TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Hogyan tudnak a növények víz nélkül is túlélni?
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Ahogy a világ népessége nő, és a klímaváltozás hatása mind jobban érződik, egyre kevesebb termőföldről kell élelemmel ellátnunk egyre több embert. Jill Farrant molekuláris biológus egy ritka jelenséget tanulmányoz, ami segíthet a megoldásban: "újraéledő növények" - nagyon ellenálló növények, amik látszólag visszatérnek a halálból. Ezek jelenthetik vajon a megoldást a növekvő élelemigényre az egyre forróbb és szárazabb világunkban?
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
Szerintem a különösen szárazságtűrő
növények termesztésének titka,
növények termesztésének titka,
azoké, amelyek képesek lennének garantálni
a világ élelmiszer-biztonságát,
a világ élelmiszer-biztonságát,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
az újraéledő növényekben rejlik.
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
Ezek itt, a képen,
különösen kiszáradt állapotban láthatóak.
különösen kiszáradt állapotban láthatóak.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Az gondolhatják,
hogy ezek a növények halottnak tűnnek.
hogy ezek a növények halottnak tűnnek.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
de nem.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Adjunk nekik vizet,
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
és újraélednek, kizöldülnek,
és 12-48 órán belül elkezdenek növekedni.
és 12-48 órán belül elkezdenek növekedni.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Tehát, miért javaslom azt,
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
hogy szárazságtűrő növényekkel próbáljunk
gondoskodni az élelmiszer-biztonságról?
gondoskodni az élelmiszer-biztonságról?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Nos, jelenleg a világ népessége
7 milliárd fő körül van.
7 milliárd fő körül van.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
És a 2050-re szóló becslések szerint
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
9-10 milliárdan leszünk.
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
A növekedés nagy része Afrikában
fog bekövetkezni.
fog bekövetkezni.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
A világ élelmiszer és
mezőgazdasági szervezetei
mezőgazdasági szervezetei
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
az javasolták, hogy 70%-al növeljük
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
a jelenlegi mezőgazdasági termelést
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
az igények kielégítésére.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Tekintettel arra, hogy az élelmiszerlánc
alapja a növények,
alapja a növények,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
minden a növényektől függ.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Ez a 70%-os növekedés nem veszi figyelembe
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
a klímaváltozás lehetséges hatását.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Dai egyik 2011-ben közölt tanulmányában
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
figyelembe vette és bemutatta
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
az összes lehetségeset,
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
így - egyebek mellett - az esők hiánya
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
vagy nem kellő mennyisége
hatására kialakuló fokozott szárazságot.
hatására kialakuló fokozott szárazságot.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
A vörössel jelzett területek,
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
olyan területek, amelyek a közelmúltig
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
nagyon sikeres mezőgazdasági
tevékenységet folytattak,
tevékenységet folytattak,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
de fel kellett hagyniuk vele
az eső hiánya miatt.
az eső hiánya miatt.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
2050-re várhatóan ilyen lesz a helyzet.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Afrika, de valójában a világ nagy része
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
bajban lesz.
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
Ki kell, hogy találjunk pár jó módszert
az élelmiszerek termelésére,
az élelmiszerek termelésére,
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
leginkább a szárazságtűrő növényekére.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Nem szabad elfelejtenünk, hogy Afrika,
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
termőföldjeinek nagy része
az esőtől függ.
az esőtől függ.
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
Szárazságtűrő növényeket alkotni
nem a legegyszerűbb dolog a világon.
nem a legegyszerűbb dolog a világon.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
Ennek az oka a víz.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
A víz nélkülözhetetlen az élethez
ezen a bolygón.
ezen a bolygón.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Az összes élő,
anyagcserét folytató élőlény,
anyagcserét folytató élőlény,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
a mikrobáktól az emberig,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
túlnyomórészt vízből áll.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Minden élethez köthető reakció
vízben történik.
vízben történik.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
És már kis mennyiségű víz elvesztése is
halálhoz vezet.
halálhoz vezet.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Testünk 65%-a víz --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
ha elveszítjük 1%-át, meghalunk.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
De tudunk úgy cselekedni,
hogy ezt elkerüljük.
hogy ezt elkerüljük.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
A növények nem.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Ők a földhöz vannak kötve.
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
Ezért először is, egy kicsit több víz
van bennük, mint bennünk,
van bennük, mint bennünk,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
körülbelül 95%,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
és kicsit többet
veszíthetnek belőle nálunk,
veszíthetnek belőle nálunk,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
olyan 10-70%-ot, attól függően,
milyen fajról van szó,
milyen fajról van szó,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
de csak egy rövid ideig.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
A legtöbbjük megpróbál ellenállni,
vagy elkerülni a vízveszteséget.
vagy elkerülni a vízveszteséget.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Extrém példa az ellenállókra a pozsgások.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Általában kicsik, nagyon vonzóak,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
de hatalmas árat fizetnek
a vízmegtartó képességükért:
a vízmegtartó képességükért:
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
rendkívül lassan növekednek.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
A vízveszteség elkerülésére jó példákat
találunk a fáknál és cserjéknél.
találunk a fáknál és cserjéknél.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Gyökereiket nagyon mélyre fúrják,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
megcsapolják a talajvíz-készletet,
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
és folyamatosan biztosítják
vízellátásukat,
vízellátásukat,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
és vízzel telítve tartják magukat.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
A jobb oldali növény a majomkenyérfa.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Amit felfordított fának is neveznek,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
egyszerűen azért, mivel a gyökerek aránya
olyan nagy a lombkoronához képest,
olyan nagy a lombkoronához képest,
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
hogy úgy tűnik,
mintha fejjel lefelé ültették volna el.
mintha fejjel lefelé ültették volna el.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Természetesen ezek a gyökerek
a fa vízellátása miatt szükségesek.
a fa vízellátása miatt szükségesek.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Talán a legismertebb példa a vízhiány
elleni védekezésre az egynyári növényeké.
elleni védekezésre az egynyári növényeké.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Az egynyári növények teszik ki
élelmünk nagy részét.
élelmünk nagy részét.
Például ahol élek, a nyugati partvidéken,
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
az év nagy részében nem látni
nagy növekedést a vegetációban.
nagy növekedést a vegetációban.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
De ha eljönnek a tavaszi esők, ezt lájuk:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
kivirágzik a sivatag.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
Az egynyári növények stratégiája,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
hogy csak az esős évszakban nőnek.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
Az évszak végén magot hoznak,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
ami száraz, 8-10% víztartalmú,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
de nagyon is él.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
Ami ennyire száraz és mégis él,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
azt kiszáradástűrőnek mondjuk.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
Kiszáradt állapotban
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
a magok szélsőséges környezetben is
hosszú ideig
hosszú ideig
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
életben tudnak maradni.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Amikor a legközelebbi esős évszak jön,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
kicsíráznak és elkezdenek nőni,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
majd az egész körfolyamat újrakezdődik.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Sokan gondolják úgy, hogy a kiszáradás-
tűrő magok kialakulása tette lehetővé
tűrő magok kialakulása tette lehetővé
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
az egynyári és zárvatermő növények számára
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
a szárazföld meghódítását és
elterjedésüket a világban.
elterjedésüket a világban.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
De vissza az egynyáriakhoz, mint
a fő élelemforrásunkhoz.
a fő élelemforrásunkhoz.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
A búza, a rizs és a kukorica 95%-át adják
a növényi élelmiszer-készleteinknek.
a növényi élelmiszer-készleteinknek.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Ez egy jó stratégia volt,
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
mivel rövid idő alatt lehet
előállítani sok magot.
előállítani sok magot.
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
A magok energiában gazdagok,
ezért sok bennük a kalória,
ezért sok bennük a kalória,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
sokáig lehet tárolni őket,
felkészülve az éhínség időszakára.
felkészülve az éhínség időszakára.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
De van egy hátrányuk:
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
A vegetatív szövetek
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
az egynyáriak gyökere és levelei
05:06
do not have much
102
294160
1256
nem nagyon képesek
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
például az állandó ellenállásra,
szárazság elkerülésére vagy tolerálásra.
szárazság elkerülésére vagy tolerálásra.
Egyszerűen nincs rá szükségük.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Az esős évszakban nőnek,
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
és van magjuk, ami segíti a túlélésüket
az év további időszakaiban.
az év további időszakaiban.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
Ezért minden igyekezetünk ellenére,
hogy olyan növényeket
hogy olyan növényeket
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
neveljünk, amelyek jobb ellenállással,
elkerüléssel és toleranciával
rendelkeznek --
rendelkeznek --
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
különösen ellenállással és elkerüléssel,
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
mivel jó modelljeink vannak a folyamatok
és a működésük megértéséhez --
és a működésük megértéséhez --
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
még mindig ilyen képeket láthatunk.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Kukorica Afrikában,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
két hét eső nélkül
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
és elpusztul.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
A megoldás:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
újraéledő növények.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Ezek képesek arra, hogy elveszítsék 95%-át
sejtjeik víztartalmának,
sejtjeik víztartalmának,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
kiszáradt, múmiaszerű állapotban maradnak
hónapokig vagy évekig,
hónapokig vagy évekig,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
majd ha vizet adunk nekik,
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
kizöldülnek és újra nőni kezdenek.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Ezek a növények kiszáradástűrők,
akárcsak a magok,
akárcsak a magok,
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
A magokhoz hasonlóan képesek ellenállni
szélsőséges környezeti feltételeknek.
szélsőséges környezeti feltételeknek.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
És ez egy nagyon ritka jelenség.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Összesen 135 virágos növényfajt
ismerünk, ami képes rá.
ismerünk, ami képes rá.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Egy videón bemutatom
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
az újraéledés folyamatát három fajnál,
06:12
in that order.
128
360280
1216
ebben a sorrendben.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
Az alján
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
olvasható az idő, így látszik
mennyire gyors a folyamat.
mennyire gyors a folyamat.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Taps)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Elképesztő, ugye?
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
Nos az elmúlt 21 évemet azzal töltöttem,
hogy megértsem, hogyan működik ez.
hogy megértsem, hogyan működik ez.
Hogy tudnak kiszáradni a növények anélkül,
hogy elpusztulnának?
hogy elpusztulnának?
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Különböző újraéledő növénnyel dolgoztam,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
-- itt láthatóak nedves
és száraz állapotban --,
és száraz állapotban --,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
több ok miatt is.
Egyik ok, hogy mind mintául szolgálhat
azon haszonnövényeknek,
azon haszonnövényeknek,
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
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
amelyeket szárazságtűrővé akarunk tenni.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
A bal felső sarokban például
egy fűfélét látunk,
egy fűfélét látunk,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
amit Eragrostis nindensis néven ismerünk,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
közeli rokonságban áll
az Eragrostis tef-fel --
az Eragrostis tef-fel --
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
sokan "teff" néven ismerhetik --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
ami Etiópia legfontosabb élelme,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
és gluténmentes,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
és ez az egyik, amit szeretnénk
szárazságtűrővé tenni.
szárazságtűrővé tenni.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
A másik ok, amiért
számos növényt megvizsgáltam
számos növényt megvizsgáltam
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
- legalábbis kezdetben -
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
hogy tudni akartam:
mind ugyanúgy csinálja?
mind ugyanúgy csinálja?
Mind ugyanazt a mechanizmust használják,
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
hogy elveszítve víztartalmukat mégis
életben maradjanak?
életben maradjanak?
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
Belevágtam a rendszer-biológiai
megközelítésbe,
megközelítésbe,
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
hogy átfogó képet kapjak
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
a kiszáradás-tűrésről.
Ebben mindent vizsgálunk,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
a molekulától a teljes növényig,
ökológiai szintig.
ökológiai szintig.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Például, olyan dolgokat,
hogy miként változik
a kiszáradt növények anatómiája,
a kiszáradt növények anatómiája,
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
ultrastruktúrája.
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
Megvizsgáltuk a transzkriptómákat,
ami azt technológiát jelenti,
ami azt technológiát jelenti,
hogy megkeressük azokat a géneket,
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
melyek ki- vagy bekapcsolnak
a kiszáradás hatására.
a kiszáradás hatására.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
A legtöbb gén fehérjéket kódol,
így fehérjekészletet elemeztük.
így fehérjekészletet elemeztük.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Melyik fehérjék felelősek
a szárazságtűrésért?
a szárazságtűrésért?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Néhány fehérje enzimeket kódol, melyek
anyagcsere-termékeket állítanak elő,
anyagcsere-termékeket állítanak elő,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
ezért vizsgáltuk e termékeket.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Ez azért fontos, mivel a növények
a földhöz kötötten élnek.
a földhöz kötötten élnek.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Nagyon finoman hangolt
kémiai fegyvertárat használnak,
kémiai fegyvertárat használnak,
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
hogy megvédjék magukat
a káros környezeti hatásoktól.
a káros környezeti hatásoktól.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Szintén fontos, hogy vizsgáltuk
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
a kiszáradás okozta kémiai változásokat.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
Az utolsó kutatásunkat
molekuláris szinten végezzük:
molekuláris szinten végezzük:
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
a lipideket vizsgáljuk,
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
amik változnak a kiszáradás hatására.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
Ez szintén fontos,
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
mivel az összes biológiai membrán
lipidekből épül fel.
lipidekből épül fel.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Ők tartják össze a membránt,
mivel vízben vannak.
mivel vízben vannak.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Ha elvesszük a vizet,
e membránok szétesnek.
e membránok szétesnek.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
A lipidek a gének
bekapcsoló jeleként is működnek.
bekapcsoló jeleként is működnek.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Aztán fiziológiai és biokémiai
kutatásokat végzünk,
kutatásokat végzünk,
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
hogy megpróbáljuk megérteni
a feltételezett védőanyagok működését,
a feltételezett védőanyagok működését,
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
amiket már más kutatásokban felfedeztünk.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Ezután e tudással megpróbáljuk megérteni,
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
hogyan alkalmazkodnak a növények
természetes élőhelyükön.
természetes élőhelyükön.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Mindig az volt a filozófiám,
hogy átfogóan kell megérteni
hogy átfogóan kell megérteni
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
a szárazságtűrés működését ahhoz,
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
hogy hasznos tanácsokat tudjunk adni
a biomérnökök munkájához.
a biomérnökök munkájához.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
Most biztosan azt gondolják:
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Biomérnöki munkák,
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
ez azt jelenti,
hogy génmódosított növények?"
hogy génmódosított növények?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
A válasz erre a kérdésre:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
Attól függ, hogy mit nevezünk
génmódosításnak.
génmódosításnak.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Az összes növény, amit manapság eszünk,
búza, rizs és kukorica,
búza, rizs és kukorica,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
genetikailag nagy mértékben
eltérnek az őseiktől,
eltérnek az őseiktől,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
de nem tekinthetők génmódosítottnak,
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
mivel hagyományos nemesítéssel készültek.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Ha úgy értik, hogy újraéledő
növényi géneket rakok a növényekbe,
növényi géneket rakok a növényekbe,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
akkor a válasz igen.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Korábban már próbálkoztunk
ezzel a megközelítéssel.
ezzel a megközelítéssel.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Pontosabban, néhány kollégám
a Cape Town Egyetemen,
a Cape Town Egyetemen,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
kiválóak e megközelítésben.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
Nemsokára mutatok néhány adatot erről.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
De bele akarunk kezdeni
egy nagyra törő kutatásba,
egy nagyra törő kutatásba,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
amely be akar kapcsolni
egy teljes sorozat gént,
egy teljes sorozat gént,
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
melyek minden növényben megtalálhatóak.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Csak ezek egyszerűen nem kapcsolódtak be
nagyon száraz időben.
nagyon száraz időben.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Döntsék el önök,
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
hogy ez génmódosítás-e vagy sem.
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
Mutatok néhány adatot,
az első megközelítésből.
az első megközelítésből.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
Ehhez viszont pár dolgot
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
el kell mondanom arról,
hogyan működnek a gének.
hogyan működnek a gének.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Gondolom, mindenki tudja,
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
a gének a kettős DNS-szálból épülnek fel.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
Ezek építik fel a kromoszómákat,
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
amelyek minden emberi
vagy növényi sejtben benne vannak.
vagy növényi sejtben benne vannak.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Ha legombolyítjuk a DNS-t,
akkor géneket kapunk.
akkor géneket kapunk.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
Minden génnek van egy
indító (promóter) szakasza,
indító (promóter) szakasza,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
ami csak egy be/ki kapcsoló
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
a gén kódterületén,
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
és egy záró (terminátor) szakasza,
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
amely jelzi, hogy itt a vége
a génnek és kezdődik a következő.
a génnek és kezdődik a következő.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
De a promóterek
nem egyszerű be/ki kapcsolók.
nem egyszerű be/ki kapcsolók.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Sok finomhangolást igényelnek,
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
sok dolognak kell pontosan a helyén
lennie, mielőtt a gén bekapcsolódik.
lennie, mielőtt a gén bekapcsolódik.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
A biotechnológiai kutatásban többnyire
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
gerjeszthető promótert használnak,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
aminek ismert a bekapcsolása.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Van pár érdekes génünk, amiket beteszünk
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
a növényekbe, és azt vizsgáljuk,
hogyan reagálnak rá.
hogyan reagálnak rá.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
A kutatásban, amiről beszélni akarok,
kollégáim szárazság hatására kapcsoló
promótert használnak,
promótert használnak,
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
amiket mi az újraéledő
növényekben fedeztünk fel.
növényekben fedeztünk fel.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
A legjobb ezekben a promóterekben,
hogy semmit sem kell tennünk.
hogy semmit sem kell tennünk.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
A növény maga észleli a szárazságot.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Arra használjuk őket, hogy antioxidáns
géneket vigyünk át újraéledő növényekből.
géneket vigyünk át újraéledő növényekből.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Miért antioxidáns géneket?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Minden stressz,
különösen a szárazságstressz,
különösen a szárazságstressz,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
szabad gyökök, vagy reaktív oxigén
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
képződését eredményezi,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
melyek nagyon károsak és
a növény pusztulását okozhatják.
a növény pusztulását okozhatják.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Az antioxidánsok meg tudják
gátolni ezt a a károsodást.
gátolni ezt a a károsodást.
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
Itt láthatunk néhány adatot egy Afrikában
nagyon népszerű kukoricafajtáról.
nagyon népszerű kukoricafajtáról.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
A nyíltól balra a gén nélküli
növényeket látjuk,
növényeket látjuk,
12:04
to the right --
245
712600
1256
jobbra pedig
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
az antioxidáns gént tartalmazó növényeket.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Három öntözés nélküli hét után,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
a gént tartalmazó növények
sokkal jobban néznek ki.
sokkal jobban néznek ki.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Végül összefoglalásként.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
A kutatásom kimutatta,
hogy jelentős hasonlóság van
hogy jelentős hasonlóság van
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
a magok és az újraéledő növények
szárazságtűrése között.
szárazságtűrése között.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Ezért feltettem a kérdést:
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
azonos géneket használnak?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Vagy kicsit máshogy megfogalmazva:
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
az újraéledő növények kifejlesztették
a magok kiszáradás-tűrését a leveleikben
a magok kiszáradás-tűrését a leveleikben
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
és a gyökereikben?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Ezek a mag-gének új feladatot kaptak
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
az újraéledők gyökereiben és leveleiben?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
És megválaszoltam a kérdést:
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
csoportom kutatómunkájának,
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
valamint a holland Henk Hilhorst,
az amerikai Mel Oliver
az amerikai Mel Oliver
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
és a francia Julia Buitink
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
kutatókkal történt
együttműködésünknek köszönhetően,
együttműködésünknek köszönhetően,
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
a válasz: igen.
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
Van egy sor olyan gén, amely mind a két
folyamatban részt vesz.
folyamatban részt vesz.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Ez nagyon határozottan be tudom mutatni
a kukoricán,
a kukoricán,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
ahol a kapcsolók alatti
kromoszómák jelképezik
kromoszómák jelképezik
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
az összes gént, amelyek szükségesek
a szárazságtűréshez.
a szárazságtűréshez.
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
Amikor a kukoricamag kiszárad,
a kifejlődésének a végén,
a kifejlődésének a végén,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
bekapcsolja e géneket.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Az újraéledő növények
ugyanezeket a géneket kapcsolják be,
ugyanezeket a géneket kapcsolják be,
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
amikor kiszáradnak.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Ebből adódóan, az összes haszonnövény
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
rendelkezik ezekkel a génekkel,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
csak soha nem kapcsolják be őket.
Csak a magszövetekben.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Most meg szeretnénk érteni
a környezeti és sejtes jelzőket,
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
amelyek bekapcsolják az újraéledő
növényekben ezeket a géneket,
növényekben ezeket a géneket,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
és leutánozni a folyamatot
a haszonnövényeinkben.
a haszonnövényeinkben.
És végül egy gondolat.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
Mi most megpróbáljuk nagyon gyorsan
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
megismételni azt, amit az evolúció
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
10-40 millió év alatt tett
az újraéledő növényekkel.
az újraéledő növényekkel.
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
A növényeim és én is köszönöm a figyelmet!
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
(Taps)
13:48
(Applause)
286
816680
6235
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