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: Hoe we gewassen kunnen laten overleven zonder water

Filmed:
1,562,697 views

Naarmate de wereldbevolking groeit en de effecten van klimaatverandering beter zichtbaar worden, moeten we meer mensen voeden met minder bewerkbaar land. Moleculair biologe Jill Farrant bestudeert een zeldzaam fenomeen dat zou kunnen helpen: 'oprichtingsplanten' -- enorm veerkrachtige planten die ogenschijnlijk uit de dood opstaan. Zouden zij oplossing kunnen bieden voor het verbouwen van voedsel op onze steeds warmere, drogere aarde?
- 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.

Ik denk dat het geheim van het kweken
van zeer droogte-tolerant gewas
00:12
I believe that the secretgeheim to producingproducerende
extremelyuiterst drought-tolerantdroogte-tolerante cropsgewassen,
0
840
4216
dat wellicht voor
voedselzekerheid kan zorgen,
00:17
whichwelke should go some way
to providinghet verstrekken van foodeten securityveiligheid in the worldwereld-,
1
5080
3216
in opstandingsplanten zit.
00:20
liesleugens in resurrectionopstanding plantsplanten,
2
8320
2696
Die zie je hier in extreem droge toestand.
00:23
picturedafgebeeld here, in an extremelyuiterst
droughteddroughted statestaat.
3
11040
3136
Je zou kunnen denken
dat deze planten dood zijn,
00:26
You mightmacht think
that these plantsplanten look deaddood,
4
14200
2856
maar dat is niet zo.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
Als je ze water geeft,
00:30
Give them waterwater,
6
18400
1456
richten ze zich weer op
en gaan groeien binnen 12 tot 48 uur.
00:31
and they will resurrectherleven, greengroen up,
startbegin growinggroeiend, in 12 to 48 hoursuur.
7
19880
5440
Waarom denk ik dat het kweken
van droogte-tolerant gewas
00:38
Now, why would I suggestsuggereren
8
26320
1296
00:39
that producingproducerende drought-tolerantdroogte-tolerante cropsgewassen
will go towardsnaar providinghet verstrekken van foodeten securityveiligheid?
9
27640
4440
voedselzekerheid zou kunnen opleveren?
De wereldbevolking is zo'n 7 miljard.
00:45
Well, the currentactueel worldwereld- populationbevolking
is around 7 billionmiljard.
10
33040
3896
Men voorspelt dat deze rond 2050
00:48
And it's estimatedgeschatte that by 2050,
11
36960
2496
zo'n 9 tot 10 miljard is,
00:51
we'llgoed be betweentussen 9 and 10 billionmiljard people,
12
39480
2696
met de sterkste groei in Afrika.
00:54
with the bulkmassa of this growthgroei
happeninggebeurtenis in AfricaAfrika.
13
42200
2880
De voedsel- en agrarische organisaties
hebben voorspeld
00:57
The foodeten and agriculturalagrarisch
organizationsorganisaties of the worldwereld-
14
45880
2456
01:00
have suggestedgesuggereerd that we need
a 70 percentprocent increasetoename
15
48360
3136
dat er 70 procent groei nodig is
van de huidige agrarische productie
01:03
in currentactueel agriculturalagrarisch practicepraktijk
16
51520
2176
om in die vraag te voorzien.
01:05
to meetontmoeten that demandvraag naar.
17
53720
1240
Planten staan aan de basis
van de voedselketen
01:07
GivenGegeven that plantsplanten
are at the basebaseren of the foodeten chainketen,
18
55720
2696
dus zal het grootste aandeel
moeten komen van planten.
01:10
mostmeest of that's going
to have to come from plantsplanten.
19
58440
2320
In die 70 procent
zijn de mogelijke gevolgen
01:13
That percentagepercentage of 70 percentprocent
20
61360
2696
01:16
does not take into considerationoverweging
the potentialpotentieel effectsbijwerkingen of climateklimaat changeverandering.
21
64080
4216
van de klimaatverandering
nog niet opgenomen.
Dit komt uit een onderzoek door Dai,
gepubliceerd in 2011,
01:20
This is takeningenomen from a studystudie by DaiDai
publishedgepubliceerd in 2011,
22
68320
4240
waarin hij alle mogelijke effecten
van klimaatverandering meenam,
01:25
where he tooknam into considerationoverweging
23
73240
1936
01:27
all the potentialpotentieel effectsbijwerkingen
of climateklimaat changeverandering
24
75200
2376
01:29
and expresseduitgedrukt them --
amongstte midden van other things --
25
77600
2136
zoals de toegenomen dorheid
door gebrek aan regen.
01:31
increasedtoegenomen ariditydroogte dueten gevolge to lackgebrek of rainregen
or infrequentzeldzaam rainregen.
26
79760
4616
Deze rode plekken zijn gebieden
01:36
The areasgebieden in redrood showngetoond here,
27
84400
1776
01:38
are areasgebieden that untiltot recentlykort geleden
28
86200
2056
waar tot voor kort met succes
aan landbouw werd gedaan,
01:40
have been very successfullymet succes
used for agriculturelandbouw,
29
88280
3176
maar nu niet meer
vanwege gebrek aan regen.
01:43
but cannotkan niet anymoremeer
because of lackgebrek of rainfallregenval.
30
91480
2400
Dit is de voorspelling voor 2050.
01:46
This is the situationsituatie
that's predictedvoorspelde to happengebeuren in 2050.
31
94640
2920
Een groot deel van Afrika,
01:50
Much of AfricaAfrika,
in factfeit, much of the worldwereld-,
32
98840
2176
in feite van de wereld, komt in gevaar.
01:53
is going to be in troublemoeite.
33
101040
1896
We moeten slimme manieren bedenken
om voedsel te produceren.
01:54
We're going to have to think of some
very smartslim waysmanieren of producingproducerende foodeten.
34
102960
3656
Liefst ook met
droogte-tolerante gewassen.
01:58
And preferablybij voorkeur amongtussen them,
some drought-tolerantdroogte-tolerante cropsgewassen.
35
106640
3296
Je moet ook onthouden over Afrika,
02:01
The other thing
to rememberonthouden about AfricaAfrika is
36
109960
2056
dat de meeste landbouw
er afhankelijk is van regen.
02:04
that mostmeest of theirhun agriculturelandbouw is rainfedneerslag.
37
112040
2800
Droogte-tolerant gewas kweken
is niet zo makkelijk.
02:08
Now, makingmaking drought-tolerantdroogte-tolerante cropsgewassen
is not the easiestgemakkelijkst thing in the worldwereld-.
38
116080
3456
Dat komt door het water.
02:11
And the reasonreden for this is waterwater.
39
119560
2416
Water is van levensbelang op deze planeet.
02:14
WaterWater is essentialessentieel to life on this planetplaneet.
40
122000
3136
Alle levende organismen met stofwisseling,
02:17
All livingleven, activelyactief
metabolizingmetaboliseringssysteem organismsorganismen,
41
125160
4135
van microben tot jij en ik,
02:21
from microbesmicroben to you and I,
42
129320
2056
02:23
are comprisedbestond uit predominatelyoverwegend of waterwater.
43
131400
2336
zijn voornamelijk samengesteld uit water.
Bij alle biologische processen
is water nodig.
02:25
All life reactionsreacties happengebeuren in waterwater.
44
133760
2536
Verlies van de minste hoeveelheid water
veroorzaakt de dood.
02:28
And lossverlies of a smallklein amountbedrag
of waterwater resultsuitslagen in deathdood.
45
136320
3016
02:31
You and I are 65 percentprocent waterwater --
46
139360
2056
Jij en ik zijn voor 65 procent water --
02:33
we loseverliezen one percentprocent of that, we diedood gaan.
47
141440
1720
een procent minder en we gaan dood.
We kunnen ons wel aanpassen
om dat te voorkomen.
02:35
But we can make behavioralgedrags
changesveranderingen to avoidvermijden that.
48
143840
2720
Planten kunnen dat niet.
02:39
PlantsPlanten can't.
49
147920
1576
02:41
They're stuckgeplakt in the groundgrond.
50
149520
1616
Ze zitten vast in de grond.
02:43
And so in the first instanceaanleg they have
a little bitbeetje more waterwater than us,
51
151160
3376
In eerste instantie hebben ze
iets meer water dan wij,
ongeveer 95 procent,
02:46
about 95 percentprocent waterwater,
52
154560
1256
en ze kunnen iets meer verliezen dan wij,
02:47
and they can loseverliezen
a little bitbeetje more than us,
53
155840
2096
zo'n 10 tot 70 procent,
afhankelijk van welke soort,
02:49
like 10 to about 70 percentprocent,
dependingafhankelijk on the speciessoorten,
54
157960
2960
maar slechts korte tijd.
02:54
but for shortkort periodsperiodes only.
55
162000
1360
02:56
MostDe meeste of them will eithereen van beide try
to resistweerstand bieden or avoidvermijden waterwater lossverlies.
56
164680
4176
De meeste zullen proberen de droogte
te weerstaan of verlies te vermijden.
03:00
So extremeextreem examplesvoorbeelden of resistorsweerstanden
can be foundgevonden in succulentsvetplanten.
57
168880
3936
Extreme voorbeelden van zulke bikkels
vind je onder de vetplanten.
03:04
They tendde neiging hebben to be smallklein, very attractiveaantrekkelijk,
58
172840
2816
Ze zijn vaak klein en aantrekkelijk,
maar ze houden water zó goed vast
03:07
but they holdhouden ontonaar theirhun waterwater
at suchzodanig great costkosten
59
175680
2736
03:10
that they growgroeien extremelyuiterst slowlylangzaam.
60
178440
2000
dat ze extreem langzaam groeien.
Het beperken van waterverlies
zie je bij sommige bomen en struiken.
03:13
ExamplesVoorbeelden of avoidancevermijden of waterwater lossverlies
are foundgevonden in treesbomen and shrubsstruiken.
61
181440
4576
Hun wortels groeien erg diep,
03:18
They sendsturen down very deepdiep rootswortels,
62
186040
1576
waar ze onderaards water vinden
03:19
minede mijne subterraneanonderaards waterwater suppliesbenodigdheden
63
187640
1696
en zich daarmee steeds blijven spoelen,
03:21
and just keep flushingSpuien
it throughdoor them at all timestijden,
64
189360
2456
om zo vochtig te blijven.
03:23
keepingbewaring themselveszich hydratedgehydrateerd.
65
191840
1856
Aan de rechterkant zie je de baobab.
03:25
The one on the right is calledriep a baobabBaobab.
66
193720
1976
Ook wel de onderstebovenboom genoemd,
03:27
It's alsoook calledriep the upside-downondersteboven treeboom,
67
195720
2056
omdat ze zoveel meer
wortels dan takken hebben,
03:29
simplyeenvoudigweg because the proportionproportie
of rootswortels to shootsscheuten is so great
68
197800
3776
dat het lijkt of de boom
omgekeerd is geplant.
03:33
that it lookslooks like the treeboom
has been plantedgeplant upsidebovenkant down.
69
201600
2696
De wortels zijn natuurlijk nodig
voor de watervoorziening.
03:36
And of courseCursus the rootswortels are requirednodig
for hydrationhydratatie of that plantfabriek.
70
204320
3240
De meestgebruikte strategie
tegen waterverlies vind je bij eenjarigen.
03:40
And probablywaarschijnlijk the mostmeest commongemeenschappelijk strategystrategie
of avoidancevermijden is foundgevonden in annualseenjarige planten.
71
208760
4520
Eenjarigen maken het grootste deel uit
van ons plantaardige voedsel.
03:45
AnnualsEenjarige planten make up the bulkmassa
of our plantfabriek foodeten suppliesbenodigdheden.
72
213840
3176
Aan de westkust van mijn land
03:49
Up the westwesten coastkust of my countryland,
73
217040
1696
zie je het grootste deel van het jaar
niet veel vegetatie.
03:50
for much of the yearjaar
you don't see much vegetationvegetatie growthgroei.
74
218760
3536
Maar als de voorjaarsregen
komt, krijg je dit:
03:54
But come the springde lente rainsregens, you get this:
75
222320
2656
een bloeiende woestijn.
03:57
floweringbloeiend of the desertwoestijn.
76
225000
1240
De strategie van eenjarigen
03:59
The strategystrategie in annualseenjarige planten,
77
227000
1856
is dat ze alleen
in het regenseizoen groeien.
04:00
is to growgroeien only in the rainyregenachtig seasonseizoen.
78
228880
2360
Aan het eind van dat seizoen
produceren ze zaad
04:03
At the endeinde of that seasonseizoen
they produceproduceren a seedzaad,
79
231960
2296
04:06
whichwelke is drydroog, eightacht to 10 percentprocent waterwater,
80
234280
2816
dat droog is, acht tot tien procent water,
maar het leeft wel.
04:09
but very much alivelevend.
81
237120
1656
En alles wat zo droog is, maar wel leeft,
04:10
And anything that is
that drydroog and still alivelevend,
82
238800
2896
noemen we verdrogingstolerant.
04:13
we call desiccation-tolerantdesiccation-tolerante.
83
241720
1480
In verdroogde toestand,
04:15
In the desiccatedverdroogde statestaat,
84
243840
1416
kunnen de zaden
in extreme omgevingen liggen
04:17
what seedszaden can do
is lieliggen in extremesuitersten of environmentmilieu
85
245280
2656
04:19
for prolongedverlengd periodsperiodes of time.
86
247960
1656
gedurende langere tijd.
04:21
The nextvolgende time the rainyregenachtig seasonseizoen comeskomt,
87
249640
2216
Als het regenseizoen dan komt,
ontkiemen ze en groeien,
04:23
they germinateontkiemen and growgroeien,
88
251880
1496
en start de hele kringloop opnieuw.
04:25
and the wholegeheel cyclefiets just startsstarts again.
89
253400
1880
Het wordt algemeen verondersteld dat de
evolutie van verdrogingstolerante zaden
04:28
It's widelywijd believedgeloofde that the evolutionevolutie
of desiccation-tolerantdesiccation-tolerante seedszaden
90
256120
4056
kolonisatie en verspreiding
mogelijk maakten
04:32
allowedtoegestaan the colonizationkolonisatie and the radiationbestraling
91
260200
2176
04:34
of floweringbloeiend plantsplanten,
or angiospermsbedektzadigen, ontonaar landland-.
92
262400
3520
van bloeiende planten
of bedektzadigen op land.
Terug naar de eenjarigen,
als belangrijkste voedselleverancier.
04:38
But back to annualseenjarige planten
as our majorgroot formformulier of foodeten suppliesbenodigdheden.
93
266960
3160
Graan, rijst en mais vormen 95 procent
van ons plantaardige voedsel.
04:42
WheatTarwe, ricerijst and maizemaïs formformulier 95 percentprocent
of our plantfabriek foodeten suppliesbenodigdheden.
94
270800
4720
Het is een goede strategie
04:48
And it's been a great strategystrategie
95
276480
1536
04:50
because in a shortkort spaceruimte of time
you can produceproduceren a lot of seedzaad.
96
278040
3176
want in korte tijd
kan je veel zaad produceren.
Rijk aan energie,
dus met veel calorieën erin.
04:53
SeedsZaden are energy-richenergierijke
so there's a lot of foodeten caloriescalorieën,
97
281240
2620
Je kan het opslaan bij overvloed
voor tijden met hongersnood,
04:55
you can storeop te slaan it in timestijden of plentyovervloed
for timestijden of faminehongersnood,
98
283884
3920
maar er is een schaduwzijde.
05:00
but there's a downsidekeerzijde.
99
288480
1240
De plantaardige weefsels,
05:02
The vegetativevegetatief tissuesweefsels,
100
290560
1376
05:03
the rootswortels and leavesbladeren of annualseenjarige planten,
101
291960
2176
wortels en bladeren van eenjarigen,
hebben maar weinig aangeboren weerstand-,
vermijdings- of tolerantie-eigenschappen.
05:06
do not have much
102
294160
1256
05:07
by way of inherentinherent resistanceweerstand,
avoidancevermijden or tolerancetolerantie characteristicskenmerken.
103
295440
4096
Die hebben ze niet nodig.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Ze groeien in het regenseizoen
05:12
They growgroeien in the rainyregenachtig seasonseizoen
105
300880
1416
05:14
and they'veze hebben got a seedzaad
to help them surviveoverleven the restrust uit of the yearjaar.
106
302320
3376
en ze hebben zaad
om de rest van het jaar te overleven.
Ondanks gezamenlijke pogingen
in de landbouw
05:17
And so despiteondanks concertedgecoördineerde
effortsinspanningen in agriculturelandbouw
107
305720
2696
om gewassen te kweken
met verbeterde eigenschappen
05:20
to make cropsgewassen with improvedverbeterd propertieseigenschappen
108
308440
2536
qua weerstand, vermijding
en tolerantie,
05:23
of resistanceweerstand, avoidancevermijden and tolerancetolerantie --
109
311000
2176
vooral weerstand en vermijding
05:25
particularlyvooral resistanceweerstand and avoidancevermijden
110
313200
1896
omdat we goede modellen hebben
van de werking --
05:27
because we'vewij hebben had good modelsmodellen
to understandbegrijpen how those work --
111
315120
2896
krijgen we nog steeds plaatjes als deze.
05:30
we still get imagesafbeeldingen like this.
112
318040
2336
05:32
MaizeMaïs cropgewas in AfricaAfrika,
113
320400
1456
Mais in Afrika,
05:33
two weeksweken withoutzonder rainregen
114
321880
1416
twee weken geen regen
en het is dood.
05:35
and it's deaddood.
115
323320
1200
Er is een oplossing:
05:37
There is a solutionoplossing:
116
325560
1240
opstandingsplanten.
05:39
resurrectionopstanding plantsplanten.
117
327520
1240
Deze planten kunnen 95 procent water
uit hun cellen verliezen,
05:41
These plantsplanten can loseverliezen 95 percentprocent
of theirhun cellularcellulair waterwater,
118
329320
3776
maanden tot jaren in droge,
bijna-dode toestand leven.
05:45
remainblijven in a drydroog, dead-likedode-achtige statestaat
for monthsmaanden to yearsjaar,
119
333120
3856
Zodra ze water krijgen,
05:49
and give them waterwater,
120
337000
1736
worden ze groen en gaan weer groeien.
05:50
they greengroen up and startbegin growinggroeiend again.
121
338760
1880
Net als zaden zijn ze verdrogingstolerant.
05:53
Like seedszaden, these are
desiccation-tolerantdesiccation-tolerante.
122
341560
3296
Ze kunnen net als zaden
tegen extreme omstandigheden.
05:56
Like seedszaden, these can withstandweerstaan extremesuitersten
of environmentalmilieu conditionsvoorwaarden.
123
344880
4120
Dat is een erg zeldzaam fenomeen.
06:01
And this is a really rarezeldzaam phenomenonfenomeen.
124
349760
2016
Er zijn maar 135 soorten
bloeiende planten die dat kunnen.
06:03
There are only 135 floweringbloeiend
plantfabriek speciessoorten that can do this.
125
351800
4376
06:08
I'm going to showtonen you a videovideo-
126
356200
1416
Ik laat je een filmpje zien
van het opstandingsproces
van deze drie soorten
06:09
of the resurrectionopstanding processwerkwijze
of these threedrie speciessoorten
127
357640
2616
in die volgorde.
06:12
in that orderbestellen.
128
360280
1216
Beneden staat een tijdas
06:13
And at the bottombodem,
129
361520
1256
06:14
there's a time axisas
so you can see how quicklysnel it happensgebeurt.
130
362800
2736
zodat je kunt zien hoe snel het gebeurt.
06:56
(ApplauseApplaus)
131
404160
2040
(Applaus)
Wat bijzonder, hè?
07:02
PrettyVrij amazingverbazingwekkend, huh?
132
410240
1536
In de afgelopen 21 jaar
heb ik geprobeerd dat te begrijpen.
07:03
So I've spentdoorgebracht the last 21 yearsjaar
tryingproberen to understandbegrijpen how they do this.
133
411800
4216
Hoe drogen die planten uit
zonder dood te gaan?
07:08
How do these plantsplanten drydroog withoutzonder dyingsterven?
134
416040
2400
Ik werk met allerlei soorten
opstandingsplanten,
07:11
And I work on a varietyverscheidenheid
of differentverschillend resurrectionopstanding plantsplanten,
135
419080
2776
hier in volgezogen en in droge toestand,
07:13
showngetoond here in the hydratedgehydrateerd and drydroog statesstaten,
136
421880
2416
vanwege een aantal redenen.
07:16
for a numberaantal of reasonsredenen.
137
424320
1456
Een ervan is dat elke plant
als model fungeert
07:17
One of them is that eachelk
of these plantsplanten servesbedient as a modelmodel-
138
425800
2856
voor een gewas dat ik
droogte-tolerant wil maken.
07:20
for a cropgewas that I'd like
to make drought-tolerantdroogte-tolerante.
139
428680
2376
07:23
So on the extremeextreem toptop left,
for examplevoorbeeld, is a grassgras,
140
431080
2936
Linksboven zie je bijvoorbeeld
de grassoort Eragrostis nindensis.
07:26
it's calledriep EragrostisEragrostis nindensisnindensis,
141
434040
2256
07:28
it's got a closedichtbij relativefamilielid
calledriep EragrostisEragrostis tefTEF --
142
436320
2376
Een verwante soort, Eragrostis tef,
07:30
a lot of you mightmacht know it as "teffTeff" --
143
438720
2016
kennen jullie misschien als 'teff'.
Het is een basisvoedsel in Ethiopië.
07:32
it's a staplekram foodeten in EthiopiaEthiopië,
144
440760
1736
Het is glutenvrij,
07:34
it's gluten-freeglutenvrij,
145
442520
1256
en we willen het droogte-tolerant maken.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerantdroogte-tolerante.
146
443800
3016
Een andere reden om
naar diverse planten te kijken
07:38
The other reasonreden for looking
at a numberaantal of plantsplanten,
147
446840
2416
is dat ik, vooral aanvankelijk,
wilde uitzoeken of ze hetzelfde doen.
07:41
is that, at leastminst initiallyeerste,
148
449280
1376
07:42
I wanted to find out:
do they do the samedezelfde thing?
149
450680
2256
Gebruiken ze hetzelfde mechanisme
07:44
Do they all use the samedezelfde mechanismsmechanismen
150
452960
1696
om bij dergelijk waterverlies
niet dood te gaan?
07:46
to be ablein staat to loseverliezen
all that waterwater and not diedood gaan?
151
454680
2576
Ik gebruikte de systeembiologiebenadering
07:49
So I undertookondernam what we call
a systemssystemen biologybiologie approachnadering
152
457280
2696
voor een goed begrip
van verdrogingstolerantie.
07:52
in orderbestellen to get
a comprehensiveuitgebreid understandingbegrip
153
460000
2176
07:54
of desiccationuitdroging tolerancetolerantie,
154
462200
2016
We bekeken alles van moleculen
07:56
in whichwelke we look at everything
155
464240
1456
07:57
from the molecularmoleculair to the wholegeheel plantfabriek,
ecophysiologicalecofysiologische levelniveau.
156
465720
2912
tot de hele plant
op ecofysiologisch niveau.
We kijken naar veranderingen
in de anatomie
08:00
For examplevoorbeeld we look at things like
157
468657
1634
08:02
changesveranderingen in the plantfabriek anatomyanatomie
as they drieddroog out
158
470316
2197
als hij verdroogt, en zijn ultrastructuur.
08:04
and theirhun ultrastructureultrastructuur.
159
472537
1239
We kijken naar het transcriptoom,
een term voor een techniek
08:05
We look at the transcriptometranscriptome,
whichwelke is just a termtermijn for a technologytechnologie
160
473800
3176
van genen bekijken
die aan- en uitgaan
08:09
in whichwelke we look at the genesgenen
161
477000
1416
08:10
that are switchedgeschakeld on or off,
in responseantwoord to dryingdrogen.
162
478440
2416
als reactie op droogte.
De meeste genen coderen voor eiwitten.
08:12
MostDe meeste genesgenen will codecode for proteinseiwitten,
so we look at the proteomeProteoom.
163
480880
3216
Dus bekijken we het proteoom.
08:16
What are the proteinseiwitten madegemaakt
in responseantwoord to dryingdrogen?
164
484120
2400
Welke eiwitten worden gemaakt
vanwege droogte?
Sommige eiwitten coderen voor enzymen
die metabolieten maken,
08:19
Some proteinseiwitten would codecode for enzymesenzymen
whichwelke make metabolitesmetabolieten,
165
487480
3896
dus bekijken we het metaboloom.
08:23
so we look at the metabolomemetabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is importantbelangrijk
because plantsplanten are stuckgeplakt in the groundgrond.
167
493000
3296
Dat is belangrijk want planten
zitten vast in de grond.
Ze gebruiken een goed afgestemd
'scheikundig arsenaal'
08:28
They use what I call
a highlyzeer tunedtuned chemicalchemisch arsenalArsenal
168
496320
4096
om zichzelf te beschermen
tegen alle stress uit hun omgeving.
08:32
to protectbeschermen themselveszich from all
the stressesbenadrukt of theirhun environmentmilieu.
169
500440
3416
Het is belangrijk dat we kijken naar
de chemische veranderingen door droogte.
08:35
So it's importantbelangrijk that we look
170
503880
1496
08:37
at the chemicalchemisch changesveranderingen
involvedbetrokken in dryingdrogen.
171
505400
2440
08:40
And at the last studystudie
that we do at the molecularmoleculair levelniveau,
172
508520
2656
In het laatste onderzoek
op moleculair niveau,
08:43
we look at the lipidomelipidome --
173
511200
1256
bekijken we het lipidoom,
de lipide veranderingen door droogte.
08:44
the lipidlipide changesveranderingen in responseantwoord to dryingdrogen.
174
512480
2055
Dat is ook belangrijk
08:46
And that's alsoook importantbelangrijk
175
514559
1257
want alle biologische membranen
zijn gemaakt van lipide.
08:47
because all biologicalbiologisch membranesmembranen
are madegemaakt of lipidslipiden.
176
515840
2815
Ze vormen membranen
omdat ze in water zitten.
08:50
They're heldheld as membranesmembranen
because they're in waterwater.
177
518679
2577
08:53
Take away the waterwater,
those membranesmembranen fallvallen apartdeel.
178
521280
2240
Zonder water vallen
de membranen uit elkaar.
Lipiden fungeren ook als signalen
om genen aan te zetten.
08:56
LipidsLipiden alsoook acthandelen as signalssignalen
to turnbeurt on genesgenen.
179
524240
3040
We gebruiken ook fysiologie-
en biochemiestudies
09:00
Then we use physiologicalfysiologische
and biochemicalbiochemische studiesstudies
180
528200
2696
om de functie van mogelijke
beschermers te begrijpen
09:02
to try and understandbegrijpen
the functionfunctie of the putativevermeende protectantsprotectants
181
530920
3216
09:06
that we'vewij hebben actuallywerkelijk discoveredontdekt
in our other studiesstudies.
182
534160
2936
die we hebben ontdekt in eerder onderzoek.
09:09
And then use all of that
to try and understandbegrijpen
183
537120
2176
Hiermee proberen we te begrijpen
hoe planten omgaan
met hun natuurlijke omgeving.
09:11
how the plantfabriek copesCopes
with its naturalnatuurlijk environmentmilieu.
184
539320
2320
Ik ben altijd van mening geweest
dat ik flink wat kennis nodig had
09:15
I've always had the philosophyfilosofie that
I needednodig a comprehensiveuitgebreid understandingbegrip
185
543480
4336
09:19
of the mechanismsmechanismen of desiccationuitdroging tolerancetolerantie
186
547840
2256
van de werking van verdrogingstolerantie
om daarmee een zinvol voorstel te doen
voor een bioptische toepassing.
09:22
in orderbestellen to make a meaningfulbelangrijk suggestionsuggestie
for a bioticbiotische applicationtoepassing.
187
550120
3840
Ik denk dat sommigen nu denken:
09:27
I'm sure some of you are thinkinghet denken,
188
555000
1656
09:28
"By bioticbiotische applicationtoepassing,
189
556680
1256
"Bedoelt ze daarmee dat ze
genetisch gemodificeerde gewassen wil?"
09:29
does she mean she's going to make
geneticallygenetisch modifiedgewijzigd cropsgewassen?"
190
557960
2920
Het antwoord daarop is:
09:34
And the answerantwoord to that questionvraag is:
191
562240
1696
het hangt af van jouw definitie
van genetische modificatie.
09:35
dependshangt af on your definitiondefinitie
of geneticgenetisch modificationwijziging.
192
563960
2381
09:39
All of the cropsgewassen that we eateten todayvandaag,
wheattarwe, ricerijst and maizemaïs,
193
567200
2816
Alle gewassen die we eten,
tarwe, grassen en mais,
09:42
are highlyzeer geneticallygenetisch modifiedgewijzigd
from theirhun ancestorsvoorvaders,
194
570040
3216
zijn genetisch erg gemodificeerd
door hun voorouders,
maar dat vinden we geen ggo,
09:45
but we don't consideroverwegen them GMGM
195
573280
1976
omdat ze traditioneel gekweekt zijn.
09:47
because they're beingwezen producedgeproduceerd
by conventionalconventioneel breedingteelt.
196
575280
2640
Als je bedoelt of ik
oprichtingsplantgenen in gewas stop,
09:50
If you mean, am I going to put
resurrectionopstanding plantfabriek genesgenen into cropsgewassen,
197
578880
3776
dan is het antwoord ja.
09:54
your answerantwoord is yes.
198
582680
1296
In wezen hebben we dat gedaan.
09:56
In the essenceessence of time,
we have triedbeproefd that approachnadering.
199
584000
3136
Preciezer: sommige
van mijn collega's op de UCT
09:59
More appropriatelyop gepaste wijze,
some of my collaboratorsmedewerkers at UCTUCT,
200
587160
2856
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:02
JenniferJennifer ThomsonThomson, SuhailSuhail RafudeenRafudeen,
201
590040
1936
leidden die aanpak
10:04
have spearheadedspeerpunt that approachnadering
202
592000
1616
en ik zal zo wat gegevens laten zien.
10:05
and I'm going to showtonen you some datagegevens soonspoedig.
203
593640
1953
Maar we staan op het punt om
een ambitieuze aanpak te beginnen,
10:09
But we're about to embarkbeginnen
uponop an extremelyuiterst ambitiousambitieuze approachnadering,
204
597200
4016
waarin we hele rijen genen
willen aanzetten
10:13
in whichwelke we aimdoel to turnbeurt on
wholegeheel suitessuites of genesgenen
205
601240
3456
die al in elk gewas zitten.
10:16
that are alreadynu al presentaanwezig in everyelk cropgewas.
206
604720
2696
Ze zijn alleen nog nooit aangezet
in extreem droge omstandigheden.
10:19
They're just never turnedgedraaid on
underonder extremeextreem droughtdroogte conditionsvoorwaarden.
207
607440
2905
Ik laat je zelf beslissen
10:22
I leavehet verlof it up to you to decidebesluiten
208
610800
1456
10:24
whetherof those should be calledriep GMGM or not.
209
612280
1953
of dat ggo moet heten of niet.
Ik geef je nu wat gegevens
van die eerste benadering.
10:27
I'm going to now just give you
some of the datagegevens from that first approachnadering.
210
615560
3456
Om dat te doen moet ik wat uitleggen
10:31
And in orderbestellen to do that
211
619040
1256
10:32
I have to explainuitleg geven a little bitbeetje
about how genesgenen work.
212
620320
2656
over de werking van genen.
10:35
So you probablywaarschijnlijk all know
213
623000
1256
Je weet waarschijnlijk
10:36
that genesgenen are madegemaakt
of double-strandeddouble-stranded DNADNA.
214
624280
2056
dat genen zijn gemaakt van gedraaid DNA.
Het is strak opgewonden als chromosomen
10:38
It's woundwond very tightlystrak into chromosomeschromosomen
215
626360
1936
die in elke cel zitten
van mensen en planten.
10:40
that are presentaanwezig in everyelk cellcel
of your bodylichaam or in a plant'svan plant bodylichaam.
216
628320
3160
Als je DNA ontrafelt, krijg je genen.
10:44
If you unwindKom tot rust that DNADNA, you get genesgenen.
217
632080
3080
En elk gen heeft een promotor,
10:47
And eachelk genegen has a promoterpromotor,
218
635840
2456
wat eigenlijk een aan/uitknop is,
10:50
whichwelke is just an on-offaan / uit- switchschakelaar,
219
638320
2376
10:52
the genegen codingcodering regionregio,
220
640720
1416
het genencodeergebied
10:54
and then a terminatorTerminator,
221
642160
1256
en een afsluiter die aangeeft
10:55
whichwelke indicatesduidt op that this is the endeinde
of this genegen, the nextvolgende genegen will startbegin.
222
643440
3600
waar het einde van het gen is
en waar een nieuw gen begint.
Die promotors zijn niet
gewoon aan-uitknoppen.
10:59
Now, promotersinitiatiefnemers are not
simpleeenvoudig on-offaan / uit- switchesswitches.
223
647720
2896
Ze moeten meestal goed afgesteld worden.
11:02
They normallynormaal requirevereisen
a lot of fine-tuning"fine-tuning"-,
224
650640
2696
Veel moet aanwezig en in orde zijn
voordat het gen aangaat.
11:05
lots of things to be presentaanwezig and correctcorrect
before that genegen is switchedgeschakeld on.
225
653360
4040
In biotechnologie-onderzoek
11:10
So what's typicallytypisch donegedaan
in biotechbiotech studiesstudies
226
658240
3056
gebruikt men doorgaans
een induceerbare promotor,
11:13
is that we use an inducibleafleidbare promoterpromotor,
227
661320
1816
waarvan we weten hoe hij aan moet.
11:15
we know how to switchschakelaar it on.
228
663160
1576
11:16
We couplepaar that to genesgenen of interestinteresseren
229
664760
2016
We koppelen dat aan belangrijke genen
11:18
and put that into a plantfabriek
and see how the plantfabriek respondsreageert.
230
666800
2680
en stoppen die in een plant
en kijken hoe die reageert.
Bij het onderzoek waarover
ik ga vertellen,
11:22
In the studystudie that I'm going
to talk to you about,
231
670120
2576
gebruikten mijn medewerkers
een door droogte ontstane promotor,
11:24
my collaboratorsmedewerkers used
a drought-induceddroogte geïnduceerde- promoterpromotor,
232
672720
2456
11:27
whichwelke we discoveredontdekt
in a resurrectionopstanding plantfabriek.
233
675200
2416
die we ontdekten in oprichtingsplanten.
Het mooie van die promotor is
dat we niets doen.
11:29
The niceleuk thing about this promoterpromotor
is that we do nothing.
234
677640
3136
De plant voelt zelf de droogte.
11:32
The plantfabriek itselfzelf sensesverstand droughtdroogte.
235
680800
2080
Dat gebruikten we om antioxidant-genen
uit oprichtingsplanten te halen.
11:35
And we'vewij hebben used it to driverijden antioxidantantioxidant
genesgenen from resurrectionopstanding plantsplanten.
236
683600
5096
Waarom antioxidant-genen?
11:40
Why antioxidantantioxidant genesgenen?
237
688720
1856
11:42
Well, all stressesbenadrukt,
particularlyvooral droughtdroogte stressspanning,
238
690600
3056
Alle soorten stress, vooral door droogte,
zorgen voor de aanmaak
van vrije radicalen,
11:45
resultsuitslagen in the formationvorming of freegratis radicalsradicalen,
239
693680
2296
11:48
or reactivereactieve oxygenzuurstof speciessoorten,
240
696000
2336
of reactieve zuurstofverbindingen,
die veel kapot maken
en zelfs gewas kunnen doen afsterven.
11:50
whichwelke are highlyzeer damagingschadelijk
and can causeoorzaak cropgewas deathdood.
241
698360
2720
11:53
What antioxidantsanti-oxidanten do is stop that damageschade.
242
701680
2600
Antioxidanten stoppen die beschadiging.
Hier zijn gegevens van een maisras
dat in Afrika populair is.
11:57
So here'shier is some datagegevens from a maizemaïs strainspanning
that's very popularlyvolksmond used in AfricaAfrika.
243
705360
3896
Links staan planten zonder de genen,
12:01
To the left of the arrowpijl
are plantsplanten withoutzonder the genesgenen,
244
709280
3296
rechts planten mét de antioxidant-genen.
12:04
to the right --
245
712600
1256
12:05
plantsplanten with the antioxidantantioxidant genesgenen.
246
713880
2056
12:07
After threedrie weeksweken withoutzonder wateringwatering,
247
715960
1816
Na drie weken zonder watergeven,
doen die met de genen het een stuk beter.
12:09
the onesdegenen with the genesgenen
do a hellhel of a lot better.
248
717800
2480
Nu de laatste benadering.
12:13
Now to the finallaatste approachnadering.
249
721720
1336
12:15
My researchOnderzoek has showngetoond
that there's considerableaanzienlijke similaritygelijkenis
250
723080
3536
Mijn onderzoek laat zien
dat er grote overeenkomst is
12:18
in the mechanismsmechanismen of desiccationuitdroging tolerancetolerantie
in seedszaden and resurrectionopstanding plantsplanten.
251
726640
4416
tussen verdrogingstolerantie-mechanismen
in zaden en in oprichtingsplanten.
Ik vroeg me dus af
of ze dezelfde genen gebruiken.
12:23
So I askvragen the questionvraag,
252
731080
1416
12:24
are they usinggebruik makend van the samedezelfde genesgenen?
253
732520
1440
Of iets anders gezegd:
12:26
Or slightlylicht differentlyanders phrasedgeformuleerd,
254
734480
2256
gebruiken oprichtingsplanten genen
voor zaadverdrogingstolerantie
12:28
are resurrectionopstanding plantsplanten usinggebruik makend van genesgenen
evolvedgeëvolueerd in seedzaad desiccationuitdroging tolerancetolerantie
255
736760
4496
in wortels en bladeren?
12:33
in theirhun rootswortels and leavesbladeren?
256
741280
1256
Passen zij deze zaadgenen toe
12:34
Have they retaskedretasked these seedzaad genesgenen
257
742560
2056
in wortels en bladeren
van oprichtingsplanten?
12:36
in rootswortels and leavesbladeren
of resurrectionopstanding plantsplanten?
258
744640
2040
Ik beantwoordde die vraag
12:39
And I answerantwoord that questionvraag,
259
747760
1856
na veel onderzoek door mijn groep
12:41
as a consequencegevolg of a lot
of researchOnderzoek from my groupgroep
260
749640
2416
en recente samenwerking met een club
van Henk Hilhorst in Nederland,
12:44
and recentrecent collaborationssamenwerkingen from a groupgroep
of HenkHenk HilhorstHilhorst in the NetherlandsNederland,
261
752080
3536
Mel Oliver in de VS
12:47
MelMel OliverOliver in the UnitedVerenigd StatesStaten
262
755640
1576
en Julia Buitink in Frankrijk.
12:49
and JuliaJulia BuitinkBuitink in FranceFrankrijk.
263
757240
2600
Het antwoord is ja,
12:51
The answerantwoord is yes,
264
759880
1416
er is een aantal groepen genen
die bij beide betrokken zijn.
12:53
that there is a corekern setreeks of genesgenen
that are involvedbetrokken in bothbeide.
265
761320
2856
Ik zal dit schetsen
aan de hand van mais,
12:56
And I'm going to illustrateillustreren this
very crudelyruw for maizemaïs,
266
764200
3416
waarbij de chromosomen onder de uit-knop
12:59
where the chromosomeschromosomen belowbeneden the off switchschakelaar
267
767640
2416
alle genen vertegenwoordigen die
nodig zijn voor verdrogingstolerantie.
13:02
representvertegenwoordigen all the genesgenen that are requirednodig
for desiccationuitdroging tolerancetolerantie.
268
770080
3575
13:05
So as maizemaïs seedszaden drieddroog out
at the endeinde of theirhun periodperiode of developmentontwikkeling,
269
773680
4256
Dus als maiskorrels verdrogen
aan het eind van hun ontwikkeling,
zetten ze die genen aan.
13:09
they switchschakelaar these genesgenen on.
270
777960
1360
Oprichtingsplanten
zetten dezelfde genen aan
13:12
ResurrectionOpstanding plantsplanten
switchschakelaar on the samedezelfde genesgenen
271
780680
2896
als ze verdrogen.
13:15
when they drydroog out.
272
783600
1656
Alle moderne gewassen
13:17
All modernmodern cropsgewassen, thereforedaarom,
273
785280
1776
hebben die genen
in hun wortels en bladeren
13:19
have these genesgenen
in theirhun rootswortels and leavesbladeren,
274
787080
2056
maar ze zetten ze gewoon niet aan.
13:21
they just never switchschakelaar them on.
275
789160
1736
Ze zetten ze alleen aan in zaadweefsel.
13:22
They only switchschakelaar them on in seedzaad tissuesweefsels.
276
790920
1960
Nu proberen we de omgevings-
en cel-signalen te begrijpen
13:25
So what we're tryingproberen to do right now
277
793440
1736
13:27
is to understandbegrijpen the environmentalmilieu
and cellularcellulair signalssignalen
278
795200
2616
die deze genen aanzetten
in oprichtingsplanten,
13:29
that switchschakelaar on these genesgenen
in resurrectionopstanding plantsplanten,
279
797840
2440
om dat proces na te bootsen in gewas.
13:33
to mimicnabootsen the processwerkwijze in cropsgewassen.
280
801280
1760
Nog een gedachte tot besluit.
13:35
And just a finallaatste thought.
281
803680
1736
Wij proberen op korte termijn te herhalen
13:37
What we're tryingproberen to do very rapidlysnel
282
805440
2216
13:39
is to repeatherhaling what naturenatuur did
in the evolutionevolutie of resurrectionopstanding plantsplanten
283
807680
3816
wat de natuur heeft gedaan
in de evolutie van oprichtingsplanten,
zo'n 10 tot 40 miljoen jaar geleden.
13:43
some 10 to 40 millionmiljoen yearsjaar agogeleden.
284
811520
1840
13:46
My plantsplanten and I thank you
for your attentionaandacht.
285
814160
2496
Mijn planten en ik
danken je voor je aandacht.
(Applaus)
13:48
(ApplauseApplaus)
286
816680
6235
Translated by Dick Stada
Reviewed by Axel Saffran

▲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