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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
ジル・ファラント: 干ばつに耐えられる農作物の作り方
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世界人口が増加し、気候変動の影響が顕著になるに従い、限られた農耕地で十分な作物を、生産しなくてはならない日が来るでしょう。分子生物学者のジル・ファラントは、死から蘇るかのような超耐性を持つ、珍しい “復活植物” を研究しています。復活植物は、これから増々暑く乾燥して行く地球の未来に、十分な農作物を約束してくれるでしょうか。
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
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00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
世界の安定した食料確保を
これから約束してくれる
これから約束してくれる
干ばつに非常に強い作物を
生産する鍵は
生産する鍵は
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
復活植物にあると私は信じています
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
この写真は 極限の乾燥地帯にある植物です
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
これらは枯死してしまっている様ですが
00:29
but they're not.
5
17080
1296
そうではありません
00:30
Give them water,
6
18400
1456
水を与えると
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
12〜48時間で復活し
青々と成長し始めます
青々と成長し始めます
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
この提案の理由 —
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
食料確保に干ばつ耐性のある作物を
提案する理由は 何でしょう？
提案する理由は 何でしょう？
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
今や世界人口は 約70億人です
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
2050年までには
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
90〜100億人になり
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
その多くはアフリカに集中すると
推定されています
推定されています
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
世界中の食料農業機関は
その需要を満たす為には
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
農業生産量を70%増産する必要があると
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
提言しています
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
植物が 食物連鎖の最底辺に
あるのを見て分かるように
あるのを見て分かるように
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
私たちの食物の大半は
植物ですから当然です
植物ですから当然です
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
先程の70%には
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
気候変動の影響は
考慮に入れてありません
考慮に入れてありません
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
これは2011年に掲載された
アイグオ・ダイの研究からの引用です
アイグオ・ダイの研究からの引用です
気候変動から起こりうる
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
全ての影響を考慮した
さまざまな結果の中で
さまざまな結果の中で
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
雨が降らない あるいは降雨日数が足りず―
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
乾燥化する場所として示されています
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
赤で示されている地域は
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
最近まで
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
農耕地として利用されていましたが
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
雨量不足から それが出来なくなりました
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
これは2050年を予測したものです
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
アフリカが というより世界の大半が
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
危機を迎えるでしょう
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
何らかの効果的な食料生産方法を
考えなくてはなりません
考えなくてはなりません
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
その中でも好適なのが
干ばつ耐性のある植物です
干ばつ耐性のある植物です
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
アフリカで忘れてならないのは
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
殆どの地域の農業は
降水に頼っていることです
降水に頼っていることです
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
干ばつ耐性のある作物を作出する事は
簡単なことではありません
簡単なことではありません
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
その理由は水です
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
水は地球の生物には欠かせません
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
常に代謝を繰り返している全ての生物 —
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
微生物からヒトに至るまで
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
生命体の主な構成物質は水です
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
水で生命は息づき
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
少しでも水が無くなると
死に至る生命体もあります
死に至る生命体もあります
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
ヒトは 水分含有率は65%で
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
その１%を失うと死に至ります
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
私たちは それを
行動により 回避出来ますが
行動により 回避出来ますが
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
植物は それが出来ません
地面に根を張ったままです
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
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
植物は 水分含有率が約95%と
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
ヒトよりも高く
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
種にもよりますが
ヒトよりも多くの水分—
ヒトよりも多くの水分—
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
10〜70%程を失っても
生き延びることが出来ます
生き延びることが出来ます
あくまでも短期間だけですが
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
殆どの植物は 水分の損失に抵抗し
回避しようとします
回避しようとします
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
その極端な例は多肉植物に見られます
多肉植物は小さく美しいものが多いのですが
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
水分保持の為には犠牲も伴い
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
成長が非常にゆっくりになります
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
水の消失を回避する例は
木や低木で見られます
木や低木で見られます
根を地中に伸ばし
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
地下深くから摂取した水分を
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
常時 体中に送り込み
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
水分補給しています
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
右はバオバブという植物で
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
“上下逆さまの木”と呼ばれ
根と幹のプロポーションが
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
まるで上下逆さにしたかの様です
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
もちろん 根は植物が
吸水するのに必要なものです
吸水するのに必要なものです
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
水分消失を避けるためのよくある
「植物の知恵」は一年草で見られます
「植物の知恵」は一年草で見られます
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
一年草は 私たちの植物性食物の
多くを占めています
多くを占めています
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
米国の西海岸沿いでは
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
年間それ程の植物は
生育していないようでも
生育していないようでも
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
春に雨が降ると
このように砂漠にも花が咲きます
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
一年草植物の知恵とは―
雨季だけに成長するということです
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
雨季の終わりには
種子をつくります
種子をつくります
種子の水分含有率は8〜10%で
乾燥した状態ですが
乾燥した状態ですが
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
生命力一杯です
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
乾燥し それでも命ある物は
乾燥耐性があるといいます
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
種子は乾燥状態のまま
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
過酷な環境の中
長い間じっとしているしかありません
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
次の雨季が来たときに
種子は発芽し
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
命のサイクルを再開します
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
乾燥耐性をもつ種子の進化により
花をつける顕花植物が繁殖し
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
陸地に拡がるようになったと
考えられています
考えられています
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
では 私たちの主な食物源である
一年草に戻りましょう
一年草に戻りましょう
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
植物性食物の95%を占めている
小麦､米､トウモロコシが
小麦､米､トウモロコシが
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
非常に都合がいいのは
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
短期間に種子を 大量に生産できるからです
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
種子には カロリーが 凝縮されているので
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
豊作の時に干ばつに備え
蓄えて置けます
蓄えて置けます
しかし ある問題があります
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
栄養組織である
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
一年草の根や葉は
05:06
do not have much
102
294160
1256
乾燥に対する特性 —
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
耐性､ 回避性､ 抵抗性を
持っていないのです
持っていないのです
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
その必要性がないのは
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
雨季に生育し
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
その年を生き抜くための
種子を得てきたからです
種子を得てきたからです
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
農業における協調努力で
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
その３つの特性が向上した
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
農作物を作ろうとしても —
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
特に抵抗性と回避性の働きが
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
我々のモデルで良く分るのですが —
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
まだ こんな感じです
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
アフリカのトウモロコシです
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
２週間 雨が降らず
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
枯死しています
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
この解決策は
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
復活植物にあります
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
復活植物は95%の水分を
失うことにも耐えられ
失うことにも耐えられ
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
何ヶ月も何年もの間
乾燥し枯死したような状態で生き続けます
乾燥し枯死したような状態で生き続けます
05:49
and give them water,
120
337000
1736
そして 水を与えると
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
青々とし また成長し始めるのです
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
種子のように乾燥耐性があり
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
過酷な環境にも耐えられます
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
この様な稀な特質を持つ被子植物は
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
世界に135種しかありません
そのビデオをお見せします
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
３種の復活植物が蘇る過程です
06:12
in that order.
128
360280
1216
左から順を追って行きます
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
下の時間軸で
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
どんなに早く復活するかが分かります
06:56
(Applause)
131
404160
2040
（拍手）
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
驚きですよね？
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
私は この復活植物のメカニズムを
21年間研究してきました
21年間研究してきました
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
どのように復活植物は死なずに
乾燥するのでしょう？
乾燥するのでしょう？
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
私はいくつかの理由で
ここにあるような
ここにあるような
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
様々な異なる種類、状態の
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
復活植物を研究しています
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
その理由の一つは
これらの植物どれもが
これらの植物どれもが
干ばつ耐性を持つ作物の
モデルとして役立つからです
モデルとして役立つからです
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
例えば ずっと左上にある
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
エラグロスティスニンデンシス
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
この近縁のエラグロスティステフという
皆さんもご存知のテフとして知られている
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
無グルテンの
エチオピアの主食です
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
これに干ばつ耐性を
付与したいと我々は考えています
付与したいと我々は考えています
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
こんな植物を色々探している他の理由は —
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
少なくとも最初は
種子と乾燥耐性のある植物は
同じ働きをしているのか
同じ働きをしているのか
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
両方とも同じような機構で
水分損失後も生命を保っているのか
調べたかったからです
調べたかったからです
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
そこで乾燥耐性を包括的に理解するため
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
いわゆる
システム生物学のアプローチを使いました
システム生物学のアプローチを使いました
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
いわゆる
システム生物学のアプローチを使いました
システム生物学のアプローチを使いました
つまり 分子レベルから
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
植物全体の
生態生理学的レベルまで見て行きます
生態生理学的レベルまで見て行きます
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
例えば
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
乾燥する過程での
植物解剖学的変化や
植物解剖学的変化や
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
超微細構造を調べます
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
専門用語で言うトランスクリプトーム解析で
乾燥に反応して
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
活性化または抑制される遺伝子を調べます
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
次に殆どの遺伝子はタンパク質を
コードするのでプロテオーム解析で
コードするのでプロテオーム解析で
どんなタンパク質が
乾燥過程で出来るのか調べます
乾燥過程で出来るのか調べます
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
代謝産物を作る酵素を
コードするタンパク質もあるので
コードするタンパク質もあるので
次にするメタボローム解析は
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
土から離れられない植物にとって重要です
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
私が「高度に調節された化学兵器」
と呼ぶ機構を使い
と呼ぶ機構を使い
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
植物は 全ての環境ストレスから
身を守っているので
身を守っているので
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
乾燥過程で起きる
植物内の化学変化を調べる事は重要です
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
分子レベルでする最後の段階では
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
リピドームの変化 —
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
乾燥に反応して起きる脂質の変化を調べます
これもまた重要なのは
08:46
And that's also important
175
514559
1257
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
生物の膜組織は脂質で
出来ているからです
出来ているからです
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
膜組織として脂質があるのは
水の中だからであり
水の中だからであり
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
その水を取り除けば
膜組織は崩れてしまいます
膜組織は崩れてしまいます
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
脂質は 遺伝子をオンにする
シグナルとしても働きます
シグナルとしても働きます
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
最後に
生理学・生化学的研究を行って
生理学・生化学的研究を行って
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
我々の他の研究で発見して
保護剤と推定した物質の
保護剤と推定した物質の
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
機能を調べます
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
これら全ての結果から
植物が自然環境に
植物が自然環境に
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
どう対処をしているか
理解することが出来ます
理解することが出来ます
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
この様に乾燥耐性機構を
包括的に理解すべきだと
包括的に理解すべきだと
私が常に考えているのは
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
応用生命科学に
有意義な提案をするためです
有意義な提案をするためです
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
と言うと
こう思う方もいらっしゃるでしょう
こう思う方もいらっしゃるでしょう
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
「応用生命科学？
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
彼女は遺伝子組み換え作物を
作る積もりなのだろうか？」と
作る積もりなのだろうか？」と
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
その答えは
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
遺伝子組み換えを
どう定義するかによります
どう定義するかによります
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
私たちが食するすべての穀物
小麦､米､トウモロコシ等は
小麦､米､トウモロコシ等は
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
原始の姿からすると
高度に遺伝子操作されています
高度に遺伝子操作されています
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
それが遺伝子組換えだと
見なされないのは
見なされないのは
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
従来の育種法によって
行われて来たからです
行われて来たからです
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
では 「復活植物の遺伝子を作物に？」
と尋ねられれば
と尋ねられれば
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
その答えはイエスです
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
早速 我々はそれを試して見ました
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
正確には UCTの共同研究者
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
ジェニファー・トムソン
スハイル・ラフディーンが
スハイル・ラフディーンが
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
このアプローチの指揮を執りました
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
データをこれからお見せします
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
我々が今から取り掛かろうとしている
非常に野心的な方法は
非常に野心的な方法は
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
作物全てに既に備わっている全遺伝子群を
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
オンにするのが目標です
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
これまで極度の干ばつ状態で
発現したことがなかっただけです
発現したことがなかっただけです
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
これが 遺伝子組換えかどうかは
皆さんのお考えにお任せします
皆さんのお考えにお任せします
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
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
最初の手法から得たデータを
幾つかお見せしますが
幾つかお見せしますが
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
その前に
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
遺伝子がどのように働くのか
少し説明します
少し説明します
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
皆さんもご存知でしょうが
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
遺伝子は ２本鎖DNAの中にあり
そのDNAが 中にしっかりと巻かれた染色体が
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
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
ヒトにも植物にも
全ての細胞にあります
全ての細胞にあります
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
DNAを引き延ばしてみると 遺伝子があり
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
その１つ１つにプロモーターという
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
遺伝子を制御する
遺伝子コーディング領域があり
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
端にはターミネーターという
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
転写の終結を示し そこから
次の遺伝子へ移る末端があります
次の遺伝子へ移る末端があります
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
プロモーターは 遺伝子を制御する
スイッチというだけではなく
スイッチというだけではなく
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
遺伝子発現の前にかなりの微調節や
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
様々な正しい転写因子を必要とします
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
バイオ技術における研究では
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
一般に誘導性プロモーターを使い
遺伝子を発現させます
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
我々は それを標的の遺伝子と共役させ
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
植物に導入し植物が
どう反応するか見ます
どう反応するか見ます
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
これからお話しする研究では
私の共同研究者は
我々が復活植物に発見した
我々が復活植物に発見した
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
乾燥誘導性プロモーターを使いました
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
このプロモーターの便利なところは
我々が何もしなくとも
我々が何もしなくとも
植物は干ばつを感じ取るのです
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
それを使い復活植物から
抗酸化遺伝子を単離しました
抗酸化遺伝子を単離しました
抗酸化遺伝子が大切なのは
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
全てのストレス
特に乾燥ストレスで
特に乾燥ストレスで
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
遊離基 ー
非常に有害な活性酸素種が生成され
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
作物を駄目にしてしまう可能性があり
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
抗酸化物質はそのダメージを防ぐからです
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
これはアフリカで広く作られている
トウモロコシの品種から得たデータです
トウモロコシの品種から得たデータです
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
矢印の左は 抗酸化遺伝子の無い植物で
12:04
to the right --
245
712600
1256
右は
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
抗酸化遺伝子があります
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
３週間水を与えなくとも
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
抗酸化遺伝子のある方は
はるかに元気です
はるかに元気です
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
最終的に
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
我々の研究で
種子と復活植物の乾燥耐性機構が
種子と復活植物の乾燥耐性機構が
非常に良く似ている事が分かりました
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
両者は同じ遺伝子を
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
使っているのでしょうか？
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
少し表現を変え
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
復活植物は種子にある
乾燥耐性が進化した遺伝子を
乾燥耐性が進化した遺伝子を
根や葉に使っているのか？
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
種子の遺伝子が復活植物の根や葉にも
働いているのでしょうか？
働いているのでしょうか？
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
それにお答えします
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
我々グループの研究と
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
オランダのヘンク・ヒルホースト
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
USのメル・オリバー
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
仏のジュリア・バティンク等との
最近の共同研究から
最近の共同研究から
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
その答えはイエスです
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
両方に関わる
核となる遺伝子があるのです
核となる遺伝子があるのです
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
これをトウモロコシで
簡単に説明します
簡単に説明します
抑制スイッチの下にある
トウモロコシの染色体は
トウモロコシの染色体は
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
乾燥耐性に必要な
全ての遺伝子を含んでいます
全ての遺伝子を含んでいます
トウモロコシの種子が
成熟し乾燥してしまうと
成熟し乾燥してしまうと
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
この遺伝子が発現します
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
復活植物は
その同じ遺伝子のスイッチを
その同じ遺伝子のスイッチを
乾燥してしまった時入れます
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
つまり現代の全ての作物は
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
根や葉にも
この遺伝子があるのですが
この遺伝子があるのですが
そのスイッチが入った事がないだけで
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
種子の組織にしか起動させていないのです
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
今 我々は
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
そんな遺伝子にスイッチを入れる
復活植物の細胞や環境のシグナルを理解し
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
農作物で再現しようと試みています
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
最後に一言
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
我々は
自然が復活植物の進化の過程において
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
１から４千万年間掛けて成した事を
猛スピードで再現しているのです
猛スピードで再現しているのです
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
ありがとうございました
13:48
(Applause)
286
816680
6235
（拍手）
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