TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
جيل فارانت: كيف نجعل المحاصيل قيد الحياة بدون ماء.
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
بينما يزداد عدد سكان العالم و تزداد حدة آثار التغير المناخي،يتوجب علينا أن نوفر الغذاء لمزيد من الناس باستعمال أراض غير صالحة للزراعة. تدرس عالمة البيولوجيا الجزيئية جيل فارانت ظاهرة نادرة تستطيع أن تساعد:" النباتات القادرة على النشور" و هي نباتات جد مرنة فيما يبدو لها القدرة على العودة للحياة بعد الموت. فهل ستوفي هذه النباتات بوعودها بإنتاج الغذاء في عالم سيصبح أكثر حرارة و جفافا؟
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
أنا أؤمن بأن السر في إنتاج المحاصيل شدبدة
التحمل للجفاف،
التحمل للجفاف،
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
والتي يجب أن تتقدم لتوفر الأمن الغذائي
في العالم،
في العالم،
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
تكمن في النباتات القابلة للنشور،
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
المصورة هنا في حالة الجفاف الشديد.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
و قد يخطر لك أن هذه النباتات تبدو ميتة،
00:29
but they're not.
5
17080
1296
ولكنها ليست كذلك.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
أعطها الماء،
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
و ستقوم بالنشور و الأخضرار و النمو
خلال 12 إلى 48 ساعة.
خلال 12 إلى 48 ساعة.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
والآن، لماذا أقترح
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
بتقديم المحاصيل شديدة التحمل للجفاف
لتوفير الأمن الغذائي؟
لتوفير الأمن الغذائي؟
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
حسنا، إن عدد سكان العالم حاليا
حوالي 7 مليارات.
حوالي 7 مليارات.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
ومن المخمن بأننا في عام 2050،
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
سنكون بين 9 و 10 مليارات من السكان،
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
وسيكون الحجم الأكبر لهذا النمو في إفريقيا
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
وقد اقترحت منظمات الغذاء والزراعة في العالم
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
بأننا نحتاج إلى زيادة 70%
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
في الممارسات الزراعية الحالية
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
للاستجابة لذلك الطلب.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
و بما أن النباتات هي أساس
السلسلة الغذائية،
السلسلة الغذائية،
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
فإن معظم هذه الزيادة يجب أن تأتي
من الزراعة.
من الزراعة.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
إن 70% المطلوبة
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
لا تأخذ بالاعتبار التأثير الكامن للتغيير
المناخي.
المناخي.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
هذا مقتبس من دراسة نشرها داي في 2011،
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
حيث أخذ بنظر الاعتبار
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
كل التأثيرات الكامنة للتغيير المناخي
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
و عبّر عنها - ضمن أشياء أخرى -
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
بتزايد الجفاف لفقدان الأمطار أو تقطعها.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
المناطق الحمراء الظاهرة هنا
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
هي مناطق كانت مؤخرا و قبل فترة قصيرة
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
تستخدم بنجاح تام للزراعة،
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
ولكن لا يمكن ذلك الآن بسبب فقدان الأمطار.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
و هذا هو الوضع متوقع حدوثه في 2050.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
و الكثير من أفريقيا و كذلك
الكثير من العالم،
الكثير من العالم،
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
سيكون واقعا في مشكلة.
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
يجب علينا أن نفكر لنجد بعض الطرق الذكية
جدا لإنتاج الغذاء
جدا لإنتاج الغذاء
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
و يفضل أن يكون ضمنها، بعض المحاصيل
المقاومة للجفاف.
المقاومة للجفاف.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
و الشيء الآخر الذي يجب أن نتذكر عن أفريقيا
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
هو أن أكثر زراعتهم تعتمد على المطر.
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
ولكن، زراعة المحاصيل المقاومة للجفاف
ليست أسهل شيء في العالم.
ليست أسهل شيء في العالم.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
و السبب في هذا هو الماء.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
الماء أساسي للحياة على هذا الكوكب.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
كل الأحياء والكائنات الحية،
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
من الميكروبات إليك و إليّ،
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
يتكون أغلبها من الماء.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
كل ردود فعل الحياة تحدث في الماء.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
و فقدان القليل من الماء ينتج عنه الموت.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
أنا وأنت نتكون من 65% ماء --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
وإذذا فقدنا 1% من ذلك نموت.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
ولكننا نستطيع إجراء بعض التغييرات السلوكية
لتجنب ذلك.
لتجنب ذلك.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
أما النباتات فلا تستطيع.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
فهي ملتصقة بالأرض.
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
وبالتالي فبالدرجة الأولى
فإن فيها ماء أكثر منا قليلا ،
فإن فيها ماء أكثر منا قليلا ،
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
أي إن الماء فيها حوالي 95%،
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
وتستطيع أن تفقد منه قليلا أكثر منا،
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
أي بين 10 إلى 70% حسب نوعها،
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
ولكن لفترات قليلة فقط.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
وغالبيتها ستقاوم أو تتجنب خسارة الماء.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
وهكذا نجد المثال الأقصى لهذه المقاومة
في النباتات المقاومة للجفاف.
في النباتات المقاومة للجفاف.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
فهي تميل لأن تكون صغيرة و جذابة جدا،
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
ولكنها تتمسك بالماء فيها بكلفة عالية
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
كما إأها تنمو ببطء شديد جدا.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
و نجد في الأعشاب والأشجار أمثلة على
تجنب فقدان الماء.
تجنب فقدان الماء.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
فهي ترسل جذورها عميقا،
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
و تلتمس مواقع المياه الجوفية
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
و تستمر باستخدامها بواسطتها دائما،
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
و تبقي نفسها مرتوية.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
التي إلى اليمين تسمى (باوباب).
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
كما تسمى أيضا الشجرة المقلوبة،
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
ببساطة لأن نسبة حجم الجذور إلى
الجزء الظاهر كبيرة جدا
الجزء الظاهر كبيرة جدا
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
مما يجعلها تبدو و كأنها زرعت بالمقلوب.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
و بالطبع فإن الجذور مطلوبة لإرواء النبتة.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
ويمكن أن تكون للحوليات السنوية أكثر
استراتيجية مشتركة لتجنب الفقدان.
استراتيجية مشتركة لتجنب الفقدان.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
و تشكل الحوليات غالبية النباتات
التي تعطينا غذائنا.
التي تعطينا غذائنا.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
على الساحل الغربي من بلادي،
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
لا تشاهد نمو الكثير من النباتات في أكثر
مواسم السنة .
مواسم السنة .
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
ولكن عندما تاتي أمطار الربيع تحصل على هذا:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
ازدهار الصحراء.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
إن استراتيجية الحوليات السنوية،
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
هي النموفقط في مواسم المطر.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
وفي نهاية ذلك الموسم فإنها تنتج بذرة،
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
تكون جافة و تحتوي 8 إلى 10 بالمائة ماءا،
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
ولكنها حية تماما.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
وأي شيء يكون جافا هكذا و يبقى حيا،
نسميه قابلا للبقاء جافا.
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
وفي حالة البقاء جافة،
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
ما ستفعل البذرة هو البقاء في بيئة متطرفة
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
لفترة طويلة من الزمن.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
و عندما يبدأ الموسم الممطر ثانية ،
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
فهي تنبت و تنمو،
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
وتبدأ دورة حياتها من جديد كاملة.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
و من المقبول أن تطور البذور المتحملة للجفاف
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
سمحت بتوسع وانتشار
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
النباتات المزهرة أو بذورها على الارض.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
ولكن لنعد إلى الحوليات
التي هي مصدر غذائنا الرئيسي.
التي هي مصدر غذائنا الرئيسي.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
القمح والرز والذرة تشكل 95 بالمائة من
مصادر كوكبنا للغذاء.
مصادر كوكبنا للغذاء.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
وقد كان ذلك ستراتيجية عظيمة
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
لأنك تتمكن من إنتاج الكثير من البذور
في وقت قصير.
في وقت قصير.
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
والبذور غنية بالطاقة أي بالكثير من
سعرات الغذاء الحرارية
سعرات الغذاء الحرارية
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
ويمكن أن تخزنها عندما تفيض لأوقات القحط،
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
ولكن هناك أجزاء ستتلف.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
كالأنسجة النباتية،
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
والجذور والأوراق الحولية،
05:06
do not have much
102
294160
1256
ليس لها الكثير
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
من المقاومة الكامنة وخواص التجنب والتحمل.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
لأنها ببساطة لا تحتاجها.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
فهي تنمو في موسم الأمطار
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
و لديها بذرة تساعدها على البقاء حية
لبقية العام.
لبقية العام.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
لذا و على الرغم من الجهود القائمة
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
لجعل المحاصيل ذات خواص محسنة
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
للمقاومة والتجنب و التحمل --
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
و خاصة المقاومة والتجنب
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
لأن لدينا نماذج جيدة لفهم كيفية عملها --
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
لكننا لا نزال نتلقى صورا كهذه.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
محصول ذرة في أفريقيا،
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
بعد أسبوعين بلا مطر
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
وهاهي قد ماتت.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
ولكن هناك حل:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
النباتات القابلة للنشور.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
وهذه النباتات يمكن أن تخسر 95 بالمائة من
الماء في خلاياها،
الماء في خلاياها،
والبقاء بحالة جافة شبه ميتة لأشهر و سنوات،
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
05:49
and give them water,
120
337000
1736
و عندما تعطيها الماء،
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
تخضر و تبدأ النمو من جديد.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
و مثل البذور فهذه تتحمل الجفاف.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
و مثل البذور فهي تتحمل الظروف
البيئية المتطرفة.
البيئية المتطرفة.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
و هذه فعلا ظواهر نادرة.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
و هناك فقط 135 صنفا مزهرا من النباتات
يمكنها القيام بذلك.
يمكنها القيام بذلك.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
ساريكم هذا القيديو
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
لعملية إعادة النشور لثلاثة من هذه الأنواع
06:12
in that order.
128
360280
1216
بهذا الترتيب.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
و في الأسفل
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
هناك مؤشر على الوقت
وسترون سرعة حدوث ذلك.
وسترون سرعة حدوث ذلك.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(تصقيق)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
مدهش جدا ، أليس كذلك؟
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
و هكذا قضيت آخر 21 عاما أحاول فهم
كيف تقوم بذلك.
كيف تقوم بذلك.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
كيف تقوم هذه النباتات بذلك دون أن تموت؟
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
و أنا أعمل على أنواع مختلفة من النباتات
القابلة للنشور،
القابلة للنشور،
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
تظهر هنا في حالتي الإرتواء و الجفاف،
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
و لعدد من الأسباب.
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
أحدها إن كل واحدة من هذه النباتات
تخدم كنموذج
تخدم كنموذج
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
لمحصول أريد منه أن يصبح مقاوما للجفاف.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
وبذلك مثلا في الجانب العلوي الى اليسار
ترون العشب،
ترون العشب،
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
ويسمى (إيراغروستس نيندينسس)،
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
و له قريب اسمه (إيرافروستيس تيف) __
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
الذي يعرفه الكثيرون باسم "الدخن" --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
و هو غذاء رئيسي في إيثيوبيا،
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
و خالي من "الغلوتين"،
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
و هو شيء نود أن نجعله مقاوما للجفاف.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
والسبب الآخر للنظر إلى عدد من النباتات،
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
على الأقل بشكل ابتدائي
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
لأنني أردت معرفة هل تقوم هي بنفس الشيء؟
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
هل تستخدم جميعها نفس الآليات
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
لتكون قابلة على فقدان كل الماء و لا تموت؟
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
لذلك انبعت ما يسمى بطريقة النظام الحيوي
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
لغرض الحصول على الفهم الشامل
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
لتحمل الجفاف،
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
حيث ننظر إلى كل شيء
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
من التركيب الجزيئي إلى مستوى
الطبيعة البيئة.
الطبيعة البيئة.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
مثلا ننظر إلى أشياء مثل
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
التغيرات في الهيكل الداخلي للنبات
عندما يجف
عندما يجف
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
وبنائه الخارجي.
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
و ننظر في تركيبتها الداخلية التي هي عبارة
تعني التكنولوجيا
تعني التكنولوجيا
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
التي ننظر من خلالها إلى الجينات
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
التي تنشط لتعمل أو تقف كرد فعل للجفاف.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
و معظم الجينات هي شفرة للبروتينات أي إننا
سننظر للبروتينات.
سننظر للبروتينات.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
ما هي البروتينات الناتجة كأستجابة للجفاف؟
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
بعض البروتينات تكون شفرة للأنزيمات
التي تفعّل الأيض،
التي تفعّل الأيض،
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
وعليه فإننا ننظر في جزئيات الأيض.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
والآن فهذا مهم لأن النباتات ملتصقة بالأرض.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
وهي تستخدم ما أسميه ترسانة كيميائية
متناغمة جدا
متناغمة جدا
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
تحميها جيدا من كل ضغوط بيئتها.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
لذلك فمن المهم أن ننظر
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
للمتغيرات الكيميائية المرتبطة بالجفاف.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
وفي آخر الدراسة التي نقوم بها
على المستوى الجزيئي،
على المستوى الجزيئي،
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
هي التغيرات الدهنية --
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
وهي التغيرات الحاصلة استجابة للجفاف.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
و هذا مهم كذلك
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
لأن كل الأغشية الحيوية مصنوعة
من الدهون.
من الدهون.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
و هي متماسكة لأنها في الماء.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
و لو أخذنا الماء بعيدا عنها
فستتساقط هذه الغشية
فستتساقط هذه الغشية
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
والدهون تعمل كإشارات لتشغيل الجينات.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
لذلك نستخدم الدراسات الطبيعية والكيميائية
الحيوية
الحيوية
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
لمحاولة فهم وظيفة الحمايات المفترضة
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
التي اكتشفناها فعلا في دراساتنا الأخرى.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
ثم استخدام كل ذلك لمحاولة فهم
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
كيفية تعامل النبات مع بيئته الطبيعية.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
وكان لدي دائما فكرة حاجتي إلى الفهم الشاكل
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
لآليات مقاومة الجفاف
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
من أجل إقتراحات ذات معنى في
التطبيثات الحيوية.
التطبيثات الحيوية.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
أنا متأكدة من أن بعضكم يفكر،
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"بأن تعبير التطبيقات الحيوية،
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
هل هي تعني بأنها ستعمل بعض النباتات
المحسنة جينيا؟"
المحسنة جينيا؟"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
و الجواب على هذا السؤال هو:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
يعتمد على مفهومكم للتحسين الجيني.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
إن كل المحاصيل التي نأكلها اليوم
كالقمح والرز والذرة،
كالقمح والرز والذرة،
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
تم تحسينها جينيا من قبل أسلافها،
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
لكننا لا نعتبرها محسنة جينيا
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
لأن إنتاجها يتم بالطريقة التقليدية.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
أما إذا كنتم تعنون، هل سأضع جينات
نشور النباتات في المحاصل،
نشور النباتات في المحاصل،
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
فالجواب هو نعم:
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
و مع مرور الزمن، جربنا هذه الطريقة.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
و بالفعل فإن بعض المتعاونين معي من
جامعة كيب تاون،
جامعة كيب تاون،
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
جنيفر و تومسون و سهيل رافدين،
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
تقدموا في هذا الطريق
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
و سأريكم بعض البيانات قريبا.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
ولكننا على وشك أن نبدأ طريقا طموحا جدا،
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
نأمل فيه تفعيل مجموعات كاملة من الجينات
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
الموجودة فعلا في كل محصول.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
وهي لم تنشط سابقا في ظروف الجفاف المفرطة.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
و أترك لكم القرار
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
هل ستسمى هذه محسنة جينيا أم لا.
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
و سأعطيكم الآن بعض البيانات
من الطريقة الأولى.
من الطريقة الأولى.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
و لغرض القيام بذلك
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
عليّ أن أشرح كيف تقوم الجينات بعملها.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
و كما قد تعرفون جميعا
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
الجينات هي خيطين مزدوج من خيوط
الحامض النووي.
الحامض النووي.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
وهي ملتفة بقوة بشكل كروموسومات
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
موجودة في كل خلية من جسمكم أو جسم النبات.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
وإذا فككنا الحامض النووي
سنحصل على الجينات.
سنحصل على الجينات.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
و لكل جين مشغّل،
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
وهو عبارة عن مفتاح تشغيل-عدم تشغيل:
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
و منطقة شفرة الجين،
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
و ناهي،
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
يؤشر نهاية الجين و بداية الجين التالي.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
والمشغّل ليس مفتاح تشغيل-عدم تشغيل بسيط.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
ويحتاج عادة إلى الكثير من الضبط الدقيق،
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
كلزوم حضور و صحة كثير من الأشياء
قبل تشغيل الجين.
قبل تشغيل الجين.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
وما يتم اعتياديا في الدراسات
التكنوحيوية
التكنوحيوية
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
هو أننا نستخدم مشغّلا مقدما من قبلنا،
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
تعرف كيفية تشغيله.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
و نربط هذا بالجينات التي تهمنا
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
و نضع ذلك في نبتة و نرى كيف تستجيب
تلك النبتة.
تلك النبتة.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
و في الدراسة التي سأتكلم عنها،
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
وضع معاونيّ مشغلا يعمل بالجفاف،
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
اكتشفناه في نبات مقاوم للجفاف.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
واللطيف في هذا المشغّل إننا لا نفعل شيئا.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
حيث بستشعر النبات نفسه الجفاف.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
واستخدمناه لوضع جينات مضادة الأكسدة
من نباتات قابلة للنشور.
من نباتات قابلة للنشور.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
لماذا جينات مضادة للأكسدة؟
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
حسنا، إن جميع الضغوط و خاصة ضغوط الجفاف،
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
تتسبب في تشكيل جذور حرة،
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
أو أصناف أوكسجينية فعالة،
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
و هي ضارة جدا و يمكن أن تسبب موت المحصول.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
وما تفعله مضادات الأكسدة هو إسقاف
هذا الضرر.
هذا الضرر.
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
وهنا بعض البيانات من نوع من الذرة الشائع
جدا في افريقيا.
جدا في افريقيا.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
إلى اليسار من السهم نباتات بدون الجينات،
12:04
to the right --
245
712600
1256
و إلى اليمين --
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
نباتات مع الجينات المضادة للأكسدة.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
و بعد ثلاثة أسابيع بدون السقي،
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
فإن التي بالجينات تبلي أحسن كثيرا.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
و الآن إلى الأسلوب الأخير.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
أظهر بحثي أن هناك تشابها كبيرا
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
بين آليات مقاومة الجفاف في البذور
و النباتات القابلة للنشور.
و النباتات القابلة للنشور.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
لذا أسأل هذا السؤال،
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
هل يستخدمان نفس الجينات؟
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
أو بعبارة أخرى،
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
هل تستخدم النباتات القابلة للنشور جينات
تطورت كما في البذور المقاومة للجفاف
تطورت كما في البذور المقاومة للجفاف
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
في جذورها و أوراقها؟
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
هل غيّرت من مهمات جينات هذه البذور
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
في جذور و أوراق النباتات القابلة للنشور؟
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
وأنا أجيب عن ذلك السؤال،
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
على أساس الكثير من البحوث من مجموعتي
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
والتعاون الأخير مع مجموعة هينك هلهورست
في هولندا،
في هولندا،
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
و ميل أوليفر في الولايات المتحدة
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
و جوليا بويتنك في فرنسا.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
و الجواب هو نعم،
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
وهو أن هناك مجموعة أساسية من الجينات
تشترك في الاثنين.
تشترك في الاثنين.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
و سوف أشرح بشكل عام ما يحصل للذرة،
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
حيث تمثل الكروموسومات تحت مفتاح
إيقاف التشغيل
إيقاف التشغيل
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
جميع الجينات المطلوبة لتحمل الجفاف.
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
وما أن تجف بذور الذرة
بعد نهاية فترة نموها،
بعد نهاية فترة نموها،
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
حتى يتم تشغيل هذه الجينات.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
و تشغل النباتات القابلة للنشور نفس
الجينات
الجينات
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
عندما تجف تماما.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
وهكذا، فجميع المحاصيل العصرية،
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
لديها جميع الجينات في جذورها و أوراقها،
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
ولكنها فقط لا تشغلها.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
و هي تشغلها فقط في أغشية بذورها.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
لذلك فإن ما نحاول عمله الآن
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
هو فهم المحيط و إشارات الخلايا
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
التي تشغل هذه الجينات في النباتات
القابلة للنشور،
القابلة للنشور،
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
لمحاكاة هذه العملية في المحاصيل.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
و فكرة أخيرة فقط.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
ما نحاول عمله بسرعة عالية
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
هو إعادة عمل الطبيعة عند تطور النباتات
القابلة للنشور
القابلة للنشور
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
قبل 40 أو 50 مليون سنة.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
أنا و نباتاتي نشكركم على إنتباهكم.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(تصفيق)
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