TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Kaip augalai gali išgyventi be vandens?
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Augant žemės populiacijai, klimato kaitos efektai tampa vis aktualesne tema, mes turėsime išmaitinti daugiau žmonių naudodami mažiau žemės. Molekulinės biologijos mokslininkė Jill Farant studijuoja fenomeną, kuris gali padėti: „prisikeliantys augalai“ – atsparūs augalai, kurie tarsi grįžta iš numirusiųjų. Ar jie galėtų atnešti vilties, kad galėsime užsiauginti maisto karštesniame, sausesniame pasaulyje?
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
Aš tikiu, jog paslaptis, kaip užauginti
ekstremaliai sausrai atsparius augalus,
ekstremaliai sausrai atsparius augalus,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
kurie užtikrintų maisto
išteklius visame pasaulyje,
išteklius visame pasaulyje,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
slypi prisikeliančiuose augaluose,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
pavaizduotuose čia, ekstremaliai
sausringoje valstijoje.
sausringoje valstijoje.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Galite manyti,
jog šie augalai yra negyvi,
jog šie augalai yra negyvi,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
bet taip nėra.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Duokite jiems vandens,
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
ir jie prisikels, sužydės, pradės
augti per 12-48 valandas.
augti per 12-48 valandas.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Taigi, kodėl aš siūlyčiau
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
auginti sausrai atsparius augalus,
kurie užtikrintų maisto aprūpinimą?
kurie užtikrintų maisto aprūpinimą?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Na, dabartinė žemės populiacija
yra apie 7 milijardai.
yra apie 7 milijardai.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
Spėjama, jog atėjus 2050 m.,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
žemėje bus nuo 9 iki 10 milijardų žmonių,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
su didžiausia šio augimo dalimi
vykstančia Afrikoje.
vykstančia Afrikoje.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
Pasaulio maisto ir žemdirbystės
organizacijos
organizacijos
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
pasiūlė, jog mum reikia
70 procentų padidėjimo
70 procentų padidėjimo
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
dabartinėje žemdirbystės praktikoje,
jog būtų
jog būtų
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
išpildyta paklausa.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Dėl to, kad augalai yra pagrindas
maisto grandinėje,
maisto grandinėje,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
didžioji dalis to turės
atkeliauti iš augalų.
atkeliauti iš augalų.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Dalis iš tų 70 procentų
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
nepaiso galimų poveikių, kuriuos
gali sukelti klimato kaita.
gali sukelti klimato kaita.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Tai paimta iš Dai studijų,
publikuotų 2011 m.,
publikuotų 2011 m.,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
kada jis atkreipė dėmesį
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
į visus potencialius klimato
kaitos poveikius
kaitos poveikius
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
ir juos išreiškė –
be kitų dalykų –
be kitų dalykų –
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
padidėjęs sausumas dėl lietaus stokos
ar nelietingumo.
ar nelietingumo.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Čia rodomose raudonose zonose
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
yra vietos, kurios neseniai
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
buvo labai sėkmingai naudojamos
žemdirbystei,
žemdirbystei,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
tačiau jau yra nebenaudojamos
dėl lietaus stokos.
dėl lietaus stokos.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Tai yra situacija, kuri,
spėjama, įvyks 2050 m.
spėjama, įvyks 2050 m.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Dalis Afrikos
ir didelė dalis pasaulio
ir didelė dalis pasaulio
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
greitai bus didelėje bėdoje.
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
Turėsime sugalvoti labai gudrius būdus,
kaip užsiauginti maisto.
kaip užsiauginti maisto.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
Ir tarp jų labiausiai norima
dalies sausrai atsparių augalų.
dalies sausrai atsparių augalų.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Kitas dalykas, atsimenant
Afriką yra,
Afriką yra,
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
kad didžioji dalis jų žemdirbystės
palaikoma lietumi.
palaikoma lietumi.
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
Užauginti sausrai atsparius augalus
nėra pats lengviausias dalykas.
nėra pats lengviausias dalykas.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
To priežastis – vanduo.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Vanduo yra būtinas gyvybei.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Visi gyvi, aktyūs organizmai,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
nuo mikrobų iki manęs ir tavęs,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
daugiausia yra sudaryti iš vandens.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Visos gyvybės reakcijos vyksta vandenyje.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
Ir maža vandens netektis
gali reikšti mirtį.
gali reikšti mirtį.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Aš ir tu esame 65 procentai vandens –
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
prarasime tą 1 procentą – mirsime
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Bet mūsų elgesys gali pakisti,
kad to išvengtume.
kad to išvengtume.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Augalai to negali.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Jie įstrigę žemėje.
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
Visų pirma, jie turi daugiau
vandens už mus,
vandens už mus,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
apie 95 procentus vandens,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
ir jie gali prarasti truputį
daugiau nei mes,
daugiau nei mes,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
nuo 10 iki maždaug 70 procentų,
priklausomai nuo rūšies,
priklausomai nuo rūšies,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
bet tik labai trumpai.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
Dauguma bandys išvengti ar atsispirti
vandens praradimui.
vandens praradimui.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Ryškiausi atsispiriančiųjų pavyzdžiai
gali būti randami sukulentuose.
gali būti randami sukulentuose.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Jie būna maži, labai patrauklūs,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
bet saugo vandenį taip stipriai,
kad turi už tai atsipirkti
kad turi už tai atsipirkti
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
itin lėtais augimo tempais.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Vandens praradimo vengimas randamas
medžiuose ir krūmuose.
medžiuose ir krūmuose.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Jie išleidžia labai ilgas šaknis,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
išgauna podirvio vandenį
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
ir visad naudojasi šiuo vandeniu,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
palaiko savo drėgmę.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Medis dešinėje vadinamas baobabu.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Jis dar vadinamas apverstu-medžiu,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
paprasčiausiai dėl to, kad proporcija
tarp šaknų ir šakų yra tokia didelė,
tarp šaknų ir šakų yra tokia didelė,
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
jog net atrodo, kad medis
pasodintas aukštyn kojomis.
pasodintas aukštyn kojomis.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Žinoma, šaknys yra reikalingos, jog
palaikytų augalui drėkinimą.
palaikytų augalui drėkinimą.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Tikriausiai pati dažniausia nepraradimo
strategija yra vienmečiuose augaluose.
strategija yra vienmečiuose augaluose.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Vienmečiai sudaro didelę dalį
mūsų augalinio maisto šaltinio.
mūsų augalinio maisto šaltinio.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Mano šalies vakarų pakrantėje
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
didelę metų dalį
nematome daug augančios žalumos.
nematome daug augančios žalumos.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Bet tik ateina pavasario lietus, matome
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
žydinčias dykumas.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
Strategija vienmečiuose tokia,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
kad jie auga tik lietingu sezonu.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
To sezono pabaigoje
jie užaugina sėklas,
jie užaugina sėklas,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
kurios yra sausos, 8-10 proc. vandens,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
bet lygiai tiek pat gyvos.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
Ir viską, kas yra tokie sausi ir
vis dar gyvi,
vis dar gyvi,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
vadiname džiūvimą toleruojančiais.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
Sausoje būsenoje
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
sėklos gali išlikti sunkiomis sąlygomis
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
ilgesnį laiko tarpsnį.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Kitą kartą atėjus lietaus sezonui,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
jos sudygsta ir auga,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
ir visas ciklas prasideda iš naujo.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Yra plačiai manoma, jog sausų sėklų
evoliucija atsakinga
evoliucija atsakinga
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
už žydinčių augalų kolonizaciją,
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
arba už gaubtasėklių žydėjimą žemėje.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Bet grįžkime prie vienmečių,
kaip mūsų pagrindinio maisto šaltinio.
kaip mūsų pagrindinio maisto šaltinio.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Kviečiai, ryžiai, kukurūzai sudaro 95
proc. visų augalinio maisto išteklių.
proc. visų augalinio maisto išteklių.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Ir tai buvo puiki strategija,
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
nes gana greitai galima užauginti
labai daug sėklų.
labai daug sėklų.
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
Sėklos yra turtingos energija,
todėl jos kaloringos,
todėl jos kaloringos,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
galime jas kaupti, kai jų netrūksta,
arba bado metu,
arba bado metu,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
bet yra blogoji pusė.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Augaliniai audiniai,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
vienmečių šaknys ir lapai,
05:06
do not have much
102
294160
1256
nepasižymi savybėmis,
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
kurios būdingos vandens praradimui,
atsparumui ar toleravimui.
atsparumui ar toleravimui.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Jiems to tiesiog nereikia.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Jie auga lietingu sezonu
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
ir jie turi sėklą, kuri padeda
išgyventi likusius metus.
išgyventi likusius metus.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
Taigi nepaisant vieningų pastangų
žemdirbystėje
žemdirbystėje
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
padaryti augalus atsparesniais
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
vandens praradimui, sausumo tolerancijai,
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
o ypač vandens praradimui,
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
nes mes turėjome modelius,
kurie padėjo suprast jų veikimą,
kurie padėjo suprast jų veikimą,
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
mes vis vien gauname tokius vaizdus.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Kukurūzų laukas Afrikoje,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
dvi savaitės be lietaus
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
ir visa tai pražuvo.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
Yra išeitis:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
prisikeliantys augalai.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Pastarieji gali prarasti 95 proc.
savo ląstelinio vandens,
savo ląstelinio vandens,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
išlikti sausais, tarsi negyvose būsenose
mėnesius ar net metus,
mėnesius ar net metus,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
o gavę vandens
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
jie sužaliuoja ir pradeda augti.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Kaip sėklos, jie yra džiūvimą
toleruojantys.
toleruojantys.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Kaip sėklos, jie gali ištverti gamtos
sunkumus.
sunkumus.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Ir tai yra gana retas fenomenas.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Yra tik 135 žydinčių augalų rūšys,
kurios gali tai padaryti.
kurios gali tai padaryti.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Parodysiu jums vaizdo įrašą,
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
kaip prisikelia šios trys skirtingos rūšys
06:12
in that order.
128
360280
1216
tokia eile.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
O apačioje
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
yra laiko ašis,
kad suprastumėt, kaip greit tai vyksta.
kad suprastumėt, kaip greit tai vyksta.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Plojimai.)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Nuostabu, ar ne?
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
Taigi aš praleidau 21 metus
bandydama suprasti, kaip tai veikia.
bandydama suprasti, kaip tai veikia.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Kaip jie išdžiūna nemirdami?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Ir aš dirbu su daugybe skirtingų
prisikeliančių augalų,
prisikeliančių augalų,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
kaip matote, drėgnose
ir sausose būsenose,
ir sausose būsenose,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
dėl tam tikrų priežasčių.
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
Viena iš jų, kad kiekvienas augalas
veikia kaip modelis
veikia kaip modelis
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
augalui, kurį noriu padaryti
sausrą toleruojančiu.
sausrą toleruojančiu.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Taigi viršuje, kairėje, pavyzdžiui,
yra žolė,
yra žolė,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
ji vadinama Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
ji turi artimą giminaitį
Eragrostis tef –
Eragrostis tef –
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
daugeliui jūsų jis žinomas
kaip posmilgės –
kaip posmilgės –
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
tai pagrindinis maistas Etiopijoje,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
jis yra be gliuteno,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
ir tai yra kažkas, ką norime paversti
sausrą toleruojančiu.
sausrą toleruojančiu.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
Kita priežastis žiūrėti į
daugybę kitų augalų
daugybę kitų augalų
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
yra, kad, bent iš pradžių,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
norėjau sužinoti:
ar jie atlieka tą patį dalyką?
ar jie atlieka tą patį dalyką?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
Ar naudojasi tais pačiais būdais,
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
kad galėtų prarasti visą
savo vandenį ir nemirtų?
savo vandenį ir nemirtų?
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
Aš ėmiausi vadinamojo
sisteminės biologijos metodo,
sisteminės biologijos metodo,
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
kad turėtume visapusį supratimą
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
apie atsparumą džiūvimui,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
kur mes žiūrime į viską,
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
nuo molekulės iki viso augalo,
ekofiziologinio lygio.
ekofiziologinio lygio.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Pavyzdžiui, mes žiūrime į
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
augalų anatomijos pokyčius,
kai jie išdžiuvo
kai jie išdžiuvo
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
ir jų ultrastruktūrą.
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
Mes žiūrime į transkriptomą,
tai yra pavadinimas technologijų,
tai yra pavadinimas technologijų,
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
kuriose mes žiūrim į genus,
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
kurie yra įjungti arba ne,
reaguojant į džiūvimą.
reaguojant į džiūvimą.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Daugelis genų koduos baltymus,
todėl žiūrime į proteomą.
todėl žiūrime į proteomą.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Kokie baltymai yra gaminami
reaguojant į džiūvimą?
reaguojant į džiūvimą?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Kai kurie baltymai koduoja fermentus,
kurie sudaro metabolitus,
kurie sudaro metabolitus,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
todėl žiūrime į metabolomą.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Tai yra svarbu, nes augalai
yra įstrigę žemėje.
yra įstrigę žemėje.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Jie naudojasi, ką aš vadinu,
gerai suderintu chemikalų arsenalu,
gerai suderintu chemikalų arsenalu,
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
kad apsisaugotų nuo aplinkos sunkumų.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Taigi svarbu, kad žiūrėtume į
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
cheminius pokyčius augalui džiūnant.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
Ir paskutiniame tyrime, atliekamame
molekulių lygyje,
molekulių lygyje,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
mes žiūrime į lipidomą –
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
lipidų pokyčius, vykstančius džiūnant.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
Tai irgi yra svarbu,
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
nes visos biologinės membranos
yra sudarytos iš lipidų.
yra sudarytos iš lipidų.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Jie veikia kaip membranos,
nes jie yra vandenyje.
nes jie yra vandenyje.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Atimk vandenį, tos membranos
sugriūna.
sugriūna.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Lipidai irgi veikia kaip signalai,
kad įjungtų genus.
kad įjungtų genus.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Tada mes naudojame fiziologines
ir biochemines studijas
ir biochemines studijas
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
bandydami suprasti
spėjamų apsaugotojų funkciją,
spėjamų apsaugotojų funkciją,
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
kurią atradome kituose
mūsų tyrimuose.
mūsų tyrimuose.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Ir naudoti visa tai bandant
suprasti,
suprasti,
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
kaip augalas geba susidoroti
su natūralia aplinka.
su natūralia aplinka.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Aš visados maniau, jog
man reikia išsamaus džiūvimo
man reikia išsamaus džiūvimo
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
tolerancijos mechanizmo supratimo,
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
kad galėčiau sukurti sėkmingą pasiūlymą
biotiniam pritaikymui.
biotiniam pritaikymui.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
Daugelis iš jūsų dabar galvoja,
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
„biotinis pritaikymas, ar
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
tai reiškia, kad ji gamins genetiškai
modifikuotus augalus?“
modifikuotus augalus?“
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
Atsakymas į šį klausimą yra:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
priklauso nuo „genetiškai modifikuotas“
apibrėžimo.
apibrėžimo.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Visi augalai, kurios valgome,
kviečiai, žolės, kukurūzai
kviečiai, žolės, kukurūzai
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
yra stipriai genetiškai modifikuoti
iš savo protėvių,
iš savo protėvių,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
bet mes jų nelaikom GM,
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
nes jie yra gaminami paprastuoju
veisimu.
veisimu.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Ar aš ketinu įdėti prisikėlimo genus
į augalus?
į augalus?
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
Atsakymas yra taip.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Per visą savo laiką
bandėme ir šį metodą.
bandėme ir šį metodą.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Tiksliau, kai kurie mano
kolegos iš Keiptauno universiteto,
kolegos iš Keiptauno universiteto,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thompson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
vadovavo atliekant tą metodą.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
Ir greit jum parodysiu duomenų.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Bet greitai mes pradėsime naują
labai ambicingą metodą,
labai ambicingą metodą,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
kuriame mes tikimės įjungti
visus genų rinkinius,
visus genų rinkinius,
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
kurie jau ir taip yra kiekviename
augale.
augale.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Jie tiesiog niekada neįjungti esant
žiaurioms sausros sąlygoms.
žiaurioms sausros sąlygoms.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Palieku jums nuspręsti,
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
ar jie visgi vadintini GM ar ne.
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
Duosiu jums dalį duomenų
iš mūsų pirmojo metodo.
iš mūsų pirmojo metodo.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
Ir kad juos suprastumėte,
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
turiu paaiškinti šiek tiek, kaip
veikia genai.
veikia genai.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Taigi visi jūs turbūt žinote,
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
kad genai yra sudaryti iš DNR.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
Jie susisukę tankiai į chromosomas,
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
kurios yra kiekvienoje ląstelėje,
mūsų ir augalo ląstelėse.
mūsų ir augalo ląstelėse.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Jei išvyniosime DNR, gausime genus.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
Ir kiekvienas genas turi propaguotoją,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
kuris tiesiog yra įjungtas-išjungtas
mygtukas,
mygtukas,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
genų kodavimo zoną
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
ir tada terminatorių,
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
kuris pasako, kad tai yra geno pabaiga,
kitas genas prasideda čia.
kitas genas prasideda čia.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Propaguotojai nėra paprasti
įjungtas-išjungas mygtukai.
įjungtas-išjungas mygtukai.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Jie dažnai reikalauja daug
tikslaus derinimo,
tikslaus derinimo,
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
daug reikalingų dalykų, prieš
įjungiant genui.
įjungiant genui.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Taigi kas tipiškai atliekama
biotechnologijų studijose,
biotechnologijų studijose,
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
mes naudojame indukuojamą
propaguotoją,
propaguotoją,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
mes žinome kaip jį įjungti.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Mes sukabiname juos į
dominančius genus
dominančius genus
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
ir įdedame į augalus, stebime,
koks yra atsakas.
koks yra atsakas.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
Tyrime, apie kurį jums pasakosiu,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
kolegos naudojo sausrą
indukuojančius propaguotojus,
indukuojančius propaguotojus,
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
kuriuos mes radome
prisikeliančiuose augaluose.
prisikeliančiuose augaluose.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
Geroji šio propaguotojo dalis,
kad mums nereikia daryti nieko.
kad mums nereikia daryti nieko.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
Augalas pats jaučia sausrą.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Ir mes naudojom tai, kad ištrauktume
antioksidantinius genus iš augalo.
antioksidantinius genus iš augalo.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Kodėl antioksidantiniai genai?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Na, visi sunkumai,
ypač sausros sunkumai,
ypač sausros sunkumai,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
sukelia laisvų radikalų kūrimąsi,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
arba reaktingas deguonies atmainas,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
kurios stipriai žaloja augalą,
ir dėl to jis gali mirti.
ir dėl to jis gali mirti.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Antioksidantai sustabdo tą žalą.
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
Štai truputis duomenų iš kukurūzų
atmainos, kuri itin populiari Afrikoje.
atmainos, kuri itin populiari Afrikoje.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
Rodyklės kairėje yra augalai
be genų,
be genų,
12:04
to the right --
245
712600
1256
dešinėje –
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
augalai su antioksidantiniais genais.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Po trijų savaičių be vandens
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
tie su genais išliko daug
geriau, nei tie be genų.
geriau, nei tie be genų.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Dabar paskutinis metodas.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
Mano paieškos parodė, jog
yra aiškių mechanizmų
yra aiškių mechanizmų
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
panašumų tarp džiūvimo tolerancijos
sėklose ir prisikeliančių augalų.
sėklose ir prisikeliančių augalų.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Taigi keliu klausimą,
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
ar jie naudoja tą patį geną?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Arba šiek tiek perfrazuotai,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
ar prisikeliantys augalai naudoja genus,
kilusius iš sėklų džiūvimo tolerancijos,
kilusius iš sėklų džiūvimo tolerancijos,
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
savo lapuose ir šaknyse?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Ar jie skyrė naują darbą sėklų genams
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
prisikeliančių augalų lapuose ir šaknyse?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
Aš atsakau,
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
kaip pasekmė mano grupės plačių tyrimų
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
ir bendradarbiavimu su Henko
Hihhorsto grupe Nyderlanduose,
Hihhorsto grupe Nyderlanduose,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Mel Oliver Jungtinėse Karalystėje
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
ir Julia Buitnik Prancūzijoje.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
Atsakymas yra taip,
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
yra ryški grupė genų, kuri
atsakinga už abu.
atsakinga už abu.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Ir pailiustruosiu tai labai
grubiai kukurūzams,
grubiai kukurūzams,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
kur chromosomos žemiau
išjungimo mygtuko
išjungimo mygtuko
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
atstovauja visus genus, kurie reikalingi
džiūvimo tolerancijai.
džiūvimo tolerancijai.
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
Taigi, kai kukurūzų sėklos išdžiuvo
jų vystymosi pabaigoje,
jų vystymosi pabaigoje,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
jie įjungė šiuos genus.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Prisikeliantys augalai
įjungia tuos pačius genus,
įjungia tuos pačius genus,
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
kai jie išdžiūna.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Visi modernūs javai dėl to
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
turi šiuos genus savo
lapuose ir šaknyse,
lapuose ir šaknyse,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
tik jie niekada jų neįjungia.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Jie juos įjungia tik sėklų audiniuose.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
Ką mes bandome padaryti dabar,
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
yra suprasti aplinkos ir
ląstelinius signalus,
ląstelinius signalus,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
kurie įjungia tuos genus
prisikeliančiuose augaluose,
prisikeliančiuose augaluose,
kad atkurtų procesus augaluose.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Ir paskutinė mintis.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
Ką mes bandome padaryti labai sparčiai,
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
yra atkartoti, ką gamta padarė per
evoliuciją prisikeliančiuose augaluose
evoliuciją prisikeliančiuose augaluose
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
prieš 10-40 milijonų metų.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Mano augalai ir aš dėkoju
už jūsų dėmesį.
už jūsų dėmesį.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Plojimai.)
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