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イネ科（/poʊˈeɪsi.iː , -ˌaɪ / poh - AY -see-e(y)e ）、別名イネ科（/ɡrəˈmɪni.iː , -ˌaɪ / grə - MIN - ee - e (y)e ）は、一般的に真のイネ科植物として知られる、大きくほぼ遍在する単子葉植物の顕花植物の科です。これには、穀物、竹、自然の草原の草、芝生や牧草地で栽培される種が含まれます。イネ科は、草として知られる非公式なグループの中で最もよく知られている科です。
約780属、約12,000種を有するイネ科は、キク科、ラン科、マメ科、アカネ科に次いで5番目に大きな植物科である。[ 4 ] [ 5 ]
イネ科は、トウモロコシ、小麦、米、オート麦、大麦、キビなどの栽培穀物作物から得られる主食や、食肉生産動物の飼料など、経済的に最も重要な植物科です。直接人間が消費することで、全食事エネルギーのかなりの部分を提供しています。米は20%、小麦は19%、トウモロコシは5%を供給しています。[ 6 ]イネ科の一部は建築材料（竹、茅、わら）として使用され、その他は主にトウモロコシをエタノールに変換することによってバイオ燃料の供給源となります。
イネ科植物の茎は節を除いて中空で、細長い葉が互生し、2列に並んでいます。各葉の下部は茎を包み込み、葉鞘を形成します。葉は葉身の基部から生えており、これは頻繁な放牧に耐えるための適応です。
サバンナやプレーリーなど、草が優占する草原は、グリーンランドと南極大陸を除く地球の陸地面積の40.5%を占めると推定されている。[ 7 ]また、草は湿地、森林、ツンドラなど、他の多くの生息地の植生においても重要な部分を占めている。
一般的に「イネ科植物」と呼ばれていますが、海草類、イグサ類、スゲ類などはイネ科の範疇には含まれません。イグサ類とスゲ類はイネ科に属し、イネ目（Poales）に分類されますが、海草類はオモダカ目（Alismatales）に分類されます。しかし、これらはすべて単子葉植物に属します。
イネ科植物は一年生または多年生の草本で、[ 8 ] : 10一般的に次のような特徴があります (画像ギャラリーは参考として使用できます)。イネ科植物の茎は稈と呼ばれ、通常は円筒形 (まれに扁平ですが、3 角形ではありません) で、中空で、葉が付着する節で塞がれています。 [ 8 ] [ 9 ]イネ科植物の葉はほぼ常に互生で二列 (同一平面上) で、平行脈があります。[ 8 ] : 11各葉は、茎に密着する下葉鞘と、縁が全縁 (つまり滑らか) の葉身に分かれています。[ 8 ] : 11多くのイネ科植物の葉身はシリカ植物珪酸体で硬化しており、放牧動物を寄せ付けません。剣草などの一部のイネ科植物は、人間の皮膚を切るほど鋭利です。鞘と刃の接合部には、舌状突起と呼ばれる膜状の付属器官または毛の房があり、水や昆虫が鞘内部に侵入するのを防いでいる。[ 8 ]： 11
イネ科植物の花は、特徴的に小穂に配列され、各小穂には 1 個以上の小花があります。[ 8 ] : 12小穂はさらに円錐花序または穂状花序に集まります。小穂の中で小花をつける部分は小軸と呼ばれます。小穂は、基部に2 枚 (または場合によってはそれより少ない)の苞葉(穎)があり、その後ろに 1 個以上の小花が続きます。[ 8 ] : 13小花は、外側の 1 枚 (外穎)と内側の 1 枚 (内穎)に囲まれた花です。花は通常両性花ですが、トウモロコシは重要な例外です。花は主に風媒花ですが、昆虫が役割を果たすこともあります。[ 10 ]花被は、鱗片 (穎)と呼ばれる 2 枚の鱗片に退化しており、[ 8 ] : 11鱗片が拡大・収縮して外穎と内穎を広げます。これらは一般的に変形した萼片と解釈されています。イネ科植物の果実は穎果であり、種皮が果皮に融合している。[ 8 ] : 16 分げつとは、種子から生じる最初の芽以外の葉のある芽のことである。[ 8 ] : 11
草の葉は、茎の先端からではなく、葉の基部から生長する。この低い生長点は、放牧動物への対応として進化し、草が定期的に放牧されたり刈り取られたりしても、植物に大きな損傷を与えないようにしている。[ 11 ]： 113-114
イネ科植物には、大きく分けて3つの生育習性があります。それは、束型（叢生型とも呼ばれる）、匍匐茎型、根茎型です。[ 12 ] イネ科植物の成功は、形態と生育過程、そして生理的多様性に部分的に起因しています。イネ科植物には、炭素固定のための光合成経路を指すC3イネ科植物とC4イネ科植物の両方があります。C4イネ科植物は、特殊なクランツ葉構造に関連した光合成経路を持ち、水利用効率を高めることで、高温乾燥環境への適応性を高めています。[ 13 ]
C3植物は「寒地型」イネ科植物と呼ばれ、C4植物は「暖地型」イネ科植物とみなされている。[ 8 ]： 18-19
C4 種はすべてPACMAD クレードに属していますが(下の図を参照)、さまざまな亜科や属で、C4 のさまざまな形態が 20 回以上発生しているようです。たとえば、Aristida属では、1 種 ( A. longifolia ) は C3 ですが、他の約 300 種は C4 です。別の例として、トウモロコシ、ソルガム、サトウキビ、「ハトムギ」、ブルーステム グラスを含むAndropogoneae族全体がC4 です。[ 14 ]イネ科植物の約 46 パーセントは C4 植物です。[ 15 ]
Poaceae という名前は、1895 年にジョン・ヘンドリー・バーンハートによって命名されました[ 16 ] : 7。これは、1814 年にロバート・ブラウンによって記載された Poeae 族と、 1753 年にカール・リンネによって記載されたタイプ属Poaに基づいています。この用語は、古代ギリシャ語のπόα (póa、「飼料」)に由来します。
イネ科植物は、最も多様な植物形態の一つです。白亜紀末期に広く分布するようになり、竜脚類ティタノサウルス類に属する化石化した恐竜の糞（糞石） （ただし、この起源については疑問視されている）[ 17 ]には、現代のイネや竹に関連するイネ科植物を含む様々な植物珪酸体が含まれていることが発見されています。[ 18 ]イネ科植物は、緑豊かな熱帯雨林、乾燥した砂漠、寒冷な山岳地帯、さらには潮間帯の生息地といった環境にも適応しており、現在では最も広く分布している植物です。イネ科植物は、あらゆる種類の野生生物にとって貴重な食料とエネルギー源となっています。
系統樹には亜科と括弧内の概算種数が示されています: [ 14 ]
2005 年以前は、化石の発見から、イネ科植物は約 5500 万年前に進化していたと考えられていました。インドの白亜紀後期 (マーストリヒチアン)のラメタ層から発見された白亜紀の恐竜の糞石からイネ科植物に似た植物珪酸体が見つかったことで、この年代は 6600 万年前にまで遡るようになりました。[ 19 ] [ 20 ]ラメタ層から採取されたタイプ A の糞石には 12.2 ～ 16.2% という高いリン酸塩含有量があるため、雑食動物が起源であると推測され、竜脚類起源説と矛盾しています。[ 17 ] 2011 年に、同じ堆積物から発見された化石が現代のイネ科Oryzeae族に属することが判明し、この時までに主要な系統が大幅に多様化していたことが示唆されました。[ 21 ]
2018年の研究では、中国北部で発見されたハドロサウルス上科の恐竜Equijubus normaniの歯から抽出された草の微化石が記述されており、これは白亜紀前期のアルビアン期（約1億1300万年前～1億年前）のもので、イネ科の原始的な系統に属し、アノモクロイデア科と位置づけが似ていることが判明した。これらは現在知られている最古の草の化石である。[ 1 ]
北米の後期白亜紀、特にマーストリヒチアン期のララミー層では、ヨシの化石が発見されている。[ 22 ]しかし、米国東海岸では、カンパニアン期（ブラッククリーク層など）の、やや古いヨシの化石が 発見されている。[ 23 ]
BOPクレード内の3つの亜科、Bambusoideae、Oryzoideae、Pooideaeの関係が解明されました。BambusoideaeとPooideaeはOryzoideaeよりも互いに近縁です。[ 24 ]この分離は約400万年という比較的短い期間内に起こりました。
レスター・チャールズ・キングによれば、新生代後期における草の広がりは、斜面進化のパターンを変え、上り斜面が凸で下り斜面が凹で、自由面がない斜面が一般的になったという。キングは、これは草の絨毯によって引き起こされる表面洗浄の作用がより遅くなった結果であり、その結果、土壌のクリープが相対的に増加したと主張した。[ 25 ] [ 26 ]
イネ科植物は約771属に分類され、約12,000種あります。[ 27 ]イネ科植物の全属リストを参照してください。
イネ科は地球上で最も広く分布し、最も豊富な植物群の1つです。イネ科植物は南極大陸を含むすべての大陸で見られます。 [ 28 ] [ 29 ]南極ヘアグラス（Deschampsia antarctica）は、南極半島西部に自生する2つの顕花植物種の1つです。[ 30 ]
草は、草原、塩性湿地、葦原、ステップなど、多くの生息地で優占する植生です。また、他のほとんどすべての陸上生息地でも、植生のごく一部として存在します。 草が優占する生物群系は草原と呼ばれます。広大で連続した草原のみを数えると、これらの生物群系は地球の陸地の 31% を占めます。[ 31 ]草原には、パンパ、ステップ、プレーリーが含まれます。[ 32 ]草は、多くの草食哺乳類[ 33 ]や、多くの種類の蝶や蛾[ 34 ] [ 35 ] に食料を提供します。多くの種類の動物は、主な食料源として草を食べ、草食動物 と呼ばれます。これには、牛、羊、馬、ウサギ、バッタや多くの茶色の蝶の幼虫などの多くの無脊椎動物が含まれます。草は雑食動物にも食べられるし、場合によっては主に肉食の動物にも食べられる。
草は特定の生物群系、特に温帯草原で優勢であり、多くの種が放牧や火災に適応している。[ 36 ]
イネ科植物は、分裂組織が植物の下部近くにあるという点で特異であり、そのため、上部が枯れてもすぐに回復することができる。[ 37 ]新生代 における大型草食動物の進化は、イネ科植物の拡散に貢献した。大型草食動物がいなければ、火災で焼失した地域はすぐにイネ科植物に覆われ、十分な雨があれば樹木の苗木も生育する。樹木は最終的にほとんどのイネ科植物を凌駕する。踏みつける草食動物は樹木の苗木を枯らすが、イネ科植物は枯らさない。[ 11 ]： 137
イネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギでは、有性生殖と減数分裂が研究されている。[ 38 ]これらの作物種における減数分裂の研究は、減数分裂組換えが植物育種の重要な要素であるため、作物改良と関連している。[ 38 ]動物とは異なり、植物の雄と雌の生殖細胞の決定は、開花期の発達後期に起こる。胞子体段階から配偶体状態への移行は、減数分裂の開始によって始まる。[ 38 ]
草は、人間の観点からすると、おそらく最も経済的に重要な植物科である。[ 39 ]その経済的重要性は、食料生産、工業、芝生など、いくつかの分野に由来する。草は最大15,000年前から農業で栽培されており[ 40 ] 、小麦、米、トウモロコシ、大麦などの草の穀物は、最も重要な人間の食料作物であった。草はまた、茅葺き屋根、紙、燃料、衣類、断熱材、フェンス用の木材、家具、足場および建築資材、床マット、スポーツ用芝生、かごの製造にも使用されている。
栽培されている作物の 70% はイネ科植物です。[ 41 ]食用種子を目的として栽培される農業用イネ科植物は、穀物または穀類と呼ばれます(ただし、後者の用語は、農業で使用される場合、穀物と、ソバや豆類などの他の植物種の同様の種子の両方を指します)。米、小麦、トウモロコシの3 つの穀物は、人間が摂取するカロリーの半分以上を提供します。[ 42 ]穀物は、人間の炭水化物の主要な供給源であり、おそらくタンパク質の主要な供給源でもあります。これには、米 (南アジアと東アジア)、トウモロコシ (中央アメリカと南アメリカ)、小麦と大麦 (ヨーロッパ、北アジア、アメリカ) が含まれます。
サトウキビは砂糖生産の主要な原料です。サトウキビのその他の食用用途としては、発芽させた穀物、芽、根茎などがあり、飲料としては、サトウキビジュースや植物性ミルクのほか、ラム酒、ビール、ウイスキー、ウォッカなどがあります。
タケノコは数多くのアジア料理やスープに使われており、スーパーマーケットでは様々なスライス状のものが、生のもの、発酵させたもの、缶詰のものなど、様々な形で入手できる。
レモングラスは、柑橘類のような風味と香りを持つため、料理用ハーブとして用いられる草の一種です。
多くの種類の草は、放牧地として、あるいは家畜の飼料として栽培されています。特に牛、馬、羊などの家畜によく利用されます。こうした草は刈り取って、干し草や藁の俵の形で、あるいはサイロにサイレージとして貯蔵し、特に冬場の給餌に利用されます。藁（場合によっては干し草も）は、動物の敷き藁としても使用されます。
農業で利用される芝生形成性の多年生草本の例としては、 Thinopyrum intermediumが挙げられる。
草は、建築やコブなどの建築材料の構成、断熱材、配向構造ストローボードなどの紙や板の製造など、さまざまな目的の原材料として使用されます。草の繊維は、紙、バイオ燃料の生産[ 43 ]、不織布の製造、強化プラスチックに使用されるガラス繊維の代替として使用できます。 [ 44 ]竹の足場は、鋼鉄の足場を壊すような台風並みの強風に耐えることができます。[ 31 ]大きな竹やアオアシは、木材と同様の方法で使用できる頑丈な稈を持ち、アオアシは木管楽器のリードの製造に使用され、竹は無数の道具に使用されます。[ 45 ]
ヨシ（ Phragmites australis ）は、アフリカの家屋の屋根葺きに重要です。 [ 46 ]草は水処理システム[ 47 ]、湿地の保全や土地の再生、都市の雨水流出による浸食の影響を軽減するために使用されています。 [ 48 ]
特にイネ科植物の花粉形態は、それらの進化上の関係や、時間の経過とともに環境がどのように変化してきたかを解明する鍵となります。[ 49 ]しかし、イネ科植物の花粉粒はしばしば同じように見えるため、詳細な気候や環境の復元に使用することは困難です。[ 50 ] [ 51 ]イネ科植物の花粉は単一の孔を持ち、大きさは20マイクロメートルから100マイクロメートル以上まで大きく変化する可能性があり、この大きさの違いは、過去の生息地の手がかり、栽培されたイネ科植物と野生のイネ科植物の区別、[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]および光合成の実施方法、[ 55 ]繁殖システム、[ 55 ] [ 56 ]および遺伝的複雑性などのさまざまな生物学的特徴を示すために調査されてきました。[ 57 ] [ 58 ] [ 50 ]しかし、遺伝物質の量などの他の要因も花粉の大きさに影響を与える可能性があるため、歴史的な景観や気象パターンを組み立てるのに花粉の大きさがどれほど効果的かについては議論が続いています。[ 59 ] [ 60 ] [ 50 ]これらの課題にもかかわらず、フーリエ変換赤外分光法の新しい技術と改良された統計的手法により、これらの似たような花粉の種類をよりよく識別できるようになっています。[ 51 ]
芝生に使われる主な植物はイネ科植物で、その起源はヨーロッパの放牧地にある草地です。また、特に傾斜地では、道路脇などの土壌浸食防止にも重要な役割を果たします。芝生は、サッカー、アメリカンフットボール、テニス、ゴルフ、クリケット、ソフトボール、野球など、多くのスポーツの競技面を覆う重要な素材です。
多年生の束生草などの観賞用イネ科植物は、その葉、花序、種子穂のために、多くのスタイルの庭園デザインで使用されています。これらは、自然景観、乾燥地帯景観、現代的な景観における斜面や海岸の安定化、野生生物庭園、在来植物庭園などでよく使用されます。また、目隠しや生垣としても使用されます。[ 61 ]
芝生の競技場、コース、ピッチは、アメリカンフットボール、サッカー、野球、クリケット、ゴルフ、ラグビーなど、多くのスポーツの伝統的な競技面です。芝生の表面は、競馬やテニスにも使用されることがあります。メンテナンスの種類や使用する芝の種類は、一部のスポーツでは重要な要素となる場合もあれば、他のスポーツではそれほど重要ではない場合もあります。屋内ドームや芝生フィールドのメンテナンスが難しいその他の場所など、一部のスポーツ施設では、芝生の代わりに人工芝、つまり合成芝のような代替品が使用されることがあります。[ 62 ]
クリケットでは、ピッチとは、ボウラーが投球する、丁寧に刈り込まれ、ローラーで転圧された芝生の帯のことです。試合までの数日間、ボールが跳ね返る非常に硬く平らな表面を作るために、ピッチは繰り返し刈り込まれ、ローラーで転圧されます。[ 63 ]
ゴルフコースの芝は、ラフ、フェアウェイ、パッティンググリーンの3つの異なる状態に保たれています。フェアウェイの芝は短く均一に刈り込まれており、プレーヤーがボールをきれいに打つことができます。ラフからのプレーは、長い芝がボールの飛距離に影響を与える可能性があるため不利です。パッティンググリーンの芝は最も短く均一で、理想的にはボールが表面をスムーズに転がります。芝の品種の開発と販売を中心に、一大産業が成り立っています。[ 64 ]
テニスでは、芝は非常に固く締まった土壌の上に生育し、テニスボールのバウンドは芝の状態、刈り込み時期、最近のプレーによる摩耗などによって変化する可能性があります。芝の表面はハードコートやクレーコート（他のテニスサーフェス）よりも柔らかいため、ボールのバウンドが低く、プレーヤーはより速くボールに追いつく必要があり、その結果、プレーヤーによって適したプレースタイルが異なります。芝テニスの世界で最も権威のあるコートの1つは、ロンドンのウィンブルドンにあるセンターコートで、毎年イングランドで開催される4大グランドスラム大会の1つであるウィンブルドン選手権の決勝戦が行われます。
多くのイネ科植物は、ユーラシア原産でありながら世界中に広がったヨシ（Phragmites australis）の形態を含め、自然生態系に損害を与える侵略的外来種である。 [ 65 ] [ 66 ]
草は古くから人類社会において重要な意味を持ってきた。何千年もの間、人間や家畜の飼料として栽培されてきた。ビールの主原料は通常大麦か小麦であり、どちらも4000年以上前からこの目的で使用されてきた。[ 67 ]
地域によっては、特に郊外では、芝生の維持管理は、住宅所有者が近隣全体の景観に責任を持っていることの表れとみなされている。ある研究では、芝生の維持管理には次のような利点があるとされている。
…上昇志向とそれが芝生に表れることへの願望。ヴァージニア・ジェンキンス著『芝生』では、かなり率直に「上流中産階級のアメリカ人は、自分たちの小さな半農村的な邸宅で貴族社会を模倣した」と述べている。一般的に、芝生はこれらの新しい郊外住宅の主要なセールスポイントの1つであり、道路に面した都市住宅の平等性と普遍性から、上流中産階級の「健康的な」緑地と前庭というステータスシンボルへと社会階級の区分を移した。[ 68 ] [ 69 ]
干ばつ問題のある地域では、芝生への散水は特定の時間帯や曜日に制限されることがあります。 [ 70 ]米国の多くの自治体や住宅所有者協会は、芝生を一定の仕様に維持することを義務付ける規則を設けており、芝生が伸びすぎている人には罰則を科しています。[ 71 ] [ 72 ]
刈りたての草の匂いは主にcis-3-ヘキセナールによって生成される。[ 73 ]
草に関する一般的な格言には次のようなものがあります。
草に関する民間伝承では、暴力的な死が起きた場所には草が生えないと言われている。[ 74 ]
