玉米（Zea mays）是禾本科的一年生谷类植物。栽培玉米属于玉米种的指名亚种（Zea mays subsp. mays）。玉米由墨西哥原住民驯化，如今世界各地均有种植，以获取籽粒及其他植物材料。其用途包括人类食品、牲畜饲料，以及生产淀粉、油、甜味剂和燃料乙醇。按收获籽粒的重量计算，玉米是全球产量最高的谷类作物。(powo.science.kew.org)
起源与传播
玉米的驯化始于约9,000年前的墨西哥西南部，其主要祖先是大刍草，这是一类与栽培玉米亲缘关系密切的野生禾草。巴尔萨斯河谷中部的考古证据包括石器上发现的玉米淀粉粒和微小的硅质结构，这些石器所在堆积层的年代经日历年校正后约为距今8,700年。这些遗存表明，当时人们已经在加工玉米籽粒。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
早在欧洲人到来之前，玉米种植就已传播至美洲各地。考古记录显示，约在距今7,600个日历年前，巴拿马已有玉米；约在距今6,000年前，玉米已在南美洲西北部扎根。此后，它成为众多原住民农业体系中的重要作物。15世纪末跨大西洋航行开展后，玉米经西班牙传入欧洲，随后又传播至非洲和亚洲。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
玉米还具有宗教和文化意义，在玛雅人中尤为突出。在称为三姐妹种植法的农业实践中，玉米与菜豆、南瓜一同种植，将生长习性和食用用途不同的作物组合在一起。(kew.org)
形态与繁殖
玉米植株茎秆直立，长形叶片沿茎互生。雄花形成顶生的雄穗，雌花则着生于叶腋处的雌穗上。雌穗由苞叶包裹，其花长出细长丝状的花丝，伸出苞叶顶端之外。籽粒的颜色包括白色、黄色、红色、紫色和黑色。(kew.org)
玉米主要依靠风进行传粉。每根花丝都连接着一个胚珠，胚珠受精后可发育为一粒籽粒。籽粒能否成功形成，取决于雄穗散粉期与花丝伸出期是否重合。若环境胁迫延缓花丝生长，可能使受精减少，导致果穗部分区域缺粒；后续的胁迫也可能使发育中的籽粒败育。(ag.purdue.edu)
从植物学上说，玉米籽粒是颖果，即禾本科植物特有的谷粒型果实。其主要组成部分为外层果皮、胚乳和胚。胚乳通常约占籽粒重量的五分之四，并储存了籽粒中大部分的淀粉。大部分油脂存在于胚中，而外层组织含有大量纤维性物质。(fao.org)
生理与栽培
玉米采用C4光合作用，这种碳浓缩途径有利于植物在温暖、光照充足的条件下高效生长。联合国粮食及农业组织（FAO）的作物资料将玉米光合作用和生长的最适温度大致列为20—30°C，但不同栽培品种的需求有所差异。生育期也存在很大差异：一些温带和热带低地品种约需90—180天即可成熟，而高地类型可能需要长得多的时间。(s3.eu-west-1.amazonaws.com)
尽管玉米的水分利用效率相对较高，它仍对缺水十分敏感，尤其是在开花期和籽粒发育初期。产量取决于栽培品种、温度、水分供应、土壤条件和栽培管理之间的相互作用。必要时可通过灌溉补充降水，但许多生产体系仍依赖天然降水。(fao.org)
育种工作针对籽粒产量、成熟期、抗逆性、养分利用效率和营养品质等性状进行选择。在测试中，育种人员会分别评估材料在适宜条件下，以及干旱、病害压力或其他胁迫下的表现，因为在一种环境中表现良好的品系，在其他环境中未必同样出色。(cimmyt.org)
籽粒类型、食用与加工
常见的籽粒类型包括马齿型、硬粒型、粉质型、甜玉米和爆裂玉米。马齿型籽粒的外层胚乳较硬，中央区域较软；硬粒型籽粒则有较厚的硬质层，包围着较小的软质中心。粉质型玉米的胚乳以软质为主。甜玉米在尚未成熟时采收，以利用其较高的含糖量；爆裂玉米品种则在加热后膨胀爆裂。这些分类描述的是籽粒特征，而非不同的生物物种。(fao.org)
玉米提供以淀粉为主的碳水化合物，同时也提供蛋白质、油脂和膳食纤维。其成分随基因型、生长条件和加工方式而变化。普通玉米蛋白质中，必需氨基酸赖氨酸和色氨酸的含量相对较低；优质蛋白玉米的培育旨在改善这种氨基酸组成。(fao.org)
玉米碱化处理是将籽粒放入碱性溶液中煮制并浸泡，随后清洗、磨碎的加工方法，传统上使用含石灰的溶液。这一过程可制成用于制作墨西哥玉米饼及相关食品的面团，改变籽粒结构，增加钙含量，并提高烟酸的生物利用率。干磨可制得玉米粗粉和细粉，湿磨则可分离出淀粉及其他组分。发酵是另一种加工途径，可用于生产酒精饮料和工业乙醇。(fao.org)
育种与遗传研究
商业杂交玉米通过选定亲本系之间的杂交来生产，以利用杂种优势，即后代表现优于亲本的现象。制种时必须控制花粉来源；去除母本植株的雄穗，是防止不必要的自花传粉的一种方法。现代育种还利用遗传多样性，将多种有益性状组合到适应当地条件的品种中。(cimmyt.org)
玉米一直是遗传学中的重要实验生物。通过研究籽粒色素沉着和染色体行为，芭芭拉·麦克林托克发现了转座元件，即能够改变自身位置并影响邻近基因的遗传序列。她在20世纪40至50年代通过玉米研究取得的这些发现，使她获得了1983年诺贝尔生理学或医学奖。(nobelprize.org)
参考来源
- Starch grain and phytolith evidence for early ninth millennium B.P. maize from the Central Balsas River Valley, Mexicopmc.ncbi.nlm.nih.gov
- The cultural and chronological context of early Holocene maize and squash domestication in the Central Balsas River Valley, Mexicopmc.ncbi.nlm.nih.gov
- Maize in human nutrition - Acknowledgments, Preface, Introductionfao.org
- Silk Emergence, Silk Length, and Missing "Butt" Kernelsag.purdue.edu
- Maize in human nutrition - Introduction, Chemical composition and nutritional value of maizefao.org
- The Global Agro-Ecological Zoning version 4: Maize crop profiles3.eu-west-1.amazonaws.com
- Crop yield response to waterfao.org
- CIMMYT releases 32 new elite maize linescimmyt.org
- Maize – CIMMYTcimmyt.org
- Maize in human nutrition - Approaches to improving the nutritive value of maizefao.org