TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Hoe we gewassen kunnen laten overleven zonder water
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Naarmate de wereldbevolking groeit en de effecten van klimaatverandering beter zichtbaar worden, moeten we meer mensen voeden met minder bewerkbaar land. Moleculair biologe Jill Farrant bestudeert een zeldzaam fenomeen dat zou kunnen helpen: 'oprichtingsplanten' -- enorm veerkrachtige planten die ogenschijnlijk uit de dood opstaan. Zouden zij oplossing kunnen bieden voor het verbouwen van voedsel op onze steeds warmere, drogere aarde?
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.
Ik denk dat het geheim van het kweken
van zeer droogte-tolerant gewas
van zeer droogte-tolerant gewas
00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
dat wellicht voor
voedselzekerheid kan zorgen,
voedselzekerheid kan zorgen,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
in opstandingsplanten zit.
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
Die zie je hier in extreem droge toestand.
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
Je zou kunnen denken
dat deze planten dood zijn,
dat deze planten dood zijn,
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
maar dat is niet zo.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
Als je ze water geeft,
00:30
Give them water,
6
18400
1456
richten ze zich weer op
en gaan groeien binnen 12 tot 48 uur.
en gaan groeien binnen 12 tot 48 uur.
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
Waarom denk ik dat het kweken
van droogte-tolerant gewas
van droogte-tolerant gewas
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
voedselzekerheid zou kunnen opleveren?
De wereldbevolking is zo'n 7 miljard.
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Men voorspelt dat deze rond 2050
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
zo'n 9 tot 10 miljard is,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
met de sterkste groei in Afrika.
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
De voedsel- en agrarische organisaties
hebben voorspeld
hebben voorspeld
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
dat er 70 procent groei nodig is
van de huidige agrarische productie
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
om in die vraag te voorzien.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
Planten staan aan de basis
van de voedselketen
van de voedselketen
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
dus zal het grootste aandeel
moeten komen van planten.
moeten komen van planten.
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
In die 70 procent
zijn de mogelijke gevolgen
zijn de mogelijke gevolgen
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
van de klimaatverandering
nog niet opgenomen.
nog niet opgenomen.
Dit komt uit een onderzoek door Dai,
gepubliceerd in 2011,
gepubliceerd in 2011,
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
waarin hij alle mogelijke effecten
van klimaatverandering meenam,
van klimaatverandering meenam,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
zoals de toegenomen dorheid
door gebrek aan regen.
door gebrek aan regen.
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
Deze rode plekken zijn gebieden
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
waar tot voor kort met succes
aan landbouw werd gedaan,
aan landbouw werd gedaan,
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
maar nu niet meer
vanwege gebrek aan regen.
vanwege gebrek aan regen.
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
Dit is de voorspelling voor 2050.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Een groot deel van Afrika,
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
in feite van de wereld, komt in gevaar.
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
We moeten slimme manieren bedenken
om voedsel te produceren.
om voedsel te produceren.
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
Liefst ook met
droogte-tolerante gewassen.
droogte-tolerante gewassen.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
Je moet ook onthouden over Afrika,
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
dat de meeste landbouw
er afhankelijk is van regen.
er afhankelijk is van regen.
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
Droogte-tolerant gewas kweken
is niet zo makkelijk.
is niet zo makkelijk.
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
Dat komt door het water.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
Water is van levensbelang op deze planeet.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Alle levende organismen met stofwisseling,
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
van microben tot jij en ik,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
zijn voornamelijk samengesteld uit water.
Bij alle biologische processen
is water nodig.
is water nodig.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Verlies van de minste hoeveelheid water
veroorzaakt de dood.
veroorzaakt de dood.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Jij en ik zijn voor 65 procent water --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
een procent minder en we gaan dood.
We kunnen ons wel aanpassen
om dat te voorkomen.
om dat te voorkomen.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Planten kunnen dat niet.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Ze zitten vast in de grond.
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
In eerste instantie hebben ze
iets meer water dan wij,
iets meer water dan wij,
ongeveer 95 procent,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
en ze kunnen iets meer verliezen dan wij,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
zo'n 10 tot 70 procent,
afhankelijk van welke soort,
afhankelijk van welke soort,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
maar slechts korte tijd.
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
De meeste zullen proberen de droogte
te weerstaan of verlies te vermijden.
te weerstaan of verlies te vermijden.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Extreme voorbeelden van zulke bikkels
vind je onder de vetplanten.
vind je onder de vetplanten.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Ze zijn vaak klein en aantrekkelijk,
maar ze houden water zó goed vast
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
dat ze extreem langzaam groeien.
Het beperken van waterverlies
zie je bij sommige bomen en struiken.
zie je bij sommige bomen en struiken.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Hun wortels groeien erg diep,
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
waar ze onderaards water vinden
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
en zich daarmee steeds blijven spoelen,
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
om zo vochtig te blijven.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
Aan de rechterkant zie je de baobab.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Ook wel de onderstebovenboom genoemd,
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
omdat ze zoveel meer
wortels dan takken hebben,
wortels dan takken hebben,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
dat het lijkt of de boom
omgekeerd is geplant.
omgekeerd is geplant.
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
De wortels zijn natuurlijk nodig
voor de watervoorziening.
voor de watervoorziening.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
De meestgebruikte strategie
tegen waterverlies vind je bij eenjarigen.
tegen waterverlies vind je bij eenjarigen.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Eenjarigen maken het grootste deel uit
van ons plantaardige voedsel.
van ons plantaardige voedsel.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Aan de westkust van mijn land
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
zie je het grootste deel van het jaar
niet veel vegetatie.
niet veel vegetatie.
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
Maar als de voorjaarsregen
komt, krijg je dit:
komt, krijg je dit:
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
een bloeiende woestijn.
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
De strategie van eenjarigen
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
is dat ze alleen
in het regenseizoen groeien.
in het regenseizoen groeien.
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
Aan het eind van dat seizoen
produceren ze zaad
produceren ze zaad
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
dat droog is, acht tot tien procent water,
maar het leeft wel.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
En alles wat zo droog is, maar wel leeft,
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
noemen we verdrogingstolerant.
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
In verdroogde toestand,
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
kunnen de zaden
in extreme omgevingen liggen
in extreme omgevingen liggen
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
gedurende langere tijd.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Als het regenseizoen dan komt,
ontkiemen ze en groeien,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
en start de hele kringloop opnieuw.
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
Het wordt algemeen verondersteld dat de
evolutie van verdrogingstolerante zaden
evolutie van verdrogingstolerante zaden
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
kolonisatie en verspreiding
mogelijk maakten
mogelijk maakten
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
van bloeiende planten
of bedektzadigen op land.
of bedektzadigen op land.
Terug naar de eenjarigen,
als belangrijkste voedselleverancier.
als belangrijkste voedselleverancier.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Graan, rijst en mais vormen 95 procent
van ons plantaardige voedsel.
van ons plantaardige voedsel.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Het is een goede strategie
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
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
want in korte tijd
kan je veel zaad produceren.
kan je veel zaad produceren.
Rijk aan energie,
dus met veel calorieën erin.
dus met veel calorieën erin.
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
Je kan het opslaan bij overvloed
voor tijden met hongersnood,
voor tijden met hongersnood,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
maar er is een schaduwzijde.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
De plantaardige weefsels,
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
wortels en bladeren van eenjarigen,
hebben maar weinig aangeboren weerstand-,
vermijdings- of tolerantie-eigenschappen.
vermijdings- of tolerantie-eigenschappen.
05:06
do not have much
102
294160
1256
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
Die hebben ze niet nodig.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Ze groeien in het regenseizoen
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
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
en ze hebben zaad
om de rest van het jaar te overleven.
om de rest van het jaar te overleven.
Ondanks gezamenlijke pogingen
in de landbouw
in de landbouw
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
om gewassen te kweken
met verbeterde eigenschappen
met verbeterde eigenschappen
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
qua weerstand, vermijding
en tolerantie,
en tolerantie,
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
vooral weerstand en vermijding
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
omdat we goede modellen hebben
van de werking --
van de werking --
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
krijgen we nog steeds plaatjes als deze.
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Mais in Afrika,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
twee weken geen regen
en het is dood.
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
Er is een oplossing:
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
opstandingsplanten.
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
Deze planten kunnen 95 procent water
uit hun cellen verliezen,
uit hun cellen verliezen,
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
maanden tot jaren in droge,
bijna-dode toestand leven.
bijna-dode toestand leven.
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
Zodra ze water krijgen,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
worden ze groen en gaan weer groeien.
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
Net als zaden zijn ze verdrogingstolerant.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Ze kunnen net als zaden
tegen extreme omstandigheden.
tegen extreme omstandigheden.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Dat is een erg zeldzaam fenomeen.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Er zijn maar 135 soorten
bloeiende planten die dat kunnen.
bloeiende planten die dat kunnen.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Ik laat je een filmpje zien
van het opstandingsproces
van deze drie soorten
van deze drie soorten
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
in die volgorde.
06:12
in that order.
128
360280
1216
Beneden staat een tijdas
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
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
zodat je kunt zien hoe snel het gebeurt.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Applaus)
Wat bijzonder, hè?
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
In de afgelopen 21 jaar
heb ik geprobeerd dat te begrijpen.
heb ik geprobeerd dat te begrijpen.
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
Hoe drogen die planten uit
zonder dood te gaan?
zonder dood te gaan?
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Ik werk met allerlei soorten
opstandingsplanten,
opstandingsplanten,
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
hier in volgezogen en in droge toestand,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
vanwege een aantal redenen.
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
Een ervan is dat elke plant
als model fungeert
als model fungeert
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
voor een gewas dat ik
droogte-tolerant wil maken.
droogte-tolerant wil maken.
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Linksboven zie je bijvoorbeeld
de grassoort Eragrostis nindensis.
de grassoort Eragrostis nindensis.
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
Een verwante soort, Eragrostis tef,
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
kennen jullie misschien als 'teff'.
Het is een basisvoedsel in Ethiopië.
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
Het is glutenvrij,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
en we willen het droogte-tolerant maken.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
Een andere reden om
naar diverse planten te kijken
naar diverse planten te kijken
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
is dat ik, vooral aanvankelijk,
wilde uitzoeken of ze hetzelfde doen.
wilde uitzoeken of ze hetzelfde doen.
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
Gebruiken ze hetzelfde mechanisme
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
om bij dergelijk waterverlies
niet dood te gaan?
niet dood te gaan?
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
Ik gebruikte de systeembiologiebenadering
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
voor een goed begrip
van verdrogingstolerantie.
van verdrogingstolerantie.
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
We bekeken alles van moleculen
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
tot de hele plant
op ecofysiologisch niveau.
op ecofysiologisch niveau.
We kijken naar veranderingen
in de anatomie
in de anatomie
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
als hij verdroogt, en zijn ultrastructuur.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
We kijken naar het transcriptoom,
een term voor een techniek
een term voor een techniek
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
van genen bekijken
die aan- en uitgaan
die aan- en uitgaan
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
als reactie op droogte.
De meeste genen coderen voor eiwitten.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Dus bekijken we het proteoom.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Welke eiwitten worden gemaakt
vanwege droogte?
vanwege droogte?
Sommige eiwitten coderen voor enzymen
die metabolieten maken,
die metabolieten maken,
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
dus bekijken we het metaboloom.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Dat is belangrijk want planten
zitten vast in de grond.
zitten vast in de grond.
Ze gebruiken een goed afgestemd
'scheikundig arsenaal'
'scheikundig arsenaal'
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
om zichzelf te beschermen
tegen alle stress uit hun omgeving.
tegen alle stress uit hun omgeving.
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
Het is belangrijk dat we kijken naar
de chemische veranderingen door droogte.
de chemische veranderingen door droogte.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
In het laatste onderzoek
op moleculair niveau,
op moleculair niveau,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
bekijken we het lipidoom,
de lipide veranderingen door droogte.
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
Dat is ook belangrijk
08:46
And that's also important
175
514559
1257
want alle biologische membranen
zijn gemaakt van lipide.
zijn gemaakt van lipide.
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
Ze vormen membranen
omdat ze in water zitten.
omdat ze in water zitten.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Zonder water vallen
de membranen uit elkaar.
de membranen uit elkaar.
Lipiden fungeren ook als signalen
om genen aan te zetten.
om genen aan te zetten.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
We gebruiken ook fysiologie-
en biochemiestudies
en biochemiestudies
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
om de functie van mogelijke
beschermers te begrijpen
beschermers te begrijpen
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
die we hebben ontdekt in eerder onderzoek.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Hiermee proberen we te begrijpen
hoe planten omgaan
met hun natuurlijke omgeving.
met hun natuurlijke omgeving.
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
Ik ben altijd van mening geweest
dat ik flink wat kennis nodig had
dat ik flink wat kennis nodig had
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
van de werking van verdrogingstolerantie
om daarmee een zinvol voorstel te doen
voor een bioptische toepassing.
voor een bioptische toepassing.
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
Ik denk dat sommigen nu denken:
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Bedoelt ze daarmee dat ze
genetisch gemodificeerde gewassen wil?"
genetisch gemodificeerde gewassen wil?"
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
Het antwoord daarop is:
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
het hangt af van jouw definitie
van genetische modificatie.
van genetische modificatie.
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Alle gewassen die we eten,
tarwe, grassen en mais,
tarwe, grassen en mais,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
zijn genetisch erg gemodificeerd
door hun voorouders,
door hun voorouders,
maar dat vinden we geen ggo,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
omdat ze traditioneel gekweekt zijn.
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
Als je bedoelt of ik
oprichtingsplantgenen in gewas stop,
oprichtingsplantgenen in gewas stop,
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
dan is het antwoord ja.
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
In wezen hebben we dat gedaan.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Preciezer: sommige
van mijn collega's op de UCT
van mijn collega's op de UCT
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
leidden die aanpak
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
en ik zal zo wat gegevens laten zien.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
Maar we staan op het punt om
een ambitieuze aanpak te beginnen,
een ambitieuze aanpak te beginnen,
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
waarin we hele rijen genen
willen aanzetten
willen aanzetten
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
die al in elk gewas zitten.
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
Ze zijn alleen nog nooit aangezet
in extreem droge omstandigheden.
in extreem droge omstandigheden.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Ik laat je zelf beslissen
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
of dat ggo moet heten of niet.
Ik geef je nu wat gegevens
van die eerste benadering.
van die eerste benadering.
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
Om dat te doen moet ik wat uitleggen
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
over de werking van genen.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Je weet waarschijnlijk
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
dat genen zijn gemaakt van gedraaid DNA.
Het is strak opgewonden als chromosomen
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
die in elke cel zitten
van mensen en planten.
van mensen en planten.
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
Als je DNA ontrafelt, krijg je genen.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
En elk gen heeft een promotor,
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
wat eigenlijk een aan/uitknop is,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
het genencodeergebied
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
en een afsluiter die aangeeft
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
waar het einde van het gen is
en waar een nieuw gen begint.
en waar een nieuw gen begint.
Die promotors zijn niet
gewoon aan-uitknoppen.
gewoon aan-uitknoppen.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Ze moeten meestal goed afgesteld worden.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Veel moet aanwezig en in orde zijn
voordat het gen aangaat.
voordat het gen aangaat.
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
In biotechnologie-onderzoek
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
gebruikt men doorgaans
een induceerbare promotor,
een induceerbare promotor,
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
waarvan we weten hoe hij aan moet.
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
We koppelen dat aan belangrijke genen
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
en stoppen die in een plant
en kijken hoe die reageert.
en kijken hoe die reageert.
Bij het onderzoek waarover
ik ga vertellen,
ik ga vertellen,
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
gebruikten mijn medewerkers
een door droogte ontstane promotor,
een door droogte ontstane promotor,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
die we ontdekten in oprichtingsplanten.
Het mooie van die promotor is
dat we niets doen.
dat we niets doen.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
De plant voelt zelf de droogte.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
Dat gebruikten we om antioxidant-genen
uit oprichtingsplanten te halen.
uit oprichtingsplanten te halen.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Waarom antioxidant-genen?
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Alle soorten stress, vooral door droogte,
zorgen voor de aanmaak
van vrije radicalen,
van vrije radicalen,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
of reactieve zuurstofverbindingen,
die veel kapot maken
en zelfs gewas kunnen doen afsterven.
en zelfs gewas kunnen doen afsterven.
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Antioxidanten stoppen die beschadiging.
Hier zijn gegevens van een maisras
dat in Afrika populair is.
dat in Afrika populair is.
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
Links staan planten zonder de genen,
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
rechts planten mét de antioxidant-genen.
12:04
to the right --
245
712600
1256
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Na drie weken zonder watergeven,
doen die met de genen het een stuk beter.
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
Nu de laatste benadering.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
Mijn onderzoek laat zien
dat er grote overeenkomst is
dat er grote overeenkomst is
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
tussen verdrogingstolerantie-mechanismen
in zaden en in oprichtingsplanten.
in zaden en in oprichtingsplanten.
Ik vroeg me dus af
of ze dezelfde genen gebruiken.
of ze dezelfde genen gebruiken.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
Of iets anders gezegd:
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
gebruiken oprichtingsplanten genen
voor zaadverdrogingstolerantie
voor zaadverdrogingstolerantie
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
in wortels en bladeren?
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
Passen zij deze zaadgenen toe
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
in wortels en bladeren
van oprichtingsplanten?
van oprichtingsplanten?
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
Ik beantwoordde die vraag
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
na veel onderzoek door mijn groep
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
en recente samenwerking met een club
van Henk Hilhorst in Nederland,
van Henk Hilhorst in Nederland,
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
Mel Oliver in de VS
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
en Julia Buitink in Frankrijk.
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
Het antwoord is ja,
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
er is een aantal groepen genen
die bij beide betrokken zijn.
die bij beide betrokken zijn.
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
Ik zal dit schetsen
aan de hand van mais,
aan de hand van mais,
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
waarbij de chromosomen onder de uit-knop
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
alle genen vertegenwoordigen die
nodig zijn voor verdrogingstolerantie.
nodig zijn voor verdrogingstolerantie.
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
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
Dus als maiskorrels verdrogen
aan het eind van hun ontwikkeling,
aan het eind van hun ontwikkeling,
zetten ze die genen aan.
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
Oprichtingsplanten
zetten dezelfde genen aan
zetten dezelfde genen aan
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
als ze verdrogen.
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
Alle moderne gewassen
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
hebben die genen
in hun wortels en bladeren
in hun wortels en bladeren
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
maar ze zetten ze gewoon niet aan.
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
Ze zetten ze alleen aan in zaadweefsel.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Nu proberen we de omgevings-
en cel-signalen te begrijpen
en cel-signalen te begrijpen
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
die deze genen aanzetten
in oprichtingsplanten,
in oprichtingsplanten,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
om dat proces na te bootsen in gewas.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
Nog een gedachte tot besluit.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Wij proberen op korte termijn te herhalen
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
wat de natuur heeft gedaan
in de evolutie van oprichtingsplanten,
in de evolutie van oprichtingsplanten,
zo'n 10 tot 40 miljoen jaar geleden.
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Mijn planten en ik
danken je voor je aandacht.
danken je voor je aandacht.
(Applaus)
13:48
(Applause)
286
816680
6235
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