Il mais (Zea mays L.) è una alta pianta annuale che fa parte della sottofamiglia Maydeae, della famiglia delle Poaceae (o Gramineae) e della classe delle Monocotiledoni.
Il mais è una pianta monoica (fiori maschili e femminili separati sulla stessa pianta), con stelo unico, grosso e carnoso, raramente accestito.
La pianta presenta molte caratteristiche comuni alle altre Poaceae: il fusto o culmo (comunemente chiamato “stocco”) distinto in nodi e internodi; una singola foglia a ciascun nodo e le foglie distribuite sul culmo in due file opposte o distiche; ogni foglia consiste in una lamina espansa collegata a una guaina che avvolge il culmo. I nodi basali hanno la tendenza a formare ramificazioni o culmi di accestimento (polloni) e sviluppano radici avventizie.
L’infiorescenza maschile è una pannocchia (conosciuta comunemente come “pennacchio”) posta all’apice dello stelo, mentre l’infiorescenza femminile è una spiga (conosciuta comunemente come “pannocchia”) posta all’ascella della settima, ottava foglia.
E’ una pianta da stagione calda che richiede luce abbondante e temperature di sviluppo più alte rispetto altri cereali. Temperature al di sotto di 10°C o al di sopra di 45°C determinano un interruzione della crescita o comunque uno sviluppo molto lento. I raccolti migliori si hanno nelle aree dove la coltura impiega dai 130 ai 150 giorni per arrivare a maturazione. Il tasso di maturazione è influenzato dalla lunghezza del giorno e fotoperiodi corti favoriscono fioriture precoci.
L’apparato radicale è di tipo fascicolato e quindi abbastanza superficiale, anche se in condizioni pedologiche ottimali può spingersi oltre i 2 m di profondità. Si distinguono 3 tipi di radici: le radici primarie o seminali, che hanno origine diretta dal seme e la cui funzione si esaurisce negli stadi giovanili della pianta (fino a 5-6 foglie); le radici secondarie o avventizie, che hanno origine dalla corona, posta alla base della piumetta, 2-3 cm sotto la superficie del terreno, ed iniziano a sviluppare appena 3-4 giorni dopo l’emergenza della piantina; le radici aeree, che prendono origine dai primi due – tre nodi fuori terra ed hanno una funzione soprattutto di ancoraggio.
Il culmo può presentare un altezza variabile dai 50 cm ai 6 – 7, ma normalmente essa si attesta intorno ai 2-3 m. Esso è costituito da una serie di nodi ed internodi; questi ultimi di lunghezza crescente dalla base verso l’apice. Negli ambienti italiani presenta un diametro di 3-4 cm e da 8 a 21 internodi.
Le foglie sono disposte alternativamente sui due lati dello stocco, una per ogni nodo, e come i nodi, sono in numero variabile da un minimo di 8-10 a 22-24. In condizioni normali di coltura la lunghezza delle foglie è compresa tra 30 e 150 cm e la larghezza può raggiungere i 15 cm. Ne consegue che l’area media di una foglia si aggira intorno ai 500 cm2 e la superficie fogliare totale per pianta varia da 0,5 a 1 m2. Ciascuna foglia si compone di tre parti ben distinte: (i) la guaina, che abbraccia quasi completamente l’internodo sovrastante il nodo di origine; (ii) il lembo o lamina, che rappresenta la foglia vera e propria, di forma lanceolata con nervature longitudinali parallele di cui quella mediana più grossa; (iii) la ligula, una specie di ispessimento, posto tra guaina e lembo, che fascia strettamente lo stocco, ostacolando l’entrata dell’acqua o di eventuali parassiti e determinando la posizione più o meno orizzontale della lamina.
La foglia è costituita da un tessuto tegumentale (l’epidermide), da un sistema fondamentale (il parenchima clorofilliano o mesofilo) e da un sistema vascolare (i fasci cribrovascolari). L’epidermide ha la funzione di proteggere i tessuti sottostanti dal disseccamento, dall’azione degli agenti atmosferici e dall’attacco dei parassiti. Inoltre, sia per le caratteristiche delle sue pareti cellulari, sia per la presenza degli apparati stomatici, regola la traspirazione e gli altri scambi gassosi fra i tessuti interni della foglia e l’ambiente esterno.
Frequentemente sull’epidermide sono presenti peli (tricomi), che se abbondanti, possono trattenere il vapor d’acqua che fuoriesce dagli stomi. In questo modo l’aria circostante allo stoma tende ad essere saturata di vapore e ciò determina un rallentamento nel processo di evaporazione all’interno della foglia.
Sul lembo delle foglie sono localizzati gli stomi in numero variabile da 5 a 10000 stomi/cm2.
Le infiorescenze
La pianta del mais è monoica e porta i fiori riuniti in spighette che rappresentano l’unita dell’infiorescenza. La spighetta è biflora, composta da due glume che racchiudono i due fiori. Ogni fiore è protetto da una glumella superiore o lemma e una inferiore o palea.
L’infiorescenza maschile, o pennacchio, è un panicolo posto all’apice del culmo. Ciascuna delle spighe che lo compongono è formata da un numero variabile di file di spighette tra loro riunite in coppie e di cui una sessile e una provvista di un peduncolo. Le spighette sono provviste di 2 fiori con 3 stami ciascuno.
L’infiorescenza femminile è una spadice, volgarmente chiamata “pannocchia”, composta da un grosso asse centrale, il tutolo, sul quale si inseriscono un numero variabile di spighette che portano un solo fiore fertile sormontato da un lungo stilo (“seta”) che emerge rapiradmente e fuoriesce dalla sommità delle brattee. La lunghezza della spiga matura varia tra 8 e 42 cm, con un diametro medio tra 3 e 5 cm. Una spiga può contenere da 200 a 1000 semi. In media il peso di granella di una spiga è di circa 250-300 g.
Fecondazione, sviluppo e composizione della cariosside
Il polline è prodotto dai fiori del pennacchio e la fecondazione è per via anemofila e per gravità.
Una volta che il polline raggiunge le sete umide, inizia a formare il tubo pollinico che penetra la seta e si estende fino all’ovario.
La cariosside è un frutto secco indeiscente, inserito sul tutolo attraverso un pedicello spugnoso. Il peduncolo connette il seme al tutolo e quindi al sistema vascolare del fusto.
L’endosperma costituisce l’85% del peso della cariosside matura, l’embrione il 10% e il pericarpo con il pedicello il 5%. L’endosperma è costituito in prevalenza dall’amido, il principale composto di riserva delle piante.
La cariosside contiene circa il 4% di oli di elevata qualità per la presenza di acidi grassi insaturi (linoleico e oleico).
Alla maturazione le cariossidi hanno colorazioni che vanno dal bianco al nero. La colorazione è determinata dalla produzione di: carotenoidi, che conferiscono il colore giallo-arancione, e antocianine, che conferiscono i colori dal rosso fino al nero.
Struttura e composizione della cariosside
Una spiga ben sviluppata produce all’incirca 800 cariossidi di mais. La cariosside è composta fondamentalmente da tre parti: il germe, l’endosperma e il pericarpo. Durante lo sviluppo della granella, i prodotti della fotosintesi sono trasportati all’interno della granella attraverso il pedicello.
La composizione chimica della granella di mais è indicata in tabella. Una cariosside essiccata al 16% di umidità, contiene in media il 71% di amido, il 10% di proteine, il 4,5% di grassi e altre sostanze come pentosani, fibre, cellulosa e lignina, zuccheri e carotenoidi.
Componente chimico
Range
Media
Umidità (%)
16.0
Amido (% ss)
61 – 78
71.7
Proteine (% ss)
6 – 12
9.5
Grassi (% ss)
3.1 – 5.7
4.3
Ceneri (% ss)
1.1 – 3.9
1.4
Pentosani (% ss)
5.8 – 6.6
6.2
Fibre (fibra neutro detersa) (% ss)
8.3 – 11.9
9.5
Cellulosa + lignina
3.3 – 4.3
3.3
Zuccheri totali (% ss)
1.0 – 3.0
2.6
Carotenoidi totali (mg/kg)
12 – 36
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