極核と結合して受精極核を形成し、これが胚乳に成長します。胚乳は種子の総重量の 75% 以上を占めます。栄養素を蓄えることで、その後の種子の発芽に必要な栄養を与えることができます。

それぞれの「ひげ」は子房に繋がっており、何百もの子房すべてが受精して成長すると、完全なトウモロコシの穂軸が形成されます。

しかし、雄しべが開花すると風が強くなり、花粉が遠くにあるトウモロコシの植物に飛ばされ、そこで雌しべに受粉することがあります。一方、自分の植物の雌しべを受粉させる花粉は、他の植物の雄しべから吹き飛ばされた花粉である場合もあります。

たとえば、このトウモロコシ植物の遺伝子は、トウモロコシの粒が黄色になることを決定しますが、吹き付けてくるトウモロコシの花粉が運ぶ遺伝子は、トウモロコシの粒が紫、黒、または赤になることを決定します。すると、生えるトウモロコシの穂軸は色鮮やかになります。花粉によって色やその他の特徴が変化するこの効果は、「直感効果」と呼ばれます。

これは本質的にトウモロコシの自然交雑です。自然交雑は悪いことではありません。異なる植物の花粉には大きな遺伝的差異があり、受精後に成長する子孫はより強い生命力と適応力を持つことが多いからです。

トウモロコシの起源はメキシコであることはわかっていますが、最も古いトウモロコシはこのようなものでした。 5,000年以上にわたる自然な交雑、適者生存、そして人間による意図的な交雑と繁殖を経ていなければ、どうして今日のような姿になったのでしょうか。

これを理解すると、トウモロコシの芯に複数の異なる色のトウモロコシの粒がある場合、少なくとも他の色のトウモロコシ植物からの数種類の花粉がこのトウモロコシ植物を受粉したことがわかります。

監督: マオ・ジーミン

ビデオ撮影者: 李金山

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