TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Jak můžeme přizpůsobit plodiny, aby přežily bez vody
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Jak roste světová populace a dopad klimatických změn se ostřeji prohlubuje, budeme potřebovat nasytit více lidí za použití méně orné půdy. Molekulární bioložka Jill Farrant studuje vzácný fenomén, který může pomoci: "rostliny vzkříšení" -- superhouževnaté rostliny, které zdánlivě vstávají z mrtvých. Mohou v sobě skrývat příslib pěstování jídla v našem stále teplejším, sušším světě?
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
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 secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
Věřím, že klíč k produkování
extrémně suchomilných plodin,
extrémně suchomilných plodin,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
což může jít naproti zajištění
potravinové bezpečnosti ve světě,
potravinové bezpečnosti ve světě,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
leží v rostlinách vzkříšení,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
na obrázku v extrémně vysušenému stavu.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Můžete si myslet,
že tyto rostliny vypadají mrtvě,
že tyto rostliny vypadají mrtvě,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
ale nejsou.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Dejte jim vodu,
00:31
and they will resurrect, green up,
start growing, in 12 to 48 hours.
start growing, in 12 to 48 hours.
7
19880
5440
a vzkřísí se, zezelenají,
začnou růst, do 12 až 48 hodin.
začnou růst, do 12 až 48 hodin.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Proč bych ale tvrdila,
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
že produkce suchomilných plodin napomáhá
zajištění potravinové bezpečnosti?
zajištění potravinové bezpečnosti?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Tedy, aktuální světová populace
je zhruba 7 miliard.
je zhruba 7 miliard.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
A je odhadováno, že k roku 2050
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
nás bude mezi 9 a 10 miliardami lidí,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
s většinou tohoto růstu
odehrávající se v Africe.
odehrávající se v Africe.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
Potravinové a zemědělské
organizace světa navrhly,
organizace světa navrhly,
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
že potřebujeme 70procentní růst
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
v současných zemědělských praktikách,
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
abychom vyhověli poptávce.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Díky tomu, že rostliny jsou
vespod potravního řetězce,
vespod potravního řetězce,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
většina toho bude muset přijít od rostlin.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Ten podíl 70 procent
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
nebere v potaz
potenciální dopady klimatických změn.
potenciální dopady klimatických změn.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Toto je vytaženo ze studie od Dai
vydané roku 2011,
vydané roku 2011,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
kde bere v potaz
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
všechny potenciální dopady
na změny klimatu
na změny klimatu
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
a vyjadřuje je ---
mimo další věci ---
mimo další věci ---
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
zvýšeným suchem kvůli nedostatku deště
nebo nepravidelnému dešti.
nebo nepravidelnému dešti.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Oblasti zde ukázané červeně
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
jsou oblasti, které donedávna
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
byly velmi úspěšně
využívané pro zemědělství,
využívané pro zemědělství,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
ale už nemůžou kvůli nedostatku srážek.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
To je situace, která je předpovězena,
že se stane v roce 2050
že se stane v roce 2050
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Většina Afriky, vlastně, většina světa
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
se dostane do problému.
01:54
We're going to have to think of some
very smart ways of producing food.
very smart ways of producing food.
34
102960
3656
Budeme muset popřemýšlet o nějakém
velmi chytrém způsobu produkování jídla.
velmi chytrém způsobu produkování jídla.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
A upřednostnit mezi nimi
nějaké suchomilné plodiny.
nějaké suchomilné plodiny.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Další věc k zapamatování o Africe je,
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
že většina jejího zemědělství
je živena deštěm.
je živena deštěm.
02:08
Now, making drought-tolerant crops
is not the easiest thing in the world.
is not the easiest thing in the world.
38
116080
3456
Jenže vytváření suchomilných plodin
není zrovna nejlehčí věc na světě.
není zrovna nejlehčí věc na světě.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
A tím důvodem je voda.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Voda je zásadní pro život na této planetě.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Vše živé,
aktivně metabolizující organismy,
aktivně metabolizující organismy,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
od mikrobů po vás i mě,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
se tvoří převážně z vody.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Veškeré reakce života
se odehrávají ve vodě.
se odehrávají ve vodě.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
A ztráta malého množství
vody končí smrtí.
vody končí smrtí.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Vy a já jsme z 65 procent voda --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
ztratíme jedno procento a zemřeme.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Ale můžeme pozměnit chování,
abychom se tomu vyhli.
abychom se tomu vyhli.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Rostliny nemohou.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Jsou přilepené k zemi.
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
a little bit more water than us,
51
151160
3376
A proto mají v první řadě
o trochu více vody než my,
o trochu více vody než my,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
okolo 95 procent vody,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
a mohou ztratit o něco více než my,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
od 10 do 70 procent
v závislosti na druhu,
v závislosti na druhu,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
ale jen po krátkou dobu.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
Většina z nich se bude buď snažit
zabránit nebo se vyhnout ztrátě vody.
zabránit nebo se vyhnout ztrátě vody.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Takto extrémní příklady vytrvalců
mohou být nalezeny u sukulentů.
mohou být nalezeny u sukulentů.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Bývají malé, velmi atraktivní,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
ale drží se své vody
za tak velkou cenu,
za tak velkou cenu,
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
že rostou extrémně pomalu.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Příklady vyhýbání se ztráty vody nalezneme
ve stromech a křovinách.
ve stromech a křovinách.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Zapouští kořeny velmi hluboko,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
dolují podzemní vodní zásoby
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
a prostě je v sobě neustále proplachují,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
aby si udržely hydrataci.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Ten napravo se jmenuje baobab.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Také se nazývá strom vzhůru nohama,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
jednoduše protože proporce kořenů
s výhonkem je tak velká,
s výhonkem je tak velká,
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
že to vypadá jakoby ten strom
byl zasazen vzhůru nohama.
byl zasazen vzhůru nohama.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Ty kořeny jsou samozřejmě potřebné
na hydrataci této rostliny.
na hydrataci této rostliny.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
a možná tu nejběžnější strategii vyhýbání
nalezneme u jednoletek.
nalezneme u jednoletek.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Jednoletky tvoří velkou část
našich rostliných potravinových zásob.
našich rostliných potravinových zásob.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Na západním pobřeží mé země,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
většinu roku neuvidíte
moc rostoucí vegetace.
moc rostoucí vegetace.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Ale s jarními dešti přijde toto:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
vzkvétání pouště.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
Strategie u jednoletek
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
je nechat je růst jen v obdobích dešťů.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
Na konci tohoto období
vyprodukují semínko,
vyprodukují semínko,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
které je suché, má 8 až 10 % vody,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
ale velmi živé.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
A cokoliv co je takto suché
a stále živé,
a stále živé,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
nazýváme vysušení odolné.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
Ve vysušeném stavu,
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
co semínka dokáží je,
že leží v extrémních prostředích
že leží v extrémních prostředích
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
po delší dobu.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
S přicházejícím obdobím deštů,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
vyklíčí a rostou
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
a celý cyklus začíná znovu.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Rozšířeně se věří, že evoluce
vysušení tolerantních semen
vysušení tolerantních semen
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
umožnilo kolonizování a rozšíření
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
krytosemenných rostlin
neboli angiosperms na souš.
neboli angiosperms na souš.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Ale zpět k jednoletkám jako
našemu hlavnímu zdroji potravin.
našemu hlavnímu zdroji potravin.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Pšenice, rýže a kukuřice tvoří 95 procent
našich rostlinných zásob jídla.
našich rostlinných zásob jídla.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
A to je skvělá strategie,
04:50
because in a short space of time
you can produce a lot of seed.
you can produce a lot of seed.
96
278040
3176
protože v krátkém časovém rozmezí
můžete vyprodukovat mnoho semen.
můžete vyprodukovat mnoho semen.
04:53
Seeds are energy-rich
so there's a lot of food calories,
so there's a lot of food calories,
97
281240
2620
Semena jsou energeticky bohatá,
je tam dost kalorií,
je tam dost kalorií,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
můžete je uchovat v době nadúrody
pro doby hladomoru,
pro doby hladomoru,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
ale je tu nevýhoda.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Vegetativní pletivo,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
kořeny a listy jednoletek,
05:06
do not have much
102
294160
1256
nemají moc
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
vrozených rezistentních, vyhýbavých
ani tolerantních charakteristik.
ani tolerantních charakteristik.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Prostě je nepotřebují.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Rostou v období dešťů
05:14
and they've got a seed
to help them survive the rest of the year.
to help them survive the rest of the year.
106
302320
3376
a mají semínko, které jim
pomůže přežít zbytek roku.
pomůže přežít zbytek roku.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
A tak navzdory intenzivní
snaze v zemědělství
snaze v zemědělství
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
vytvořit plodiny s vylepšenými vlastnostmi
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
jako je odolnost,
nenáchylnost, tolerance –
nenáchylnost, tolerance –
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
především odolnost a
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
protože máme dobré modely
k porozumění, jak fungují --
k porozumění, jak fungují --
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
stále získáváme obrazy jako tento.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Kukuřice v Africe,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
dva týdny bez deště
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
a je mrtvá.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
Existuje řešení:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
rostliny vzkříšení.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Tyto rostliny mohou ztratit
95 procent své buněčné vody,
95 procent své buněčné vody,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
zůstanou suché, jakoby mrtvé
po měsíce až roky,
po měsíce až roky,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
ale dejte jim vodu,
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
zezelenají a začnou znovu růst.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Jako semínka, která jsou
vysušení odolná.
vysušení odolná.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Jako semínka dokáží vystát
podmínky extrémního prostředí.
podmínky extrémního prostředí.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
A to je velmi vzácný fenomén.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Existuje pouze 135 krytosemenných rostlin,
které to zvládnou.
které to zvládnou.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Ukáži vám video
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
o procesu vzkříšení
těchto tří druhů
těchto tří druhů
06:12
in that order.
128
360280
1216
v tomto pořadí.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
Vespod
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly it happens.
so you can see how quickly it happens.
130
362800
2736
je časová osa, abyste mohli pozorovat,
jak rychle se to děje.
jak rychle se to děje.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Potlesk)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Ohromující, že?
07:03
So I've spent the last 21 years
trying to understand how they do this.
trying to understand how they do this.
133
411800
4216
Posledních 21 let jsem strávila
snahou pochopit, jak to dělají.
snahou pochopit, jak to dělají.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Jak tyto rostliny vyschnou bez umření?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Pracuji na řadě rozdílných
rostlin vzkříšení,
rostlin vzkříšení,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
zde ukázaných hydratovaných
i v suchých stavech,
i v suchých stavech,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
z několika důvodů.
07:17
One of them is that each
of these plants serves as a model
of these plants serves as a model
138
425800
2856
Jeden z nich je,
že každá z nich slouží jako model
že každá z nich slouží jako model
pro plodinu, kterou bych chtěla
vytvořit suchomilnou.
vytvořit suchomilnou.
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Například v levém horním rohu je tráva,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
jmenuje se Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
její blízcí příbuzní se jmenují
Eragrostis tef ---
Eragrostis tef ---
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
mnozí z vás ji mohou znát jako "teff" ---
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
je to hlavní jídlo v Etiopii,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
je bezlepkové
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
a je to něco, co bychom rádi
vytvořili suchomilné.
vytvořili suchomilné.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
Dalším důvodem pozorování
vícero rostlin je, že,
vícero rostlin je, že,
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
alespoň zpočátku,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
jsem chtěla zjistit:
dělají tu samou věc?
dělají tu samou věc?
Používají všechny stejné mechanismy,
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
aby byly schopny ztratit
všechnu vodu a nezemřít?
všechnu vodu a nezemřít?
Tak jsem provedla takzvaný
systematický biologický přístup,
systematický biologický přístup,
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
abych získala obecné pochopení
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
o vysoušecí toleranci,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
ve kterém pozorujeme vše
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
od molekul po celou rostlinu,
na ekofyzické úrovni.
na ekofyzické úrovni.
Díváme se třeba na věci způsobem,
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
jako změny
v rostlinné anatomii při vysušení
v rostlinné anatomii při vysušení
a jejich ultrastruktuře.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
08:05
We look at the transcriptome,
which is just a term for a technology
which is just a term for a technology
160
473800
3176
Díváme se na transkriptomy,
což je pouze termín pro technologii,
což je pouze termín pro technologii,
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
ve které pozorujeme geny,
které jsou aktivní nebo ne
v reakci na vysušení.
v reakci na vysušení.
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Většina genů kóduje proteiny,
tak se díváme na proteomy.
tak se díváme na proteomy.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Jaké proteiny jsou vytvořené
v reakci na vysušení?
v reakci na vysušení?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Některé proteiny programují
enzymy, které tvoří metabolity,
enzymy, které tvoří metabolity,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
tak se díváme na metabolomy.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Toto je důležíté,
protože rostliny jsou přichyceny k zemi.
protože rostliny jsou přichyceny k zemi.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Používají, co já nazývám,
vysoce vyladěný chemický arzenál,
vysoce vyladěný chemický arzenál,
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
aby se ochránily před všemi
problémy jejich prostředí.
problémy jejich prostředí.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Je důležité, abychom pozorovali
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
chemické změny
spojené s vysycháním.
spojené s vysycháním.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
V poslední studii,
kterou děláme na molekulární úrovni,
kterou děláme na molekulární úrovni,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
pozorujeme lipidomy ---
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
lipidy se mění v důsledku umírání.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
A to je také důležité,
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
protože všechny biologické membrány
jsou tvořeny lipidy.
jsou tvořeny lipidy.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Udržují se jako mebrány,
jelikož jsou ve vodě.
jelikož jsou ve vodě.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Odeberte vodu,
tyto mebrány se zbortí.
tyto mebrány se zbortí.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Lipidy také fungují jako signály
k zapnutí genů.
k zapnutí genů.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Pak používáme fyzické
a biochemické studie
a biochemické studie
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
k vyzkoušení a porozumění
funkce domnělých ochránců,
funkce domnělých ochránců,
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
které jsme skutečně objevili
v našich studiích.
v našich studiích.
A pak použít tohle všechno
k vyzkoušení a porozumění,
k vyzkoušení a porozumění,
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
jak se rostliny vyrovnávají
s jejich přirozeným prostředím.
s jejich přirozeným prostředím.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Mou filozofií vždy bylo,
že potřebuji obecné porozumění
že potřebuji obecné porozumění
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
o mechanismech vysoušecí tolerance,
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
abych vytvořila nějaký smysluplný návrh
na biotické použití.
na biotické použití.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
Určitě si někteří z vás myslí,
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"biotickou aplikací,
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
myslí tím, že vytvoří geneticky
modifikované plodiny?"
modifikované plodiny?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
A odpovědí na tu otázku je:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
záleží na vaší definici
genetické modifikace.
genetické modifikace.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Všechny plodiny, co dnes jíme,
pšenice, rýže a kukuřice,
pšenice, rýže a kukuřice,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
jsou vysoce geneticky modifikované
našimi předky,
našimi předky,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
ale nepovažujeme je za GM,
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
protože byly vyprodukované
tradičním šlechtěním.
tradičním šlechtěním.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Pokud si myslíte, že budu vkládat
do plodin geny rostlin vzkříšení,
do plodin geny rostlin vzkříšení,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
pak je odpovědí ano.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
V průběhu času
jsme tento postup vyzkoušeli.
jsme tento postup vyzkoušeli.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Přesněji někteří moji
spolupracovníci v UCT,
spolupracovníci v UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
udělali v tomto přístupu průlom
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
a brzy vám ukáži nějaká data.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Ale chystáme se začít
s extrémně ambiciózním přístupem,
s extrémně ambiciózním přístupem,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
ve kterém se zaměřujeme
na zapnutí celé sady genů,
na zapnutí celé sady genů,
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
které již jsou přítomny
ve všech plodinách.
ve všech plodinách.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Akorát že se nikdy nezapnou
v podmínkách extrémního sucha.
v podmínkách extrémního sucha.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Nechám to na vašem uvážení,
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
jestli by se to mělo nazývat GM nebo ne.
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
Teď vám ukáži nějaká data
z toho prvního přístupu.
z toho prvního přístupu.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
A aby se mi to povedlo,
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
musím vám vysvětlit
pár věcí o tom, jak geny fungují.
pár věcí o tom, jak geny fungují.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Asi všichni víte,
že geny jsou tvořeny
dvojitou šroubovicí DNA.
dvojitou šroubovicí DNA.
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
Je to spleteno velmi pevně do chromozomů,
10:40
that are present in every cell
of your body or in a plant's body.
of your body or in a plant's body.
216
628320
3160
které jsou přítomny v každé buňce
našeho těla nebo v těle rostliny.
našeho těla nebo v těle rostliny.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Pokud rozvážete DNA, získáte geny.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
A každý gen má spouštěče,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
který je pouze spínač,
oblast genetického programování,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
a pak vypínač,
10:55
which indicates that this is the end
of this gene, the next gene will start.
of this gene, the next gene will start.
222
643440
3600
který indikuje, že to je konec genu
a spustí se další gen.
a spustí se další gen.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Spouštěče ale nejsou pouhé spínače.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Většinou vyžadují hodně ladění,
11:05
lots of things to be present and correct
before that gene is switched on.
before that gene is switched on.
225
653360
4040
hodně věcí přítomných a správných,
než se geny zapnou.
než se geny zapnou.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Takže co se typicky dělá
v biotechnických oborech je,
v biotechnických oborech je,
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
že použijeme vyvolatelné spouštěče,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
víme, jak je zapnout.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Shromážďujeme je v potřebných genech,
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
dáme do rostliny a pozorujeme,
jak rostlina odpovídá.
jak rostlina odpovídá.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
Ve studiích, o kterých vám budu povídat,
moji spolupracovníci používají
suchem vyvolatelný spouštěč,
suchem vyvolatelný spouštěč,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
který jsme objevili
v rostlinách vzkříšení.
v rostlinách vzkříšení.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
Ta krásná věc v těchto spouštěčích je,
že neděláme nic.
že neděláme nic.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
Rostlina sama vycítí sucho.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
A využili jsme to k vyhnání antioxidantů
z genů rostlin vzkříšení.
z genů rostlin vzkříšení.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Proč antioxidační geny?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
No, všechny zátěže,
především zátěž sucha,
především zátěž sucha,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
končí tvořením volných radikálů
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
nebo reaktivní formy kyslíku,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
které jsou velmi poškozující
a mohou způsobit plodině smrt.
a mohou způsobit plodině smrt.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Antioxidanty ale zastavují toto poškození.
11:57
So here's some data from a maize strain
that's very popularly used in Africa.
that's very popularly used in Africa.
243
705360
3896
Tady jsou nějaká data druhu kukuřice,
který je běžně využíván v Africe.
který je běžně využíván v Africe.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
Nalevo od šipky
jsou rostliny bez těch genů,
jsou rostliny bez těch genů,
12:04
to the right --
245
712600
1256
napravo --
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
rostliny s antioxidačními geny.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Po třech týdnech bez zalévání
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
si ty s těmi geny
vedou o mnoho lépe.
vedou o mnoho lépe.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Teď k hlavnímu přístupu.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
Můj výzkum ukázal,
že je tu výrazná podobnost
že je tu výrazná podobnost
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
mezi mechanismy vysoušecí tolerance
v semenech a rostlinami vzkříšení.
v semenech a rostlinami vzkříšení.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Tak jsem se zeptala,
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
používají stejné geny?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Nebo trochu jinak řečeno,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
používají rostliny vzkříšení geny
vytvořené pro semennou vysoušecí toleranci
vytvořené pro semennou vysoušecí toleranci
v jejich kořenech a listech?
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Přemístily se tyto geny semene
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
do kořenů a listů rostlin vzkříšení?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
A na otázku odpovím
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
výsledkem mnoha výzkumů mé skupiny
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
a nedávné spolupráce se skupinou
Henka Hilhorsta v Nizozemí,
Henka Hilhorsta v Nizozemí,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Melem Oliverem ze Spojených států
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
a Julie Buitink z Francie.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
Odpovědí je ano,
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
že existuje jádrová sada genů,
která je zahrnuta v obou.
která je zahrnuta v obou.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
A doložím vám to
velmi nahrubo na kukuřici,
velmi nahrubo na kukuřici,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
kde chromozomy pod spínačem
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
představují všechny geny požadované
pro vysychající toleranci.
pro vysychající toleranci.
13:05
So as maize seeds dried out
at the end of their period of development,
at the end of their period of development,
269
773680
4256
Takže jak semínka kukuřice vysychají
na konci jejich cyklu vývoje,
na konci jejich cyklu vývoje,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
zapnou tyto geny.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Rostliny vzkříšení
zapínají stejné geny,
zapínají stejné geny,
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
když vysychají.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Proto všechny moderní plodiny
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
mají tyto geny
ve svých kořenech a listech,
ve svých kořenech a listech,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
akorát je nikdy nezapnou.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Zapnou je pouze v pletivu semene.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
Takže co se právě teď snažíme udělat
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
je pochopit signály prostředí a buněk,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
které zapínají tyto geny
v rostlinách vzkříšení
v rostlinách vzkříšení
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
k imitaci toho procesu v plodinách.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
A jedna závěrečná myšlenka.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
O co se velmi rychle snažíme,
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
je zopakovat, co příroda udělala
v evoluci rostlin vzkříšení
v evoluci rostlin vzkříšení
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
zhruba 10 až 40 milionů let před námi.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Mé rostliny i já
vám děkujeme za pozornost.
vám děkujeme za pozornost.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biologyJill 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.
Jill Farrant | Speaker | TED.com