ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.

Why you should listen

A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.

Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.

More profile about the speaker
Jill Farrant | Speaker | TED.com
TEDGlobal>Geneva

Jill Farrant: How we can make crops survive without water

Jill Farrant: Kaip augalai gali išgyventi be vandens?

Filmed:
1,562,697 views

Augant žemės populiacijai, klimato kaitos efektai tampa vis aktualesne tema, mes turėsime išmaitinti daugiau žmonių naudodami mažiau žemės. Molekulinės biologijos mokslininkė Jill Farant studijuoja fenomeną, kuris gali padėti: „prisikeliantys augalai“ – atsparūs augalai, kurie tarsi grįžta iš numirusiųjų. Ar jie galėtų atnešti vilties, kad galėsime užsiauginti maisto karštesniame, sausesniame pasaulyje?
- Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
I believe that the secretpaslaptis to producinggaminti
extremelylabai drought-tolerantsausros tolerantiškas cropspasėliai,
0
840
4216
Aš tikiu, jog paslaptis, kaip užauginti
ekstremaliai sausrai atsparius augalus,
00:17
whichkuris should go some way
to providingteikimas foodmaistas securitysaugumas in the worldpasaulis,
1
5080
3216
kurie užtikrintų maisto
išteklius visame pasaulyje,
00:20
liesmelas in resurrectionprisikėlimas plantsaugalai,
2
8320
2696
slypi prisikeliančiuose augaluose,
00:23
picturednuotraukoje here, in an extremelylabai
droughteddroughted statevalstija.
3
11040
3136
pavaizduotuose čia, ekstremaliai
sausringoje valstijoje.
00:26
You mightgali think
that these plantsaugalai look deadmiręs,
4
14200
2856
Galite manyti,
jog šie augalai yra negyvi,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
bet taip nėra.
00:30
Give them watervanduo,
6
18400
1456
Duokite jiems vandens,
00:31
and they will resurrectatgaivinti, greenžalia up,
startpradėti growingauga, in 12 to 48 hoursvalandos.
7
19880
5440
ir jie prisikels, sužydės, pradės
augti per 12-48 valandas.
00:38
Now, why would I suggestpasiūlyti
8
26320
1296
Taigi, kodėl aš siūlyčiau
00:39
that producinggaminti drought-tolerantsausros tolerantiškas cropspasėliai
will go towardslink providingteikimas foodmaistas securitysaugumas?
9
27640
4440
auginti sausrai atsparius augalus,
kurie užtikrintų maisto aprūpinimą?
00:45
Well, the currentdabartinis worldpasaulis populationgyventojai
is around 7 billionmlrd.
10
33040
3896
Na, dabartinė žemės populiacija
yra apie 7 milijardai.
00:48
And it's estimatedapskaičiuotas that by 2050,
11
36960
2496
Spėjama, jog atėjus 2050 m.,
00:51
we'llmes be betweentarp 9 and 10 billionmlrd people,
12
39480
2696
žemėje bus nuo 9 iki 10 milijardų žmonių,
00:54
with the bulkbirūs of this growthaugimas
happeningvyksta in AfricaAfrika.
13
42200
2880
su didžiausia šio augimo dalimi
vykstančia Afrikoje.
00:57
The foodmaistas and agriculturalžemės ūkio
organizationsorganizacijos of the worldpasaulis
14
45880
2456
Pasaulio maisto ir žemdirbystės
organizacijos
01:00
have suggestedsiūloma that we need
a 70 percentproc increasepadidinti
15
48360
3136
pasiūlė, jog mum reikia
70 procentų padidėjimo
01:03
in currentdabartinis agriculturalžemės ūkio practicepraktika
16
51520
2176
dabartinėje žemdirbystės praktikoje,
jog būtų
01:05
to meetsusitikti that demandpaklausa.
17
53720
1240
išpildyta paklausa.
01:07
GivenAtsižvelgiant į that plantsaugalai
are at the basebazė of the foodmaistas chaingrandinė,
18
55720
2696
Dėl to, kad augalai yra pagrindas
maisto grandinėje,
01:10
mostlabiausiai of that's going
to have to come from plantsaugalai.
19
58440
2320
didžioji dalis to turės
atkeliauti iš augalų.
01:13
That percentageprocentas of 70 percentproc
20
61360
2696
Dalis iš tų 70 procentų
01:16
does not take into considerationsvarstymas
the potentialpotencialus effectsefektai of climateklimatas changekeisti.
21
64080
4216
nepaiso galimų poveikių, kuriuos
gali sukelti klimato kaita.
01:20
This is takenimtasi from a studystudijuoti by DaiDai
publishedpaskelbta in 2011,
22
68320
4240
Tai paimta iš Dai studijų,
publikuotų 2011 m.,
01:25
where he tookpaėmė into considerationsvarstymas
23
73240
1936
kada jis atkreipė dėmesį
01:27
all the potentialpotencialus effectsefektai
of climateklimatas changekeisti
24
75200
2376
į visus potencialius klimato
kaitos poveikius
01:29
and expressedišreikštas them --
amongsttarp other things --
25
77600
2136
ir juos išreiškė –
be kitų dalykų –
01:31
increasedpadidėjo ariditysausringumo duedėl to to lacktrūksta of rainlietus
or infrequentnedažnai rainlietus.
26
79760
4616
padidėjęs sausumas dėl lietaus stokos
ar nelietingumo.
01:36
The areassrityse in redraudona shownparodyta here,
27
84400
1776
Čia rodomose raudonose zonose
01:38
are areassrityse that untiliki recentlyneseniai
28
86200
2056
yra vietos, kurios neseniai
01:40
have been very successfullysėkmingai
used for agricultureŽemdirbystė,
29
88280
3176
buvo labai sėkmingai naudojamos
žemdirbystei,
01:43
but cannotnegaliu anymoredaugiau
because of lacktrūksta of rainfallkrituliai.
30
91480
2400
tačiau jau yra nebenaudojamos
dėl lietaus stokos.
01:46
This is the situationsituacija
that's predictedprognozuojama to happenatsitikti in 2050.
31
94640
2920
Tai yra situacija, kuri,
spėjama, įvyks 2050 m.
01:50
Much of AfricaAfrika,
in factfaktas, much of the worldpasaulis,
32
98840
2176
Dalis Afrikos
ir didelė dalis pasaulio
01:53
is going to be in troublebėdas.
33
101040
1896
greitai bus didelėje bėdoje.
01:54
We're going to have to think of some
very smartprotingas waysbūdai of producinggaminti foodmaistas.
34
102960
3656
Turėsime sugalvoti labai gudrius būdus,
kaip užsiauginti maisto.
01:58
And preferablypageidautina amongtarp them,
some drought-tolerantsausros tolerantiškas cropspasėliai.
35
106640
3296
Ir tarp jų labiausiai norima
dalies sausrai atsparių augalų.
02:01
The other thing
to rememberPrisiminti about AfricaAfrika is
36
109960
2056
Kitas dalykas, atsimenant
Afriką yra,
02:04
that mostlabiausiai of their agricultureŽemdirbystė is rainfedariamų.
37
112040
2800
kad didžioji dalis jų žemdirbystės
palaikoma lietumi.
02:08
Now, makingpriėmimo drought-tolerantsausros tolerantiškas cropspasėliai
is not the easiestpaprasčiausias thing in the worldpasaulis.
38
116080
3456
Užauginti sausrai atsparius augalus
nėra pats lengviausias dalykas.
02:11
And the reasonpriežastis for this is watervanduo.
39
119560
2416
To priežastis – vanduo.
02:14
WaterVandens is essentialesminis to life on this planetplaneta.
40
122000
3136
Vanduo yra būtinas gyvybei.
02:17
All livinggyvenimas, activelyaktyviai
metabolizingmetabolizuojantis organismsorganizmai,
41
125160
4135
Visi gyvi, aktyūs organizmai,
02:21
from microbesmikrobai to you and I,
42
129320
2056
nuo mikrobų iki manęs ir tavęs,
02:23
are comprisedsudaro predominatelydaugiausia of watervanduo.
43
131400
2336
daugiausia yra sudaryti iš vandens.
02:25
All life reactionsreakcijos happenatsitikti in watervanduo.
44
133760
2536
Visos gyvybės reakcijos vyksta vandenyje.
02:28
And lossnuostolis of a smallmažas amountsuma
of watervanduo resultsrezultatai in deathmirtis.
45
136320
3016
Ir maža vandens netektis
gali reikšti mirtį.
02:31
You and I are 65 percentproc watervanduo --
46
139360
2056
Aš ir tu esame 65 procentai vandens –
02:33
we loseprarasti one percentproc of that, we diemirti.
47
141440
1720
prarasime tą 1 procentą – mirsime
02:35
But we can make behavioralelgsenos
changespokyčiai to avoidvengti that.
48
143840
2720
Bet mūsų elgesys gali pakisti,
kad to išvengtume.
02:39
PlantsAugalai can't.
49
147920
1576
Augalai to negali.
02:41
They're stuckįstrigo in the groundžemė.
50
149520
1616
Jie įstrigę žemėje.
02:43
And so in the first instancepavyzdys they have
a little bitšiek tiek more watervanduo than us,
51
151160
3376
Visų pirma, jie turi daugiau
vandens už mus,
02:46
about 95 percentproc watervanduo,
52
154560
1256
apie 95 procentus vandens,
02:47
and they can loseprarasti
a little bitšiek tiek more than us,
53
155840
2096
ir jie gali prarasti truputį
daugiau nei mes,
02:49
like 10 to about 70 percentproc,
dependingpriklausomai nuo on the speciesrūšis,
54
157960
2960
nuo 10 iki maždaug 70 procentų,
priklausomai nuo rūšies,
02:54
but for shorttrumpas periodslaikotarpiai only.
55
162000
1360
bet tik labai trumpai.
02:56
MostDauguma of them will eitherarba try
to resistpasipriešinti or avoidvengti watervanduo lossnuostolis.
56
164680
4176
Dauguma bandys išvengti ar atsispirti
vandens praradimui.
03:00
So extremeekstremalios examplespavyzdžiai of resistorsrezistoriai
can be foundrasta in succulentssukulentai.
57
168880
3936
Ryškiausi atsispiriančiųjų pavyzdžiai
gali būti randami sukulentuose.
03:04
They tendlinkę to be smallmažas, very attractivepatrauklus,
58
172840
2816
Jie būna maži, labai patrauklūs,
03:07
but they holdlaikykite ontoį their watervanduo
at suchtoks great costkaina
59
175680
2736
bet saugo vandenį taip stipriai,
kad turi už tai atsipirkti
03:10
that they growaugti extremelylabai slowlylėtai.
60
178440
2000
itin lėtais augimo tempais.
03:13
ExamplesPavyzdžiai of avoidancevengimas of watervanduo lossnuostolis
are foundrasta in treesmedžiai and shrubskrūmai.
61
181440
4576
Vandens praradimo vengimas randamas
medžiuose ir krūmuose.
03:18
They sendsiųsti down very deepgiliai rootsšaknys,
62
186040
1576
Jie išleidžia labai ilgas šaknis,
03:19
minemano subterraneanpožeminis watervanduo suppliesreikmenys
63
187640
1696
išgauna podirvio vandenį
03:21
and just keep flushingkarščio pylimas
it throughper them at all timeslaikai,
64
189360
2456
ir visad naudojasi šiuo vandeniu,
03:23
keepingpalaikymas themselvespatys hydratedhidratuotas.
65
191840
1856
palaiko savo drėgmę.
03:25
The one on the right is calledvadinamas a baobabbaobabo.
66
193720
1976
Medis dešinėje vadinamas baobabu.
03:27
It's alsotaip pat calledvadinamas the upside-downaukštyn-žemyn treemedis,
67
195720
2056
Jis dar vadinamas apverstu-medžiu,
03:29
simplytiesiog because the proportionproporcija
of rootsšaknys to shootsūgliai is so great
68
197800
3776
paprasčiausiai dėl to, kad proporcija
tarp šaknų ir šakų yra tokia didelė,
03:33
that it looksatrodo like the treemedis
has been plantedpasodintas upsideaukštyn down.
69
201600
2696
jog net atrodo, kad medis
pasodintas aukštyn kojomis.
03:36
And of coursežinoma the rootsšaknys are requiredreikalaujama
for hydrationHidratacija of that plantaugalas.
70
204320
3240
Žinoma, šaknys yra reikalingos, jog
palaikytų augalui drėkinimą.
03:40
And probablytikriausiai the mostlabiausiai commonbendras strategystrategija
of avoidancevengimas is foundrasta in annualsvienmečiai.
71
208760
4520
Tikriausiai pati dažniausia nepraradimo
strategija yra vienmečiuose augaluose.
03:45
AnnualsVienmečiai make up the bulkbirūs
of our plantaugalas foodmaistas suppliesreikmenys.
72
213840
3176
Vienmečiai sudaro didelę dalį
mūsų augalinio maisto šaltinio.
03:49
Up the westvakaruose coastpakrantė of my countryŠalis,
73
217040
1696
Mano šalies vakarų pakrantėje
03:50
for much of the yearmetai
you don't see much vegetationaugmenija growthaugimas.
74
218760
3536
didelę metų dalį
nematome daug augančios žalumos.
03:54
But come the springpavasaris rainslietus, you get this:
75
222320
2656
Bet tik ateina pavasario lietus, matome
03:57
floweringžydėjimas of the desertdykuma.
76
225000
1240
žydinčias dykumas.
03:59
The strategystrategija in annualsvienmečiai,
77
227000
1856
Strategija vienmečiuose tokia,
04:00
is to growaugti only in the rainylietaus seasonsezonas.
78
228880
2360
kad jie auga tik lietingu sezonu.
04:03
At the endgalas of that seasonsezonas
they producepagaminti a seedsėkla,
79
231960
2296
To sezono pabaigoje
jie užaugina sėklas,
04:06
whichkuris is drysausas, eightaštuoni to 10 percentproc watervanduo,
80
234280
2816
kurios yra sausos, 8-10 proc. vandens,
04:09
but very much alivegyvas.
81
237120
1656
bet lygiai tiek pat gyvos.
04:10
And anything that is
that drysausas and still alivegyvas,
82
238800
2896
Ir viską, kas yra tokie sausi ir
vis dar gyvi,
04:13
we call desiccation-tolerantišdžiūvusi atsparaus.
83
241720
1480
vadiname džiūvimą toleruojančiais.
04:15
In the desiccatedsudžiūvusi statevalstija,
84
243840
1416
Sausoje būsenoje
04:17
what seedssėklos can do
is liemelas in extremeskraštutinumai of environmentaplinka
85
245280
2656
sėklos gali išlikti sunkiomis sąlygomis
04:19
for prolongedpailginto periodslaikotarpiai of time.
86
247960
1656
ilgesnį laiko tarpsnį.
04:21
The nextKitas time the rainylietaus seasonsezonas comesateina,
87
249640
2216
Kitą kartą atėjus lietaus sezonui,
04:23
they germinatedygsta and growaugti,
88
251880
1496
jos sudygsta ir auga,
04:25
and the wholevisa cycleciklas just startsprasideda again.
89
253400
1880
ir visas ciklas prasideda iš naujo.
04:28
It's widelyplačiai believedtikėjo that the evolutionevoliucija
of desiccation-tolerantišdžiūvusi atsparaus seedssėklos
90
256120
4056
Yra plačiai manoma, jog sausų sėklų
evoliucija atsakinga
04:32
allowedleidžiama the colonizationkolonizacija and the radiationradiacija
91
260200
2176
už žydinčių augalų kolonizaciją,
04:34
of floweringžydėjimas plantsaugalai,
or angiospermsgaubtasėkliai, ontoį landžemė.
92
262400
3520
arba už gaubtasėklių žydėjimą žemėje.
04:38
But back to annualsvienmečiai
as our majorpagrindinis formforma of foodmaistas suppliesreikmenys.
93
266960
3160
Bet grįžkime prie vienmečių,
kaip mūsų pagrindinio maisto šaltinio.
04:42
WheatKviečių, riceryžiai and maizekukurūzų formforma 95 percentproc
of our plantaugalas foodmaistas suppliesreikmenys.
94
270800
4720
Kviečiai, ryžiai, kukurūzai sudaro 95
proc. visų augalinio maisto išteklių.
04:48
And it's been a great strategystrategija
95
276480
1536
Ir tai buvo puiki strategija,
04:50
because in a shorttrumpas spaceerdvė of time
you can producepagaminti a lot of seedsėkla.
96
278040
3176
nes gana greitai galima užauginti
labai daug sėklų.
04:53
SeedsSėklos are energy-richenergetikos ištekliais turtingose
so there's a lot of foodmaistas calorieskalorijų,
97
281240
2620
Sėklos yra turtingos energija,
todėl jos kaloringos,
04:55
you can storeparduotuvė it in timeslaikai of plentydaug
for timeslaikai of faminebadas,
98
283884
3920
galime jas kaupti, kai jų netrūksta,
arba bado metu,
05:00
but there's a downsideneigiamas.
99
288480
1240
bet yra blogoji pusė.
05:02
The vegetativevegetatyvinis tissuesaudiniai,
100
290560
1376
Augaliniai audiniai,
05:03
the rootsšaknys and leaveslapai of annualsvienmečiai,
101
291960
2176
vienmečių šaknys ir lapai,
05:06
do not have much
102
294160
1256
nepasižymi savybėmis,
05:07
by way of inherentbūdingas resistancepasipriešinimas,
avoidancevengimas or tolerancetolerancija characteristicscharakteristikos.
103
295440
4096
kurios būdingos vandens praradimui,
atsparumui ar toleravimui.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Jiems to tiesiog nereikia.
05:12
They growaugti in the rainylietaus seasonsezonas
105
300880
1416
Jie auga lietingu sezonu
05:14
and they'vejie jau got a seedsėkla
to help them surviveišgyventi the restpoilsis of the yearmetai.
106
302320
3376
ir jie turi sėklą, kuri padeda
išgyventi likusius metus.
05:17
And so despitenepaisant concertedsuderintus veiksmus
effortspastangos in agricultureŽemdirbystė
107
305720
2696
Taigi nepaisant vieningų pastangų
žemdirbystėje
05:20
to make cropspasėliai with improvedpatobulintas propertiessavybės
108
308440
2536
padaryti augalus atsparesniais
05:23
of resistancepasipriešinimas, avoidancevengimas and tolerancetolerancija --
109
311000
2176
vandens praradimui, sausumo tolerancijai,
05:25
particularlyypač resistancepasipriešinimas and avoidancevengimas
110
313200
1896
o ypač vandens praradimui,
05:27
because we'vemes turime had good modelsmodeliai
to understandsuprasti how those work --
111
315120
2896
nes mes turėjome modelius,
kurie padėjo suprast jų veikimą,
05:30
we still get imagesvaizdai like this.
112
318040
2336
mes vis vien gauname tokius vaizdus.
05:32
MaizeKukurūzų croppasėlių in AfricaAfrika,
113
320400
1456
Kukurūzų laukas Afrikoje,
05:33
two weekssavaitės withoutbe rainlietus
114
321880
1416
dvi savaitės be lietaus
05:35
and it's deadmiręs.
115
323320
1200
ir visa tai pražuvo.
05:37
There is a solutiontirpalas:
116
325560
1240
Yra išeitis:
05:39
resurrectionprisikėlimas plantsaugalai.
117
327520
1240
prisikeliantys augalai.
05:41
These plantsaugalai can loseprarasti 95 percentproc
of their cellularląstelinis watervanduo,
118
329320
3776
Pastarieji gali prarasti 95 proc.
savo ląstelinio vandens,
05:45
remainlikti in a drysausas, dead-likemirusiųjų, kaip statevalstija
for monthsmėnesių to yearsmetai,
119
333120
3856
išlikti sausais, tarsi negyvose būsenose
mėnesius ar net metus,
05:49
and give them watervanduo,
120
337000
1736
o gavę vandens
05:50
they greenžalia up and startpradėti growingauga again.
121
338760
1880
jie sužaliuoja ir pradeda augti.
05:53
Like seedssėklos, these are
desiccation-tolerantišdžiūvusi atsparaus.
122
341560
3296
Kaip sėklos, jie yra džiūvimą
toleruojantys.
05:56
Like seedssėklos, these can withstandatlaikyti extremeskraštutinumai
of environmentalaplinkosauga conditionssąlygos.
123
344880
4120
Kaip sėklos, jie gali ištverti gamtos
sunkumus.
06:01
And this is a really rareretas phenomenonreiškinys.
124
349760
2016
Ir tai yra gana retas fenomenas.
06:03
There are only 135 floweringžydėjimas
plantaugalas speciesrūšis that can do this.
125
351800
4376
Yra tik 135 žydinčių augalų rūšys,
kurios gali tai padaryti.
06:08
I'm going to showRodyti you a videovideo
126
356200
1416
Parodysiu jums vaizdo įrašą,
06:09
of the resurrectionprisikėlimas processprocesas
of these threetrys speciesrūšis
127
357640
2616
kaip prisikelia šios trys skirtingos rūšys
06:12
in that orderįsakymas.
128
360280
1216
tokia eile.
06:13
And at the bottomapačioje,
129
361520
1256
O apačioje
06:14
there's a time axisašis
so you can see how quicklygreitai it happensatsitinka.
130
362800
2736
yra laiko ašis,
kad suprastumėt, kaip greit tai vyksta.
06:56
(ApplausePlojimai)
131
404160
2040
(Plojimai.)
07:02
Prettygražu, gražus amazingnuostabus, huh?
132
410240
1536
Nuostabu, ar ne?
07:03
So I've spentišleista the last 21 yearsmetai
tryingbandau to understandsuprasti how they do this.
133
411800
4216
Taigi aš praleidau 21 metus
bandydama suprasti, kaip tai veikia.
07:08
How do these plantsaugalai drysausas withoutbe dyingmirti?
134
416040
2400
Kaip jie išdžiūna nemirdami?
07:11
And I work on a varietyveislė
of differentskiriasi resurrectionprisikėlimas plantsaugalai,
135
419080
2776
Ir aš dirbu su daugybe skirtingų
prisikeliančių augalų,
07:13
shownparodyta here in the hydratedhidratuotas and drysausas statesteigia,
136
421880
2416
kaip matote, drėgnose
ir sausose būsenose,
07:16
for a numbernumeris of reasonsmotyvai.
137
424320
1456
dėl tam tikrų priežasčių.
07:17
One of them is that eachkiekvienas
of these plantsaugalai servestarnauja as a modelmodelis
138
425800
2856
Viena iš jų, kad kiekvienas augalas
veikia kaip modelis
07:20
for a croppasėlių that I'd like
to make drought-tolerantsausros tolerantiškas.
139
428680
2376
augalui, kurį noriu padaryti
sausrą toleruojančiu.
07:23
So on the extremeekstremalios topviršuje left,
for examplepavyzdys, is a grassžolė,
140
431080
2936
Taigi viršuje, kairėje, pavyzdžiui,
yra žolė,
07:26
it's calledvadinamas EragrostisEragrostis nindensisnindensis,
141
434040
2256
ji vadinama Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a closeUždaryti relativesantykinis
calledvadinamas EragrostisEragrostis tefTTE --
142
436320
2376
ji turi artimą giminaitį
Eragrostis tef –
07:30
a lot of you mightgali know it as "teffTomas" --
143
438720
2016
daugeliui jūsų jis žinomas
kaip posmilgės –
07:32
it's a staplekuokšteliniai foodmaistas in EthiopiaEtiopija,
144
440760
1736
tai pagrindinis maistas Etiopijoje,
07:34
it's gluten-freeBe glitimo,
145
442520
1256
jis yra be gliuteno,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerantsausros tolerantiškas.
146
443800
3016
ir tai yra kažkas, ką norime paversti
sausrą toleruojančiu.
07:38
The other reasonpriežastis for looking
at a numbernumeris of plantsaugalai,
147
446840
2416
Kita priežastis žiūrėti į
daugybę kitų augalų
07:41
is that, at leastmažiausiai initiallyiš pradžių,
148
449280
1376
yra, kad, bent iš pradžių,
07:42
I wanted to find out:
do they do the sametas pats thing?
149
450680
2256
norėjau sužinoti:
ar jie atlieka tą patį dalyką?
07:44
Do they all use the sametas pats mechanismsmechanizmai
150
452960
1696
Ar naudojasi tais pačiais būdais,
07:46
to be ablegalingas to loseprarasti
all that watervanduo and not diemirti?
151
454680
2576
kad galėtų prarasti visą
savo vandenį ir nemirtų?
07:49
So I undertookįsipareigojo what we call
a systemssistemos biologybiologija approachpožiūris
152
457280
2696
Aš ėmiausi vadinamojo
sisteminės biologijos metodo,
07:52
in orderįsakymas to get
a comprehensiveišsamus understandingsuprasti
153
460000
2176
kad turėtume visapusį supratimą
07:54
of desiccationišdžiūvusi tolerancetolerancija,
154
462200
2016
apie atsparumą džiūvimui,
07:56
in whichkuris we look at everything
155
464240
1456
kur mes žiūrime į viską,
07:57
from the molecularmolekulinė to the wholevisa plantaugalas,
ecophysiologicalecophysiological levellygis.
156
465720
2912
nuo molekulės iki viso augalo,
ekofiziologinio lygio.
08:00
For examplepavyzdys we look at things like
157
468657
1634
Pavyzdžiui, mes žiūrime į
08:02
changespokyčiai in the plantaugalas anatomyanatomija
as they drieddžiovintas out
158
470316
2197
augalų anatomijos pokyčius,
kai jie išdžiuvo
08:04
and their ultrastructureultrastructure.
159
472537
1239
ir jų ultrastruktūrą.
08:05
We look at the transcriptometranscriptome,
whichkuris is just a termterminas for a technologytechnologija
160
473800
3176
Mes žiūrime į transkriptomą,
tai yra pavadinimas technologijų,
08:09
in whichkuris we look at the genesgenai
161
477000
1416
kuriose mes žiūrim į genus,
08:10
that are switchedperjungtas on or off,
in responseatsakymas to dryingdžiovinimas.
162
478440
2416
kurie yra įjungti arba ne,
reaguojant į džiūvimą.
08:12
MostDauguma genesgenai will codekodas for proteinsbaltymai,
so we look at the proteomeproteome.
163
480880
3216
Daugelis genų koduos baltymus,
todėl žiūrime į proteomą.
08:16
What are the proteinsbaltymai madepagamintas
in responseatsakymas to dryingdžiovinimas?
164
484120
2400
Kokie baltymai yra gaminami
reaguojant į džiūvimą?
08:19
Some proteinsbaltymai would codekodas for enzymesfermentai
whichkuris make metabolitesmetabolitų,
165
487480
3896
Kai kurie baltymai koduoja fermentus,
kurie sudaro metabolitus,
08:23
so we look at the metabolomemetabolome.
166
491400
1576
todėl žiūrime į metabolomą.
08:25
Now, this is importantsvarbu
because plantsaugalai are stuckįstrigo in the groundžemė.
167
493000
3296
Tai yra svarbu, nes augalai
yra įstrigę žemėje.
08:28
They use what I call
a highlylabai tunedsureguliuotas chemicalcheminė medžiaga arsenalArsenal
168
496320
4096
Jie naudojasi, ką aš vadinu,
gerai suderintu chemikalų arsenalu,
08:32
to protectapsaugoti themselvespatys from all
the stressespabrėžia of their environmentaplinka.
169
500440
3416
kad apsisaugotų nuo aplinkos sunkumų.
08:35
So it's importantsvarbu that we look
170
503880
1496
Taigi svarbu, kad žiūrėtume į
08:37
at the chemicalcheminė medžiaga changespokyčiai
involveddalyvavo in dryingdžiovinimas.
171
505400
2440
cheminius pokyčius augalui džiūnant.
08:40
And at the last studystudijuoti
that we do at the molecularmolekulinė levellygis,
172
508520
2656
Ir paskutiniame tyrime, atliekamame
molekulių lygyje,
08:43
we look at the lipidomelipidome --
173
511200
1256
mes žiūrime į lipidomą –
08:44
the lipidlipidų changespokyčiai in responseatsakymas to dryingdžiovinimas.
174
512480
2055
lipidų pokyčius, vykstančius džiūnant.
08:46
And that's alsotaip pat importantsvarbu
175
514559
1257
Tai irgi yra svarbu,
08:47
because all biologicalbiologinis membranesmembranos
are madepagamintas of lipidsLipidai.
176
515840
2815
nes visos biologinės membranos
yra sudarytos iš lipidų.
08:50
They're heldsurengtas as membranesmembranos
because they're in watervanduo.
177
518679
2577
Jie veikia kaip membranos,
nes jie yra vandenyje.
08:53
Take away the watervanduo,
those membranesmembranos fallkritimo apartatskirai.
178
521280
2240
Atimk vandenį, tos membranos
sugriūna.
08:56
LipidsLipidai alsotaip pat actveikti as signalssignalai
to turnpasukti on genesgenai.
179
524240
3040
Lipidai irgi veikia kaip signalai,
kad įjungtų genus.
09:00
Then we use physiologicalfiziologiniai
and biochemicalbiocheminis studiesstudijos
180
528200
2696
Tada mes naudojame fiziologines
ir biochemines studijas
09:02
to try and understandsuprasti
the functionfunkcija of the putativespėjamas protectantsprotectants
181
530920
3216
bandydami suprasti
spėjamų apsaugotojų funkciją,
09:06
that we'vemes turime actuallyiš tikrųjų discoveredatrado
in our other studiesstudijos.
182
534160
2936
kurią atradome kituose
mūsų tyrimuose.
09:09
And then use all of that
to try and understandsuprasti
183
537120
2176
Ir naudoti visa tai bandant
suprasti,
09:11
how the plantaugalas copesPasakojama
with its naturalnatūralus environmentaplinka.
184
539320
2320
kaip augalas geba susidoroti
su natūralia aplinka.
09:15
I've always had the philosophyfilosofija that
I neededreikia a comprehensiveišsamus understandingsuprasti
185
543480
4336
Aš visados maniau, jog
man reikia išsamaus džiūvimo
09:19
of the mechanismsmechanizmai of desiccationišdžiūvusi tolerancetolerancija
186
547840
2256
tolerancijos mechanizmo supratimo,
09:22
in orderįsakymas to make a meaningfulreikšmingas suggestionpasiūlymas
for a bioticbiotiniai applicationprašymas.
187
550120
3840
kad galėčiau sukurti sėkmingą pasiūlymą
biotiniam pritaikymui.
09:27
I'm sure some of you are thinkingmąstymas,
188
555000
1656
Daugelis iš jūsų dabar galvoja,
09:28
"By bioticbiotiniai applicationprašymas,
189
556680
1256
„biotinis pritaikymas, ar
09:29
does she mean she's going to make
geneticallygenetiškai modifiedmodifikuoto cropspasėliai?"
190
557960
2920
tai reiškia, kad ji gamins genetiškai
modifikuotus augalus?“
09:34
And the answeratsakyti to that questionklausimas is:
191
562240
1696
Atsakymas į šį klausimą yra:
09:35
dependspriklauso nuo on your definitionapibrėžimas
of geneticgenetinis modificationmodifikacija.
192
563960
2381
priklauso nuo „genetiškai modifikuotas“
apibrėžimo.
09:39
All of the cropspasėliai that we eatvalgyti todayšiandien,
wheatkvieciai, riceryžiai and maizekukurūzų,
193
567200
2816
Visi augalai, kurios valgome,
kviečiai, žolės, kukurūzai
09:42
are highlylabai geneticallygenetiškai modifiedmodifikuoto
from their ancestorsprotėviai,
194
570040
3216
yra stipriai genetiškai modifikuoti
iš savo protėvių,
09:45
but we don't considerapsvarstykite them GMGM
195
573280
1976
bet mes jų nelaikom GM,
09:47
because they're beingesamas producedpagamintas
by conventionalsutartinis breedingveisimas.
196
575280
2640
nes jie yra gaminami paprastuoju
veisimu.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrectionprisikėlimas plantaugalas genesgenai into cropspasėliai,
197
578880
3776
Ar aš ketinu įdėti prisikėlimo genus
į augalus?
09:54
your answeratsakyti is yes.
198
582680
1296
Atsakymas yra taip.
09:56
In the essenceesmė of time,
we have triedbandė that approachpožiūris.
199
584000
3136
Per visą savo laiką
bandėme ir šį metodą.
09:59
More appropriatelytinkamai,
some of my collaboratorsbendradarbiai at UCTUCT,
200
587160
2856
Tiksliau, kai kurie mano
kolegos iš Keiptauno universiteto,
10:02
JenniferJennifer ThomsonThomson, SuhailSuhail RafudeenRafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thompson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheadedvadovavo that approachpožiūris
202
592000
1616
vadovavo atliekant tą metodą.
10:05
and I'm going to showRodyti you some dataduomenys soonnetrukus.
203
593640
1953
Ir greit jum parodysiu duomenų.
10:09
But we're about to embarkpradėti
uponpo an extremelylabai ambitiousplataus užmojo approachpožiūris,
204
597200
4016
Bet greitai mes pradėsime naują
labai ambicingą metodą,
10:13
in whichkuris we aimtikslas to turnpasukti on
wholevisa suitesSuites of genesgenai
205
601240
3456
kuriame mes tikimės įjungti
visus genų rinkinius,
10:16
that are alreadyjau presentpateikti in everykiekvienas croppasėlių.
206
604720
2696
kurie jau ir taip yra kiekviename
augale.
10:19
They're just never turnedPaaiškėjo on
underpagal extremeekstremalios droughtSausra conditionssąlygos.
207
607440
2905
Jie tiesiog niekada neįjungti esant
žiaurioms sausros sąlygoms.
10:22
I leavepalikti it up to you to decidenuspręsti
208
610800
1456
Palieku jums nuspręsti,
10:24
whetherar those should be calledvadinamas GMGM or not.
209
612280
1953
ar jie visgi vadintini GM ar ne.
10:27
I'm going to now just give you
some of the dataduomenys from that first approachpožiūris.
210
615560
3456
Duosiu jums dalį duomenų
iš mūsų pirmojo metodo.
10:31
And in orderįsakymas to do that
211
619040
1256
Ir kad juos suprastumėte,
10:32
I have to explainpaaiškinti a little bitšiek tiek
about how genesgenai work.
212
620320
2656
turiu paaiškinti šiek tiek, kaip
veikia genai.
10:35
So you probablytikriausiai all know
213
623000
1256
Taigi visi jūs turbūt žinote,
10:36
that genesgenai are madepagamintas
of double-strandeddvigrandę DNADNR.
214
624280
2056
kad genai yra sudaryti iš DNR.
10:38
It's woundžaizdos very tightlysandariai into chromosomeschromosomos
215
626360
1936
Jie susisukę tankiai į chromosomas,
10:40
that are presentpateikti in everykiekvienas cellląstelė
of your bodykūnas or in a plant'saugalo bodykūnas.
216
628320
3160
kurios yra kiekvienoje ląstelėje,
mūsų ir augalo ląstelėse.
10:44
If you unwindatsipalaiduoti that DNADNR, you get genesgenai.
217
632080
3080
Jei išvyniosime DNR, gausime genus.
10:47
And eachkiekvienas genegenas has a promoterrengėjas,
218
635840
2456
Ir kiekvienas genas turi propaguotoją,
10:50
whichkuris is just an on-offįjungimas-išjungimas switchperjungti,
219
638320
2376
kuris tiesiog yra įjungtas-išjungtas
mygtukas,
10:52
the genegenas codingkodavimas regionregione,
220
640720
1416
genų kodavimo zoną
10:54
and then a terminatorTerminatorius,
221
642160
1256
ir tada terminatorių,
10:55
whichkuris indicatesrodo that this is the endgalas
of this genegenas, the nextKitas genegenas will startpradėti.
222
643440
3600
kuris pasako, kad tai yra geno pabaiga,
kitas genas prasideda čia.
10:59
Now, promotersprojektų rengėjai are not
simplepaprasta on-offįjungimas-išjungimas switchesjungikliai.
223
647720
2896
Propaguotojai nėra paprasti
įjungtas-išjungas mygtukai.
11:02
They normallypaprastai requirereikalauti
a lot of fine-tuningKoreguojamosios,
224
650640
2696
Jie dažnai reikalauja daug
tikslaus derinimo,
11:05
lots of things to be presentpateikti and correctteisingai
before that genegenas is switchedperjungtas on.
225
653360
4040
daug reikalingų dalykų, prieš
įjungiant genui.
11:10
So what's typicallypaprastai donepadaryta
in biotechbiotechnologija studiesstudijos
226
658240
3056
Taigi kas tipiškai atliekama
biotechnologijų studijose,
11:13
is that we use an induciblesužadinamoji promoterrengėjas,
227
661320
1816
mes naudojame indukuojamą
propaguotoją,
11:15
we know how to switchperjungti it on.
228
663160
1576
mes žinome kaip jį įjungti.
11:16
We couplepora that to genesgenai of interestpalūkanos
229
664760
2016
Mes sukabiname juos į
dominančius genus
11:18
and put that into a plantaugalas
and see how the plantaugalas respondsreaguoja.
230
666800
2680
ir įdedame į augalus, stebime,
koks yra atsakas.
11:22
In the studystudijuoti that I'm going
to talk to you about,
231
670120
2576
Tyrime, apie kurį jums pasakosiu,
11:24
my collaboratorsbendradarbiai used
a drought-inducedsausros sukelto promoterrengėjas,
232
672720
2456
kolegos naudojo sausrą
indukuojančius propaguotojus,
11:27
whichkuris we discoveredatrado
in a resurrectionprisikėlimas plantaugalas.
233
675200
2416
kuriuos mes radome
prisikeliančiuose augaluose.
11:29
The nicegražus thing about this promoterrengėjas
is that we do nothing.
234
677640
3136
Geroji šio propaguotojo dalis,
kad mums nereikia daryti nieko.
11:32
The plantaugalas itselfpats sensesjausmai droughtSausra.
235
680800
2080
Augalas pats jaučia sausrą.
11:35
And we'vemes turime used it to drivevairuoti antioxidantantioksidantas
genesgenai from resurrectionprisikėlimas plantsaugalai.
236
683600
5096
Ir mes naudojom tai, kad ištrauktume
antioksidantinius genus iš augalo.
11:40
Why antioxidantantioksidantas genesgenai?
237
688720
1856
Kodėl antioksidantiniai genai?
11:42
Well, all stressespabrėžia,
particularlyypač droughtSausra stressstresas,
238
690600
3056
Na, visi sunkumai,
ypač sausros sunkumai,
11:45
resultsrezultatai in the formationformavimas of freenemokamai radicalsradikalų,
239
693680
2296
sukelia laisvų radikalų kūrimąsi,
11:48
or reactivereaktyviosios oxygendeguonis speciesrūšis,
240
696000
2336
arba reaktingas deguonies atmainas,
11:50
whichkuris are highlylabai damagingkenkia
and can causepriežastis croppasėlių deathmirtis.
241
698360
2720
kurios stipriai žaloja augalą,
ir dėl to jis gali mirti.
11:53
What antioxidantsAntioksidantai do is stop that damagežala.
242
701680
2600
Antioksidantai sustabdo tą žalą.
11:57
So here'sčia yra some dataduomenys from a maizekukurūzų strainpadermė
that's very popularlypopuliariai used in AfricaAfrika.
243
705360
3896
Štai truputis duomenų iš kukurūzų
atmainos, kuri itin populiari Afrikoje.
12:01
To the left of the arrowrodyklė
are plantsaugalai withoutbe the genesgenai,
244
709280
3296
Rodyklės kairėje yra augalai
be genų,
12:04
to the right --
245
712600
1256
dešinėje –
12:05
plantsaugalai with the antioxidantantioksidantas genesgenai.
246
713880
2056
augalai su antioksidantiniais genais.
12:07
After threetrys weekssavaitės withoutbe wateringlaistyti,
247
715960
1816
Po trijų savaičių be vandens
12:09
the onesvieni with the genesgenai
do a hellpragaras of a lot better.
248
717800
2480
tie su genais išliko daug
geriau, nei tie be genų.
12:13
Now to the finalgalutinis approachpožiūris.
249
721720
1336
Dabar paskutinis metodas.
12:15
My researchtyrimai has shownparodyta
that there's considerablenemažai similaritypanašumas
250
723080
3536
Mano paieškos parodė, jog
yra aiškių mechanizmų
12:18
in the mechanismsmechanizmai of desiccationišdžiūvusi tolerancetolerancija
in seedssėklos and resurrectionprisikėlimas plantsaugalai.
251
726640
4416
panašumų tarp džiūvimo tolerancijos
sėklose ir prisikeliančių augalų.
12:23
So I askpaklausk the questionklausimas,
252
731080
1416
Taigi keliu klausimą,
12:24
are they usingnaudojant the sametas pats genesgenai?
253
732520
1440
ar jie naudoja tą patį geną?
12:26
Or slightlyLengvai differentlyskirtingai phrasedsuformuluoti,
254
734480
2256
Arba šiek tiek perfrazuotai,
12:28
are resurrectionprisikėlimas plantsaugalai usingnaudojant genesgenai
evolvedišsivystė in seedsėkla desiccationišdžiūvusi tolerancetolerancija
255
736760
4496
ar prisikeliantys augalai naudoja genus,
kilusius iš sėklų džiūvimo tolerancijos,
12:33
in their rootsšaknys and leaveslapai?
256
741280
1256
savo lapuose ir šaknyse?
12:34
Have they retaskedretasked these seedsėkla genesgenai
257
742560
2056
Ar jie skyrė naują darbą sėklų genams
12:36
in rootsšaknys and leaveslapai
of resurrectionprisikėlimas plantsaugalai?
258
744640
2040
prisikeliančių augalų lapuose ir šaknyse?
12:39
And I answeratsakyti that questionklausimas,
259
747760
1856
Aš atsakau,
12:41
as a consequencepasekmė of a lot
of researchtyrimai from my groupgrupė
260
749640
2416
kaip pasekmė mano grupės plačių tyrimų
12:44
and recentneseniai collaborationsbendradarbiavimas from a groupgrupė
of HenkSnieguolė HilhorstHilhorst in the NetherlandsNyderlandai,
261
752080
3536
ir bendradarbiavimu su Henko
Hihhorsto grupe Nyderlanduose,
12:47
MelMel OliverOliver in the UnitedDidžioji StatesAmerikos
262
755640
1576
Mel Oliver Jungtinėse Karalystėje
12:49
and JuliaJulia BuitinkBuitink in FrancePrancūzija.
263
757240
2600
ir Julia Buitnik Prancūzijoje.
12:51
The answeratsakyti is yes,
264
759880
1416
Atsakymas yra taip,
12:53
that there is a corebranduolys setnustatyti of genesgenai
that are involveddalyvavo in bothabu.
265
761320
2856
yra ryški grupė genų, kuri
atsakinga už abu.
12:56
And I'm going to illustrateiliustruoti this
very crudelygrubus for maizekukurūzų,
266
764200
3416
Ir pailiustruosiu tai labai
grubiai kukurūzams,
12:59
where the chromosomeschromosomos belowžemiau the off switchperjungti
267
767640
2416
kur chromosomos žemiau
išjungimo mygtuko
13:02
representatstovauti all the genesgenai that are requiredreikalaujama
for desiccationišdžiūvusi tolerancetolerancija.
268
770080
3575
atstovauja visus genus, kurie reikalingi
džiūvimo tolerancijai.
13:05
So as maizekukurūzų seedssėklos drieddžiovintas out
at the endgalas of their periodlaikotarpis of developmentplėtra,
269
773680
4256
Taigi, kai kukurūzų sėklos išdžiuvo
jų vystymosi pabaigoje,
13:09
they switchperjungti these genesgenai on.
270
777960
1360
jie įjungė šiuos genus.
13:12
ResurrectionPrisikėlimas plantsaugalai
switchperjungti on the sametas pats genesgenai
271
780680
2896
Prisikeliantys augalai
įjungia tuos pačius genus,
13:15
when they drysausas out.
272
783600
1656
kai jie išdžiūna.
13:17
All modernmodernus cropspasėliai, thereforetodėl,
273
785280
1776
Visi modernūs javai dėl to
13:19
have these genesgenai
in their rootsšaknys and leaveslapai,
274
787080
2056
turi šiuos genus savo
lapuose ir šaknyse,
13:21
they just never switchperjungti them on.
275
789160
1736
tik jie niekada jų neįjungia.
13:22
They only switchperjungti them on in seedsėkla tissuesaudiniai.
276
790920
1960
Jie juos įjungia tik sėklų audiniuose.
13:25
So what we're tryingbandau to do right now
277
793440
1736
Ką mes bandome padaryti dabar,
13:27
is to understandsuprasti the environmentalaplinkosauga
and cellularląstelinis signalssignalai
278
795200
2616
yra suprasti aplinkos ir
ląstelinius signalus,
13:29
that switchperjungti on these genesgenai
in resurrectionprisikėlimas plantsaugalai,
279
797840
2440
kurie įjungia tuos genus
prisikeliančiuose augaluose,
kad atkurtų procesus augaluose.
13:33
to mimicimituoti the processprocesas in cropspasėliai.
280
801280
1760
13:35
And just a finalgalutinis thought.
281
803680
1736
Ir paskutinė mintis.
13:37
What we're tryingbandau to do very rapidlygreitai
282
805440
2216
Ką mes bandome padaryti labai sparčiai,
13:39
is to repeatpakartokite what naturegamta did
in the evolutionevoliucija of resurrectionprisikėlimas plantsaugalai
283
807680
3816
yra atkartoti, ką gamta padarė per
evoliuciją prisikeliančiuose augaluose
13:43
some 10 to 40 millionmln yearsmetai agoprieš.
284
811520
1840
prieš 10-40 milijonų metų.
13:46
My plantsaugalai and I thank you
for your attentiondėmesio.
285
814160
2496
Mano augalai ir aš dėkoju
už jūsų dėmesį.
13:48
(ApplausePlojimai)
286
816680
6235
(Plojimai.)

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.

Why you should listen

A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.

Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.

More profile about the speaker
Jill Farrant | Speaker | TED.com