TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
جیل فارانت: چگونه میتوانیم محصولاتی تولید کنیم که بدون آب دوام آورند؟
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
با رشد روزافزون جمعیت جهان و تاثیر تغییرات آب و هوایی بیش از پیش ضرورت تامین غذای عده بیشتری و با زمین حاصلخیز کمتری وجود دارد.
زیست شناس مولکولی جیل فارنت در مورد قضیه نادری تحقیق میکند که ممکن است کمک کند: «گیاهان رستاخیزدار»؛ گیاهان فوق مقاومی که به نظر می‌رسد میتوانند از عالم مرگ بازگردند.
آیا آنها میتوانند تولید غذا در جهان رو به خشکی و گرمی آینده را تضمین کنند؟
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
از نظر من، راز پرورش
محصولات مقاوم به خشکی که
محصولات مقاوم به خشکی که
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
باید به نحوی برای حفظ
امنیت غذای جهانی به آنها دست‌یابیم
امنیت غذای جهانی به آنها دست‌یابیم
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
برمبنای «گیاهان هفت‌جان» خواهد بود.
(گیاهان رستاخیز دار)
(گیاهان رستاخیز دار)
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
همانطور که در اینجا در این
محیط بسیار خشک تصویر شده.
محیط بسیار خشک تصویر شده.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
ممکنه این گیاه مرده به نظر بیاد
00:29
but they're not.
5
17080
1296
ولی اینطور نیست.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
بهشون آب بدید
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
تا دوباره بازیابی شوند و سبز شده و در
عرض ۱۲ تا ۴۸ ساعت شروع به رشد کنند.
عرض ۱۲ تا ۴۸ ساعت شروع به رشد کنند.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
حالا چرا پیشنهاد میدهیم که
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
پرورش گیاهان مقاوم به خشکی،
امنیت غذایی به دنبال خواهد داشت؟
امنیت غذایی به دنبال خواهد داشت؟
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
خوب جمعیت فعلی جهان
در حال حاضر ۷میلیارد نفر است.
در حال حاضر ۷میلیارد نفر است.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
و تخمین زده می‌شود تا سال ۲۰۵۰ به
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
۹ تا ۱۰ میلیارد نفر برسد
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
که بیشترین بخش
این رشد در آفریقا رخ خواهد داد.
این رشد در آفریقا رخ خواهد داد.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
سازمان غذا و کشاورزی جهانی(فااو)
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
پیشنهاد افزایشی ۷۰درصدی
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
در رویه تولید محصولات کشاورزی فعلی داده تا
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
به نیازها پاسخ داده شود.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
با این فرض که گیاهان
اساس زنجیره غذایی هستند،
اساس زنجیره غذایی هستند،
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
پس بیشتر غذا باید از گیاهان تامین شود.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
این ۷۰ درصد
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
در ملاحظات تغییرات آب و هوایی
لحاظ نمی‌شود.
لحاظ نمی‌شود.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
این اطلاعات برگرفته از تحقیقی است
که در سال ۲۰۱۱ توسط Dai انجام گرفته
که در سال ۲۰۱۱ توسط Dai انجام گرفته
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
که در آن تمام
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
ملاحظات باالقوه تغییرات آب و هوایی
در نظر گرفته شده
در نظر گرفته شده
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
و به این صورت بیان شده --
در میان سایر چیزها --
در میان سایر چیزها --
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
افزایش خشکی در اثر کاهش بارندگی
یا بارش نامنظم.
یا بارش نامنظم.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
نواحی که با رنگ قرمز
در اینجا نشان داده شده‌اند
در اینجا نشان داده شده‌اند
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
جاهایی هستند که اخیرا
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
به صورت موفقیت‌آمیزی
برای کشاورزی استفاده شده‌اند
برای کشاورزی استفاده شده‌اند
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
ولی به دلیل کمبود بارش
دیگر این امکان وجود ندارد.
دیگر این امکان وجود ندارد.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
این رخدادی است که
برای سال ۲۰۵۰ پیش‌بینی می‌شود.
برای سال ۲۰۵۰ پیش‌بینی می‌شود.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
بیشتر آفریقا و در اصل بیشتر دنیا
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
دچار مشکل خواهند شد.
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
بنابراین ناچاریم که به دنبال روشهای
بسیار هوشمندانه برای تولید غذا بگردیم.
بسیار هوشمندانه برای تولید غذا بگردیم.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
و میان آنها ترجیحا دنبال
محصولات مقاوم به خشکسالی باشیم.
محصولات مقاوم به خشکسالی باشیم.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
نکته دیگر در مورد آفریقا
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
دیم بودن اکثر کشت آنهاست.
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
درحقیقت تولید محصولات مقاوم
به خشکسالی جزو کارهای آسان نیست.
به خشکسالی جزو کارهای آسان نیست.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
و دلیلش هم آب میباشد.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
آب برای حیات گیاه ضروریست.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
تمام ارگانیسمهای زنده و پویا
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
از میکروب‌ها گرفته تا من و شما
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
شامل بخش بزرگی آب می‌باشیم
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
تمام واکنشهای زندگی در آب رخ میدهد.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
و کمبود مقدار کمی آب منجر به مرگ می‌شود.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
منو شما ۶۵ درصد آب هستیم--
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
که اگر یک درصد آن کم شود خواهیم مرد.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
ولی میتوانیم با تغییر رفتار از آن پرهیز کنیم.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
ولی گیاهان نمی‌توانند.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
اونها در زمین گیر هستند.
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
و بنابراین کمی بیش از ما به آب نیاز دارند
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
حدود ۹۵ درصد.
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
و کمی بیش از ما هم میتوانند از دست بدهند
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
بین ۱۰ تا ۷۰ درصد بسته به نوع نمونه
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
ولی فقط برای یک دوره کوتاه.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
بیشتر آنها هم در مقابل از
دست دادن آب مقاومت میکنند.
دست دادن آب مقاومت میکنند.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
می‌توان نمونه‌هایی از این گیاهان بسیار مقاوم
را در میان گیاهان گوشتی(آبدار) پیدا کرد.
را در میان گیاهان گوشتی(آبدار) پیدا کرد.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
معمولا به کوچک شدن
و جاذب قوی بودن تمایل دارند
و جاذب قوی بودن تمایل دارند
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
ولی به بهای گزافی این آب را نگه می‌دارند
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
و درعوض رشد بسیار کندی دارند.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
مثالهایی از جلوگیری از دست دادن آب
را می‌توان در گیاهان و درختان یافت.
را می‌توان در گیاهان و درختان یافت.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
ریشه‌های عمیقی را به پایین می‌فرستند
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
و برای معادن آب زیرزمینی کاوش میکنند
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
و در تمام مدت به انتقال آب مشغول‌اند
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
تا زنده بمانند و خشک نشوند.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
این یکی بائوباب نام داره
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
که به درخت برعکس هم معروفه
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
برای اینکه نسبت ریشه‌ها
به شاخه‌ها عدد بسیار بزرگیه
به شاخه‌ها عدد بسیار بزرگیه
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
که به نظر میرسه یه
درخت رو برعکس کاشته باشن.
درخت رو برعکس کاشته باشن.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
و البته ریشه‌ها برای آب رسانی به درخت لازم‌اند.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
و از سوی دیگر شاید معمول‌ترین استراتژي
برای جلوگیری از خشک شدن را بتوان در گیاهان یک ساله دید.
برای جلوگیری از خشک شدن را بتوان در گیاهان یک ساله دید.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
یک ساله ها بخش اعظمی از
منابع غذایی گیاهی ما را تشکیل می‌دهند.
منابع غذایی گیاهی ما را تشکیل می‌دهند.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
در کرانه ساحل غربی کشور من،
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
در بیشتر اوقات سال، گیاهان
زیادی را مشاهده نمی‌کنید.
زیادی را مشاهده نمی‌کنید.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
ولی وقتی باران بهاری ببارد
شما این را مشاهده می‌کنید:
شما این را مشاهده می‌کنید:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
به گل نشستن صحرا.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
استراتژی در دوره‌های زمانی یک ساله
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
روییدن فقط در فصل بارش است.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
در پایان فصل دانه تولید میکنند
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
که خشک است و فقط ۸ تا ۱۰ درصد آب دارد.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
ولی در اوج زندگیست.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
و هرچیزی که اینقدر خشک
و اینقدر هم زنده باشد
و اینقدر هم زنده باشد
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
به آن لقب مقاوم به خشکی داده‌ایم.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
در حالت خشکی
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
کاری که دانه می‌تواند انجام دهد
این است که در این محیط خشن
این است که در این محیط خشن
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
برای یک دوره طولانی دوام آورد.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
وقتی دوره بارانی بعدی فرا می‌رسد
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
جوانه زده و رشد میکنند
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
و همه چرخه از اول اجرا می‌شود.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
به عقیده بسیاری فرگشت
دانه‌های مقاوم به خشکی
دانه‌های مقاوم به خشکی
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
باعث گسترش
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
گیاهان گلدار یا آنژیواسپرمها
روی زمین شده است
روی زمین شده است
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
ولی بگذارید به همان گیاهان یک ساله برگردیم
که بنیان منابع غذایی ما هستند.
که بنیان منابع غذایی ما هستند.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
گندم، برنج و ذرت۹۵ درصد
منبع غذایی ما را تشکیل می‌دهند.
منبع غذایی ما را تشکیل می‌دهند.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
که البته راهبرد بسیار خوبیست؛
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
از این نظر که در یک دوره کوتاه مدت می‌توان
مقدار زیادی دانه تولید کرد.
مقدار زیادی دانه تولید کرد.
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
دانه‌ها غنی از انرژی هستند بنابراین میتوانند
وقدار زیادی کالری تولید کنند
وقدار زیادی کالری تولید کنند
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
که می‌توان آنها را در زمان فراوانی
برای زمان قحطی ذخیره کرد.
برای زمان قحطی ذخیره کرد.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
ولی اشکالی هم وجود دارد.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
بافت گیاهی
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
ریشه‌ها و برگهای یک ساله‌ها
05:06
do not have much
102
294160
1256
خیلی خاصیت
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
مقاومت یا نفوذناپذیری[به خشکی] را ندارد.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
درحقیقت نیازی به این خاصیت نداشته‌اند.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
در فصل بارش رشد میکنند
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
وبرای کمک به بقای خود،
دانه‌ای تولید میکنند.
دانه‌ای تولید میکنند.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
با این حال تلاشهای زیادی
در زمینه کشاورزی انجام شده
در زمینه کشاورزی انجام شده
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
تا محصولاتی با خصوصیات بهتر تولید شوند و
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
مقاومت و ممانعت از خشکی
و همینطور تحمل آن --
و همینطور تحمل آن --
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
مخصوصا مقاومت و ممانعت از خشکی
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
چون مدلهای خوبی داریم
که طرز کارشان را نشان میدهد--
که طرز کارشان را نشان میدهد--
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
هنوز تصویرهایی مانند این می‌گیریم
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
مزرعه ذرت در آفریقا
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
دو هفته بدون بارش باران
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
و خشک شده است.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
راه‌حلی وجود دارد:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
گیاهان رستاخیز دار.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
این گیاهان میتوانند تا ۹۵درصد آب
سلولهای خود را از دست دهند
سلولهای خود را از دست دهند
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
و در یک وضعیت خشک و مثل مرده‌ها
برای ماهها یا سالها باقی می ماند
برای ماهها یا سالها باقی می ماند
05:49
and give them water,
120
337000
1736
بهش آب بدید
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
دوباره سبز خواهد شد و رشد میکند.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
مثل دانه ها اینها هم مقاوم به خشکی هستند.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
مثل دانه ها اینها هم میتوانند
در بدترین نقطه با شرایط زیستی کنار بیایند.
در بدترین نقطه با شرایط زیستی کنار بیایند.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
که پدیده نادری است.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
فقط ۱۳۵ گیاه گلدار وجود دارند
که میتوانند چنین کاری انجام دهند.
که میتوانند چنین کاری انجام دهند.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
حالا میخوام به شما فیلمی نشان دهم
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
از روند رستاخیز سه تا از این گیاهان
06:12
in that order.
128
360280
1216
با این ترتیب.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
و در پایین
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
یک محور زمان وجود دارد
که میتوانید ببینید با چه سرعتی رخ میدهد.
که میتوانید ببینید با چه سرعتی رخ میدهد.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(تشویق)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
خیلی جالبه نه؟
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
برای همین اقلا ۲۱ سال را صرف
فهمیدن چگونگی انجامش کرده‌ام.
فهمیدن چگونگی انجامش کرده‌ام.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
چطور این گیاهان خشک می‌شوند ولی نمی‌میرند؟
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
روی تعدادی از نمونه‌های
رستاخیزدار کار کرده‌ام
رستاخیزدار کار کرده‌ام
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
که در اینجا در حالت خشک
و آبدار نشان داده شده‌اند
و آبدار نشان داده شده‌اند
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
به چند دلیل.
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
یکی از آنها این است
که هرکدامشان یک مدل مهیا میکنند
که هرکدامشان یک مدل مهیا میکنند
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
تا بتوانیم محصولات مقاوم
به خشکی تولید کنیم.
به خشکی تولید کنیم.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
در بالای گوشه سمت چپ، برای مثال
می‌توان یک نمونه علف مشاهده کرد
می‌توان یک نمونه علف مشاهده کرد
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
که «Eragrostis nindensis» نامیده می‌شود
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
یک خویشاوند نزدیک بنام
«Eragrostis tef» هم دارد--
«Eragrostis tef» هم دارد--
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
که احتمالا بسیاری از
شما آن را به‌نام «teff» می‌شناسید
شما آن را به‌نام «teff» می‌شناسید
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
که در اتیوپی یک غذای اصلی و ضروری است
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
بدون گلوتن است
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
و یکی از چیزهاییست که دوست داریم
نوع مقاوم به خشکی آن را تولید کنیم.
نوع مقاوم به خشکی آن را تولید کنیم.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
یکی دیگر از دلایل جستجو
به دنبال تعدادی از نمونه‌ها
به دنبال تعدادی از نمونه‌ها
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
این است که؛ اقلا در ابتدا
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
میخواهم بفهمم آیا به یک صورت عمل میکنند؟
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
آیا همشون از یک مکانیزم استفاده میکنند
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
تا بتوانند کل آبشان
را از دست بدهند ولی نمیرند؟
را از دست بدهند ولی نمیرند؟
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
به همین دلیل از یک راهکار
زیست شناسی سیستمی استفاده کردم
زیست شناسی سیستمی استفاده کردم
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
تا بتوانم یک فهم کامل
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
از مقاومت به خشکی به دست آورم.
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
هنگامی که با آن مدل به چیزی نگاه می‌کنیم
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
از مقیاس سلولی تا کل گیاه
و سطح اکوفیزیولوژی قابل تفسیر باشد.
و سطح اکوفیزیولوژی قابل تفسیر باشد.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
برای مثال وقتی به چیزی مثل
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
تغییرات در آناتومی گیاه خشک شده می‌نگریم
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
و ساختارهای بزرگ و بیرونی آن.
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
ما به «ترنسکریپتومیکس» می‌نگریم
که فقط بخشی از فناوریست که
که فقط بخشی از فناوریست که
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
در ژنهایی می‌یابیم که
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
در پاسخ به خشکی روشن یا خاموش می‌شوند.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
بیشتر ژنها برای پروتئین‌ها رمزگذاری شده‌اند
بنابراین ما هم به دنبال پروتئین هستیم.
بنابراین ما هم به دنبال پروتئین هستیم.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
چه پروتئین‌هایی در پاسخ به خشکی ساخته می‌شوند؟
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
بعضی پروتئین‌هابرای آنزیمهایی رمزنگاری شده‌اند
که متابولیت‌ها را تولید میکنند.
که متابولیت‌ها را تولید میکنند.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
بنابراین به دنبال متابولیت‌ها هم هستیم.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
از آنجایی که گیاهان ثابت در زمین
قرار دارند این اطلاعات مهم‌اند که
قرار دارند این اطلاعات مهم‌اند که
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
از چه بخشی از «خزانه بسیار
بهینه مواد شیمیایی» خود استفاده میکنند
بهینه مواد شیمیایی» خود استفاده میکنند
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
تا خودشان را از تمام
تنش‌های محیطی محافظت کنند.
تنش‌های محیطی محافظت کنند.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
بنابراین مهم است که
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
به تغییرات شیمیایی مرتبط با خشکی بنگریم.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
در آخرین تحقیقاتمان در مقیاس مولکولی
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
به بررسی لیپیدوم پرداختیم--
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
تغییرات لیپید در پاسخ به خشکی.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
اهمیت آن از سوی دیگر
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
از این بابت است که تمام
غشاهای زیستی از جنس لیپیدها هستند.
غشاهای زیستی از جنس لیپیدها هستند.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
آنها غشا هستند چون در آب هستند.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
آنها را از آب خارج کنید
آنگاه آن غشاها هم از کار می‌افتند.
آنگاه آن غشاها هم از کار می‌افتند.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
از سوی دیگر لیپیدها به صورت سیگنالی
برای روشن کردن ژنها هم عمل میکنند.
برای روشن کردن ژنها هم عمل میکنند.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
پس یک سری تحقیقات زیست شناسی
و زیست شیمی را بکار بستیم
و زیست شیمی را بکار بستیم
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
تا به فهم عملکرد این مواد
محافظ احتمالی برسیم که
محافظ احتمالی برسیم که
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
در تحقیقات دیگرمان کشف کرده بودیم.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
سپس با بکاربستن تمام آن تحقیقات
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
به فهمی از چگونگی روبرو شدن
گیاهان با محیط رسیدیم.
گیاهان با محیط رسیدیم.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
من همیشه به میزان دانش زیست شناسی
مورد نیاز که برای فهم کلی از
مورد نیاز که برای فهم کلی از
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
مکانیزمهای مقاومت به خشکی نیاز بوده
دسترسی داشته‌ام تا
دسترسی داشته‌ام تا
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
بتوانم برای توصیف یک عملکرد زیستی
پیشنهاد با معنی بدهم
پیشنهاد با معنی بدهم
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
مطمئنم بعضی از شما فکر می‌کنید
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
«منظورش از گفتن عملکرد زیستی
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
ساخت محصولات کشاورزی تراریخته نیست؟»
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
و پاسخ به چنین سوالی این است:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
بسته به تعریف شما از دستکاری ژنتیکی
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
تمام محصولاتی که ما امروزه می‌خوریم
مثل گندم و برنج و ذرت
مثل گندم و برنج و ذرت
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
نسبت به اجداد خود به شدت دچار تغییرات ژنتیکی شده‌اند
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
ولی ما آنها را GM دسته‌بندی نمی‌کنیم
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
برای اینه آنها با تولید مثل طبیعی تولید شده‌اند
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
اگر منظور شما این است که آیا من میخواهم ژنهای رستاخیزشونده را درون محصولا کار بگذارم
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
پاسخ شما این است: بله!
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
و به رسیدن سریع به این راهکار هم اهمیت زیادی دارد.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
بعضی از همکاران دانشگاهیم در UCT
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
خصوصا جنیفر تامسون و سهیل رفودین
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
پیشگامان این مسیر هستند
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
که به زودی یک سری داده در موردش به شما نشان خواهم داد.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
الان در حال اجرایی کردن یک اندیشه بسیار جاه‌طلبانه هستیم
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
که هدفش روشن کردن تمام ژنهاییست
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
که همین الان در هر محصول کشاورزی وجود دارند.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
موضوع این است که این ژنها به غیر از شرایط بسیار سخت خشکی ذوشن نمیشوند.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
این را دیگر به شما وامیگذارم تا
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
ببینید به چنین محصلاتی بگوییم GM یا خیر.
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
حالا میخوام تا یک سری دده مربوط به رهیافت اول به شما نشان دهم
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
در ادامه
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
توضیحات مختصرم در مورد کارکرد ژنها.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
احتمالا همه می‌دونید که
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
ژنها از DNA ساخته شده‌اند
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
که خیلی محکم در کروموزومها پیچیده شده‌اند
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
که در هر سلول شما یا بدن گیاهان وجود دارند.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
اگر شما DNA را باز کنید ژنها را خواهید یافت.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
که هر ژن هم یک راه انداز ژن دارد
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
که مثل کلید روشن/خاموش میباشد
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
ناحیه رمزگذاری شده ژن
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
و سپس یک بخش پایان‌دهنده
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
که بدین معناست که به پایان ژن رسیده‌ایم و ژن بعدی شروع می‌شود
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
البته راه‌انداز فقط یک کلید ساده روشن/خاموش نیست
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
معمولا به تنظیمات بسیار دقیقی نیاز دارند
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
و بسیاری از چیزها باید وجود داشته باشند و درست سرجای خود قرار گیرند تا ژن روشن شود.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
چیزی که در تکنولوژی زیستی انجام می‌شود
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
کار روی یک راه‌انداز قابل تحریک است
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
که می‌دانیم چطور روشنش کنیم.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
بعدش اون راه‌انداز رو به ژنی که دوست داریم وصل می‌کنیم
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
و درون گیاه قرار میدهیم و پاسخ گیاه رو برررسی می‌کنیم.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
در آزمایشی که میخواهم در موردش صحبت کنم
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
همکاران دانشگاهی من روی یک راه‌انداز قابل تحریک با خشکی کار کرده‌اند
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
که در یک گیاه رستاخیزدار یافته‌ایم.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
قسمت جالب کار با این راه‌انداز این است که ما نیاز نیست کاری انجام بدیم
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
و گیاه خودش خشکی را حس میکند.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
و ما از آن برای تحریک ژنهای آنتی‌اکسیدانی که از گیاه رستاخیزدار گرفته‌ایم استفاده کردیم
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
حالا چرا ژنهای آنتی‌اکسیدان؟
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
خوب هر تنشی خصوصا خشکی
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
باعث تشکیل رادیکالهای آزاد می‌شود
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
یا نمونه‌های واکنشی با اکسیژن
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
که به شدت آسیب‌زننده هستند و ممکن است به مرگ گیاه منجر شود
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
که آنتی‌اکسیدان می‌تواند جلوی این آسیب را بگیرد.
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
حالا به این اطلاعات که از یک نمونه ذرت استخراج شده بنگرید که کشت آن در آفریقا خیلی معمول است
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
سمت چپ فلش گیاهانی‌اند که بدون ژن هستند و
12:04
to the right --
245
712600
1256
در سمت راست--
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
گیاهانی‌اند که ژن آنتی‌اکسیدان دارند.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
بعد از سه هفته بدون آبیاری.
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
اونهایی که این ژن رو دارند خیلی خیلی بهتر حفظ شده‌اند.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
حالا راهکار آخر
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
تحقیقات من نشان داده که شباهت چشمگیری بین
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
دانه‌های مقاوم به خشکی و گیاهان رستاخیزدار از لحاظ ساختاری وجود دارد.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
خوب حالا این سوال مطرح است
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
آیا هردو از یک نوع ژن بهره می‌برند؟
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
یا به عبارت دیگر
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
آیا گیاهان رستاخیزدار از همان ژنهایی استفاده میکنند که طی فرایند فرگشت در دانه‌های مقاوم به خشکی به وجود آمده و
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
آنها را در ریشه‌ها و برگهایشان به کار می‌گیرند؟
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
آیا این ژنهای دانه‌ها وظیفه جدیدی
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
در ریشه‌ها و برگهای گیاهان رستاخیزدار بر عهده گرفته‌اند؟
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
و من به پاسخ به این پرسش رسیده‌ام
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
در پی تحقیقات بسیاری که توسط گروه من انجام شد
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
و با همکاری اخیری که با گروهی از Henk Hilhorst هلند داشته‌ایم
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
و همینطور Mel Oliver از آمریکا
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
و Julia Buitink از فرانسه
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
و پاسخ این است: «بله!»
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
ژنهای اصلی وجود دارند که در هردو مشترک‌اند
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
که میخوام خیلی واضح در مورد یک ذرت آنها را به تصویر بکشم
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
که کروموزوم‌های زیر کلید خاموش
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
نمایانگر تمامی ژنهایی هستند که برای تحمل خشکی نیازند.
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
به محض اینکه دانه‌ها در مرحله آخر تشکیل دانه‌های ذرت خشک شوند
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
این ژنها روشن خواهند شد.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
گیاهان رستاخیزدار هم همین ژنها را روشن میکنند
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
وقتی که خشک می‌شوند.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
بنابراین تمام محصولات جدید کشاورزی
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
در برگها و ریشه‌هایشان این ژنها را دارند و
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
فقط هیچگاه روشنشان نمی‌کنند.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
آنها فقط ژنها را برای بافت دانه‌ها روشن میکنند.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
کاری که ما الان می‌خواهیم انجام دهیم
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
فهم علائم محیطی و سلولی است که
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
این ژنها را در گیاهان رستاخیزدار روشن میکنند
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
تا این فرایند را در محصولات کشاورزی تقلید کنیم.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
و در نهایت می‌رسیم به ایده نهایی
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
که درتلاشیم کاری را با سرعت بسیار زیاد انجام دهیم که
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
تقلیدی است از کاری که طبیعت طی فرایند فرگشت در مورد گیاهان رستاخیزدار
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
حدودا ۱۰ تا ۴۰ میلیون سال پیش انجام داده است.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
از طرف خودم و گیاهانم برای توجه شما سپاسگذارم.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(تشویق)
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