Kukuřice setá

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 17. 1. 2024, 14:41

Kukuřice setá (Zea mays L.) je druh jednoděložné rostliny z čeledi lipnicovitých (Poaceae). Český název kukuřice patří mezi novotvary vytvořené v 19. století Janem Svatoplukem Preslem.

Botanická charakteristika

Jedná se o robustní jednoletou trávu, dorůstající nejčastěji do výšky 1-3 m.^[1] Někdy zvláště v suchých podmínkách může být i nižší, např. jen 0,5 m, jsou ale známy rostliny i šestimetrové. Listy jsou střídavé, přisedlé s listovými pochvami a souběžnou žilnatinou. Čepele jsou asi 30-90 cm dlouhé a asi 1,5-12 cm široké. Květy jsou jednopohlavní, v pohlavně rozlišených květenstvích. Samčí květenství je vrcholová lata klásků, někdy je interpretováno jako několik hroznů vyrážející z hlavní osy.^[2] Samčí klásky jsou uspořádány v párech, kdy jeden klásek je stopkatý a druhý přisedlý a každý klásek obsahuje 2 květy. Na bázi každého klásku jsou 2 plevy, které na rozdíl od některých divokých druhů nejsou na kýlu křídlaté. Každý samčí květ obsahuje bělomázdřitou pluchu a plušku. Tyčinky jsou 3, plenky 2. Samičí květenství vyrůstají z úžlabí listu. U pěstované kukuřice seté pravé to je ztlustlý klas, někdy nazývaný palice (nejčastěji 2-5, vzácněji až 10 cm silný), který se skládá z mnoha řad obilek, v každém klasu jich je od 60 po více než 1000. U divokých subspecií je samičí květenství mnohem skromnější dvouřadý klas či hrozen (záleží na interpretaci), pouze asi 1 cm silný a obsahuje jen 4-15 obilek. U divokých forem se klas za zralosti rozpadá, u pěstované kukuřice zůstává vcelku. Celý samičí klas je uzavřen v pochvách listenů, u divokých forem bývá obalová pochva jen jedna, na vrcholu vyčuhuje chomáč čnělek s bliznami. Samičí klásky jsou podobně jako samčí dvoukvěté, ale dolní květ je sterilní,^[2] proto z každého klásku vzniká pouze jedna obilka. Na bázi klásku jsou 2 plevy, ve kterých je u divokých forem obilka uzavřena, u pěstované kukuřice jsou plevy redukované. Každý fertilní květ obsahuje jednu suchomázdřitou pluchu a plušku, plenky u samičích květů chybí, čnělky jsou 2, ale jsou skoro po celé délce srostlé, jen nahoře dvouklané. Původně se jednalo o diploida, počet chromozómů je 2n=20,^[1] dnes se však pěstují i tetraploidi, 2n=40.

Kukuřice je větrosprašná (anemogamie), pyl je přenášen zejména větrem, včely a jiný hmyz sice pyl sbírají, ale jejich význam pro opylování je malý, protože nemají důvod navštěvovat také samičí květenství. Pylová zrna jsou relativně těžká a velmi rychle vysychají; udává se životnost 10 až 30 minut. Pyl je rozprašován zhruba po dobu 14 dní. Samčí pohlavní orgán většinou dozrává dříve než samičí, což je považováno za původní mechanismus zabezpečující cizosprášení. U mnohých moderních odrůd však dozrávají obě květenství ve stejnou dobu. V přirozených podmínkách se kukuřice rozmnožuje pouze semenem. Zhruba 95 % semen je oplodněno cizosprášením, zbytek samosprášením. Kukuřice během domestikace ztratila schopnost uvolňovat semena z palice a tak je zcela závislá na pomoci člověka. Kukuřice se nerozmnožuje vegetativně. Je sice teoreticky možné rozmnožovat kukuřici pomocí sterilních technik z tkáňových kultur, ale je to na rozdíl od některých jiných kulturních plodin velmi obtížné a nespolehlivé. Kukuřice je jako mnohé další tropické rostliny plodina s fotosyntézou typu C4. Díky tomu je kukuřice schopná za dostatečného osvětlení velmi rychle růst a produkovat enormní množství biomasy. Udává se maximální výnos až 23 t z hektaru. Není rovněž příliš náročná na vodu.

samčí květenství

samičí květenství

Vnitrodruhové členění

Široce pěstovaná polní plodina je pouze kukuřice setá pravá (Zea mays subsp. mays). Ostatní divoké poddruhy se nazývají pojmem teosinte (množné číslo teosintes). Kromě 3 divokých subspecií kukuřice seté náleží k teosintům také všechny další známé druhy rodu Zea: Zea diploperennis, Zea perennis, Zea nicaraguensis a Zea luxurians. Tyto druhy (všechny kromě druhu Zea mays) jsou některými autory řazeny do samostatného rodu Euchlaena Schrad.^[3] V tomto pojetí obsahuje potom rod Zea pouze jeden druh: Zea mays. Dnešní autoři většinou používají široké pojetí rodu Zea, s 5 uznávanými druhy.

Druh Zea mays se dělí na následující poddruhy (subspecie):

• Zea mays subsp. mays: Jedná se o známou, dnes na všech kontinentech kromě Antarktidy pěstovanou, kukuřici. Ostatní divoké subspecie se mimo oblast původu pěstují nanejvýš v pokusných kulturách. Je to čistě kulturní taxon, není známa z přirozených společentev.

• Zea mays subsp. mexicana (Schrad.) H.H. Iltis, někdy považována za samostaný druh: Zea mexicana (Schrad.) Kuntze, syn.: Euchlaena mexicana Schrad.^[4] Poddruh je znám pod názvy: Chalco Teosinte, Central-Plateau Teosinte či Nobogame Teosinte.^[1] Samičí klas je daleko menší než u pěstované kukuřice, je jen 5-8 (vzácněji až 10) cm dlouhý, 0,6-0,8 cm silný. Poddruh je rozšířen v Mexiku, nejvíce v oblasti zvané Meseta Central. Ve své domovině roste často na okrajích polí pěstované kukuřice seté pravé, se kterou se i kříží.

• Zea mays subsp. huehuetenangensis (H.H. Iltis et Doebley) Doebley je mohutná tráva dorůstající až 5 m. Nazývá se Huehuetenango Teosinte. Na rozdíl od subsp. parviglumis má lysé listy.^[1] Samičí klasy jsou pdobné jako u subsp. mexicana. Je to endemit provincie Huehuetenango v Guatemele a také je to častý plevel v polích pěstované kukuřice s níchž se často kříží. Někdy roste ale i v lesích.

• Zea mays subsp. parviglumis H. H. Iltis et Doebley je tráva dorůstající nejčastěji výšky 2-4 m. Samičí klasy jsou podobné stavby jako u subsp. mexicana. Nazývá se Balsas Teosinte nebo Guerrero Teosinte.^[1] Listy jsou na rozdíl od subsp. huehuetenangensis pýřité. Přirozeně roste v pacifické části Mexika, hlavně v oblastech Oaxaca a Jalisco, zvláště častá je u řeky Balsas. Jelikož nekvete současně se subsp. mays, nekříží se s ní tolik.

Zea mays subsp. mexicana

Historie

Kukuřice setá pravá je kulturní taxon, který má svůj původ ve Střední Americe. Existuje několik teorií vzniku této kulturní rostliny.

1. Kukuřice setá pravá vznikla přímou domestikací poddruhu Zea mays subsp. parviglumis, který je domácí v Mexiku, hlavně v údolí řeky Balsas. Více než 12 % genetického materiálu z poddruhu Zea mays subsp. mexicana se do kukuřice seté pravé dostala díky introgresívní hybridizaci poddruhů Zea mays subsp. mexicana a Zea mays subsp. parviglumis
2. Kukuřice setá pravá vznikla procesem hybridizace nějaké primitivní domácí kukuřice (jen lehce změněné oproti divokým formám) a nějakého divokého druhu ze sect. Luxuriantes, buď Zea diploperennis nebo Zea luxurians.
3. Kukuřice setá pravá vznikla dvojnásobnou nebo vícenásobnou domestikací nějaké neznámé divoké kukuřice či některého teosintu. Tento model byl však dnes zpochybněn.
4. Kukuřice setá pravá se vyvinula z hybrida druhu Zea diploperennis a druhu Tripsacum dactyloides (tráva příbuzná kukuřicím). Paul Mangelsdorf se domnívá, že pěstovaná kukuřice je výsledkem hybridizace mezi dokonce mezi nějakým neznámým druhem divoké kukuřice a druhu z rodu Tripsacum. Moderní genetické výzkumy však tuto teorii vylučují.

Teorii číslo 1 navrhnul George Beadle, nositel Nobelovy ceny za rok 1958. Ačkoliv byla tato teorie potvrzena četnými experimenty, pořád je zde mnoho nejasností.

Domestikace kukuřice seté začala už v pravěku, pravděpodobně mezi léty 10000 př. n. l. – 5500 př. n. l. Dnešní genetické experimenty naznačují, že domestikace kukuřice začala někdy kolem roku 7000 př. n. l. v centrálním Mexiku, někde v kopcích států Oaxaca and Jalisco. Mikrofosílie obsahující kukuřičný škrob byly objeveny archeology na kamenných nástrojích pocházejících z mexických lokalit. Odtud se pak pravděpodobně nová plodina šířila dále: před 7600 lety byla pěstována v Panamě, v severní části Jižní Ameriky byla hojná před 6000 roky. Nejpodobnější divoká kukuřice té pěstované dnes roste u řeky Balsas.

Do Evropy se kukuřice dostala v průběhu 16. a 17. století. Před nedávnem vzbudila určitý zájem teorie, že se kukuřice neznámou cestou dostala do Indie pravděpodobně již v 11. až 12. století.^[5] Důkazem měly být architektonické a sochařské prvky, připomínající kukuřičné palice. Pravdivost této domněnky je však více než sporná.

Stanovištní podmínky

Podmínky vhodné pro pěstování jsou v podstatě podobné podmínkám ve kterých rostly původní divoké druhy, s tím, že procesem šlechtění dochází k toleranci určitým směrem a vyšší reakce na určité podměty.

Minimální teplota půdy pro klíčení se pohybuje okolo 10 °C, v průběhu vegetace je pak ideální teplota v rozmezí 20-40 °C. Původně se jedná o krátkodenní rostlinu, přičemž nové odrůdy nejsou k délce dne citlivé. Vyšší nároky na světlo však přetrvávají. Kukuřice je náročná na vodu - vytváří mohutný kořenový systém sahající do hloubek od 1-4 m, pokud tomu dovoluje půdní profil. Preferuje hluboké a propustné půdy. Nesnáší naopak půdy obsahující hrubší frakce - písek, suché či zamokřené. Není odolná vůči zasolení. Preferuje půdy neutrální s vyšším obsahem organického materiálu a živin.

Agrotechnika

mladé rostliny kukuřice seté na poli

Správná agrotechnika pěstování kukuřice předpokládá pěstování v pestrém osevním postupu, včetně pěstování krycích plodin. Na počátku založení kultury je podmítka strniště nebo úhoru, následuje hlubší orba, doplněná hnojením. Po té se připravuje seťové lůžko smykováním a vláčením. Následuje setí do řádek vzdálených 50-60 cm. Ve střední Americe se stále používá tradiční systém setby, kdy se do jednoho dolíku vyseje semínko kukuřice, dýně a fazole. Pokud není použita krycí plodina, provádí se meziřádkové ošetření proti plevelům a škůdcům včetně prokypření půdy. V oblastech s nízkými srážkami nebo nedostatkem vody jsou aplikovány závlahy. Poslední operací je sklizeň. Sklízí se buď na semeno (v technické zralosti při vlhkosti 25-30 %) nebo na siláž.

Choroby a škůdci kukuřice

Choroby:

• sněť kukuřičná (Ustilago maydis)
• virus zakrslé mozaiky kukuřice, MDMV (anglicky: Maize Dwarf Mosaic Virus)
• Pantoea stewartii
• Puccinia sorghi

Škůdci:

• Heliothis zea
• Spodoptera frugiperda
• Pseudaletia unipuncta
• Papaipema nebris
• bázlivec kukuřičný (Diabrotica virgifera)
• Rhopalosiphum maidis
• zavíječ kukuřičný (Ostrinia nubilalis)
• Euxesta stigmatis
• Elasmopalpus lignosellus
• Peregrinus maidis

Použití

Zralé plody kukuřice

Rostoucí kukuřice

V rozvinutých zemích se kukuřice pěstuje převážně jako krmivo pro dobytek ať už ve formě zrna či siláže, nebo jako surovina pro zpracovatelský průmysl. Její přímá spotřeba jako potraviny je okrajová, přestože roste význam sladké kukuřice jako zeleniny. V potravinářském průmyslu slouží kukuřice jako zdroj oleje, škrobu, glukózy, fruktózového sirupu a bioetanolu. Uvažuje se rovněž o použití kukuřice pro výrobu biodegradovatelných plastů a proteinů pro medicínské účely.

V rozvojových zemích Latinské Ameriky a v Africe je kukuřice převážně spotřebována jako hlavní zdroj kalorií pro venkovské obyvatelstvo. V rozvojových zemích Asie je zhruba vyrovnané její použití jako potraviny i jako krmiva. Ve své domovské zemi Mexiku je kukuřice nedílnou součástí kultury a je nejenom přítomná téměř ve všech potravinách, ale suché stonky se používají jako stavební materiál pro ohrady a střešní krytiny, listy pro tvorbu rohoží atd. Ze světové produkce kukuřice na zrno se přímo jako potravina spotřebuje zhruba 21 %.

Země s největší přímou spotřebou kukuřice na obyvatele^[6]

Rozsáhlé kukuřičné pole v Maďarsku

U kukuřice pěstované na zrno je důležitou charakteristikou složení endospermu. Na základě této charakteristiky se rozlišuje pět různých typů kukuřice:

• Reventador (pop corn)- původní domestikovaná varianta. Má malá zrna s měkkým škrobovitým jádrem a velmi tvrdým pláštěm. Při zahřívání se voda uzavřená v jádře přemění v páru a ta plášť nakonec roztrhne. Tato kukuřice se pěstuje přibližně na 1 % rozlohy.

• Duro (flint) – podobná Pop kukuřici ale s větší velikostí zrna. Tato kukuřice se pěstuje především v horských podmínkách a v oblastech, kde je zapotřebí odolnost k chladu. Dobře snáší špatné skladovací podmínky. Zabírá asi 14 % rozlohy.

• Blando – kukuřice na mouku. Má měkké škrobové jádro a snadno se mele. Používá se pro přípravu tortil a pod. Je to nejběžnější kukuřice pro přímou lidskou spotřebu. Zabírá asi 12 % rozlohy.

• Dentado - jádro je tvořeno měkčím škrobovým endospermem, který je částečně zakryt poněkud tvrdší slupkou. Ta však nepokrývá celé jádro, to proto při schnutí vytvoří charakteristickou výduť. Nejrozšířenější typ kukuřice, představuje zhruba 73 % světové produkce. Používá se převážně jako krmivo pro dobytek a v průmyslu na výrobu škrobu, etanolu, oleje aj.

• Sladká kukuřice – endosperm se skládá převážně z rozpustných cukrů s malým podílem škrobu. Představuje sice zanedbatelnou část produkce, pokud jde o rozlohu, ale zato se prodává za velmi vysokou cenu jako zelenina ve vyspělých zemích.

Při pěstování na zrno se nechává kukuřice důkladně vyschnout na poli a sklízí se až pozdě na podzim, nezřídka i na jaře následujícího roku. V našich podmínkách se kukuřice pěstuje převážně na siláž, v tomto případě se sklízí zelená ještě před dozráním palic.

Kukuřice a lidské zdraví

Kukuřici je vhodné před dalším zpracováním povařit s vápnem nebo jinou zásaditou látkou. Tento proces pomáhá k oddělení slupky, zvyšuje biologickou dostupnost tryptofanu (proteinogenní aminokyseliny) a niacinu (důležitého vitamínu), zvyšuje nutriční hodnotu kukuřice a činí ji chutnější a stravitelnější. Neznalost významu této úpravy (tzv. nixtamalizace) způsobovala po rozšíření pěstování kukuřice mezi Evropany nemoci z podvýživy, zejména pellagru. (Wiky)

Kukuřice sice neobsahuje lepek jako např. pšenice, ale její bílkovinné složky jsou beztoho podobně "úspěšným" alergenem jako bílkoviny obsažené např. - v pšeničném lepku. Z botanického hlediska je ostatně kukuřice blízkou příbuznou pšenice a zdrojem suroviny je zde stejně jako u pšenice zrno, takže by bylo divné, kdyby kukuřice neměla podobné vlastnosti včetně obsahu potenciálních alergenů. Nejčastěji se s kukuřicí setkáváme ve formě škrobu. Maizena a pod dalšími obchodními názvy produkované formy kukuřičného škrobu jsou po mnoha stránkách lepší než škrob bramborový. Ze zdravotního hlediska ale kukuřičný škrob představuje riziko zejména pro alergiky a skutečně i v Evropě zaznamenáváme od roku 2000 (v Anglii i dříve) šíření alergie na kukuřici a produkty z ní. Kukuřičný škrob, mouka nebo krupice jsou obsaženy v neuvěřitelném množství výrobků včetně koření, prášku do pečiva a léků. ^[7]

Kukuřičné čnělky využívá tradiční lidová medicína do směsných močopudných a jiných léčivých čajů, někdy i samostatně: "Potřebujeme-li osvědčený močopudný prostředek, pak pijeme čaj z kukuřičných vlasů, nadto je i účinným a neškodným prostředkem odtučňovacím. Jedna čajová lžička vrchovatě naplněná kukuřičnými vlasy se spaří čtvrt litrem vařící vody. Krátce vyluhujeme a čaj pijeme neslazený." (Martin Vít: Sebrané recepty)

"Podle sovětských badatelů má droga i žlučopudné účinky. Běžné dávky jsou 4 - 8 g každý druhý den formou záparu - čaje. Působí dráždivě na srdeční sval a zvyšuje krevní tlak; jako antidiabetikum má dost problematické účinky." (Kresánek)

Pokud by člověk vypil nadměrné množství odvaru z kukuřičných čnělek, může u něj údajně dojít k podráždění CNS, a to až po záchvat zuřivosti.

Kukuřice obsahuje cenné flavonoidy, nejvíce červené druhy kukuřice, z jejichž zrn se mele mouka prodávaná jako preparát s výrazným antioxidačním účinkem. Nejspíš právě obsah flavonoidů vedl v minulém století bulharskou jasnovidku Vangu k názoru, že odvar ze směsi zrn různých obilnin včetně kukuřice může být dobrou prevencí i léčbou u některých druhů leukemie.

Jakákoliv léčba produkty z kukuřičného zrna je však nevhodná pro osoby, které mají na kukuřici alergii.

Olej z kukuřičných klíčků patří mezi kvalitnější potravinářské oleje a je cenným zdrojem vitamínu E.

Výtrusy cizopasné houby - sněti kukuřičné, která na kukuřičných klasech parazituje, obsahují alkaloidy podobné složením a účinkem alkaloidům námele.

Produkce

Podle ročenky FAO se výměra kukuřice mezi lety 1970 až 2003 zvýšila ze 113 milionů hektarů na 143 mil. ha, průměrný výnos stoupl z 2,35 t/ha na 4,47 t/ha a celková produkce tak vzrostla z 266 mil. tun na 640 mil. tun. Výnosy kukuřice v rozvinutých zemích jsou výrazně vyšší díky použití hybridního osiva, zavlažovacích systémů, hnojení a ochrany před škůdci.

Největší producenti

V České republice dochází k postupnému zvyšování plochy oseté kukuřicí. Od počátku 90. let vzrostla výměra kukuřice z přibližně 30 000 ha na 85 000 ha v roce 2003. Rovněž hektarové výnosy u kukuřice na zrno vzrostly za stejné období z přibližně 4,5 t/ha na 5,5 t/ha v roce 2003 a dokonce na 6,4 t v roce 2004. U kukuřice na siláž se v našich podmínkách dosahuje výnosů okolo 30 t/ha (v roce 2004 činil průměrný výnos 32,4 t/ha).

Šlechtění a genetika

Nejvýznamnější odrůdy

Hlavními odrůdami kukuřice jsou: kukuřice obecná, neboli tvrdá (Zea mays conv. vulgaris syn. Z. mays conv. indurata), tzv. „koňský zub“ (Z. mays conv. identata syn. Z. mays conv. dentiformis), kukuřice pukancová (Z. mays conv. microsperma syn. Z. mays conv. everta), kukuřice škrobová (Z. mays conv. amylacea) a kukuřice cukrová (Z. mays conv. saccharata). Kukuřice pukancová má dvě formy. Je to Zea mays conv. everta var. leucornis a Z. mays conv. everta var. oryzoides.

Modelový organismus

Kukuřice je významný modelový organismus používaný v genetice a vývojové biologii. Americká genetička Barbara McClintock objevila při práci s kukuřicí transpozony, za což dostala v roce 1983 Nobelovu cenu.

GM kukuřice

Mnoho kontroverzí vyvolává pěstování geneticky upravené (Genetically modified - GM) kukuřice. Tato transgenní plodina má mnoho zarytých odpůrců, mezi něž patří britský následník trůnu princ Charles, environmentální organizace jako například Greenpeace a některé asociace bio-zemědělců. Zrovna tak proponenti geneticky modifikované kukuřice, mezi které patří velké biotechnologické společnosti jako Monsanto, Pioneer Hi-Bred či Syngenta prosazují svůj pohled na GM kukuřici velmi tvrdě a často bezohledně.

Většina GM kukuřice je pěstována v USA, Kanadě, Jihoafrické republice a ve Španělsku. Od roku 2005 se pěstuje rovněž v České republice, zatím jako první a jediná transgenní plodina. V současné době je nejběžnější GM kukuřice s vloženým genem z půdní bakterie Bacillus thuringiensis (odtud Bt-kukuřice), který kukuřici propůjčuje odolnost proti škodlivému zavíječi kukuřičnému (Ostrinia nubilalis) nebo bázlivci kukuřičnému (Diabrotica virgifera). Produktem tohoto genu je protein, který je nejprve aktivován trávicími enzymy cílového hmyzu a poté se specificky váže na receptory v jeho střevech, kde vytváří póry. Stejný protein používají pro kontrolu hmyzu ekologičtí zemědělci od první poloviny 20. století. Tento protein je neškodný pro jiné druhy hmyzu, zvířata či ptáky a díky tomu, že se v trávicím ústrojí člověka velmi rychle rozkládá, nehrozí ani riziko alergenních reakcí.

Výtky odpůrců jsou většinou namířeny proti použití genového inženýrství jako takového. Mezi nejčastější výtky odpůrců patří možnost vzniku alergenních reakcí u spotřebitelů, nechtěný negativní efekt na necílové druhy hmyzu a nekontrolované křížení s netransgenní kukuřicí či s divokými příbuznými. Především v Mexiku má tato poslední obava racionální základ. Je zapotřebí chránit bohatství lokálních středoamerických odrůd kukuřice, protože představují zdroj biodiverzity pro její další šlechtění. Proto by se mělo zabránit jejich křížení s moderními odrůdami (nezávisle na tom jde-li o GM-odrůdy). V Mexiku je z těchto důvodů pěstování jakékoliv GM kukuřice zakázáno.

Naproti tomu zastánci použití transgenních odrůd tvrdí, že GM-kukuřice snižuje množství toxických chemikálií nutných k ochraně úrody před škůdci. GM odrůdy mohou mít rovněž příznivý vliv na biodiverzitu, protože Bt-toxin působí pouze na housenky okusující kukuřici, zatímco chemická ochrana nespecificky zabíjí veškerý hmyz. Bylo rovněž prokázáno, že GM kukuřice snižuje riziko vývojových deformací u hispánské populace, pro které je kukuřice podstatnou složkou diety. Je-li kukuřičné zrno nakousnuto od hmyzu, snadněji se na něm uchytí plíseň Fusarium produkující vysoce nebezpečný toxin fumonisin. Díky nižšímu napadení hmyzem by množství fumonisinu v GM kukuřici mělo být nižší.

Reference

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} http://www.herbarium.usu.edu/treatments/Zea.htm
2. ↑ ^{2,0 2,1} http://www.kew.org/data/grasses-db/www/imp10873.htm
3. ↑ http://delta-intkey.com/grass/www/euchlaen.htm
4. ↑ http://www.kew.org/data/grasses-db/www/imp10874.htm
5. ↑
6. ↑ zdroj OECD, 2003
7. ↑ http://nosreti.bigbloger.lidovky.cz/clanok.asp?cl=140403&bk=93906
8. ↑ FAOSTAT