งานวิจัยการปรับปรุงพันธุ์ข้าวโพด มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ข้าวโพด

ข้าวโพด  เป็นธัญพืชที่ใช้ประโยชน์เป็นอาหารมนุษย์และสัตว์ มีความสำคัญรองจากข้าวสาลี และข้าวเจ้า การผลิตโดยทั่วไปอยู่ในเขตอบอุ่น เขตกึ่งร้อน และพื้นที่ราบเขตร้อน สามารถปรับตัวได้ดีในสภาพแวดล้อมค่อนข้างกว้าง  ข้าวโพดใช้เป็นอาหารหลักของมนุษย์ในหลายประเทศ เช่น เม็กซิโก สเปน อิตาลี โปตุเกส แอฟริกาใต้ อินเดีย และอินโดนีเซีย นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในอุตสาหกรรมแป้ง น้ำมัน น้ำตาล และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ส่วนต้นข้าวโพดยังสามารถใช้เป็นอาหารสัตว์ได้อีกด้วย

ลักษณะทางพฤกษศาสตร์

ราก : ระบบรากเป็นแบบรากฝอย (fibrous root system) ประกอบด้วยรากที่พัฒนามาจากส่วนแรดิเคิล (radicle) เรียกว่า primary root หรือ first seedling root และรากที่แตกแขนงออกมาเรียกว่า secondary root หรือ lateral root รากที่เกิดจาก scutellar node เรียกว่า seminal root ส่วนรากที่เกิดจากข้อใต้ดินตั้งแต่ coleoptilar node ขึ้นไป เรียกว่า adventitious root (ภาพที่ 1) และรากที่เกิดจากข้อเหนือดินเรียกว่า รากอากาศ (aerial root, brace root หรือ buttress root) (ภาพที่ 2)

ลำต้น : ลำต้นข้าวโพด เรียกว่า culm หรือ stalk ตั้งตรงและค่อนข้างกลม ประกอบด้วยข้อ (node) และปล้อง (internode) ข้อประกอบด้วย วงเจริญ (growth ring) ปุ่มกำเนิดราก (root primordia) ตา (bud) และรอยกาบใบ (leaf scar) ปล้องที่อยู่เหนือตามักพบร่องตา (bud groove)

ใบ : ใบเป็นใบเดี่ยว (simple leaf) ประกอบด้วย กาบใบ (leaf sheath) และแผ่นใบ (leaf blade)  บริเวณรอยต่อระหว่างกาบใบและแผ่นใบ (leaf collar) มีเยื่อกันน้ำหรือลิ้นใบ (ligule) หูใบหรือเขี้ยวใบ (auricle) (ภาพที่ 3) ระหว่างฝักกับลำต้นพบส่วนที่มีลักษณะคล้ายใบแต่ไม่มีเส้นกลางใบ มีลักษณะเป็นสัน 2 สัน เรียกว่า prophyllum

                        ภาพที่ 3

ช่อดอกและดอก  :  ข้าวโพดเป็นพืชที่มีช่อดอกตัวผู้และช่อดอกตัวเมียอยู่บนต้นเดียวกัน แต่อยู่คนละตำแหน่ง เรียกว่า monoecious plant

ช่อดอกตัวผู้ (staminate inflorescence) เป็นแบบ panicle เรียกทั่วไปว่า tassel แกนกลางของช่อดอกเรียกว่า rachis หรือ panicle axis กิ่งที่แตกจาก rachis เรียกว่า primary branch และกิ่งที่แตกจากส่วนของ primary branch เรียกว่า secondary branch กลุ่มดอกย่อย (spikelet) เกิดเป็นคู่บนก้านแขนง มีก้านดอก (pedicelled spikelet) และไม่มีก้านดอก (sessile spikelet) กลุ่มดอกย่อยตัวผู้ (staminate spikelet) มีกลีบหุ้ม 2 กลีบ ได้แก่ กลีบดอกด้านนอก (outer glume) และกลีบดอกด้านใน (inner glume) แต่ละกลุ่มดอกย่อยมีดอกย่อย (floret) 2 ดอก ถูกหุ้มด้วย lemma และ palea (ภาพที่ 4) ภายในมีเกสรตัวผู้ (stamen) เยื่อรองรังไข่ (lodicule) และเกสรตัวเมียที่ไม่ทำหน้าที่ (rudimentary pistil)  ช่อดอกตัวผู้  อยู่ตอนบนสุดของลำต้น ดอกตัวผู้ดอกหนึ่งจะมีอับเกสร (anther) ๓ อับ แต่ละอับจะมีเรณูเกสร (pollen grain) ประมาณ ๒,๕๐๐ เม็ด   ดังนั้นข้าวโพดต้นหนึ่งจึงมีเรณูเกสรอยู่เป็นจำนวนหลายล้าน  และสามารถปลิวไปได้ไกลกว่า ๒,๐๐๐  เมตร

ช่อดอกตัวเมีย (pistillate inflorescence) ช่อดอกตัวเมียเกิดขึ้นตอนข้อกลาง ๆ  ลำต้น ต้นหนึ่งอาจมีหลายช่อแล้วแต่ชนิดพันธุ์ ช่อดอกเป็นแบบ spike (ภาพที่ 5) ช่อดอกตัวเมียที่รับการผสมแล้วเรียกว่า ฝัก (ear)  แต่ละฝักอาจมีเมล็ดมากถึง ๑,๐๐๐  เมล็ด  ใบที่รองรับช่อดอกตัวเมีย เรียกว่า subtending leaf  กลุ่มดอกย่อยตัวเมีย (pistillate spikelet) เกิดเป็นคู่เรียงบนแกนกลางช่อดอกที่เรียกว่า ซัง (cob)  ดอกย่อยถูกหุ้มด้วย lemma และ palea เรียกรวมว่า chaff  ดอกย่อยแต่ละดอกมีเกสรตัวเมีย (pistil)   เยื่อรองรังไข่ (lodicule)   และเกสรตัวผู้ที่เป็นหมัน (rudimentary stamen)  ส่วนของเกสรตัวเมียที่รับละอองเกสรตัวผู้เรียกว่า ไหม (silk) ซึ่งมีความยาวประมาณ ๕-๑๕  เซนติเมตร และยื่นปลายโผล่ออกไปรวมกันเป็นกระจุก  อยู่ตรงปลายช่อดอกซึ่งมีเปลือกหุ้มอยู่ ดอกพวกนี้พร้อมที่จะผสมพันธุ์ หรือรับละอองเกสรได้เมื่อเส้นไหมโผล่ออกมา หลังจากได้รับการผสมเส้นไหมจะแห้งเหี่ยว  และรังไข่เจริญเติบโตเป็นเมล็ด ปกติดอกตัวผู้จะบานพร้อมที่จะผสมก่อนดอกตัวเมีย  ดั้งนั้นจึงเป็นพืชที่ผสมข้ามพันธุ์   (cross-pollination)   ตามธรรมชาติมีการผสมตัวเอง  (self-pollination) เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ผลและเมล็ด : ผลเป็นแบบ caryopsis ที่มีเยื่อหุ้มผล (pericarp) ติดอยู่กับเยื่อหุ้มเมล็ด (seed coat หรือ testa)  เรียกว่า hull เมล็ดประกอบด้วยคัพภะ (embryo)  เอนโดสเปิร์ม (endosperm) คัพภะประกอบด้วยส่วนของแรดิเคิล (radicle) พลูมูล (plumule) ใบเลี้ยงที่ไม่มีการพัฒนา (epiblast) และเนื้อเยื่อที่กั้นระหว่างคัพภะกับเอนโดสเปิร์ม (scutellum) บริเวณรอบนอกของเอนโดสเปิร์มมีชั้น aleurone layer (ภาพที่ 6)  ที่ฐานของก้านดอก (pedicel) พบเนื้อเยื่อสีดำเรียกว่า black layer ปรากฏให้เห็นเมื่อเมล็ดสุกแก่ทางสรีรวิทยา

การขยายพันธุ์ : โดยการเพาะเมล็ด