곡류 자원 식물-정의.종류,기원(보리 밀 호밀 라이밀 귀리 벼 야생벼 수수 기장 옥수수 목초)

곡물과목초곡물과목초 곡류자원식물의정의곡류자원식물의정의 . 곡물 (grains) ; 주로 벼과 (Poaceae) 식물의 종자나 종자 같은 과실 . 곡식 (cereals) ; 일년생 벼과 식물들이 생산하는 식용성 곡물 종피가 자방볍에 융합된 형태 -비름 (비름과 ), 메밀 (마디풀과 ) . 세계 농경지 : 70% 이상이 곡류 자원 식물 재배 . 벼과 식물 9000종중 35종 정도 만 곡류로 재배됨 , 이중 12종 보다 적은 종이 오 늘날 중요 . 대부분 구대륙 기원 . 옥수수 (maize): 신대륙 기원 벼과식물의특징벼과식물의특징 1. 건조기후에 생육하는 일년생 식물 기부에서만 가지를 냄 2. 무성생식(자가수정)을통한빠른번식(세계적으로널리분포) 3. 뿌리구조-수염뿌리-주근이없고, 가근(rhizomes; 지하경), 포복경(stolon) 을가짐-새싹(tillers) 이라고하는다소곧은줄기를만들면서 벼과식물의특징벼과식물의특징 4. 꽃 구조 . 줄기와 잎보다 대단히 분화된 상태 . 수꽃과 암꽃을 가짐 . 화서는 소수화서 (spikelets), 각 소수화서에는 하나 혹은 여러 개의 소수화를 피움 . 소수화(floret) : 작은 꽃을 둘러싸는 2개의 포로 구성 -내영 (palea) : 꽃에 가장 가까이 있는 포 -호영 (lemma) : 끝이 포보다 길게 뻗어 분산에 도움을 주는 까락 (awn)이라 불리는 긴 구조 만듬 -2개의 깃털형 주두를 가진 자방상위 -긴 화사에 있는 3개의 수술 , 포가 열리고 . 각 소수화서 기부에 포영 (glumes) 이라는 부가적인 포 존재 수술과주두가노출되도록개화할때부푸는2개의미세한비늘형꽃잎의잔존물을가짐 벼과식물의특징 5. 과실 구조 . 수정이 되면 하나의 자방이 성숙하여 하나의 과실을 형성 . 종피는 외과피 (ovary wall) 와 합쳐져 bran ( 겨)을 형성 ; 현미경 적으로 구별 가능 . 겨 안쪽 층에 호분층 (aleurone layer; 배유)인 세포층 존재 ; 종자 발아에 중요한 역할 -단백질과 지방이 풍부하여 종자 발아 시 효소를 분비 . 벼과 식물 :영양분을 배젖 (endosperm) 에 저장 . 단백질 , 지방, 주로 전분 포함 배 (embryo) 자체는 높은 농도의 단백질 , 지방, 비타민 포함 *정백 (polishing, pearling) 배젖 둘러싼 겨 , 호분층, 눈이 제거된 과정 콩과 식물 : 영양분을 자엽 (cotyledon) 에 저장 .C3 식물: 일반광합성. 참피나무(Tilia americana). 덥고건조하면기공을닫으므로세포내이산화탄소의농도는낮고산소농도는높아광합성을하지못한다! 3 탄소화합물인PGA가최초생성물이다. 루비스코가RuBP에산소를고정시키게되면광호흡(Photorespiration) 이발생한다. 여러식물의탄소고정법 .C4 식물: 4 탄소화합물(옥살로아세트산, OAA) 의생성. 옥수수(Zea mays). 엽육세포내의산소농도에관계없이탄소를고정한다. 캘빈회로는유관속초세포에서이루어진다. .CAM 식물: 밤에이산화탄소흡수, C4 회로이용. 비버꼬리선인장(Opuntia basilaris). C4회로와캘빈회로가동일한장소(엽육세포)에서일어나지만시간차이가있다.(암반응이낮에기공을닫은상태에서수행된다) 서로다른환경에대한적응! 다육식물들의줄기 .C3 식물: 일반광합성. 참피나무(Tilia americana). 덥고건조하면기공을닫으므로세포내이산화탄소의농도는낮고산소농도는높아광합성을하지못한다! 3 탄소화합물인PGA가최초생성물이다. 루비스코가RuBP에산소를고정시키게되면광호흡(Photorespiration) 이발생한다. 여러식물의탄소고정법 .C4 식물: 4 탄소화합물(옥살로아세트산, OAA) 의생성. 옥수수(Zea mays). 엽육세포내의산소농도에관계없이탄소를고정한다. 캘빈회로는유관속초세포에서이루어진다. .CAM 식물: 밤에이산화탄소흡수, C4 회로이용. 비버꼬리선인장(Opuntia basilaris). C4회로와캘빈회로가동일한장소(엽육세포)에서일어나지만시간차이가있다.(암반응이낮에기공을닫은상태에서수행된다) 서로다른환경에대한적응! 다육식물들의줄기 인간에의한곡물의선택방향1 . 벼과 식물의 습성 변형 ; 단위 시간 , 면적 당 수확량을 최대화할 수 있는 방향 1. 줄기가 곧고 튼튼한 종자 -곧고 키가 작은 하나의 튼튼한 줄기만을 선별 하므로 수확을 동시에 한 줄기에 집 중 -야생종은 줄기가 많고 꽃의 성숙이 아래서부터 점진적으로 일어남 -바람과 비에 강한 종자를 확보 2. 새싹 형성의 동시성을 선발 -새순과 종자의 동시 성숙 : 동시 성숙을 통해 노동력 절감으로 최대량 수확 3. 성숙 시 빨리 종자가 떨어 지지 않는 씨앗 인간에의한곡물의선택방향2 인간에의한곡물의선택방향2 4. 추수시 쉽게 과실이 화서로부터 분리될 수 있는 종자 -탈곡에 의해 분리 하는 방법 발달 -재배 종의 경우 쉽게 분리 될 수 있도록 선택 5. 종자의 무게가 무거운 것을 선택 (까부르기 : 키나 풍구 사용 ) 6. 종자로부터 과실의 벽을 제거가 쉬운 종 : 멧돌 -현대: 과실의 외과피와 종피을 완전히 제거 : 백미사용 -씨눈의 제거 시 : 저장하기 쉬움 7. 종자의 크기가 크고 발아율이 높은 종자 곡류자원식물의종류와기원곡류자원식물의종류와기원 1. 보리 2. 밀 3. 호밀 4. 라이밀 5. 귀리 6. 벼 7. 야생벼 8. 수수 9. 기장 10. 옥수수 11. 목초 1. 보리 (Barley): Hordeum vulgare . 최초로 재배화 된 곡류자원 식물 . 퍼타일 크레슨 : 1 만년된 검은색의 재배화된 보리 , 시리아와 이라크에서 발견 . 특징 -생육 기간이 가장 짧고 , 염분에 대한 적응력이 뛰어남 -내한성이 강하여 , 극지방, 고산 재배가능 = cool-season crop ( 습기에 약해서 따스하고 습기 많은 지역에는 재배불가능 ) -베타글루칸, vitamin B, 철분, 판토텐산, 엽산 등이 풍부 -빈혈, 당료등 성인병예방 , 혈압을 낮추어줌 . 재배보리의 종류 : 2 줄보리(2조종), 6 줄보리 (6조종) -2 조종: 두 줄로 되어있고 각의 node에 3개의 소수화서가 부착 야생이나 원시 형태의 보리인 경우 3개중 하나만 성숙 → 결국 각 node 당 2개의 과실을 성숙 -2 줄 보리 -6 조종: 한마디에 3개소수가 착생 , 3개 모두에 종자가 착생 *두 종류 모두 야생종과 재배종이 존재 1. 보리 (Barley): Hordeum vulgare . 보리의 이용 -이집트와 그리스시대 : 주식으로 널리 사용 -갈아서 점액질의 풀로 만듦 -돌 위에 구워서 먹기 시작 -다양한 향을 내는 구운 보리빵 만듦 (건조하기 전에 물에 곡식을 담가 소화되기 쉽게 간다 ) -보릿가루 + 물 → 재반죽 → 발효 -미국에서 재배되는 보리의 절반 이상이 가축의 먹이로 사용 수확된 ¼이 맥주와 위스키 양조에 이용 1. 보리(Barley): Hordeum vulgare 1. 보리(Barley): Hordeum vulgare . 우리나라 보리의 전래와 토종 보리 -한반도: 2500 년 전부터 재배 -경기도 여주군 점동면 BC 5-6 세기에 보리출 토 -삼국사기: 보리는 오곡중의 하나 , 기원전 1세 기 중국에서 전래 -토종보리: 함안 찰보리 , 군북 찰보리 , 흑산찰보리, 창령쌀보리, 마산찰보리, 신안찰보 리, 경기도 키다리보리 , 영호남의 앉은뱅이보리 ,까락이 없는 중보리 .벼과에속하는Triticum 속식물로약22종으로구성2. 밀(Wheat: Triticum species) 2. 밀(Wheat: Triticum species) 2만 가지의 품종이 염색체의 배수체 현상으로 기원 야생과 초기 재배밀 : 이배체, 재배1립계밀로 분류 . 밀의 종류 : 2n= 14: 1 립계 밀 (X=7, 2 배체)(꽃하나에 한 알 ) 2n= 28: 2 립계 밀 (4배체)(두알 ) 2n= 42: 보통계 밀 (6배체)(3-5 알) 1) 재배1립계밀Einkorn(2n=14, 2 배종) 2. 밀(Wheat: Triticum species) -먼저 트랜스코커스지역에서 1립계 야생종 -T. aegilopoides 에서 재배종 Triticum monococcum (Einkorn 돌연변이)이 만들어짐 (기원전 7천-5 천에 기원 ) -야생: 이삭이 여물면 이삭축이 저절로 부러져 이삭단위가 떨어짐 . -재배: 여물어도 이삭단위가 떨어지지 않음 . -현재 야생종 : 그리스, 발칸, 트란스코카서스, 터키, 시리아, 이라크, 이란에 널리 자생 . 2) 엠머밀 emmer 2. 밀 (Wheat: Triticum species) 2. 밀 (Wheat: Triticum species) -T. monococcum 과 야생 근연종인 T. speltoides 와 자연교잡과 -염색체 배수화로 2립계가 만들어지고 , 인간에 의해 4배체인 T. dicoccum(2n=28)(Emmer) 인 재배 앰머 밀이 만들어짐 (이란, 이라크, 터키 기원전 7000-6000 년경 출토 ), -앰머 밀은 1립계보다 생산성이 높아 지중해를 중심으로 아라비아의 넓은 지역까지 재배되어 중요 식 량 자원이 됨 . 포함 -재배 앰머에서 완전한 재배형 드럼밀 (강력밀, 마카로니밀)이 만들어짐 -부푼빵을 만드는 능력 동안에 만들어진 다배체 변화 . 글루텐 (gliadin + glutenin ; 2 개의 단밸질 ) → 반죽시 탄력 3) 드럼밀 durum ( 마카로니밀 =T. durum) 2. 밀 (Wheat: Triticum species) 2. 밀 (Wheat: Triticum species) -T. durum: 앰머의 변종으로 완전한 재배형 -쉽게 껍질이 탈립 되는 것으로 기원전 1000년경에 나타남 (메소포타미아) -마카로니밀로써 비가 적게 내리는 지중해 연안과 중앙 러시아 , 미중부지역에잘 자람 . 마카로니나 스 파게티의 원료 -4 배체 밀 : gluten 이라는 단백질 함량이 매우 높아 밀가루를 물과 혼합하여 반죽 시 점성이 높은 빵이 가능. yeast 를 첨가 시 → 발효에 의해 이산화탄소가 발생하고 부풀게 된다 . 4) 스펠트밀 Spelt 2. 밀 (Wheat: Triticum species) 2. 밀 (Wheat: Triticum species) -앰머와 T. tauschii(=Aegilops squarrosa, DD) 의 교잡 다배체화에 의해 6배체 (빵밀(T. aestivum))가 만들어짐 -6 배체 밀은 특히 단백질이 많고 , 풍부한 배젖 가짐 → 현재 제빵에 가장 널리 사용 (재배밀의 90%차지) -하드레드 (hardred), 크럼 (club) 밀을 포함하여 2만 품종 이상 존재 .이차 작물로 취급 : 밀밭과 보리밭에서 성장하던 잡초로 여기고 , 추운지역 재배종으로 선택 3. 호밀 (rye, Secale cereale) 3. 호밀 (rye, Secale cereale) . 1℃ 낮은 온도에서 발아하고 , 12 ℃ 에서 성숙가능한 강한 곡식 . 18 세기 : 러시아의 주된 곡식 . 원산지 : 아시아 남서부 . 재배 : 유럽북부 (빈자의 밀 poor person 이라불리기도함→ 흑빵 . 빵을 만드는데 적합하지만 탁력성 부족 (흑빵 = 호밀가루 + 밀가루 . 사용 -빵가루용, 사료, 호밀 위스키 & 네덜란드 진 -호밀 변종 : 목초의 용도 . 겨울 생장과 가축 소화를 위해 선택재배 . 인간이 처음으로 만든 곡식 . 라이밀 (6배체) : 밀(4배체)과 호밀 (2배체)을 교배 . 라이밀 (8배체) : 밀(6배체)과 호밀 (2배체)을 교잡 . 유용한 점 : 산성 토양을 가진 지역처럼 변두리 곡물 재배 지역에서는 양친보다 더 많은 수확량 가짐 4. 라이밀(triticale, Triticosecale) .이차작물로취급: 밀밭, 보리밭, 호밀밭에서성장하던잡초로여김5. 귀리(oats, Avena sativa) . 재배 : 3000 년 전에 시작 , 유럽 농업에서 총체적인 부분 온대지역 (말을 위한 사료 ) . 초창기 재배종은 이배체 or 사배체 였으나 , A.D. 1 세기에 6배체가 주된 품종 . 단백질과 지방이 풍부 줄기는 좋은 사료를 만드는 짚을 제공 . 미국 : 광범위한 재배와 사용 오트밀 애용 .세계에서 가장 중요한 곡식 6. 벼 (rice, Oryza sativa) 6. 벼 (rice, Oryza sativa) -17 억 인구가 쌀에 의존 , 5 억 8천 8백만 톤 이상이 해마다 수확 . 벼의 종류 -인디카형 :인도형(열대 및 온대대륙형 ) 미국에서 장립 (long-grain) 벼로 분류 , 종자가 가늘고 길며 편편 , 탈락성이 많다 . 찰지지 않다 . -자포니카형 :일본형(온대도서형) 미국에서 단립 (short-grain) 벼로 분류 , 종자가 짧고 둥글다 , 탈락성이 적고 , 찰지다. -자바니카형 :자바형(열대도서형) 인도차이나의 적도지방의 제한된 지역에서만 재배 , 종자의 폭이 넓고 두껍다 . 벼의 특징 -배젖은 셀룰로오스 세포벽으로 둘러싸인 전분입자로 구성 → 밥지으면 젤라틴화하고 세포벽 터짐 → 형태 유지하면서 부드럽고 씹을 만한 기질을 가진 곡물 (터진세포벽을 통해전분 쪽으로 향흡수 ; 다양한 요리 ) 6. 벼 (rice, Oryza sativa) 6. 벼 (rice, Oryza sativa) . 벼의 재배 -밭벼(upland rice): 고여있는물 없이재배한벼 연간 강수량 1500-2000mm 인 지역에서만 재배 가능 . 브라질 세계최대 -논벼(wet or paddy rice = standing water( 고인물) : 고여있는 물에서 재배 (대부분..) -자연홍수지역 이용 : 물깊이가낮을때종자뿌림→ 물상승에따라벼 자람 (4-5m) → 배로 수확 . 새로운 품종 개발 -습한 열대 지방의 빈약한 토양과 질소비료의 부족으로 인한 쓰러지는 벼 개선 → 필리핀 국제 연구소 IR8 개발통해 문제 개선 . 벼속(Oryza)의 다른 종들 -아프리카벼 : O. glaverrima 아프리카 서부에서 독자적으로 재배 , 일년생 초본으로 유전적 다양성 낮음 -아시아벼 : O. sativa 에 의해 재배지 대체 , 다년생, 유전적 변이 많이 가짐 .벼속(oryza)의 구성원이 아닌 , 신대륙종 Zizania palustris 7. 야생벼 (wild rice, Zizania palustris) 7. 야생벼 (wild rice, Zizania palustris) . 수확방법 . 재배 -1959 년 미국 (위스콘신, 미네소타)의 침수된 빈약한 농경지에서 시작 → 부서지지 않는 품종 선택 성공 -현재 캘리포니아에서 17000에이커 이상에서 재배중 -전통적 수확 : 야생벼의 화서는 부서지기 때문에 , 성숙한 화서를 두드려 수확 -오늘날 수확 : 줄기가 녹색일때 수확하여 , 물에 종자를 회전시킨 후 볶는 기기로 말려 가공 .인간영양의중요성; 쌀> 옥수수> 밀> 수수8. 수수(sorghum, Sorghum bicolor) 8. 수수(sorghum, Sorghum bicolor) . 원산지 : 열대 아프리카 . 특징 -강우량이 아주 적은 지역에서 자라는 곡식 -가뭄에 대한 내성 , 발효 과정중 알코올 생산 (맥주 생산) . 이용 -인도의 많은 지역과 아프리카의 주된 식용 곡물 -효모 없는 빵 제조에 이용 8. 수수(sorghum, Sorghum bicolor) 8. 수수(sorghum, Sorghum bicolor) . . 수수 유형 (용도에 따라 ) -곡물수수 -사탕수수 ; 동물사료로 사용 -수단그래스 ; 기온이 높고 건조한 지역에 잘자라고, 재생력이 강하기때문에 연간 3회정도 수확이 가능하며 , 가장인기 가 높은 벼 대체사료로 적당 -브룸콘, 브룸기장 ; 개방된 화서를 가진 수수의 일종 . 특징 9. 기장(millet, Sorghum bicolor) -한가지 곡물 대신에 여러가지 먹을 수 있는 벼과 식물 (수많은 목초 , 수수) -곡식의 일종으로 여러 조건에 잘 적응하고 , 빠른 기간 안에 크며 물을 많이 필요로 하지 않음 -높이는 50-120 센티미터로 곧게 자라고 , 분열한 줄기마다 이삭이 나오고 원추꽃차례를 이루며 고 개를 숙임 -열매는 익으면 떨어지기 쉽고 도정하면 조와 비 슷하나 조보다는 굵음 -기장의 주성분은 당질 , 단백질·지방질·비타민 A 등이 풍부 -밥, 떡, 사료로 이용 .인간의 식량으로서 중요한 2가지 : ① Eleusine coracana -핑거기장 (finger millet) 으로 알려짐 -대륙의 동부와 중부의 중요산물 (열대 아프리카 동북부 9. 기장(millet, Sorghum bicolor) 재배) -10 년 이상 저장가능 -가루로 만들어 편평한 빵 , 포리지로 먹는다 , 엿기름 만 들어 맥주에 이용 ② Pennisetum glaucum -펄(pearl) 기장 : 아프리카 사하라 근방에서 재배 후 , 4000 년 동안 재배 가뭄에 잘 견디고 , 빈약한 토양에서도 경 제적으로 유익 아프리카인의 의존 식량 -벌러쉬 (bullrush), 스파크트 (spiked), 칵테일 (cattail 기장 .신대륙(마야, 아즈텍, 잉카) 기원.열대, 온대지역모두재배가능.옥수수의선택된특징(재배옥수수) -동면상실(종자100% 발아) 10. 옥수수(corn or maize, Zea mays) .신대륙(마야, 아즈텍, 잉카) 기원.열대, 온대지역모두재배가능.옥수수의선택된특징(재배옥수수) -동면상실(종자100% 발아) 10. 옥수수(corn or maize, Zea mays) -잎 층에 열매가 달라 붙음 -부서지는 성질 상실 (열매의 완전 환 수확 ) -열매가 영구적인 껍질에 싸여 있 음 .멕시코 테오신트 종 (일년생) → 현대의 옥수수 (열매가 크고 여 러 종자를 가짐 ) .북아메리카와 남아메리카로 퍼짐에 10. 옥수수 (corn or maize, Zea mays) .멕시코 테오신트 종 (일년생) → 현대의 옥수수 (열매가 크고 여 러 종자를 가짐 ) .북아메리카와 남아메리카로 퍼짐에 10. 옥수수 (corn or maize, Zea mays) 따른 옥수수의 2가지 변화 -개개의 곡물자루 신장 ; 프린트 (frint) 옥수수, 미국 남서부 -곡물 자체가 신장하여 껍질에서 노 출 ; 가드시드 (gourd-seed) 옥수수 , 북아메리카 동부 .6가지의주된옥수수변종10. 옥수수(corn or maize, Zea mays) .6가지의주된옥수수변종10. 옥수수(corn or maize, Zea mays) . 이용 -80-90% 돼지, 동물사료 -옥수수 전분이 가수분해 되어 시럽 만들어 , 분유 이유식 , 정맥 용액에 이용 -가수분해된 옥수수 전분으로 발효하여 맥주 제조 11. 목초 (Forage Grasses) 11. 목초 (Forage Grasses) . 농촌에 소비되어 무역에 포함되지 않음 . 주로 미국에서 목초용 작물 재배 , 다년생 일부 일년생 . 용도 -직접 방목 , 건초로 제조 (수분함량 15%이하), 사일리지 * 사일리지 : 덜마른 목초 , 옥수수, 수수, 케인 줄기의 통제된 혐기성 발효의 산물 잘린 식물 재료에 호기성 박테리아 증식 → 산소 고갈 , 열과 이산화탄소 생성 → 혐기성 박 테리아 증가 → 락틱산 , 유기산생산→ 산 acid 수준이 8-9% 도달 → 식물재료 절이고 썩음 방지