TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
ג'יל פרנט: איך אנחנו יכולים לגרום ליבולים לשרוד בלי מים
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
כשאוכלוסיית העולם גדלה וההשפעות של שינוי האקלים מתגשמות בחוזקה, נהיה חייבים להאכיל יותר אנשים תוך שימוש בפחות אדמות פוריות. הביולוגית המולקולרית ג'יל פרנט חוקרת תופעה נדירה שאולי תעזור: "צמחי תחיה" -- צמחים סופר עמידים שנראה שחוזרים לחיים. האם הם יכולים להביא את ההבטחה של גידול מזון בעולם החם והיבש שמתקרב?
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
אני מאמינה שהסוד ליצור
יבולים עמידים ביותר לבצורת,
יבולים עמידים ביותר לבצורת,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
שיצליחו לפחות חלקית
לספק ביטחון תזונתי בעולם,
לספק ביטחון תזונתי בעולם,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
נמצא בצמחים שחוזרים לחיים,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
בתמונה פה, במצב של בצורת קיצונית.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
אתם אולי תחשבו שהצמחים האלו מתים,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
אבל הם לא.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
תנו להם מים,
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
והם יחזרו לחיים, יהפכו לירוקים,
יתחילו לגדול, תוך 12 עד 48 שעות.
יתחילו לגדול, תוך 12 עד 48 שעות.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
עכשיו, למה אני מציעה
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
שלייצר יבולים עמידים לבצורת
יעזור חלקית לספק ביטחון תזונתי?
יעזור חלקית לספק ביטחון תזונתי?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
ובכן, אוכלוסיית העולם הנוכחית
היא בערך 7 מיליארד.
היא בערך 7 מיליארד.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
ומוערך שעד 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
אנחנו נהיה בין 9 ל 10 מיליארד אנשים,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
עם רוב הגדילה שתתרחש באפריקה.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
ארגוני האוכל והחקלאות בעולם
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
הציעו שאנחנו צריכים עליה של 70 אחוז
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
בהתנהלות החקלאית הנוכחית
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
כדי לעמוד בדרישה.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
בהתחשב בזה שצמחים הם בתחתית שרשרת המזון,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
הרוב יגיע מצמחים.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
האחוז של 70 אחוז
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
לא לוקח בחשבון את האפקט הפוטנציאלי
של שינוי האקלים.
של שינוי האקלים.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
זה נלקח ממחקר של דאי שפורסם ב 2011,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
בו הוא לקח בחשבון
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
את כל האפקטים הפוטנציאלים של שינוי אקלים
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
והביע אותם -- יחד עם דברים אחרים --
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
עליה ביובש בשל חוסר גשם או גשם נדיר.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
האזורים באדום שנראים פה,
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
הם אזורים שעד לאחרונה
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
היו בשימוש מוצלח בחקלאות,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
אבל לא יכולים יותר בגלל חוסר בגשם.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
זה המצב שצפוי להתרחש ב 2050.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
הרבה מאפריקה, למעשה, רוב העולם,
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
עומד להיות בבעיה.
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
אנחנו נצטרך לחשוב על כמה דרכים
מאוד חכמות ליצר אוכל.
מאוד חכמות ליצר אוכל.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
ורצוי שביניהן יהיו כמה יבולים
עמידים לבצורת.
עמידים לבצורת.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
הדבר הנוסף לזכור על אפריקה זה
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
שרוב החקלאות שלהם מוזנת גשם.
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
עכשיו, ליצור יבולים עמידים לבצורת
זה לא הדבר הכי קל בעולם.
זה לא הדבר הכי קל בעולם.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
והסיבה לזה היא מים.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
מים הם חיוניים לחיים על הפלנטה.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
כל האורגניזמים החיים
שיש להם מטאבוליזם פעיל,
שיש להם מטאבוליזם פעיל,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
ממיקרובים עד לכם ולי,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
מורכבים בעיקר ממים,
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
כל יצור החיים מתרחש במים.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
ואובדן של כמות קטנה של מים תוצאתה מוות.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
אתם ואני עשויים 65 אחוז מים --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
אנחנו מאבדים אחוז אחד מזה,
אנחנו מתים.
אנחנו מתים.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
אבל אנחנו יכולים לעשות
שינוי התנהגותי כדי להמנע מכך.
שינוי התנהגותי כדי להמנע מכך.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
צמחים לא יכולים.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
הם תקועים באדמה.
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
וכך ראשית יש להם יותר מים מלנו,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
בערך 95 אחוז מים,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
והם יכולים לאבד מעט יותר מאיתנו,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
משהו כמו 10 עד בערך 70 אחוז תלוי במינים,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
אבל רק לתקופות קצרות.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
רובם או ינסו להתנגד או ימנעו מאובדן מים.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
אז דוגמה קיצונית להתנגדות
יכולה להמצא בסקולנטים.
יכולה להמצא בסקולנטים.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
הם נוטים להיות קטנים, מאוד מושכים,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
אבל הם מחזיקים את המים שלהם
בכזו עלות גבוהה
בכזו עלות גבוהה
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
שהם גדלים ממש לאט.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
דוגמאות של המנעות מאובדן מים
נמצאות בעצים ושיחים.
נמצאות בעצים ושיחים.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
הם שולחים שורשים מאוד עמוקים,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
כורים מאגרי מים תת קרקעיים
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
ופשוט שוטפים אותם דרכם כל הזמן,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
שומרים על עצמם רוויים.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
זה מימין נקרא באובב.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
הוא גם נקרא העץ ההפוך,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
פשוט בגלל שהיחס
בין השורשים לגבעולים כל כך גדול
בין השורשים לגבעולים כל כך גדול
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
שנראה כאילו שעץ נשתל הפוך.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
וכמובן השורשים דרושים להרוויה של הצמח.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
וכנראה האסטרטגיה הכי נפוצה
להמנעות נמצאת בצמחים עונתיים.
להמנעות נמצאת בצמחים עונתיים.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
עונתייים מרכיבים את רוב
אספקת המזון מצמחים שלנו.
אספקת המזון מצמחים שלנו.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
במעלה החוף המערבי של המדינה שלי
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
במשך רוב השנה אתם לא רואים
הרבה גדילה של צמחיה.
הרבה גדילה של צמחיה.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
אבל בבוא גשמי האביב, אתם מקבלים את זה:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
פריחה של המדבר.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
האסטרטגיה של עונתיים,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
היא לגדול רק בעונות הגשומות.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
בסוף העונה הם מייצרים זרעים,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
יבשים, שמונה עד עשרה אחוז מים,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
אבל מאוד חיים.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
וכל מה שיבש כל כך אבל עדין חי,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
אנחנו קוראים לו עמיד -ליובש.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
במצב היבש,
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
מה שהזרעים יכולים לעשות זה
לחכות במצבים קיצוניים
לחכות במצבים קיצוניים
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
לתקופות זמן ממושכות.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
בפעם הבאה שהעונה הגשומה תגיע,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
הם נובטים וגדלים,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
וכל המחזור מתחיל שוב.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
מאמינים שהאבולוציה של זרעים עמידי יובש
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
אפשרה את הקולוניזציה וההפצה
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
של צמחים פורחים, או אנג'יוספרמס, לאדמה.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
אבל חזרה לעונתיים כמקור העיקרי
לאספקת האוכל שלנו.
לאספקת האוכל שלנו.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
חיטה, אורז ותירס יוצרים 95 אחוז
מאספקת המזון שלנו.
מאספקת המזון שלנו.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
וזו היתה אסטרטגיה מעולה
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
מפני שתוך זמן קצר
אתם יכולים לייצר הרבה זרעים.
אתם יכולים לייצר הרבה זרעים.
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
זרעים עשירים באנרגיה
כך שיש הרבה קלוריות מזון,
כך שיש הרבה קלוריות מזון,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
אתם יכולים לאגור אותם
בזמנים של שפע לזמנים של רעב,
בזמנים של שפע לזמנים של רעב,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
אבל יש חיסרון.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
הרקמות הוגטטיביות,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
השורשים והעלים של עונתיים,
05:06
do not have much
102
294160
1256
אין להם הרבה
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
תכונות עמידות מובנית, המנעות או עמידות.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
הם פשוט לע צריכים אותן.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
הם גדלים בעונה הגשומה
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
ויש להם זרע כדי לעזור להם לשרוד בשאר השנה.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
וכך למרות מאמץ משותף בחקלאות
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
ליצור יבולים עם תכונות משופרות
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
של עמידות, המנעות ועמידות --
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
בעיקר עמידות והמנעות
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
בגלל שהיו לנו מודלים טובים
להבין איך אלה עובדים --
להבין איך אלה עובדים --
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
אנחנו עדיין מקבלים תמונות כמו זו.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
יבולי תירס באפריקה,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
שבועיים בלי גשם
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
והם מתים.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
יש פיתרון:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
צמחים שחוזרים לחיים.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
הצמחים האלו יכולים לאבד
95 אחוז מהמים התאיים שלהם,
95 אחוז מהמים התאיים שלהם,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
להשאר יבשים, במצב דמוי מוות
במשך חודשים עד שנים,
במשך חודשים עד שנים,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
ותנו להם מים,
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
הם מוריקים ומתחילים לגדול שוב.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
כמו זרעים, הם עמידים ליובש.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
כמו זרעים, הם יכולים לעמוד
במצבים סביבתיים קיצוניים.
במצבים סביבתיים קיצוניים.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
וזו באמת תופעה נדירה.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
יש רק 135 צמחים פורחים
שיכולים לעשות את זה.
שיכולים לעשות את זה.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
אני אראה לכם סרטון
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
של תהליך חזרה לחיים של שלושת המינים האלו
06:12
in that order.
128
360280
1216
בסדר הזה.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
ובתחתית,
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
יש ציר זמן שאתם יכולים לראות
כמה מהר זה מתרחש.
כמה מהר זה מתרחש.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(מחיאות כפים)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
די מדהים, הא?
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
אז ביליתי את 21 השנים האחרונות
בלנסות להבין איך הם עושים את זה.
בלנסות להבין איך הם עושים את זה.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
איך הצמחים האלו מתייבשים בלי למות?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
ואני עובדת על מגוון צמחי חזרה לחיים שונים,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
שנראים פה במצבים המרווים והיבשים שלהם,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
ממספר סיבות.
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
אחת מהן היא שכל אחד מהצמחים משרת כמודל
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
ליבול שהייתי רוצה להפוך לעמיד לבצורת.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
אז בשמאל הקיצון העליון, לדוגמה, הוא עשב,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
הוא נקרא ארגרוסטיס נינדנסיס,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
יש לו קרוב שנקרא ארגרוסטיס טף --
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
הרבה מכם אולי מכירים אותו כ "טף" --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
זה אוכל בסיסי באתיופיה,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
הוא נטול גלוטן,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
וזה משהו שהיינו רוצים להפוך לעמיד בצורת.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
הסיבה הנוספת ללהביט במספר צמחים,
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
שהיא, לפחות בהתחלה,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
רציתי לגלות: האם הם עושים את אותו הדבר?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
האם כולם משתמשים באותם מנגנונים
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
כדי להיות מסוגלים לאבד
את כל המים ולא למות?
את כל המים ולא למות?
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
אז לקחתי על עצמי מה שאנחנו קוראים לו
גישת המערכת הביולוגית
גישת המערכת הביולוגית
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
כדי לקבל הבנה מעמיקה
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
של עמידות ליובש,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
בה אנחנו מביטים בהכל
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
מהמולקולרי לכל הצמח, ברמה האקופיזיולוגית.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
לדוגמה אנחנו מביטים בדברים כמו
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
שינויים באנטומיית הצמח כשהם מתייבשים
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
ומבנה העל שלהם.
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
אנחנו מביטים בטרנסקריפטום,
שהוא פשוט המושג לטכנולוגיה
שהוא פשוט המושג לטכנולוגיה
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
בו אנחנו מביטים בגנים
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
שמודלקים ומכובים בתגובה להתייבשות.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
רוב הגנים יקודדו חלבונים,
אז אנחנו מביטים בפרוטאום.
אז אנחנו מביטים בפרוטאום.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
מה החלבונים עשו כתגובה ליובש?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
כמה חלבונים יקודדו
לאנזימים שעושים מטבוליזה,
לאנזימים שעושים מטבוליזה,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
אז אנחנו מביטים במטבולום.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
עכשיו, זה חשוב בגלל שצמחים תקועים באדמה.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
הם משתמשים במה שאני קוראת לו
ארסנל כימיקלי מכוונן מאוד
ארסנל כימיקלי מכוונן מאוד
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
כדי להגן על עצמם מכל הלחצים
של הסביבה שלהם.
של הסביבה שלהם.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
אז זה חשוב שנביט
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
בשינויים הכימיים שמעורבים בהתייבשות.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
ובמחקר האחרון שעשינו ברמה המולקולרית,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
הבטנו בליפודום --
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
השינוי הליפידי בתגובה להתייבשות.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
וזה גם חשוב
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
מפני שכל הממברנות הביולוגיות
עשויות ליפידים.
עשויות ליפידים.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
הן מוחזקות כממברנות בגלל שהן במים.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
קחו את המים, הממברנות האלו מתפרקות.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
ליפידים גם משמשים כאותות להפעיל את הגנים.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
אז אנחנו משתמשים
במחקרים פיזיולוגיים וביוכימיקלים
במחקרים פיזיולוגיים וביוכימיקלים
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
לנסות ולהבין את המטרות של מה שידוע כמגינים
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
שלמעשה גיליתי במחקרים האחרים שלי.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
ואז להשתמש בכל זה כדי לנסות ולהבין
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
איך הצמחים מתמודדים עם הסביבה הטבעית.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
תמיד היתה לי פילוסופיה
שהייתי צריכה הבנה מעמיקה
שהייתי צריכה הבנה מעמיקה
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
של המנגנונים של עמידות ליובש
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
כדי להעלות הצעה משמעותית לשימוש ביוטי.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
אני בטוחה שכמה מכם חושבים,
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"על ידי ישום ביוטי,
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
האם זה אומר שהיא תיצור
יבולים מהונדסים גנטית?"
יבולים מהונדסים גנטית?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
והתשובה לשאלה הזו היא:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
תלוי בהגדרה שלכם לשינוי גנטי.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
כל היבולים שאנחנו אוכלים היום,
חיטה, אורז ותירס,
חיטה, אורז ותירס,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
הם מהונדסים גנטית בהרבה מאבות אבותיהם,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
אבל אנחנו לא מחשיבים אותם למהונדסים גנטית
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
מפני שהם מיוצרים על ידי רביה רגילה.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
אם אתם מתכוונים, האם אני אשים גנים
של צמחים שחוזרים לחיים לתוך היבולים,
של צמחים שחוזרים לחיים לתוך היבולים,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
התשובה שלי היא כן.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
בתמצית הזמן, ניסינו את הגישה הזו.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
ומתאים יותר, כמה מהעמיתים שלי ב UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
ג'ניפר טומפסון, סוהייל רפודיין,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
הובילו את הגישה הזו
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
ואני עומדת להראות לכם חלק מהמידע בקרוב.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
אבל אנחנו עומדים לפצוח
בגישה שאפתנית ביותר,
בגישה שאפתנית ביותר,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
בה אנחנו מכוונים להפעיל שורה שלמה של גנים
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
שכבר קיימים בכל יבול.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
הם פשוט לעולם לא מופעלים
תחת מצבי בצורת קיצוניים.
תחת מצבי בצורת קיצוניים.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
אני משאירה את זה לכם להחליט
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
אם אלה צריכים להקרא
מהונדסים גננטית או לא.
מהונדסים גננטית או לא.
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
אני עומדת עכשיו לתת לכם
חלק מהמידע מהגישה הראשונה הזו.
חלק מהמידע מהגישה הראשונה הזו.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
וכדי לעשות את זה
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
אני צריכה להסביר מעט על איך גנים עובדים.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
אז כנראה כולכם יודעים
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
שגנים עשויים מ DNA בסליל כפול.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
הוא מלופף בחוזקה לתוך כרומוזומים
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
שנמצאים בכל תא של הגוף שלכם או בגוף הצמח.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
אם אתם פורמים את ה DNA, אתם מקבלים גנים.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
ולכל גן יש מקדם,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
שהוא פשוט מתג הפעלה-כיבוי,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
אזור קידוד הגנים,
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
ואז קצה,
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
שמראה שזה הסוף של הגן, הגן הבא יתחיל.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
עכשיו, מקדמים הם לא
מתגי הפעלה-כיבוי פשוטים.
מתגי הפעלה-כיבוי פשוטים.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
הם בדרך כלל דורשים הרבה כוונון עדין.
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
הרבה דברים שיהיו נוכחים ונכונים
לפני שהגן הזה מופעל.
לפני שהגן הזה מופעל.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
אז מה שנעשה בדרך כלל במחקרי ביו טכנולוגיה
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
זה שאנחנו משתמשים במקדמים משרים,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
אנחנו יודעים איך להדליק אותו.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
אנחנו מחברים את זה לגנים המעניינים
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
ושמים אותם בתוך הצמח ורואים איך הצמח מגיב.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
במחקר שאני עומדת לדבר עליו איתכם,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
השותפים שלי השתמשו במקדם מעורר בצורת,
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
שגילינו בצמח שחוזר לחיים.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
הדבר הנחמד בנוגע למקדם הזה
הוא שאנחנו לא עושים כלום.
הוא שאנחנו לא עושים כלום.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
הצמח עצמו חש בצורת.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
והשתמשנו בו כדי להכניס גנים
נוגדי חמצון מצמחים שחוזרים לתחיה.
נוגדי חמצון מצמחים שחוזרים לתחיה.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
למה גנים נוגדי חמצון?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
ובכן, כל הלחצים, בעיקר לחץ של בצורת,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
גורמים ליצירת רדיקלים חופשיים,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
או מיני חמצן מגיבים,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
שהם מאוד מזיקים ויכולים לגרום למות יבולים.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
מה שאנטי אוקסידנטים עושים
זה לעצור את הנזק הזה.
זה לעצור את הנזק הזה.
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
אז הנה מעט מידע מזן התירס
שמאוד פופולרי באפריקה.
שמאוד פופולרי באפריקה.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
משמאל לחץ יש צמחים בלי הגנים,
12:04
to the right --
245
712600
1256
מימין --
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
צמחים עם גנים נוגדי חמצון.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
אחרי שלושה שבועות בלי השקיה,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
אלה עם הגנים מצליחים הרבה יותר.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
עכשיו לגישה הסופית.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
המחקר שלי הראה שיש דמיון גדול
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
במנגנונים של עמידות ליובש
בזרעים וצמחים שחוזרים לחיים.
בזרעים וצמחים שחוזרים לחיים.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
אז אני שואלת את השאלה,
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
האם הם משתמשים באותם גנים?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
או מנוסח מעט שונה,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
האם צמחים שחוזרים לחיים משתמשים
בגנים שהתפתחו בצמחים עמידי בצורת
בגנים שהתפתחו בצמחים עמידי בצורת
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
בשורשים ובעלים שלהם?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
האם הם נתנו תפקיד חדש לגנים של הזרעים
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
בשורשים ובעלים של צמחים שחוזרים לחיים?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
ואני עונה על השאלה הזו,
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
כתוצאה של הרבה מחקר של הקבוצה שלי
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
ושיתופי פעולה אחרונים
מהקבוצה של הנק הילהורסט בהולנד,
מהקבוצה של הנק הילהורסט בהולנד,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
מל אוליבר בארצות הברית
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
וג'וליה ביטניק בצרפת.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
התשובה היא כן,
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
שיש סט בסיסי של גנים שמעורבים בשניהם.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
ואני עומדת לתאר לכם את זה
מאוד בגסות עבור תירס,
מאוד בגסות עבור תירס,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
שם הכרומוזומים מתחת לכפתור הכיבוי
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
מייצגים את כל הגנים שדרושים לעמידות ליובש.
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
אז כשזרעי התירס מתייבשים
בסוף תקופת ההתפתחות שלהם,
בסוף תקופת ההתפתחות שלהם,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
הם מדליקים את הגנים האלו.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
צמחים שחוזרים לחיים מדליקים את אותם הגנים
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
כשהם מתייבשים.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
לכל היבולים המודרניים, לכן,
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
יש את הגנים האלו בשורשים ובעלים שלהם,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
הם פשוט לעולם לא מדילקים אותם.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
הם מדליקים אותם רק ברקמת הזרעים.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
אז מה שאנחנו מנסים לעשות עכשיו
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
זה להבין את האותות הסביבתיים והתאיים
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
שמדליקים את הגנים האלה
בצמחים שחוזרים לחיים,
בצמחים שחוזרים לחיים,
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
כדי לדמות את התהליך ביבולים.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
ורק מחשבה אחרונה.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
מה שאנחנו מנסים לעשות במהירות
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
זה לחזור על מה שהטבע עשה
באבולוציה של הצמחים החוזרים לחיים
באבולוציה של הצמחים החוזרים לחיים
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
לפני 10 עד 40 מליון שנה.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
הצמחים שלי ואני מודים לכם על תשומת הלב.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(מחיאות כפיים)
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