ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.

Why you should listen

A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.

Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.

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Jill Farrant | Speaker | TED.com
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Jill Farrant: How we can make crops survive without water

吉尔·法兰特: 如何让植物在无水状态下存活

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随着世界人口的增长和愈加明显的环境改变我们必须用更少的土地养育更多的人。分子生物学家吉尔·法兰特通过研究一种稀有的现象“复苏植物”希望对此有所帮助。复苏植物就是具有超强抵抗干旱能力似乎可以死而复生的植物。它们会带来将来在更加燥热干旱的土地上种植粮食的希望么?
- Professor of molecular and cell biology
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秘密 to producing生产
extremely非常 drought-tolerant耐旱 crops作物,
0
840
4216
我认为培育十分耐旱的农作物
00:17
which哪一个 should go some way
to providing提供 food餐饮 security安全 in the world世界,
1
5080
3216
某种程度上可以保障世界粮食安全
00:20
lies in resurrection复活 plants植物,
2
8320
2696
而其中的秘诀在于这张
00:23
pictured合照 here, in an extremely非常
droughteddroughted state.
3
11040
3136
拍摄于一个非常干旱的州的
图片中的复苏植物。
00:26
You might威力 think
that these plants植物 look dead,
4
14200
2856
你也许认为这些植物看起来已经死了
00:29
but they're not.
5
17080
1296
但其实它们没死。
00:30
Give them water,
6
18400
1456
如果给它们水
00:31
and they will resurrect复活, green绿色 up,
start开始 growing生长, in 12 to 48 hours小时.
7
19880
5440
它们将会在12-48小时后
复活,变绿,开始生长。
00:38
Now, why would I suggest建议
8
26320
1296
现在,为什么我提议
00:39
that producing生产 drought-tolerant耐旱 crops作物
will go towards providing提供 food餐饮 security安全?
9
27640
4440
培育耐旱的农作物
可以保障粮食安全呢?
00:45
Well, the current当前 world世界 population人口
is around 7 billion十亿.
10
33040
3896
当今世界人口大约为70亿
00:48
And it's estimated预计 that by 2050,
11
36960
2496
预计到2050年,
00:51
we'll be between之间 9 and 10 billion十亿 people,
12
39480
2696
人口将增长至90-100亿,
00:54
with the bulk of this growth发展
happening事件 in Africa非洲.
13
42200
2880
这其中大部分的人口增长在非洲。
00:57
The food餐饮 and agricultural农业的
organizations组织 of the world世界
14
45880
2456
世界粮农组织
01:00
have suggested建议 that we need
a 70 percent百分 increase增加
15
48360
3136
建议我们在现有基础上
需要将农业产量
01:03
in current当前 agricultural农业的 practice实践
16
51520
2176
提高70%
01:05
to meet遇到 that demand需求.
17
53720
1240
来满足那时的需求。
01:07
Given特定 that plants植物
are at the base基础 of the food餐饮 chain,
18
55720
2696
因为植物是食物链的基础,
01:10
most of that's going
to have to come from plants植物.
19
58440
2320
所以增加的产量大部分需要来自植物。
01:13
That percentage百分比 of 70 percent百分
20
61360
2696
但是70%的增量
01:16
does not take into consideration考虑
the potential潜在 effects效果 of climate气候 change更改.
21
64080
4216
并没有考虑
气候变化所带来的潜在影响。
01:20
This is taken采取 from a study研究 by Dai
published发表 in 2011,
22
68320
4240
这是戴在2011年
发表的研究报告,
01:25
where he took into consideration考虑
23
73240
1936
里面他考虑了
01:27
all the potential潜在 effects效果
of climate气候 change更改
24
75200
2376
气候变化带来的所有可能的影响
01:29
and expressed表达 them --
amongst其中包括 other things --
25
77600
2136
然后把它们展现出来
其中就有
01:31
increased增加 aridity干旱 due应有 to lack缺乏 of rain
or infrequent罕见的 rain.
26
79760
4616
由降水缺乏或频率低
所导致的干旱区域增加。
01:36
The areas in red shown显示 here,
27
84400
1776
展示在这里的红色区域
01:38
are areas that until直到 recently最近
28
86200
2056
是到目前为止
01:40
have been very successfully顺利
used for agriculture农业,
29
88280
3176
农业非常发达
01:43
but cannot不能 anymore
because of lack缺乏 of rainfall雨量.
30
91480
2400
但因为缺少降水
将来不能耕种的地区。
01:46
This is the situation情况
that's predicted预料到的 to happen发生 in 2050.
31
94640
2920
这是预计将在
2050年发生的状况。
01:50
Much of Africa非洲,
in fact事实, much of the world世界,
32
98840
2176
非洲的大部分地区
实际上,全球的大部分地区
01:53
is going to be in trouble麻烦.
33
101040
1896
将会陷入困境。
01:54
We're going to have to think of some
very smart聪明 ways方法 of producing生产 food餐饮.
34
102960
3656
我们将不得不想出一些
非常巧妙的方法来生产食物。
01:58
And preferably优选 among其中 them,
some drought-tolerant耐旱 crops作物.
35
106640
3296
在其中比较合适的方法是
培育一些耐旱的作物
02:01
The other thing
to remember记得 about Africa非洲 is
36
109960
2056
关于非洲,
我们需要记住的另一件事是
02:04
that most of their agriculture农业 is rainfed旱作.
37
112040
2800
他们的大部分农业主要靠雨水灌溉。
02:08
Now, making制造 drought-tolerant耐旱 crops作物
is not the easiest最简单的 thing in the world世界.
38
116080
3456
现在,培育抗旱作物并非易事。
02:11
And the reason原因 for this is water.
39
119560
2416
其中的原因在于水。
02:14
Water is essential必要 to life on this planet行星.
40
122000
3136
在这个星球上,
水是对于生命是必不可少的。
02:17
All living活的, actively积极地
metabolizing代谢 organisms生物,
41
125160
4135
所有活着的、代谢旺盛的有机体,
02:21
from microbes微生物 to you and I,
42
129320
2056
从微生物到你我,
02:23
are comprised predominately主要 of water.
43
131400
2336
主要由水构成。
02:25
All life reactions反应 happen发生 in water.
44
133760
2536
所有维持生命所需的反应发生在水中。
02:28
And loss失利 of a small amount
of water results结果 in death死亡.
45
136320
3016
即使丧失少量的水也会导致死亡。
02:31
You and I are 65 percent百分 water --
46
139360
2056
人体65%由水构成
02:33
we lose失去 one percent百分 of that, we die.
47
141440
1720
如果我们其中
丧失1%的水,我们就会死。
02:35
But we can make behavioral行为的
changes变化 to avoid避免 that.
48
143840
2720
但是我们可以通过行为的改变
来避免那种情况发生。
02:39
Plants植物 can't.
49
147920
1576
植物却不能。
02:41
They're stuck卡住 in the ground地面.
50
149520
1616
它们生长在地上。
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
51
151160
3376
所以首先他们比我们含水量更多
02:46
about 95 percent百分 water,
52
154560
1256
大概95%是水分
02:47
and they can lose失去
a little bit more than us,
53
155840
2096
它们也可以比我们多失去一些水
02:49
like 10 to about 70 percent百分,
depending根据 on the species种类,
54
157960
2960
不同物种可以短时间内
损失10%到70%
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
的水分。
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid避免 water loss失利.
56
164680
4176
大多数物种都会
抵制或尽量避免失水。
03:00
So extreme极端 examples例子 of resistors电阻
can be found发现 in succulents多肉植物.
57
168880
3936
举一个抗失水者的极端例子:肉质植物
03:04
They tend趋向 to be small, very attractive有吸引力,
58
172840
2816
它们一般很小很漂亮
03:07
but they hold保持 onto their water
at such这样 great cost成本
59
175680
2736
但是它们为了保持水分不得不
03:10
that they grow增长 extremely非常 slowly慢慢地.
60
178440
2000
生长的十分缓慢。
03:13
Examples例子 of avoidance躲避 of water loss失利
are found发现 in trees树木 and shrubs灌木.
61
181440
4576
避免失水的主要例子都是乔灌木
03:18
They send发送 down very deep roots,
62
186040
1576
它们的根须深入地下
03:19
mine subterranean地下 water supplies耗材
63
187640
1696
直至地下水资源
03:21
and just keep flushing冲洗
it through通过 them at all times,
64
189360
2456
不停地吸取大量的地下水
03:23
keeping保持 themselves他们自己 hydrated水合.
65
191840
1856
来保持水分。
03:25
The one on the right is called a baobab猴面包树.
66
193720
1976
右边的植物叫做猴面包树。
03:27
It's also called the upside-down上下翻转 tree,
67
195720
2056
它也被人成为倒置的树
03:29
simply只是 because the proportion比例
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
因为根部与地上部分
的比例实在是太夸张
03:33
that it looks容貌 like the tree
has been planted种植的 upside上边 down.
69
201600
2696
以至于这棵树像是倒置的一样。
03:36
And of course课程 the roots are required需要
for hydration水化 of that plant.
70
204320
3240
当然了为了保持水分
这样的根部是必须的。
03:40
And probably大概 the most common共同 strategy战略
of avoidance躲避 is found发现 in annuals一年生植物.
71
208760
4520
也许一年生植物是
最常使用避免失水策略的植物了
03:45
Annuals年鉴 make up the bulk
of our plant food餐饮 supplies耗材.
72
213840
3176
一年生植物在我的国家的西海岸
03:49
Up the west西 coast of my country国家,
73
217040
1696
是我们主要种植的食物来源
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation植被 growth发展.
74
218760
3536
一年中的绝大部分时间
我们看不到这些蔬菜的生长
03:54
But come the spring弹簧 rains降雨, you get this:
75
222320
2656
但当春天雨季来临,你可以看到
03:57
flowering开花 of the desert沙漠.
76
225000
1240
沙漠之中花开遍地。
03:59
The strategy战略 in annuals一年生植物,
77
227000
1856
一年生植物的策略
04:00
is to grow增长 only in the rainy多雨的 season季节.
78
228880
2360
就是只在雨季生长。
04:03
At the end结束 of that season季节
they produce生产 a seed种子,
79
231960
2296
在雨季结束的时候
它们产生种子
04:06
which哪一个 is dry, eight to 10 percent百分 water,
80
234280
2816
种子很干燥,
只含有8%到10%的水
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
但却生机勃勃。
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
82
238800
2896
这样在干燥环境下仍保持活性的性质
04:13
we call desiccation-tolerant干燥容错.
83
241720
1480
叫做干燥耐受。
04:15
In the desiccated脱水 state,
84
243840
1416
在干燥的国家
04:17
what seeds种子 can do
is lie谎言 in extremes极端 of environment环境
85
245280
2656
种子在如此极端环境下
04:19
for prolonged经久 periods of time.
86
247960
1656
可以存活很长的一段时间。
04:21
The next下一个 time the rainy多雨的 season季节 comes,
87
249640
2216
下次雨季来临时
04:23
they germinate发芽 and grow增长,
88
251880
1496
它们马上发芽生长
04:25
and the whole整个 cycle周期 just starts启动 again.
89
253400
1880
如此循环往复。
04:28
It's widely广泛 believed相信 that the evolution演化
of desiccation-tolerant干燥容错 seeds种子
90
256120
4056
普遍认为正是进化出
这样干燥耐受的种子
04:32
allowed允许 the colonization定植 and the radiation辐射
91
260200
2176
才让开花植物和被子植物
04:34
of flowering开花 plants植物,
or angiosperms被子植物, onto land土地.
92
262400
3520
在陆地上的定植和传播成为可能。
04:38
But back to annuals一年生植物
as our major重大的 form形成 of food餐饮 supplies耗材.
93
266960
3160
作为主要食物来源的一年生植物
04:42
Wheat小麦, rice白饭 and maize玉米 form形成 95 percent百分
of our plant food餐饮 supplies耗材.
94
270800
4720
比如构成我们食物来源95%
的小麦,水稻和玉米
04:48
And it's been a great strategy战略
95
276480
1536
看起来也是一个很好的策略
04:50
because in a short space空间 of time
you can produce生产 a lot of seed种子.
96
278040
3176
因为短时间内就可以生产大量的种子
04:53
Seeds种子 are energy-rich能源丰富
so there's a lot of food餐饮 calories卡路里,
97
281240
2620
种子富含可以被人体吸收的能量
04:55
you can store商店 it in times of plenty丰富
for times of famine饥荒,
98
283884
3920
所以你可以在食物充足的时候
为饥荒做准备。
05:00
but there's a downside缺点.
99
288480
1240
但是也有不足之处。
05:02
The vegetative营养 tissues组织,
100
290560
1376
这些植物的营养组织
05:03
the roots and leaves树叶 of annuals一年生植物,
101
291960
2176
根部和叶片
05:06
do not have much
102
294160
1256
并没有什么
05:07
by way of inherent固有 resistance抵抗性,
avoidance躲避 or tolerance公差 characteristics特点.
103
295440
4096
抵抗干燥,避免干燥
或者耐受干燥的特性
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
因为它们根本不需要。
05:12
They grow增长 in the rainy多雨的 season季节
105
300880
1416
它们本来就生长在雨季
05:14
and they've他们已经 got a seed种子
to help them survive生存 the rest休息 of the year.
106
302320
3376
而且已经生产了
可以度过余下时间的种子
05:17
And so despite尽管 concerted一致
efforts努力 in agriculture农业
107
305720
2696
而且无论农业专家如何努力
05:20
to make crops作物 with improved改善 properties性能
108
308440
2536
提升农作物的
05:23
of resistance抵抗性, avoidance躲避 and tolerance公差 --
109
311000
2176
抵抗、避免和耐受干旱的能力
05:25
particularly尤其 resistance抵抗性 and avoidance躲避
110
313200
1896
尤其是抵抗和避免干旱的能力
05:27
because we've我们已经 had good models楷模
to understand理解 how those work --
111
315120
2896
尽管我们已经有了
很好的模型来了解植物的运作模式
05:30
we still get images图片 like this.
112
318040
2336
我们仍然只得到了这样的结果。
05:32
Maize玉米 crop作物 in Africa非洲,
113
320400
1456
非洲的玉米作物
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
经历两周不下雨之后
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
就死了。
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
现在有一个方案
05:39
resurrection复活 plants植物.
117
327520
1240
就是复苏植物。
05:41
These plants植物 can lose失去 95 percent百分
of their cellular细胞的 water,
118
329320
3776
这些植物可以失去95%的细胞水分
05:45
remain in a dry, dead-like死样 state
for months个月 to years年份,
119
333120
3856
进入干燥的假死状态
长达数月之久
05:49
and give them water,
120
337000
1736
只要给它们水
05:50
they green绿色 up and start开始 growing生长 again.
121
338760
1880
它们马上就可以变绿开始生长。
05:53
Like seeds种子, these are
desiccation-tolerant干燥容错.
122
341560
3296
像种子一样它们拥有干燥耐受性
05:56
Like seeds种子, these can withstand经受 extremes极端
of environmental环境的 conditions条件.
123
344880
4120
可以忍受极端的环境。
06:01
And this is a really rare罕见 phenomenon现象.
124
349760
2016
这是非常罕见的现象。
06:03
There are only 135 flowering开花
plant species种类 that can do this.
125
351800
4376
全世界只有135种
开花植物可以做到。
06:08
I'm going to show显示 you a video视频
126
356200
1416
我将给各位放一段
06:09
of the resurrection复活 process处理
of these three species种类
127
357640
2616
三种复苏植物复苏过程
06:12
in that order订购.
128
360280
1216
的视频。
06:13
And at the bottom底部,
129
361520
1256
在视频下方
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly很快 it happens发生.
130
362800
2736
有一个时间轴
各位可以看到一切发生得多么迅速。
06:56
(Applause掌声)
131
404160
2040
(掌声)
07:02
Pretty漂亮 amazing惊人, huh?
132
410240
1536
很神奇 是吧?
07:03
So I've spent花费 the last 21 years年份
trying to understand理解 how they do this.
133
411800
4216
所以我用了21年时间
研究它们是如何做到的
07:08
How do these plants植物 dry without dying垂死?
134
416040
2400
这些植物如何做到干而不死?
07:11
And I work on a variety品种
of different不同 resurrection复活 plants植物,
135
419080
2776
因为很多原因我研究了
图中不同的复苏植物
07:13
shown显示 here in the hydrated水合 and dry states状态,
136
421880
2416
在干燥和有水环境下
07:16
for a number of reasons原因.
137
424320
1456
的状态
07:17
One of them is that each
of these plants植物 serves供应 as a model模型
138
425800
2856
其中一个原因是
每一种复苏植物
07:20
for a crop作物 that I'd like
to make drought-tolerant耐旱.
139
428680
2376
都可以作为一种
农作物的耐旱版本的模板
07:23
So on the extreme极端 top最佳 left,
for example, is a grass,
140
431080
2936
比如左上角这种草
07:26
it's called Eragrostis画眉 nindensisnindensis,
141
434040
2256
叫做画眉虫草
07:28
it's got a close relative相对的
called Eragrostis画眉 tefTEF --
142
436320
2376
它是苔麸的近亲
07:30
a lot of you might威力 know it as "teff画眉草" --
143
438720
2016
也就是很多人熟知的
埃塞俄比亚画眉草
07:32
it's a staple钉书针 food餐饮 in Ethiopia埃塞俄比亚,
144
440760
1736
那是埃塞俄比亚的主要作物
07:34
it's gluten-free不含麸质,
145
442520
1256
它不含谷蛋白
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant耐旱.
146
443800
3016
我们想开发耐旱版本的
埃塞俄比亚画眉草。
07:38
The other reason原因 for looking
at a number of plants植物,
147
446840
2416
另一个我们研究其它各种各样的植物
07:41
is that, at least最小 initially原来,
148
449280
1376
的原因是,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same相同 thing?
149
450680
2256
至少我们希望从本质上了解
它们在做同样的事情么?
07:44
Do they all use the same相同 mechanisms机制
150
452960
1696
它们可以做到失水而不死
07:46
to be able能够 to lose失去
all that water and not die?
151
454680
2576
的内在机制是相同的么?
07:49
So I undertook承诺 what we call
a systems系统 biology生物学 approach途径
152
457280
2696
所以我采用系统生物学方法
07:52
in order订购 to get
a comprehensive全面 understanding理解
153
460000
2176
希望对植物的耐旱性
07:54
of desiccation干燥 tolerance公差,
154
462200
2016
有一个全面的了解
07:56
in which哪一个 we look at everything
155
464240
1456
系统生物学方法就是
07:57
from the molecular分子 to the whole整个 plant,
ecophysiological生理生态 level水平.
156
465720
2912
从分子层面
到整体植株生理生态层面的整体研究
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
比如我们通过解剖
08:02
changes变化 in the plant anatomy解剖学
as they dried out
158
470316
2197
观察干枯的植物的变化
08:04
and their ultrastructure超微结构.
159
472537
1239
和它们的亚显微结构
08:05
We look at the transcriptome转录,
which哪一个 is just a term术语 for a technology技术
160
473800
3176
我们观察转录组如何应对干旱
转录组是一个技术术语
08:09
in which哪一个 we look at the genes基因
161
477000
1416
意思是我们观察基因开关
08:10
that are switched交换的 on or off,
in response响应 to drying烘干.
162
478440
2416
在应对干旱时是开启还是关闭。
08:12
Most genes基因 will code for proteins蛋白质,
so we look at the proteome蛋白质组.
163
480880
3216
大部分基因会制造蛋白质
所以我们研究蛋白质组。
08:16
What are the proteins蛋白质 made制作
in response响应 to drying烘干?
164
484120
2400
干旱来临时植物会制造什么蛋白质?
08:19
Some proteins蛋白质 would code for enzymes
which哪一个 make metabolites代谢产物,
165
487480
3896
一些蛋白质会制造
让植物新陈代谢的酶
08:23
so we look at the metabolome代谢组.
166
491400
1576
所以我们研究代谢组。
08:25
Now, this is important重要
because plants植物 are stuck卡住 in the ground地面.
167
493000
3296
这很重要
因为植物都是固定在土地之上的
08:28
They use what I call
a highly高度 tuned调整 chemical化学 arsenal兵工厂
168
496320
4096
它们利用所谓的高度协调的化工厂
08:32
to protect保护 themselves他们自己 from all
the stresses应力 of their environment环境.
169
500440
3416
保护它们不受外界环境的压力。
08:35
So it's important重要 that we look
170
503880
1496
所以研究这些
08:37
at the chemical化学 changes变化
involved参与 in drying烘干.
171
505400
2440
因为干燥引起的
化学变化也非常重要。
08:40
And at the last study研究
that we do at the molecular分子 level水平,
172
508520
2656
最后我们在分子层面的研究中
08:43
we look at the lipidome脂质组 --
173
511200
1256
我们研究了脂质体
08:44
the lipid油脂 changes变化 in response响应 to drying烘干.
174
512480
2055
脂质是如何变化的以应对干旱的。
08:46
And that's also important重要
175
514559
1257
这也很重要
08:47
because all biological生物 membranes
are made制作 of lipids血脂.
176
515840
2815
因为所有的生物膜都是脂质的。
08:50
They're held保持 as membranes
because they're in water.
177
518679
2577
因为在水中所以它们保持膜状
08:53
Take away the water,
those membranes fall秋季 apart距离.
178
521280
2240
脱离水后这些膜就会破碎。
08:56
Lipids血脂 also act法案 as signals信号
to turn on genes基因.
179
524240
3040
脂质同样是开启基因的信号
09:00
Then we use physiological生理
and biochemical生化 studies学习
180
528200
2696
我们运用生理和生化研究方法
09:02
to try and understand理解
the function功能 of the putative假定 protectants防护剂
181
530920
3216
去试验和了解我们已经在
09:06
that we've我们已经 actually其实 discovered发现
in our other studies学习.
182
534160
2936
其他研究中发现的假定保护机制。
09:09
And then use all of that
to try and understand理解
183
537120
2176
通过这些所有的研究来尝试理解
09:11
how the plant copes科佩斯
with its natural自然 environment环境.
184
539320
2320
植物如何适应它周围的自然环境。
09:15
I've always had the philosophy哲学 that
I needed需要 a comprehensive全面 understanding理解
185
543480
4336
我的科学哲学是
我需要对耐旱性的机制
09:19
of the mechanisms机制 of desiccation干燥 tolerance公差
186
547840
2256
有全面的理解才可以给出
09:22
in order订购 to make a meaningful富有意义的 suggestion建议
for a biotic生物 application应用.
187
550120
3840
对于生物应用的有意义的建议。
09:27
I'm sure some of you are thinking思维,
188
555000
1656
我确信有一些人在想
09:28
"By biotic生物 application应用,
189
556680
1256
“她所说的生物应用
09:29
does she mean she's going to make
genetically基因 modified改性 crops作物?"
190
557960
2920
是不是意味着转基因作物呢?”
09:34
And the answer回答 to that question is:
191
562240
1696
这个问题的答案是:
09:35
depends依靠 on your definition定义
of genetic遗传 modification修改.
192
563960
2381
取决于如何定义转基因。
09:39
All of the crops作物 that we eat today今天,
wheat小麦, rice白饭 and maize玉米,
193
567200
2816
所有我们今天食用的作物
小麦,水稻和玉米
09:42
are highly高度 genetically基因 modified改性
from their ancestors祖先,
194
570040
3216
与祖先植株相比都是高度转基因的,
09:45
but we don't consider考虑 them GMGM
195
573280
1976
我们不认为它们是转基因作物
09:47
because they're being存在 produced生成
by conventional常规 breeding配种.
196
575280
2640
是因为它们一直
是用传统方式培育的。
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection复活 plant genes基因 into crops作物,
197
578880
3776
如果你问我是不是打算把
复苏植物的基因植入作物中
09:54
your answer回答 is yes.
198
582680
1296
我的回答是是的。
09:56
In the essence本质 of time,
we have tried试着 that approach途径.
199
584000
3136
时间紧迫
我们已经尝试了这些手段
09:59
More appropriately适当,
some of my collaborators合作者 at UCTUCT,
200
587160
2856
准确地说
我的一些在UCT的同事
10:02
Jennifer詹妮弗 Thomson汤姆森, SuhailSuhail RafudeenRafudeen,
201
590040
1936
珍妮弗·汤姆森,萨尔·拉夫德恩
10:04
have spearheaded带头 that approach途径
202
592000
1616
已经先行进行了实验
10:05
and I'm going to show显示 you some data数据 soon不久.
203
593640
1953
一会我将展示部分资料。
10:09
But we're about to embark从事
upon an extremely非常 ambitious有雄心 approach途径,
204
597200
4016
但是我们将要开展的
是一项极具野心的工作
10:13
in which哪一个 we aim目标 to turn on
whole整个 suites套房 of genes基因
205
601240
3456
我们的目标是启动
已经存在于每棵植株中的
10:16
that are already已经 present当下 in every一切 crop作物.
206
604720
2696
整套基因
10:19
They're just never turned转身 on
under extreme极端 drought干旱 conditions条件.
207
607440
2905
它们只是还没有
在极端干旱的环境下被激活
10:22
I leave离开 it up to you to decide决定
208
610800
1456
我希望各位可以自行判断
10:24
whether是否 those should be called GMGM or not.
209
612280
1953
这种方式是否属于转基因。
10:27
I'm going to now just give you
some of the data数据 from that first approach途径.
210
615560
3456
我将展示第一阶段实验的部分资料
10:31
And in order订购 to do that
211
619040
1256
在展示之前
10:32
I have to explain说明 a little bit
about how genes基因 work.
212
620320
2656
我需要解释一下
基因工作的原理。
10:35
So you probably大概 all know
213
623000
1256
也许大家都知道
10:36
that genes基因 are made制作
of double-stranded双链 DNA脱氧核糖核酸.
214
624280
2056
基因是DNA的双链结构。
10:38
It's wound伤口 very tightly紧紧 into chromosomes染色体
215
626360
1936
它通过紧密的缠绕形成染色体
10:40
that are present当下 in every一切 cell细胞
of your body身体 or in a plant's工厂 body身体.
216
628320
3160
存在于每个人体或者植物的细胞之中
10:44
If you unwind放松 that DNA脱氧核糖核酸, you get genes基因.
217
632080
3080
如果把DNA解缠
你就会得到基因
10:47
And each gene基因 has a promoter启动,
218
635840
2456
每一个基因有一个启动子
10:50
which哪一个 is just an on-off开关 switch开关,
219
638320
2376
即是一个开关
10:52
the gene基因 coding编码 region地区,
220
640720
1416
基因转录区
10:54
and then a terminator终结者,
221
642160
1256
和终止子
10:55
which哪一个 indicates指示 that this is the end结束
of this gene基因, the next下一个 gene基因 will start开始.
222
643440
3600
这意味着这一部分基因转录结束
下一个基因将要开始转录
10:59
Now, promoters促销员 are not
simple简单 on-off开关 switches开关.
223
647720
2896
启动子不是简单的开关
11:02
They normally一般 require要求
a lot of fine-tuning微调,
224
650640
2696
它们往往需要大量微调
11:05
lots of things to be present当下 and correct正确
before that gene基因 is switched交换的 on.
225
653360
4040
在基因开关打开之前
要进行很多的瞄准和修正过程
11:10
So what's typically一般 doneDONE
in biotech生物技术 studies学习
226
658240
3056
所以基本上我们生物技术研究中
11:13
is that we use an inducible诱导 promoter启动,
227
661320
1816
使用诱导型启动子
11:15
we know how to switch开关 it on.
228
663160
1576
来研究如何打开启动子开关
11:16
We couple一对 that to genes基因 of interest利益
229
664760
2016
我们把它植入我们感兴趣的基因
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds响应.
230
666800
2680
然后把基因植入植株
研究植株的反应。
11:22
In the study研究 that I'm going
to talk to you about,
231
670120
2576
在我接下来展示的研究中
11:24
my collaborators合作者 used
a drought-induced干旱导致 promoter启动,
232
672720
2456
我的同事使用了在复苏植物中发现的
11:27
which哪一个 we discovered发现
in a resurrection复活 plant.
233
675200
2416
干旱诱导蛋白启动子。
11:29
The nice不错 thing about this promoter启动
is that we do nothing.
234
677640
3136
这个启动子的优势在于不用外界手段
11:32
The plant itself本身 senses感官 drought干旱.
235
680800
2080
植物会自发感受干旱
11:35
And we've我们已经 used it to drive驾驶 antioxidant抗氧化剂
genes基因 from resurrection复活 plants植物.
236
683600
5096
我们使用启动子驱动
复苏植物的抗氧化剂基因
11:40
Why antioxidant抗氧化剂 genes基因?
237
688720
1856
为什么是抗氧化剂基因?
11:42
Well, all stresses应力,
particularly尤其 drought干旱 stress强调,
238
690600
3056
所有的压力
尤其是干旱的压力
11:45
results结果 in the formation编队 of free自由 radicals自由基,
239
693680
2296
都会形成自由基
11:48
or reactive反应 oxygen species种类,
240
696000
2336
也就是活性氧。
11:50
which哪一个 are highly高度 damaging有害
and can cause原因 crop作物 death死亡.
241
698360
2720
活性氧极具破坏力
会直接导致植物死亡。
11:53
What antioxidants抗氧化剂 do is stop that damage损伤.
242
701680
2600
抗氧化剂可以阻止这种破坏。
11:57
So here's这里的 some data数据 from a maize玉米 strain应变
that's very popularly普遍 used in Africa非洲.
243
705360
3896
这是非洲常用的玉米品种
12:01
To the left of the arrow箭头
are plants植物 without the genes基因,
244
709280
3296
箭头左边的是没有这种基因的
12:04
to the right --
245
712600
1256
右边的
12:05
plants植物 with the antioxidant抗氧化剂 genes基因.
246
713880
2056
是含有抗氧化基因的植株。
12:07
After three weeks without watering洒水,
247
715960
1816
三周没有浇水之后
12:09
the ones那些 with the genes基因
do a hell地狱 of a lot better.
248
717800
2480
有抗氧化基因
的植株的状态要好得多。
12:13
Now to the final最后 approach途径.
249
721720
1336
在实验的最后
12:15
My research研究 has shown显示
that there's considerable大量 similarity相似
250
723080
3536
因为我的研究已经说明
12:18
in the mechanisms机制 of desiccation干燥 tolerance公差
in seeds种子 and resurrection复活 plants植物.
251
726640
4416
种子和复苏植物的耐旱性的机制
有很多相似之处
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
我的问题是
12:24
are they using运用 the same相同 genes基因?
253
732520
1440
他们是同一种基因么?
12:26
Or slightly differently不同 phrased措辞,
254
734480
2256
还是略有不同地被修饰过?
12:28
are resurrection复活 plants植物 using运用 genes基因
evolved进化 in seed种子 desiccation干燥 tolerance公差
255
736760
4496
复苏植物是在根部和叶部上
也含有
12:33
in their roots and leaves树叶?
256
741280
1256
这种耐旱基因么?
12:34
Have they retasked重新分派 these seed种子 genes基因
257
742560
2056
在复苏植物中
12:36
in roots and leaves树叶
of resurrection复活 plants植物?
258
744640
2040
这些基因
又被根部和叶部重新使用了么?
12:39
And I answer回答 that question,
259
747760
1856
我可以回答这个问题
12:41
as a consequence后果 of a lot
of research研究 from my group
260
749640
2416
通过我和我的同事的小组的工作
12:44
and recent最近 collaborations合作 from a group
of Henk亨克 HilhorstHilhorst in the Netherlands荷兰,
261
752080
3536
通过来自荷兰的亨克·希尔霍斯特
12:47
Mel梅尔 Oliver奥利弗 in the United联合的 States状态
262
755640
1576
来自美国的梅尔·奥利弗
12:49
and Julia朱莉娅 BuitinkBuitink in France法国.
263
757240
2600
和来自法国的朱莉娅布克
的一系列工作
12:51
The answer回答 is yes,
264
759880
1416
我们认为答案是:是的。
12:53
that there is a core核心 set of genes基因
that are involved参与 in both.
265
761320
2856
它们都有一套完整的核心基因
12:56
And I'm going to illustrate说明 this
very crudely粗制滥造 for maize玉米,
266
764200
3416
我会大概以玉米为例解释一下
12:59
where the chromosomes染色体 below下面 the off switch开关
267
767640
2416
在开关下面的染色体里面有
13:02
represent代表 all the genes基因 that are required需要
for desiccation干燥 tolerance公差.
268
770080
3575
耐旱性必要的全部基因
13:05
So as maize玉米 seeds种子 dried out
at the end结束 of their period of development发展,
269
773680
4256
当玉米种子在它们发育的
最后一个阶段面临干燥环境时
13:09
they switch开关 these genes基因 on.
270
777960
1360
开关就会打开。
13:12
Resurrection复活 plants植物
switch开关 on the same相同 genes基因
271
780680
2896
复苏植物遇到干旱环境是也会
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
打开同样的开关。
13:17
All modern现代 crops作物, therefore因此,
273
785280
1776
因此所有现代的植物
13:19
have these genes基因
in their roots and leaves树叶,
274
787080
2056
都在它们的根部和叶部
拥有这些基因
13:21
they just never switch开关 them on.
275
789160
1736
只不过它们从来没有打开过开关。
13:22
They only switch开关 them on in seed种子 tissues组织.
276
790920
1960
它们只在作为种子时打开过开关。
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
我们现在尝试要做的
13:27
is to understand理解 the environmental环境的
and cellular细胞的 signals信号
278
795200
2616
就是了解打开复苏植物基因开关的
13:29
that switch开关 on these genes基因
in resurrection复活 plants植物,
279
797840
2440
环境信号和细胞信号
13:33
to mimic模仿者 the process处理 in crops作物.
280
801280
1760
并在作物中模仿类似的过程。
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And just a final最后 thought.
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最后我想说
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What we're trying to do very rapidly急速
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我们只是在用飞快的速度重复
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is to repeat重复 what nature性质 did
in the evolution演化 of resurrection复活 plants植物
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3816
复苏植物在过去100万年到400万年
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some 10 to 40 million百万 years年份 ago.
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的大自然中进行的进化。
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My plants植物 and I thank you
for your attention注意.
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我和我的植物感谢您的关注。
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(Applause掌声)
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(掌声)
Translated by Gu Yu
Reviewed by Tim Lan

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ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.

Why you should listen

A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.

Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.

More profile about the speaker
Jill Farrant | Speaker | TED.com

Data provided by TED.

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