オート麦

分子DNAと形態学的証拠を用いた系統解析により、オート麦属Avena はPooideae亜科に分類される。この亜科には、小麦、大麦、ライ麦などの穀物が含まれ、これらはTriticeae族に属するが、AvenaはBrizaやAgrostisなどのイネ科植物とともにPoeae族に属する。^{[ 5 ]} Avena sativaおよび近縁のマイナー作物であるA. byzantina の野生祖先は、自然に六倍体である野生オート麦A. sterilisであり、 DNAは6 セットの染色体で構成されている。遺伝学的証拠は、 A. sterilisの祖先が近東の肥沃な三日月地帯で生育していたことを示している。 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

葉緑体DNAとミトコンドリアDNAを用いた25種のAvena属植物の母系系統の解析により、A. sativaの六倍体ゲノムは3種の二倍体オート麦（それぞれ2セットの染色体を持つ）に由来することが示された。これらのセットはA、B、C、Dと名付けられている。二倍体種はCC A. ventricosa、AA A. canariensis、AA A. longiglumisであり、四倍体オート麦（それぞれ4セット）はAACC A. insularisとAABB A. agadirianaである。四倍体は1060万年前、六倍体は740万年前に形成された。^{[ 8 ]}四倍体種または六倍体種間の交配は完全に稔性があるが、二倍体種間では交配の仕方が異なる。倍数性の異なる種間の交配は、不稔性または部分的に稔性を示す可能性がある。^{[ 2 ]}

ゲノム研究によると、殻付き品種と裸の品種であるA. sativa var. nuda は約 51,200 年前に分岐しており、栽培化よりもはるか以前のことである。これは、2 つの品種が独立して栽培化されたことを示唆している。^{[ 9 ]}

オート麦は二次作物として出現したと考えられている。これは、オート麦が小麦などの主要穀物栽培種の雑草と考えられていたものから派生したことを意味する。オート麦は、新石器時代の人々が主要作物と区別しにくい穀物を持つことで、ヴァヴィロフ型擬態として生き残った。^{[ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]}

オート麦は、栽培化される数千年前から栽培されていました。中東のヨルダン渓谷で約11,400～11,200年前の先土器新石器時代の穀物倉庫からは、大量の野生オート麦（ A. sterilisの種子120,000個）が発見されました。この発見は、意図的な栽培があったことを示唆しています。栽培化されたオート麦がヨーロッパの考古学的記録に初めて登場するのは約3,000年前です。^{[ 7 ] [ 9 ] [ 12 ]}

オート麦の種子散布は、各種子穂の一部である2本の芒によって促進されます。地面に落ちた後、これらの長く細い構造は、太陽の下で乾燥し、露や雨で再び湿るにつれてねじれます。その結果、種子は地面に沿って移動し、土壌の隙間に落ちて、実質的に自生します。^{[ 13 ]}栽培化により、種子が人間によって植えられるようになったため、芒の消失とより大きな種子が選択されました。^{[ 14 ]}

オート麦は温帯地域での栽培に最適な一年生植物です。^{[ 3 ]}小麦、ライ麦、大麦に比べて冬の寒さへの耐性が低く、-7 °C (20 °F)を下回る寒さが続くと被害を受けます。^{[ 15 ]}他の穀物に比べて夏の暑さへの要求が低く、雨への耐性（および雨の必要性）が高いため、北西ヨーロッパのような涼しく湿潤な夏の地域では特に重要です。^{[ 3 ] [ 16 ]}  

オート麦は、ほとんどの肥沃で排水の良い土壌で生育でき、さまざまな土壌タイプに耐性があります。土壌のpHが5.3～5.7のときに収量が向上しますが、オート麦はpHが4.5という低い土壌にも耐えることができます。小麦やトウモロコシよりも栄養分の少ない土壌でよく育ちますが、一般的に他の穀物よりも土壌の塩分濃度が高いことに対する耐性は低いです。^{[ 17 ]}米国では、中西部の作物は春に、南部の作物は秋に播種されます。コーンベルトでは、オート麦はトウモロコシ、大豆、飼料作物の後に輪作で栽培されます。成熟したオート麦は、安全に保管するために水分が13%を超えてはならないため、直接または風で乾燥させた後にコンバインで収穫されます。藁は腐植土に混ぜるか、家畜の敷料として使用されます。^{[ 2 ]}伝統的に、米国の農家は、窒素を固定し家畜の飼料となるアカクローバーやアルファルファとともにオート麦を栽培していました。最初の年の収穫ではオート麦の穀物が得られましたが、その後は干し草に変わりました。馬の使用が減り、肥料の使用が増えたため、米国におけるこれらの作物の生産量は減少しました。例えば、アイオワ州は1989年まで米国のオート麦生産をリードしていましたが、現在はトウモロコシと大豆に大きく転換しています。^{[ 18 ]}

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  ノルウェー、ヨルスター市での収穫、 1890年頃。
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  スウェーデンのブラシュタでオーツ麦を収穫、2021年

オート麦は、葉の多い芽をたくさん出して密に生育するため、多くの雑草と競合することができますが、それでも一部の広葉雑草の影響を受けます。防除は除草剤を使用するか、雑草のない種子を播種するなどの対策を含む総合的病害虫管理によって行うことができます。 ^{[ 19 ]}

オート麦は比較的病害に強い。しかしながら、茎さび病（Puccinia graminis f. sp. avenae）や冠さび病（P. coronata var. avenae）などの葉の病害に悩まされることがある。^{[ 20 ]} 冠さび病の感染はオート麦の葉の光合成と全体的な生理活動を大幅に低下させ、その結果、生育と収量が減少する。^{[ 21 ] [ 22 ]}

冠さび病と茎さび病はどちらも、異なるオート麦品種を攻撃する系統に発展しました。耐病性オート麦品種が開発されると、新しい病害系統が発生する傾向があります。^{[ 2 ]}

収穫されたオーツ麦は、製粉工程の複数の段階を経ます。最初の段階は洗浄で、他の植物の種子、石、その他の異物を取り除きます。次に脱穀して消化できないふすまを取り除き、種子または「粗粒」を残します。加熱により、種子が酸っぱくなったり腐敗したりする原因となる酵素が変性します。その後、穀物は乾燥され、細菌や真菌による腐敗のリスクが最小限に抑えられます。どのような製品が必要かによって、穀物を切断または粉砕する多数の段階が続く場合があります。オートミール（オート麦粉）の場合は、穀物は指定された細かさに粉砕されます。ポリッジを作るなどの家庭での使用では、調理時間を短縮するために、オーツ麦は平らに伸ばされることがよくあります。^{[ 23 ]}

オートミール粉は、ロールドオーツやオールドファッションド（クイックではない）オーツをフードプロセッサーやスパイスミルでパルス処理することで、小規模での使用に適量に挽くことができる。^{[ 24 ]}

Avena sativaは、 3 つの祖先ゲノム(2 n =6 x =42; AACCDD)を持つ異質六倍体種です。 ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}その結果、ゲノムは大きく (12.6 Gb、1C 値 = 12.85)、複雑です。^{[ 29 ] [ 30 ]}栽培されている六倍体オート麦は、3 つのサブゲノム間の多数の転座の結果、独特のモザイク染色体構造を持っています。^{[ 26 ] [ 31 ]}これらの転座は、異なる染色体構造を持つ品種を交配する際に、育種障壁や不適合を引き起こす可能性があります。そのため、オート麦の育種や望ましい形質の交配は、参照ゲノムアセンブリがないために妨げられてきました。2022 年 5 月に、Avena sativaの完全に注釈された参照ゲノム配列が報告されました。^{[ 26 ]} AAサブゲノムはAvena longiglumis由来、CCDDは四倍体Avena insularis由来と推定されている。^{[ 26 ]}

米国農務省は、42本の染色体を持つ14,000系統の遺伝子系統からなる世界のオート麦コレクションを管理しています。これらは、新しい品種の収量向上、既存作物の品質向上、倒伏や病気に対する耐性向上を目的とした育種に利用されています。^{[ 2 ]}

オート麦属の種は交雑することができ、他の「A」ゲノム種から導入された遺伝子は、オート麦冠さび病に対する抵抗性など、多くの貴重な形質をもたらしてきた。^{[ 32 ] [ 33 ]}Pc98は、 A. sterilis CAV 1979から導入された形質の1つで、 Pcaに対する全ステージ抵抗性（ASR）。 ^{[ 34 ]}

オート麦は他の属のイネ科植物と交雑させることが可能であり、植物育種家は容易に形質を導入することができる。小麦とは対照的に、オート麦はこのような交雑の後、トウモロコシやパールミレットの染色体を保持することがある。このような広範囲の交雑は、通常、倍加半数体の育種材料を生成するために行われる。無関係な花粉提供者からの異種染色体の急速な消失により、染色体セットが1つしかない植物（半数体）が得られる。^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

異種染色体を持つ付加系統は、オート麦の新規形質の源として利用できる。例えば、オート麦とトウモロコシの付加系統の研究は、C4光合成に関わる遺伝子のマッピングに利用されてきた。これらの新規形質のメンデル遺伝を得るために、トウモロコシの染色体断片をオート麦ゲノムに導入した放射線雑種系統が確立されている。これは、遠縁の種から数千もの遺伝子を移転する可能性があるが、遺伝子組み換え技術とはみなされていない。^{[ 38 ]}

2013年の研究では、単純反復配列を適用し、商業栽培品種と4つの在来種グループという5つの主要なグループを発見した。^{[ 39 ] [ 40 ]}

未調理のオート麦は、炭水化物が66% （食物繊維11%、β-グルカン4%を含む） 、脂質が7%、タンパク質が17%、水分が8%です（表）。100g （3.5オンス）の基準摂取量では、オート麦は389キロカロリー（1,630kJ ）を提供し、タンパク質（ 1日摂取量の34% ）、食物繊維（1日摂取量の44%）、数種類のビタミンB群、そして多くのミネラル、特にマンガン（1日摂取量の213%）の豊富な供給源（1日摂取量の20%以上）です（表）。   

食品に使用される場合、オーツ麦は一般的にオートミールに圧延または粉砕されるか、細かいオート麦粉に挽かれます。オートミールは主にポリッジとして食べられますが、オートケーキ（粗いスティールカットオーツを使用して粗い食感にすることもできます）、オートミールクッキー、オートブレッドなど、さまざまな焼き菓子にも使用できます。オーツ麦は、ミューズリーやグラノーラなどの多くのコールドシリアルの材料です。クエーカーオーツ社は1966年にインスタントオートミールを発売しました。 ^{[ 59 ]}オーツ麦は、牛乳の代替品（「オーツミルク」）の製造にも使用されます。 ^{[ 60 ]} 2020年末現在、オートミルク市場は、アーモンドミルクに次いで米国で2番目に大きな植物性ミルクとなり、豆乳の販売量を上回りました。^{[ 61 ]} 1960年代の農業慣行の変化まで、何世紀にもわたってウェールズ西部の主食であったオート麦は、ウェールズの朝食であるラバーブレッドや、オートブレッドと一緒に提供される「コックルと卵」など、多くの伝統的なウェールズ料理に使用されていました。^{[ 62 ]}オート麦麺は、中国の山西省で伝統的に食べられてきました。^{[ 63 ]}

イギリスでは、オート麦はビールの醸造に使われることがあり、例えばオートミールスタウトでは、麦汁を作るために大麦に一定の割合（多くの場合30％）のオート麦が加えられる。^{[ 64 ]}エールとオートミールにスパイスを加えたオートミールカドルは、イギリスの伝統的な飲み物で、オリバー・クロムウェルのお気に入りだった。^{[ 65 ] [ 66 ]}

1980年代後半、クエーカーオーツ社が1986年の研究に基づいて自社製品にコレステロール低下効果があると宣伝し始めた後、米国ではオート麦の消費量が急増した。 ^{[ 67 ]}この「オートブランブーム」は1990年まで続いたが、その後、新たな研究によって以前の研究結果に疑問が投げかけられた。^{[ 68 ]}

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  オートケーキ
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  お粥
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  オーツミルク
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  オートミールスタウト

オート麦は、馬に炭水化物を追加してエネルギーを高める必要がある場合によく飼料として使用されます。オート麦の殻は、消化しやすくするために粉砕（「圧延」または「圧着」）される場合もあれば、 ^{[ 69 ]}そのまま与える場合もあります。単独で与えることも、混合飼料ペレットの一部として与えることもできます。牛にもオート麦が与えられ、そのまま、またはローラーミル、バーミル、ハンマーミルを使用して粗挽きの粉に挽かれます。オート麦の飼料は、牧草、わら、干し草、サイレージとして、あらゆる種類の反芻動物の飼料としてよく使用されます。^{[ 70 ]}

冬オーツ麦は、オフシーズンの地被植物として栽培し、春に緑肥として耕し込むか、初夏に収穫することができます。また、牧草地としても利用できます。しばらく放牧した後、穀物生産のために放牧したり、他の牧草地が準備できるまで継続的に放牧したりすることができます。^{[ 71 ]}

オート麦の藁は動物の寝床として使われ、小麦の藁よりも液体をよく吸収します。^{[ 72 ]}この藁は、小さな装飾的な織物人形であるコーン・ドリーを作るのに使用できます。 ^{[ 73 ]}モスリンの袋に縛り付けたオート麦の藁は、お風呂のお湯を柔らかくするために使われてきました。^{[ 74 ]}

バイオテクノロジーでは、 LOVドメインなどのオート麦由来タンパク質が量子センサー^{[ 75 ]}や蛍光レポーター^{[ 76 ]}などの技術の基盤として利用されてきた。

ナイロンの製造に使用される化学物質であるフルフラールは、オート麦の殻から得られます。^{[ 2 ]}