TEDGlobal>Geneva
Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Cách chúng ta có thể trồng cây mà không cần nước
Filmed:
Readability: 4.6
1,562,697 views
Khi dân số thế giới tăng và ảnh hưởng của thay đổi khí hậu dẫn đến việc cứu trợ khẩn cấp, chúng ta sẽ phải cung cấp thức ăn cho nhiều người và dùng ít đất trồng. Nhà sinh học phân tử Jill Farrant nghiên cứu một hiện tượng hiếm thấy có thể giúp ích: "cây bất tử" - những cây trồng siêu nhẫn nại có thể quay về từ cõi chết. Chúng có thể giúp gia tăng lượng thức ăn trong thế giới ngày càng nóng và khô cằn của chúng ta hay không?
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
Tôi tin rằng bí quyết để sản xuất ra những
cây trồng chịu hạn cao,
cây trồng chịu hạn cao,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
sẽ giúp đảm bảo
nguồn lương thực trên thế giới,
nguồn lương thực trên thế giới,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
nằm ở loài cây tự hồi sinh,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
như chụp ở đây, trong điều kiện
hạn hán khắc nghiệt.
hạn hán khắc nghiệt.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Có thể bạn nghĩ rằng những cái cây này
có vẻ đã chết rồi,
có vẻ đã chết rồi,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
nhưng không phải vậy.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Tưới nước cho chúng,
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
chúng sẽ hồi sinh, xanh tươi trở lại,
bắt đầu phát triển, từ 12 đến 48 tiếng.
bắt đầu phát triển, từ 12 đến 48 tiếng.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Thế, tại sao
tôi lại đề xuất
tôi lại đề xuất
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
trồng cây chịu hạn sẽ giúp
đảm bảo nguồn lương thực?
đảm bảo nguồn lương thực?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Dân số thế giới hiện nay
khoảng 7 tỷ người.
khoảng 7 tỷ người.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
Uớc tính đến đến năm 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
chúng ta sẽ có từ 9 đến 10 tỷ người,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
với sự tăng trưởng lớn về dân số
diễn ra ở Châu Phi.
diễn ra ở Châu Phi.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
Các tổ chức nông lương trên thế giới
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
đã đề xuất rằng chúng ta cần tăng 70%
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
tập quán nông nghiệp hiện thời
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
để đáp ứng nhu cầu đó.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Dựa vào thực vật
là nền tảng của chuỗi thức ăn
là nền tảng của chuỗi thức ăn
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
phần lớn chuỗi thức ăn
đều bắt nguồn từ thực vật.
đều bắt nguồn từ thực vật.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Tỷ lệ 70% đó
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
không xem xét đến tác động tiềm tàng
của biến đổi khí hậu.
của biến đổi khí hậu.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Theo một nghiên cứu do Dai
thực hiện, xuất bản năm 2011,
thực hiện, xuất bản năm 2011,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
trong đó ông đã xét đến
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
tất cả ảnh hưởng tiềm tàng
của biến đổi khí hậu
của biến đổi khí hậu
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
và ông cho rằng -
giữa những thứ khác -
giữa những thứ khác -
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
hạn hán gia tăng do ít mưa
hoặc mưa thất thường.
hoặc mưa thất thường.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Những vùng đất tô đỏ ở đây,
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
là những vùng đất,
mà cho đến nay,
mà cho đến nay,
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
được sử dụng hiệu quả
trong nông nghiệp,
trong nông nghiệp,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
nhưng nay không thể sử dụng được
vì thiếu mưa.
vì thiếu mưa.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Đây là tình huống được dự đoán
sẽ xảy ra vào năm 2050.
sẽ xảy ra vào năm 2050.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Phần lớn Châu Phi, thật ra,
phần lớn 5 Châu,
phần lớn 5 Châu,
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
sẽ gặp rắc rối.
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
Chúng ta sẽ phải xét đến một vài cách
mau lẹ hơn để sản xuất lương thực.
mau lẹ hơn để sản xuất lương thực.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
Và thích hợp hơn cả,
một số cây trồng chịu hạn.
một số cây trồng chịu hạn.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Một điều nữa cần nhớ về Châu Phi là
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
hầu hết nền công nghiệp của họ
dựa vào nước mưa.
dựa vào nước mưa.
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
Trên thế giới, trồng các cây chịu hạn
không phải điều dễ dàng.
không phải điều dễ dàng.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
Và lý do chính là nguồn nước.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Nước cần thiết cho sự sống
trên hành tinh này.
trên hành tinh này.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Mọi sinh vật sống, tham gia
quá trình chuyển hóa,
quá trình chuyển hóa,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
từ vi trùng đến bạn và tôi,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
được cấu tạo phần lớn từ nước.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Mọi phản ứng của sự sống
diễn ra trong nước.
diễn ra trong nước.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
Chỉ cần thiếu hụt 1 lượng nước nhỏ
cũng dẫn đến tử vong.
cũng dẫn đến tử vong.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Trong cơ thể chúng ta
65% là nước--
65% là nước--
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
nếu mất đi 1% nước,
chúng ta chết.
chúng ta chết.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Để tránh việc đó,
ta có thể thay đổi hành vi
ta có thể thay đổi hành vi
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Thực vật thì không thể.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Thực vật bám vào đất.
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
Vì thế giai đoạn đầu thực vật chứa
khá nhiều nước so với chúng ta,
khá nhiều nước so với chúng ta,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
khoảng 95% nước,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
thực vật có thể mất một lượng nước
nhiều hơn con người,
nhiều hơn con người,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
từ 10 đến khoảng 70%, tùy loài,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
nhưng chỉ trong chốc lát.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
Phần lớn thực vật sẽ hoặc chống lại
hoặc ngăn chặn việc mất nước.
hoặc ngăn chặn việc mất nước.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Những ví dụ về cây chống mất nước
có thể tìm thấy ở cây mọng nước.
có thể tìm thấy ở cây mọng nước.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Loài cây này thường nhỏ, rất đẹp mắt,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
nhưng việc chúng giữ nước
dẫn đến bất lợi lớn
dẫn đến bất lợi lớn
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
chúng phát triển cực kì chậm.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Ví dụ việc ngăn mất nước
được tìm thấy ở cây gỗ và cây bụi.
được tìm thấy ở cây gỗ và cây bụi.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Rễ của chúng bám sâu vào đất,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
mạch nước dưới lòng đất cung cấp
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
và cứ liên tục súc rễ cây bằng nước,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
và giữ cho chúng ẩm ướt.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Cái cây ở bên phải là cây bao báp.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Nó cũng được gọi là "cây lật ngược",
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
chỉ vì từ phần rễ đến phần chồi lớn
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
đến nỗi nó có vẻ được trồng lật ngược.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Và tất nhiên bộ rễ hút nước cho cây.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Và có lẽ chiến lược ngăn chặn sự mất nước
phổ biến nhất thường thấy ở cây hàng năm.
phổ biến nhất thường thấy ở cây hàng năm.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Cây hàng năm chiếm phần lớn
trong nguồn thức ăn thực vật của ta.
trong nguồn thức ăn thực vật của ta.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Dọc theo bờ biển phía tây nước tôi,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
gần như cả năm, bạn không thấy
thực vật phát triển.
thực vật phát triển.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Nhưng khi mưa xuân đến, bạn thấy điều này:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
hoa nở trên sa mạc.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
Chiến lược phát triển cây hàng năm
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
là trồng vào mùa mưa,
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
Cuối mùa, chúng cho ra một hạt,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
hạt đó khô, chiếm 8 - 10% lượng nước,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
nhưng còn sống.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
Cây nào bị khô cằn mà vẫn còn sống,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
chúng tôi xem là chịu được hạn.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
Trong tình trạng khô hạn,
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
điều giúp hạt sống là nằm im
trong sự cực hạn của môi trường
trong sự cực hạn của môi trường
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
trong khoảng thời gian dài.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Lần tới, khi mùa mưa đến,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
chúng nảy mầm và sinh trưởng,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
và toàn bộ chu kỳ lại bắt đầu.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Người ta tin rằng sự tiến hóa
của hạt chịu hạn
của hạt chịu hạn
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
đã cho phép sự nảy nở và bức xạ
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
của thực vật có hoa hay cây hạt kín
lên trên mặt đất.
lên trên mặt đất.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Nhưng quay lại với cây hàng năm,
nguồn cung cấp thực phẩm chính.
nguồn cung cấp thực phẩm chính.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Lúa mì, gạo và ngô chiếm 95%
nguồn cung cấp lương thực.
nguồn cung cấp lương thực.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Đó là một chiến lược tuyệt vời
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
vì trong khoảng thời gian ngắn
bạn có thể sản xuất nhiều hạt.
bạn có thể sản xuất nhiều hạt.
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
Hạt giàu năng lượng
nên có nhiều calo trong thực phẩm
nên có nhiều calo trong thực phẩm
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
bạn có thể dự trữ hạt lúc đói kém,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
nhưng có một bất lợi.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Tế bào thực vật,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
rễ và lá của cây hàng năm
05:06
do not have much
102
294160
1256
không có nhiều đặc điểm
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
chống chọi hoặc chịu đựng do di truyền.
Chúng không cần đặc điểm đó.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Chúng phát triển vào mùa mưa
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
và để sống sót, chúng ra hạt
trong thời gian còn lại của năm.
trong thời gian còn lại của năm.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
Vì vậy, mặc cho những nỗ lực hết mình
trong nông nghiệp
trong nông nghiệp
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
để tạo ra cây trồng
có cải tiến về tính chất
có cải tiến về tính chất
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
như sức chống chịu, khiếm khuyết
và chịu đựng
và chịu đựng
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
đặc biệt là sức chống chịu
và khiếm khuyết
và khiếm khuyết
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
vì chúng tôi có mô hình khả dĩ
hiểu về cách thức hoạt động
hiểu về cách thức hoạt động
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
của các tính chất đó
nên sẽ hình dung như sau,
nên sẽ hình dung như sau,
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Cánh đồng ngô ở Châu Phi,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
trong hai tuần không mưa
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
và đồng ngô chết.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
Có một giải pháp:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
loài cây chịu hạn.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Loài cây này có thể mất 95%
lượng nước trong tế bào,
lượng nước trong tế bào,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
duy trì tình trạng khô và "như-chết - rồi"
nhiều tháng đến nhiều năm.
nhiều tháng đến nhiều năm.
05:49
and give them water,
120
337000
1736
và khi được tưới nước
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
chúng xanh tươi
và bắt đầu phát triển trở lại
và bắt đầu phát triển trở lại
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Giống như hạt cây, chúng chịu được hạn.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Giống như hạt cây, chúng có thể chịu được
điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất.
điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Và đây là hiện tượng rất hiếm xảy ra.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Chỉ có 135 loài cây có hoa
làm được điều này.
làm được điều này.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Tôi sẽ cho bạn xem một video
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
về quá trình hồi sinh của ba loài cây trên
06:12
in that order.
128
360280
1216
theo thứ tự.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
Và ở dưới
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
có trục thời gian, bạn có thể
thấy nó diễn ra nhanh ra sao.
thấy nó diễn ra nhanh ra sao.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Vỗ tay)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Rất đáng ngạc nhiên, đúng không?
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
Tôi đã dành 21 năm qua cố gắng để hiểu
cách chúng làm được điều này.
cách chúng làm được điều này.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Cách nào mà các loài cây này
khô héo mà vẫn sống?
khô héo mà vẫn sống?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Tôi nghiên cứu nhiều loài
cây chịu hạn khác nhau,
cây chịu hạn khác nhau,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
được chiếu ở đây trong tình trạng
khô và ngậm nước,
khô và ngậm nước,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
vì nhiều lý do.
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
Một trong số đó là mỗi cây này
là một mô hình tượng trưng
là một mô hình tượng trưng
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
cho một cánh đồng chịu hạn
mà tôi muốn gieo trồng.
mà tôi muốn gieo trồng.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Ví dụ, ở phía trên cùng bên trái
là một đồng cỏ,
là một đồng cỏ,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
có tên là Ersgrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
Nó có họ hàng gần tên là Eragrostis tef --
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
nhiều người có thể biết với tên "teff" --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
là thức ăn chính ở Ethiopia,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
không có gluten,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
và chúng tôi muốn làm
cho nó chịu được hạn.
cho nó chịu được hạn.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
Lý do khác để tìm hiểu
một số loài cây là
một số loài cây là
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
ít nhất thì ban đầu,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
tôi muốn biết rằng:
chúng có đặc điểm giống nhau?
chúng có đặc điểm giống nhau?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
Chúng có sử dụng cùng cơ chế
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
có khả năng mất nước mà không chết?
Vì thế tôi thực hiện phương pháp
tiếp cận hệ thống sinh học
tiếp cận hệ thống sinh học
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
để có cách hiểu thấu đáo hơn
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
về khả năng chịu hạn,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
và chúng tôi xét tất cả
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
từ phân tử cho đến toàn bộ cây,
rồi đến sinh lý môi trường.
rồi đến sinh lý môi trường.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Ví dụ, chúng tôi xem xét
các đặc điểm như
các đặc điểm như
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
các thay đổi ở giải phẫu thực vật
khi khô héo
khi khô héo
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
và cấu trúc siêu vi.
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
Chúng tôi xem xét hệ phiên mã,
đó là một thuật ngữ công nghệ
đó là một thuật ngữ công nghệ
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
ở đó chúng tôi nghiên cứu gen
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
khởi động và kết thúc
phản ứng theo sự khô héo.
phản ứng theo sự khô héo.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Phần lớn gen sẽ tổng hợp protein,
nên chúng tôi xem xét hệ protein.
nên chúng tôi xem xét hệ protein.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Protein gì được tổng hợp khi cây khô héo?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Một số protein sẽ tạo ra enzyme
tạo nên chất chuyển hóa,
tạo nên chất chuyển hóa,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
nên chúng tôi xét hệ chuyển hóa.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Điều này quan trọng
vì cây bám vào đất.
vì cây bám vào đất.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Chúng sử dụng cái mà tôi gọi là
vũ khí hóa học thích ứng cao
vũ khí hóa học thích ứng cao
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
để bảo vệ chúng khỏi
sức ép của môi trường.
sức ép của môi trường.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Quan trọng là chúng tôi xem xét
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
thay đổi hóa học xảy ra khi cây khô héo.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
Trong nghiên cứu gần đây,
chúng tôi làm ở cấp phân tử,
chúng tôi làm ở cấp phân tử,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
quan sát hạt mỡ --
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
lipid thay đổi theo sự khô héo.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
Điều đó cũng quan trọng
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
vì toàn bộ màng sinh học
đều do lipid tạo ra.
đều do lipid tạo ra.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Lipid giữ như các màng mỏng
khi chúng trong nước.
khi chúng trong nước.
Bị tách khỏi nước,
các màng mỏng cũng rời ra.
các màng mỏng cũng rời ra.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Lipid cũng đóng vai trò dấu hiệu
để khởi động gen.
để khởi động gen.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Sau đó, chúng tôi nghiên cứu về sinh lý
học và sinh hóa
học và sinh hóa
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
để thử nghiệm và hiểu được
vai trò của các tế bào bảo vệ giả định
vai trò của các tế bào bảo vệ giả định
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
trong các nghiên cứu khác của mình
chúng tôi thật sự phát hiện ra
chúng tôi thật sự phát hiện ra
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Sau đó, tổng hợp lại
để thử nghiệm và hiểu
để thử nghiệm và hiểu
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
thực vật đối phó với
môi trường tự nhiên ra sao.
môi trường tự nhiên ra sao.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Tôi luôn có một triết lý rằng tôi cần
hiểu một cách thấu đáo
hiểu một cách thấu đáo
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
cơ chế chống chịu hạn
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
để đưa ra những đề xuất có ích
cho ứng dụng sinh vật.
cho ứng dụng sinh vật.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
Tôi chắc rằng bạn đang nghĩ,
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Bằng ứng dụng sinh vật
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
bà ấy đang định tạo ra cây trồng
biến đổi gen phải không?"
biến đổi gen phải không?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
Và câu trả lời cho câu hỏi là:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
tùy vào cách bạn định nghĩa biến đổi gen.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Tất cả cây trồng chúng ta ăn hiện nay,
lúa mì, gạo và ngô,
lúa mì, gạo và ngô,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
đều biến đổi gen rất nhiều
so với tổ tiên của chúng,
so với tổ tiên của chúng,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
nhưng chúng ta không xem là biến đổi gen
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
vì chúng được sản xuất theo
sự sinh sản thông thường.
sự sinh sản thông thường.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Nếu bạn có ý đó, tôi sẽ đưa gen
của loài cây bất tử vào cây trồng?
của loài cây bất tử vào cây trồng?
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
Câu trả lời là đúng thế.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Theo thời gian, chúng tôi
đã thử cách đó.
đã thử cách đó.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Đúng hơn là, một trong số
các cộng tác viên của tôi ở UCT,
các cộng tác viên của tôi ở UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
đã tiên phong áp dụng cách đó
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
và tôi sẽ sớm cho bạn thấy số liệu.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Nhưng chúng tôi dự định thực hiện
phương pháp đó đầy tham vọng,
phương pháp đó đầy tham vọng,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
mà chúng tôi nhắm đến việc
khởi động toàn bộ hệ gen
khởi động toàn bộ hệ gen
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
sẵn có ở mỗi cây trồng.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Chúng chỉ không bao giờ tháo xoắn
dưới điều kiện cực khô hạn.
dưới điều kiện cực khô hạn.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Tôi để bạn quyết định
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
làm vậy có nên gọi là
biến đổi gen không.
biến đổi gen không.
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
Tôi sẽ cho bạn xem số liệu
của phương án đầu tiên.
của phương án đầu tiên.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
Và để làm điều đó
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
tôi phải giải thích một chút
về hoạt động của gen.
về hoạt động của gen.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Có lẽ bạn đều biết
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
gen gồm hai đoạn ADN đôi.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
ADN xoắn chặt thành nhiễm sắc thể
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
hiện diện ở mỗi tế bào
của cơ thể bạn hoặc cơ thể thực vật.
của cơ thể bạn hoặc cơ thể thực vật.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Nếu bạn tháo xoắn ADN, bạn nhận được gen.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
Và mỗi gen có 1 vùng khởi động
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
chỉ là nút tắt-mở,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
vùng mã hóa gene
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
và vùng kết thúc,
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
là vùng cho thấy đây là
phần cuối của gen, gen kế tiếp sẽ bắt đầu.
phần cuối của gen, gen kế tiếp sẽ bắt đầu.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Vùng khởi động không đơn giản
chỉ là nút tắt-mở.
chỉ là nút tắt-mở.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Chúng thường cần tinh chỉnh nhiều,
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
nhiều thành phần hiện diện và chuẩn xác
trước khi gen được mở lên.
trước khi gen được mở lên.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Điều tiêu biểu đạt được
trong nghiên cứu công nghệ sinh học là
trong nghiên cứu công nghệ sinh học là
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
chúng tôi dùng vùng khởi động cảm ứng
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
chúng tôi biết cách khởi động nó.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Ghép cặp gen chúng tôi quan tâm
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
chuyển vào cây trồng và xem xem
chúng phản ứng ra sao.
chúng phản ứng ra sao.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
Trong nghiên cứu tôi định cho bạn biết,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
cộng tác viên của tôi dùng
chất hoạt hóa chịu hạn,
chất hoạt hóa chịu hạn,
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
mà chúng tôi đã phát hiện
ở cây bất tử.
ở cây bất tử.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
Điều thú vị về vùng khởi động là
chúng tôi không làm gì cả.
chúng tôi không làm gì cả.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
Tự cây trồng cảm nhận hạn hán.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Chúng tôi dùng chất hoạt hóa điều khiển
gen chống oxy hóa từ cây bất tử.
gen chống oxy hóa từ cây bất tử.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Tại sao lại là gen chống oxy hóa?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Vâng, tất cả áp lực, đặc biệt là
áp lực từ hạn hán,
áp lực từ hạn hán,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
dẫn đến sự hình thành gốc tự do,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
hoặc loài có phản ứng hóa học với oxy,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
gây thiệt hại cao và có thể làm chết cây.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Chất chống oxy hóa làm gì
để chấm dứt thiệt hại đó?
để chấm dứt thiệt hại đó?
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
Đây là vài số liệu từ giống ngô
được sử dụng rất phổ biến ở Châu Phi.
được sử dụng rất phổ biến ở Châu Phi.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
Ở bên trái mũi tên là cây trồng
không có gen này,
không có gen này,
12:04
to the right --
245
712600
1256
ở bên phải --
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
là cây trồng với gen chống oxy hóa.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Sau ba tuần không tưới nước,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
những cây mang gen phát triển rất tốt.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Về cách tiếp cận cuối cùng.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
Nghiên cứu của tôi cho thấy
sự giống nhau một cách rõ rệt
sự giống nhau một cách rõ rệt
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
trong cơ chế chịu hạn trong hạt
và cây bất tử.
và cây bất tử.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Tôi sẽ đặt ra một câu hỏi,
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
chúng chung bộ gen không?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Hay nói cách khác,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
cây chịu hạn dùng gen tiến hóa
trong hạt chịu hạn
trong hạt chịu hạn
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
trong rễ và lá của chúng?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Chúng giao nhiệm vụ lại
cho hạt giống gen
cho hạt giống gen
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
trong rễ và lá cây chịu hạn hay không?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
Và tôi trả lời câu hỏi đó,
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
nhờ kết quả từ nhiều cuộc nghiên cứu
của nhóm mình
của nhóm mình
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
và sự hợp tác gần đây
từ nhóm Henk Hilhorst ở Hà Lan,
từ nhóm Henk Hilhorst ở Hà Lan,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Mel Olivier ở Mỹ
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
và Julia Buitink ở Pháp.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
Câu trả lời là có,
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
có một bộ gen thiết yếu
tham gia vào cả hai việc đó.
tham gia vào cả hai việc đó.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Tôi sẽ diễn giải sơ qua điều này ở ngô,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
nơi nhiễm sắc thể nằm dưới nút tắt
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
đại diện cho toàn bộ gen
cần thiết cho sự chịu hạn.
cần thiết cho sự chịu hạn.
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
Khi hạt ngô khô lại
vào cuối thời kỳ phát triển,
vào cuối thời kỳ phát triển,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
chúng khởi động các gen này.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Cây bất tử khởi động
cùng một bộ gen
cùng một bộ gen
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
khi chúng khô héo.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Do đó, những cây trồng hiện nay,
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
có các bộ gen này ở rễ và lá của chúng,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
chúng chưa bao giờ khởi động gen.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Chúng chỉ khởi động gen ở mô hạt.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
Vậy những gì chúng cần làm bây giờ
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
là hiểu dấu hiệu của môi trường và tế bào
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
dấu hiệu mà khởi động gen ở cây bất tử,
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
để bắt chước quá trình diễn ra ở ngô.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Và chỉ một ý tưởng cuối cùng.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
Chúng tôi đang cố gắng
làm thật nhanh chóng
làm thật nhanh chóng
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
đó là lặp lại những gì tự nhiên đã làm
trong sự tiến hóa ở cây chịu hạn
trong sự tiến hóa ở cây chịu hạn
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
khoảng 10 đến 40 triệu năm về trước.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Tôi cùng cây trồng của mình
cảm ơn sự chú ý của bạn.
cảm ơn sự chú ý của bạn.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Vỗ tay)
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