TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Джил Фаррант: Как обеспечить выживание растений без воды
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Поскольку мировое население растёт, а последствия изменения климата приобретают всё более чёткие очертания, нам придётся кормить всё больше людей, используя всё меньше пахотных земель. Молекулярный биолог Джилл Фаррант изучает редкое явление, которое может помочь: «воскресающие растения» — сверхустойчивые растения, которые, кажется, восстают из мёртвых. Могут ли они дать надежду на продовольственное снабжение в нашем всё более жарком и сухом мире?
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
Я считаю, что секрет производства
чрезвычайно засухоустойчивых культур,
чрезвычайно засухоустойчивых культур,
которые должны в некоторой мере
улучшить продовольственную безопасность,
улучшить продовольственную безопасность,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
заключается в воскресающих растениях,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
которые показаны здесь в чрезвычайно
высохшем состоянии.
высохшем состоянии.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Вам может показаться,
что эти растения выглядят мёртвыми,
что эти растения выглядят мёртвыми,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
но это не так.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Дайте им воду,
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
и они воскреснут, зазеленеют
и начнут расти в течение 12–48 часов.
и начнут расти в течение 12–48 часов.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Почему я предполагаю,
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
что производство засухоустойчивых культур
укрепит продовольственную безопасность?
укрепит продовольственную безопасность?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
На сегодня население земного шара
составляет 7 миллиардов.
составляет 7 миллиардов.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
И по оценкам, к 2050 году
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
нас будет от 9 до 10 миллиардов,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
причём основной рост
произойдёт в Африке.
произойдёт в Африке.
Продовольственные и сельскохозяйственные
организации мира
организации мира
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
предположили, что нам потребуется
70-процентный рост
70-процентный рост
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
текущей сельскохозяйственной практики,
чтобы удовлетворить этот спрос.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Поскольку растения —
это основа пищевой цепочки,
это основа пищевой цепочки,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
наибольший скачок должен
произойти за счёт растений.
произойти за счёт растений.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Доля в 70%
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
не учитывает потенциальные последствия
изменения климата.
изменения климата.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Эта цифра взята из исследования Даи,
опубликованного в 2011 году,
опубликованного в 2011 году,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
где он принял во внимание
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
все потенциальные последствия
изменения климата
изменения климата
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
и обозначил их;
среди прочих факторов —
среди прочих факторов —
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
возросшая засушливость из-за нехватки
дождя или редких осадков.
дождя или редких осадков.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Регионы, выделенные красным, —
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
это регионы, до недавнего времени
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
весьма успешно использовавшиеся
для сельского хозяйства,
для сельского хозяйства,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
но теперь это уже невозможно
из-за недостатка осадков.
из-за недостатка осадков.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
А это ситуация,
которую предсказывают к 2050 году.
которую предсказывают к 2050 году.
Большая часть Африки,
а по сути, большая часть мира,
а по сути, большая часть мира,
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
окажется в беде.
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
Мы должны придумать эффективные
способы производства продуктов питания.
способы производства продуктов питания.
И желательно, чтобы среди них были
некоторые засухоустойчивые культуры.
некоторые засухоустойчивые культуры.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Нам также следует помнить,
что Африка —
что Африка —
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
это регион неорошаемого земледелия.
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
Выращивание засухоустойчивых культур
не самая простая в мире вещь.
не самая простая в мире вещь.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
И причиной этому является вода.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Вода необходима для жизни на этой планете.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Все живые организмы
с активным обменом веществ —
с активным обменом веществ —
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
от микробов до нас с вами —
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
состоят преимущественно из воды.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Все необходимые для жизни реакции
происходят в воде.
происходят в воде.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
И потеря небольшого количества воды
приводит к смерти.
приводит к смерти.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Вы и я состоим на 65% из воды,
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
теряя 1%, мы умираем.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Но мы можем изменить своё поведение,
чтобы избежать этого,
чтобы избежать этого,
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
а растения — нет.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Они привязаны к земле.
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
Прежде всего, в них содержится
немного больше воды, чем в нас, —
немного больше воды, чем в нас, —
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
около 95%.
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
И они способны терять
немного больше, чем мы, —
немного больше, чем мы, —
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
от 10 до 70% в зависимости от вида,
но только на короткий период.
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
Большинство из них сделают попытку
сопротивляться или избежать потери воды.
сопротивляться или избежать потери воды.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Яркие примеры сопротивления
можно найти среди суккулентов.
можно найти среди суккулентов.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Они, как правило, небольшие
и очень привлекательные,
и очень привлекательные,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
но они удерживают свою воду
дорогой ценой —
дорогой ценой —
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
они крайне медленно растут.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Примеры предотвращения потери воды
можно найти среди деревьев и кустарников.
можно найти среди деревьев и кустарников.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Они пускают очень глубокие корни,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
достигая подземных запасов воды,
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
и продолжают забирать её
через корни постоянно,
через корни постоянно,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
избегая обезвоживания.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Дерево справа называется баобаб.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Его также зовут «перевёрнутым» деревом,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
поскольку размер корней по отношению
к надземной части столь велик,
к надземной части столь велик,
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
что это выглядит, как будто дерево
посажено вверх ногами.
посажено вверх ногами.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
И, конечно, эти корни необходимы
для снабжения этого растения водой.
для снабжения этого растения водой.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Пожалуй, самая распространённая стратегия
предотвращения встречается у однолетников.
предотвращения встречается у однолетников.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Однолетники составляют основу
нашего растительного продовольствия.
нашего растительного продовольствия.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
На западном побережье моей страны
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
большую часть года
почти не видно роста растений.
почти не видно роста растений.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Но с приходом весенних дождей
вы увидите это:
вы увидите это:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
цветение пустыни.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
Стратегия однолетних растений —
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
это рост только в сезон дождей.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
В конце сезона они производят семена,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
в которых лишь от 8 до 10% воды,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
и они вполне жизнеспособны.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
И всё, что продолжает жить
при таком содержании влаги,
при таком содержании влаги,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
мы называем засухоустойчивым.
В высушенном состоянии
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
семена могут находиться
в экстремальных условиях среды
в экстремальных условиях среды
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
в течение длительного времени.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
С наступлением нового сезона дождей
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
они всходят и растут,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
и весь цикл начинается снова.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Широко распространено мнение,
что эволюция засухоустойчивых семян
что эволюция засухоустойчивых семян
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
обеспечила колонизацию и распространение
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
на земле цветковых растений
или покрытосеменных.
или покрытосеменных.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Но вернёмся к однолетникам,
как к основной форме продовольствия.
как к основной форме продовольствия.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Пшеница, рис и кукуруза обеспечивают 95%
нашего растительного продовольствия.
нашего растительного продовольствия.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
И это великолепная стратегия,
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
поскольку за короткое время
вы можете произвести много зерна.
вы можете произвести много зерна.
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
Зерно богато энергией,
а это много пищевых калорий,
а это много пищевых калорий,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
которые можно отложить во времена изобилия
до времён голода.
до времён голода.
Но есть и обратная сторона.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Вегетативные ткани,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
корни и листья однолетников
05:06
do not have much
102
294160
1256
не обладают многими характеристиками
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
в том, что касается сопротивляемости,
предотвращения или устойчивости.
предотвращения или устойчивости.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Они им просто не нужны.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Они растут в сезон дождей
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
и у них есть семена, помогающие
им выживать в остальное время года.
им выживать в остальное время года.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
И несмотря на согласованные усилия
сельского хозяйства
сельского хозяйства
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
создать растения с улучшенными свойствами
сопротивляемости, предотвращения
и выносливости —
и выносливости —
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
особенно сопротивляемости
и предотвращения,
и предотвращения,
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
так как у нас есть хорошие модели,
объясняющие их работу, —
объясняющие их работу, —
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
мы до сих пор получаем такие картинки.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Урожай кукурузы в Африке,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
две недели без воды —
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
и растения мертвы.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
Но есть решение:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
воскресающие растения.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Эти растения могут потерять
95% своей клеточной жидкости,
95% своей клеточной жидкости,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
оставаясь в сухом, полумёртвом состоянии
месяцы или годы,
месяцы или годы,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
но дайте им воды —
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
и они зазеленеют и начнут расти снова.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Как и семена, они засухоустойчивы.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Как и семена, они могут выдерживать
экстремальные условия окружающей среды.
экстремальные условия окружающей среды.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
И это действительно редкое явление.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Существует лишь 135 видов цветковых
растений, которые на это способны.
растений, которые на это способны.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Я хочу показать вам видео
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
о процессе воскрешения этих трёх видов
06:12
in that order.
128
360280
1216
в таком порядке.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
В нижней части
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
временнáя ось, чтобы вы видели,
как быстро всё происходит.
как быстро всё происходит.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Аплодисменты)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Впечатляюще, правда?
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
Поэтому я провела 21 год,
пытаясь понять, как они это делают.
пытаясь понять, как они это делают.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Как эти растения засыхают, не умирая?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
И я работала с множеством
различных воскресающих растений,
различных воскресающих растений,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
показанных здесь полными влаги
и высохшими,
и высохшими,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
по ряду причин.
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
Одна из них в том, что каждое
из этих растений —
из этих растений —
модель для культур, которые я хочу
сделать засухоустойчивыми.
сделать засухоустойчивыми.
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
Так, например, эта трава
в левом верхнем углу.
в левом верхнем углу.
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
Её название Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
и она в близком родстве
с Eragrostis tef —
с Eragrostis tef —
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
многие из вас знают её как «теф» —
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
основной продукт питания в Эфиопии,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
в ней нет глютена,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
и это растение мы хотим
сделать засухоустойчивым.
сделать засухоустойчивым.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
Другая причина поиска
среди ряда растений —
среди ряда растений —
то, что, по крайней мере, изначально
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
я хотела выяснить,
делают ли они то же самое?
делают ли они то же самое?
Все ли они используют те же механизмы,
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
чтобы иметь возможность
потерять всю воду и не умереть?
потерять всю воду и не умереть?
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
И я применила так называемый
системный биологический подход,
системный биологический подход,
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
чтобы получить полное представление
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
об устойчивости к высыханию,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
которую мы ищем во всём,
от уровня молекул до уровня экофизиологии
растения в целом.
растения в целом.
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Например, мы смотрим,
как меняется строение растений
при их высыхании
при их высыхании
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
и их ультраструктура.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
Мы изучаем транскрипто́м —
это такая технология
это такая технология
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
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
исследования генов,
которые включаются или выключаются
в ответ на высыхание.
в ответ на высыхание.
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Многие гены несут информацию о белках,
поэтому мы изучаем протеом:
поэтому мы изучаем протеом:
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
какие белки синтезируются
в случае высыхания?
в случае высыхания?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Некоторые белки — ферменты,
создающие метаболиты,
создающие метаболиты,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
поэтому мы изучаем метаболомику.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Это важно, поскольку
растения привязаны к земле.
растения привязаны к земле.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Они используют то, что я называю
высокоточным химическим арсеналом,
высокоточным химическим арсеналом,
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
для защиты себя от всех стрессов
окружающей среды.
окружающей среды.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Поэтому важно увидеть
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
химические изменения
в процессе высыхания.
в процессе высыхания.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
А в исследовании
на молекулярном уровне
на молекулярном уровне
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
мы изучаем липидо́м —
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
изменение липидов в ответ на высыхание.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
И это тоже важно,
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
потому что биологические мембраны
состоят из липидов.
состоят из липидов.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Они остаются мембранами,
поскольку находятся в воде.
поскольку находятся в воде.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Заберите воду —
и эти мембраны разрушатся.
и эти мембраны разрушатся.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Липиды также действуют как сигналы
для активации генов.
для активации генов.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
И мы ведём физиологические
и биохимические исследования,
и биохимические исследования,
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
пытаясь понять функции
предполагаемых защитных средств,
предполагаемых защитных средств,
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
которые мы фактически обнаружили
в ходе изучения.
в ходе изучения.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
А затем используем всё это,
чтобы понять,
чтобы понять,
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
как растения справляются
с их естественной средой.
с их естественной средой.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Я всегда считала, что мне необходимо
исчерпывающее понимание
исчерпывающее понимание
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
механизмов засухоустойчивости,
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
чтобы создать практические рекомендации
для биотического применения.
для биотического применения.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
Я уверена, многие из вас думают:
«Под биотическим применением
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
она имеет ввиду создание
генномодифицированных растений?»
генномодифицированных растений?»
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
И ответ на этот вопрос такой:
это зависит от вашего определения
генной модификации.
генной модификации.
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
Всё, что мы едим сегодня, —
пшеница, рис и кукуруза —
пшеница, рис и кукуруза —
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
генетически сильно модифицированы
по сравнению с их предками,
по сравнению с их предками,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
но мы не считаем их ГМО,
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
потому что они производятся
методами обычной селекции.
методами обычной селекции.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Если имеется в виду, что я хочу внедрить
в культуры гены воскресающих растений,
в культуры гены воскресающих растений,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
то ответ — «да».
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
По сути, мы опробовали этот подход.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Точнее говоря, мои коллеги
из Кейптаунского университета —
из Кейптаунского университета —
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Дженифер Томпсон и Сухель Рафудин —
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
стали инициаторами такого подхода,
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
и вскоре я покажу вам некоторые данные.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Но мы на пороге создания
весьма амбициозного метода,
весьма амбициозного метода,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
в котором мы стремимся активировать
целые наборы генов,
целые наборы генов,
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
уже существующих в каждом растении.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Они просто не включались
в экстремальных условиях засухи.
в экстремальных условиях засухи.
Я оставлю на ваше усмотрение решать,
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
должно ли это называться ГМО или нет.
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
Я просто хочу поделиться с вами
некоторыми данными первого подхода.
некоторыми данными первого подхода.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
И чтобы сделать это,
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
я должна немного объяснить,
как работают гены.
как работают гены.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Вы все, вероятно, знаете,
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
что гены состоят из двойной цепочки ДНК.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
Она плотно скручена в хромосомы,
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
имеющиеся в каждой клетке вашего тела
или в организме растения.
или в организме растения.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Если вы развернёте ДНК, вы получите гены.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
И каждый ген имеет промотор,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
это такой переключатель
«включено-выключено»,
«включено-выключено»,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
кодирующую последовательность
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
и терминатор,
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
который показывает, что этот ген
заканчивается и начинается новый.
заканчивается и начинается новый.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Но промоторы — это не просто
переключатели.
переключатели.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Как правило, они требуют
тонкой настройки
тонкой настройки
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
и наличия подходящих условий,
прежде чем ген активируется.
прежде чем ген активируется.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Вот что обычно делается
в биотехнологических исследованиях:
в биотехнологических исследованиях:
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
мы берём индуцируемый промотор,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
который знаем, как включить.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Мы соединяем его
с интересующими нас генами,
с интересующими нас генами,
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
помещаем их в растение и смотрим,
как оно отреагирует.
как оно отреагирует.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
В исследовании,
о котором я хочу вам рассказать,
о котором я хочу вам рассказать,
мои коллеги применили
индуцируемый засухой промотор,
индуцируемый засухой промотор,
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
который мы обнаружили
в воскресающих растениях.
в воскресающих растениях.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
Самое замечательное в этом промоторе то,
что мы ничего не делаем.
что мы ничего не делаем.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
Растение само определяет появление засухи.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Так мы управляем генами-антиоксидантами
воскресающих растений.
воскресающих растений.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Почему гены-антиоксиданты?
Дело в том, что любой стресс,
а в особенности воздействие засухи,
а в особенности воздействие засухи,
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
приводит к образованию
свободных радикалов,
свободных радикалов,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
или активных форм кислорода,
которые очень разрушительны
и могут привести к смерти растения.
и могут привести к смерти растения.
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
Антиоксиданты способны
предотвратить этот ущерб.
предотвратить этот ущерб.
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
Вот ряд данных по сорту кукурузы,
который широко используется в Африке.
который широко используется в Африке.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
Слева от стрелки
находятся растения без генов,
находятся растения без генов,
12:04
to the right --
245
712600
1256
а справа —
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
растения с генами-антиоксидантами.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Через три недели без полива
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
у растений с генами
дела идут намного лучше.
дела идут намного лучше.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Теперь о финальном подходе.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
Мои исследования показали
значительное сходство
значительное сходство
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
механизмов засухоустойчивости
семян и воскресающих растений.
семян и воскресающих растений.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
И я задаюсь вопросом:
используют ли они одни и те же гены?
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Или, слегка перефразируя,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
используют ли воскресающие растения гены,
развитые у засухоустойчивых семян,
развитые у засухоустойчивых семян,
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
в своих корнях и листьях?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Изменились ли задачи этих генов
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
в корнях и листьях
воскресающих растений?
воскресающих растений?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
И я ответила на этот вопрос
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
в результате множества исследований
моей группы
моей группы
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
и недавнего сотрудничества с группой
Хэнка Хилорста из Нидерландов,
Хэнка Хилорста из Нидерландов,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Мэла Оливера из Соединённых Штатов
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
и Джулии Байтинк из Франции.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
Этот ответ — «да».
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
Есть ключевой набор генов,
присутствующих в обоих случаях.
присутствующих в обоих случаях.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Я хочу дать грубую иллюстрацию этого
на примере кукурузы,
на примере кукурузы,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
где хромосомы в неактивном состоянии
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
располагают всеми генами,
необходимыми для засухоустойчивости.
необходимыми для засухоустойчивости.
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
Поэтому когда зёрна кукурузы высыхают
по завершении периода развития,
по завершении периода развития,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
они включают эти гены.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Воскресающие растения
активируют эти гены
активируют эти гены
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
при наступлении засухи.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
То есть все современные культуры
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
содержат эти гены в корнях и листьях,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
просто они никогда их не включают.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Они активны только в тканях семян.
Сейчас мы пытаемся понять
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
сигналы среды и клеточные сигналы,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
активирующие эти гены
в воскресающих растениях
в воскресающих растениях
для имитации этого процесса
у культурных растений.
у культурных растений.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
И последняя мысль.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
Мы пытаемся очень быстро повторить то,
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
что природа совершила
в ходе эволюции воскресающих растений
в ходе эволюции воскресающих растений
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
около 10–40 миллионов лет назад.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Мои растения и я
благодарим вас за внимание.
благодарим вас за внимание.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Аплодисменты)
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