ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill 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.

More profile about the speaker
Jill Farrant | Speaker | TED.com
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Jill Farrant: How we can make crops survive without water

吉兒.法倫特: 我們如何讓作物在無水狀態下存活

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隨著世界人口成長及日益明顯的氣候變遷效應,我們必須以愈來愈少的可耕作土地餵飽愈來愈多的人。分子生物學家吉兒‧法倫特研究一種非常罕見的現象,可能有所助益:「復甦植物。」這是一種超耐旱植物,可以自己起死回生。這種植物可否為愈來愈乾熱的世界帶來一線希望?
- Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio

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00:12
I believe that the secret秘密 to producing生產
extremely非常 drought-tolerant耐旱 crops作物,
0
840
4216
我相信要培育出極耐旱作物,
00:17
which哪一個 should go some way
to providing提供 food餐飲 security安全 in the world世界,
1
5080
3216
為世界糧食安全提供
一定程度的解決之道,
00:20
lies in resurrection復活 plants植物,
2
8320
2696
秘密在於復甦植物,
00:23
pictured合照 here, in an extremely非常
droughteddroughted state.
3
11040
3136
這張圖片顯示它們處在
嚴重乾旱下的狀態。
00:26
You might威力 think
that these plants植物 look dead,
4
14200
2856
你們可能會認為
這些植物看起來已經死了,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
但並非如此。
00:30
Give them water,
6
18400
1456
給它們水,
00:31
and they will resurrect復活, green綠色 up,
start開始 growing生長, in 12 to 48 hours小時.
7
19880
5440
它們會在 12 到 48 小時內
復甦、變綠、開始成長。
為什麼我會說
00:38
Now, why would I suggest建議
8
26320
1296
00:39
that producing生產 drought-tolerant耐旱 crops作物
will go towards providing提供 food餐飲 security安全?
9
27640
4440
培育耐旱作物
可以提供糧食安全?
00:45
Well, the current當前 world世界 population人口
is around 7 billion十億.
10
33040
3896
目前全世界約有 70 億人口。
00:48
And it's estimated預計 that by 2050,
11
36960
2496
據估計到了 2050 年,
00:51
we'll be between之間 9 and 10 billion十億 people,
12
39480
2696
我們會有 90 到 100 億人口,
00:54
with the bulk of this growth發展
happening事件 in Africa非洲.
13
42200
2880
大部分的增長會在非洲。
00:57
The food餐飲 and agricultural農業的
organizations組織 of the world世界
14
45880
2456
世界糧食與農業組織提出,
01:00
have suggested建議 that we need
a 70 percent百分 increase增加
15
48360
3136
依目前的耕作方式,
我們需要 70% 的成長
01:03
in current當前 agricultural農業的 practice實踐
16
51520
2176
01:05
to meet遇到 that demand需求.
17
53720
1240
以滿足此需求。
01:07
Given特定 that plants植物
are at the base基礎 of the food餐飲 chain,
18
55720
2696
有鑑於植物位於食物鏈的底層,
01:10
most of that's going
to have to come from plants植物.
19
58440
2320
此增長必須由植物提供。
01:13
That percentage百分比 of 70 percent百分
20
61360
2696
70 % 這樣的百分比數字,
01:16
does not take into consideration考慮
the potential潛在 effects效果 of climate氣候 change更改.
21
64080
4216
還沒有考慮到
氣候變遷的潛在影響。
01:20
This is taken採取 from a study研究 by Dai
published發表 in 2011,
22
68320
4240
這是截自戴研究員
於 2011 年出版的研究報告,
01:25
where he took into consideration考慮
23
73240
1936
他考慮到
01:27
all the potential潛在 effects效果
of climate氣候 change更改
24
75200
2376
所有氣候變遷的潛在影響,
01:29
and expressed表達 them --
amongst其中包括 other things --
25
77600
2136
並陳述,除了其它影響,
01:31
increased增加 aridity乾旱 due應有 to lack缺乏 of rain
or infrequent罕見的 rain.
26
79760
4616
因為缺雨或不常下雨,
乾旱情況會加重。
01:36
The areas in red shown顯示 here,
27
84400
1776
這裡看到的紅色區域
01:38
are areas that until直到 recently最近
28
86200
2056
是直到最近
01:40
have been very successfully順利
used for agriculture農業,
29
88280
3176
都很成功的農業用地,
01:43
but cannot不能 anymore
because of lack缺乏 of rainfall雨量.
30
91480
2400
但無法再使用,因為降雨不足。
01:46
This is the situation情況
that's predicted預料到的 to happen發生 in 2050.
31
94640
2920
圖上這種情況預計
將於 2050 年發生。
01:50
Much of Africa非洲,
in fact事實, much of the world世界,
32
98840
2176
非洲大部分地區,
事實上全球大部分區域,
01:53
is going to be in trouble麻煩.
33
101040
1896
都會有麻煩。
01:54
We're going to have to think of some
very smart聰明 ways方法 of producing生產 food餐飲.
34
102960
3656
我們不得不想一些
非常高明的方式來生產糧食。
01:58
And preferably優選 among其中 them,
some drought-tolerant耐旱 crops作物.
35
106640
3296
最好是選耐旱作物。
02:01
The other thing
to remember記得 about Africa非洲 is
36
109960
2056
非洲有另一件事要記得,
02:04
that most of their agriculture農業 is rainfed旱作.
37
112040
2800
絕大部分的農業都是
看天田(雨養農業)。
02:08
Now, making製造 drought-tolerant耐旱 crops作物
is not the easiest最簡單的 thing in the world世界.
38
116080
3456
在這個世界培育
耐旱作物並不容易。
02:11
And the reason原因 for this is water.
39
119560
2416
原因是水。
02:14
Water is essential必要 to life on this planet行星.
40
122000
3136
水是地球生命的要素。
02:17
All living活的, actively積極地
metabolizing代謝 organisms生物,
41
125160
4135
所有活著、還在代謝的生物,
02:21
from microbes微生物 to you and I,
42
129320
2056
舉凡微生物或你我,
02:23
are comprised predominately主要 of water.
43
131400
2336
主要都由水組成。
02:25
All life reactions反應 happen發生 in water.
44
133760
2536
所有的生命反應都在水中發生。
02:28
And loss失利 of a small amount
of water results結果 in death死亡.
45
136320
3016
失去一小部分的水
就會導致死亡。
02:31
You and I are 65 percent百分 water --
46
139360
2056
你和我有 65% 是水,
02:33
we lose失去 one percent百分 of that, we die.
47
141440
1720
只要失去 1% 的水就會死亡。
02:35
But we can make behavioral行為的
changes變化 to avoid避免 that.
48
143840
2720
但是我們能改變行為
以避免這種情況。
02:39
Plants植物 can't.
49
147920
1576
植物不能。
02:41
They're stuck卡住 in the ground地面.
50
149520
1616
它們牢牢釘在地上。
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
51
151160
3376
所以首先它們比我們
多含一點水,
02:46
about 95 percent百分 water,
52
154560
1256
大約 95% 都是水,
02:47
and they can lose失去
a little bit more than us,
53
155840
2096
可以比我們多失去一點水分,
02:49
like 10 to about 70 percent百分,
depending根據 on the species種類,
54
157960
2960
從 10% 到約 70% 都可以,
端看是哪種植物,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
但是只能短暫失水。
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid避免 water loss失利.
56
164680
4176
大部分植物都會想辦法
抗拒或避免失水。
03:00
So extreme極端 examples例子 of resistors電阻
can be found發現 in succulents多肉植物.
57
168880
3936
植物抗拒失水最極端的例子
就是多肉植物。
03:04
They tend趨向 to be small, very attractive有吸引力,
58
172840
2816
它們通常很小、很漂亮,
03:07
but they hold保持 onto their water
at such這樣 great cost成本
59
175680
2736
但是它們為了保住水分,
付出了極大的代價,
03:10
that they grow增長 extremely非常 slowly慢慢地.
60
178440
2000
就是長得奇慢無比。
03:13
Examples例子 of avoidance躲避 of water loss失利
are found發現 in trees樹木 and shrubs灌木.
61
181440
4576
可以在樹木或灌木中
找到避免失水的例子。
03:18
They send發送 down very deep roots,
62
186040
1576
它們札下深根 ,
03:19
mine subterranean地下 water supplies耗材
63
187640
1696
佈下地網尋找水源,
03:21
and just keep flushing沖洗
it through通過 them at all times,
64
189360
2456
隨時補注自己,
03:23
keeping保持 themselves他們自己 hydrated水合.
65
191840
1856
保持含水狀態。
03:25
The one on the right is called a baobab猴麵包樹.
66
193720
1976
右邊這種樹
叫波巴布樹(猢猻樹)。
03:27
It's also called the upside-down上下翻轉 tree,
67
195720
2056
又稱為倒栽樹,
03:29
simply只是 because the proportion比例
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
就是因為根與莖的比例
差別如此之大,
03:33
that it looks容貌 like the tree
has been planted種植的 upside上邊 down.
69
201600
2696
看起來很像倒著種的樹。
03:36
And of course課程 the roots are required需要
for hydration水化 of that plant.
70
204320
3240
當然它的根部
必需讓整棵樹含水。
03:40
And probably大概 the most common共同 strategy戰略
of avoidance躲避 is found發現 in annuals一年生植物.
71
208760
4520
大概最常見的避免失水策略
可在一年生植物中看到。
03:45
Annuals年鑑 make up the bulk
of our plant food餐飲 supplies耗材.
72
213840
3176
一年生植物
佔糧食供給的一大部分。
03:49
Up the west西 coast of my country國家,
73
217040
1696
我國西海岸,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation植被 growth發展.
74
218760
3536
一年大部分的時間
都看不到什麼植物生長。
03:54
But come the spring彈簧 rains降雨, you get this:
75
222320
2656
但是春天一下雨,
你就看到這個:
03:57
flowering開花 of the desert沙漠.
76
225000
1240
開花的沙漠。
03:59
The strategy戰略 in annuals一年生植物,
77
227000
1856
一年生植物的策略,
04:00
is to grow增長 only in the rainy多雨的 season季節.
78
228880
2360
是只在雨季成長。
04:03
At the end結束 of that season季節
they produce生產 a seed種子,
79
231960
2296
到了季末它們會結種子,
04:06
which哪一個 is dry, eight to 10 percent百分 water,
80
234280
2816
種子是乾的,
8% 到 10% 的水,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
但是的確是活的。
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
82
238800
2896
那麼乾卻還活著的東西,
04:13
we call desiccation-tolerant乾燥容錯.
83
241720
1480
我們就稱為耐旱。
04:15
In the desiccated脫水 state,
84
243840
1416
在乾燥狀態時,
04:17
what seeds種子 can do
is lie謊言 in extremes極端 of environment環境
85
245280
2656
種子能做的就是
靜躺在極端環境下
04:19
for prolonged經久 periods of time.
86
247960
1656
很長一段時間。
04:21
The next下一個 time the rainy多雨的 season季節 comes,
87
249640
2216
下次雨季來時,
04:23
they germinate發芽 and grow增長,
88
251880
1496
就發芽成長,
04:25
and the whole整個 cycle週期 just starts啟動 again.
89
253400
1880
生命週期周而復始。
04:28
It's widely廣泛 believed相信 that the evolution演化
of desiccation-tolerant乾燥容錯 seeds種子
90
256120
4056
大家普遍認為
種子的耐旱性演化
04:32
allowed允許 the colonization定植 and the radiation輻射
91
260200
2176
可以使開花植物
04:34
of flowering開花 plants植物,
or angiosperms被子植物, onto land土地.
92
262400
3520
或被子植物,能在陸地上拓殖、輻射。
04:38
But back to annuals一年生植物
as our major重大的 form形成 of food餐飲 supplies耗材.
93
266960
3160
再來談一年生植物
如何成為最主要的糧食來源。
04:42
Wheat小麥, rice白飯 and maize玉米 form形成 95 percent百分
of our plant food餐飲 supplies耗材.
94
270800
4720
小麥、稻米及玉米
佔植物糧食供應量的 95%。
04:48
And it's been a great strategy戰略
95
276480
1536
這是很好的策略,
04:50
because in a short space空間 of time
you can produce生產 a lot of seed種子.
96
278040
3176
因為你可以在短時間內
生產大量的種子。
04:53
Seeds種子 are energy-rich能源豐富
so there's a lot of food餐飲 calories卡路里,
97
281240
2620
種子富含能量,
所以能提供很多卡路里,
04:55
you can store商店 it in times of plenty豐富
for times of famine飢荒,
98
283884
3920
你可以儲糧以備飢荒,
05:00
but there's a downside缺點.
99
288480
1240
但是有個缺點。
05:02
The vegetative營養 tissues組織,
100
290560
1376
一年生植物的營養組織,
05:03
the roots and leaves樹葉 of annuals一年生植物,
101
291960
2176
根部及葉片,
05:06
do not have much
102
294160
1256
沒有太多
05:07
by way of inherent固有 resistance抵抗性,
avoidance躲避 or tolerance公差 characteristics特點.
103
295440
4096
抗受性、迴避性或耐受性的遺傳特質。
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
它們不需要這些特質。
05:12
They grow增長 in the rainy多雨的 season季節
105
300880
1416
它們在雨季生長,
05:14
and they've他們已經 got a seed種子
to help them survive生存 the rest休息 of the year.
106
302320
3376
然後結種子以幫助它們
撐過一年其餘的日子。
05:17
And so despite儘管 concerted一致
efforts努力 in agriculture農業
107
305720
2696
所以儘管在農業界
大家一致努力
05:20
to make crops作物 with improved改善 properties性能
108
308440
2536
要改良作物的
05:23
of resistance抵抗性, avoidance躲避 and tolerance公差 --
109
311000
2176
抗受性、迴避性及耐受性,
05:25
particularly尤其 resistance抵抗性 and avoidance躲避
110
313200
1896
尤其是抗受性及迴避性,
05:27
because we've我們已經 had good models楷模
to understand理解 how those work --
111
315120
2896
因為我們有很好的範本
瞭解這些如何作用,
05:30
we still get images圖片 like this.
112
318040
2336
我們仍然得到像圖上
這樣的結果。
05:32
Maize玉米 crop作物 in Africa非洲,
113
320400
1456
非洲的玉米田
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
在兩星期無雨的情況下,
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
死亡殆盡。
我們有一個解決方案:
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
05:39
resurrection復活 plants植物.
117
327520
1240
復甦植物。
05:41
These plants植物 can lose失去 95 percent百分
of their cellular細胞的 water,
118
329320
3776
這種植物可以失去
細胞內 95% 的水分,
05:45
remain in a dry, dead-like死樣 state
for months個月 to years年份,
119
333120
3856
維持在乾燥、近似死亡
狀態下數月到數年,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
然後給它們水分,
05:50
they green綠色 up and start開始 growing生長 again.
121
338760
1880
它們就會變綠,又開始成長。
05:53
Like seeds種子, these are
desiccation-tolerant乾燥容錯.
122
341560
3296
這些就像種子一樣
可以耐旱。
05:56
Like seeds種子, these can withstand經受 extremes極端
of environmental環境的 conditions條件.
123
344880
4120
這些就像種子一樣
可以禁得起極端環境條件。
這是非常罕見的現象。
06:01
And this is a really rare罕見 phenomenon現象.
124
349760
2016
06:03
There are only 135 flowering開花
plant species種類 that can do this.
125
351800
4376
只有 135 種開花植物
可以做到這點。
06:08
I'm going to show顯示 you a video視頻
126
356200
1416
我要給大家看一段影片,
06:09
of the resurrection復活 process處理
of these three species種類
127
357640
2616
是這三種植物的復甦過程,
06:12
in that order訂購.
128
360280
1216
按圖片上的順序播放。
06:13
And at the bottom底部,
129
361520
1256
影片下方有時間軸,
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly很快 it happens發生.
130
362800
2736
大家可以看到過程有多快。
06:56
(Applause掌聲)
131
404160
2040
(掌聲)
07:02
Pretty漂亮 amazing驚人, huh?
132
410240
1536
很驚人吧?
07:03
So I've spent花費 the last 21 years年份
trying to understand理解 how they do this.
133
411800
4216
我過去 21 年都在
試著瞭解它們如何辦到這一點。
07:08
How do these plants植物 dry without dying垂死?
134
416040
2400
這些植物如何能乾枯卻不死亡?
07:11
And I work on a variety品種
of different不同 resurrection復活 plants植物,
135
419080
2776
我研究很多種不同的復甦植物,
07:13
shown顯示 here in the hydrated水合 and dry states狀態,
136
421880
2416
這裡看到的是含水及乾燥狀態,
07:16
for a number of reasons原因.
137
424320
1456
有幾個原因。
07:17
One of them is that each
of these plants植物 serves供應 as a model模型
138
425800
2856
其中一個是這裡的
每種植物都充作研究範本,
07:20
for a crop作物 that I'd like
to make drought-tolerant耐旱.
139
428680
2376
以研究我想培育的耐旱作物。
07:23
So on the extreme極端 top最佳 left,
for example, is a grass,
140
431080
2936
舉個例子,左上方是一種草,
07:26
it's called Eragrostis畫眉 nindensisnindensis,
141
434040
2256
畫眉草屬植物,
07:28
it's got a close relative相對的
called Eragrostis畫眉 tefTEF --
142
436320
2376
它有個近親叫
衣索比亞畫眉草,
07:30
a lot of you might威力 know it as "teff畫眉草" --
143
438720
2016
很多人叫它苔麩,
07:32
it's a staple釘書針 food餐飲 in Ethiopia埃塞俄比亞,
144
440760
1736
這是衣索比亞國民食物,
07:34
it's gluten-free不含麩質,
145
442520
1256
無麩質,
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant耐旱.
146
443800
3016
我們想讓它耐旱。
07:38
The other reason原因 for looking
at a number of plants植物,
147
446840
2416
另一個原因要看各種植物,
07:41
is that, at least最小 initially原來,
148
449280
1376
就是,至少起初是這樣,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same相同 thing?
149
450680
2256
我想知道:是不是
每種植物都有同樣的反應?
07:44
Do they all use the same相同 mechanisms機制
150
452960
1696
是不是都用同一種機制
07:46
to be able能夠 to lose失去
all that water and not die?
151
454680
2576
讓自己失水卻不至於死?
07:49
So I undertook承諾 what we call
a systems系統 biology生物學 approach途徑
152
457280
2696
所以我著手用我們稱為
系統生物學的方法,
07:52
in order訂購 to get
a comprehensive全面 understanding理解
153
460000
2176
以期對耐旱性能有完整的瞭解,
07:54
of desiccation乾燥 tolerance公差,
154
462200
2016
07:56
in which哪一個 we look at everything
155
464240
1456
我們看所有的東西,
07:57
from the molecular分子 to the whole整個 plant,
ecophysiological生理生態 level水平.
156
465720
2912
從分子到全株、
生理生態學階層都看。
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
舉個例子,我們會看像是
08:02
changes變化 in the plant anatomy解剖學
as they dried out
158
470316
2197
植物在變乾的過程中,
在解剖學上經歷的變化
08:04
and their ultrastructure超微結構.
159
472537
1239
及其超微結構。
08:05
We look at the transcriptome轉錄,
which哪一個 is just a term術語 for a technology技術
160
473800
3176
我們會看轉錄組,
這只是一個技術名詞,
08:09
in which哪一個 we look at the genes基因
161
477000
1416
基本上就是要看哪些基因
08:10
that are switched交換的 on or off,
in response響應 to drying烘乾.
162
478440
2416
在因應乾燥過程中
會被開啟或關閉。
08:12
Most genes基因 will code for proteins蛋白質,
so we look at the proteome蛋白質組.
163
480880
3216
大部分的基因都製造蛋白質,
所以我們也看蛋白質組。
08:16
What are the proteins蛋白質 made製作
in response響應 to drying烘乾?
164
484120
2400
為了因應乾燥,
會製造出哪些蛋白質?
08:19
Some proteins蛋白質 would code for enzymes
which哪一個 make metabolites代謝產物,
165
487480
3896
有些蛋白質是為了合成酵素,
產生代謝物,
08:23
so we look at the metabolome代謝組.
166
491400
1576
所以我們也看代謝物組。
08:25
Now, this is important重要
because plants植物 are stuck卡住 in the ground地面.
167
493000
3296
這很重要,
因為植物牢牢釘在地上。
08:28
They use what I call
a highly高度 tuned調整 chemical化學 arsenal兵工廠
168
496320
4096
它們用我稱為
非常精準的化學兵工廠
08:32
to protect保護 themselves他們自己 from all
the stresses應力 of their environment環境.
169
500440
3416
來保護自己不受環境逆境影響。
08:35
So it's important重要 that we look
170
503880
1496
所以去看死亡過程的
化學變化就很重要。
08:37
at the chemical化學 changes變化
involved參與 in drying烘乾.
171
505400
2440
08:40
And at the last study研究
that we do at the molecular分子 level水平,
172
508520
2656
我們最近的研究
在看分子層次,
08:43
we look at the lipidome脂質組 --
173
511200
1256
我們看的是脂類組,
08:44
the lipid油脂 changes變化 in response響應 to drying烘乾.
174
512480
2055
脂質如何變化以因應死亡。
08:46
And that's also important重要
175
514559
1257
這也很重要,
08:47
because all biological生物 membranes
are made製作 of lipids血脂.
176
515840
2815
因為所有的生物膜
都由脂質組成。
08:50
They're held保持 as membranes
because they're in water.
177
518679
2577
它們能形成薄膜是因為在水中。
08:53
Take away the water,
those membranes fall秋季 apart距離.
178
521280
2240
把水拿掉,薄膜就會解體。
08:56
Lipids血脂 also act法案 as signals信號
to turn on genes基因.
179
524240
3040
脂質還作為打開基因的信號。
然後我們用生理及生化研究
09:00
Then we use physiological生理
and biochemical生化 studies學習
180
528200
2696
09:02
to try and understand理解
the function功能 of the putative假定 protectants防護劑
181
530920
3216
試著瞭解我們假設的
保護因子的功用,
09:06
that we've我們已經 actually其實 discovered發現
in our other studies學習.
182
534160
2936
這些因子是我們
在其它研究中發現的。
09:09
And then use all of that
to try and understand理解
183
537120
2176
然後用所有研究結果
去試著瞭解
09:11
how the plant copes科佩斯
with its natural自然 environment環境.
184
539320
2320
植物如何適應自然環境。
09:15
I've always had the philosophy哲學 that
I needed需要 a comprehensive全面 understanding理解
185
543480
4336
我一直有套哲理,
就是我必須
對耐旱性機制有全盤瞭解,
09:19
of the mechanisms機制 of desiccation乾燥 tolerance公差
186
547840
2256
09:22
in order訂購 to make a meaningful富有意義的 suggestion建議
for a biotic生物 application應用.
187
550120
3840
才能對其生物應用
提出有意義的建議。
09:27
I'm sure some of you are thinking思維,
188
555000
1656
我很確信有些人正在想:
09:28
"By biotic生物 application應用,
189
556680
1256
「生物應用?
09:29
does she mean she's going to make
genetically基因 modified改性 crops作物?"
190
557960
2920
她是說她要培育基改作物?」
09:34
And the answer回答 to that question is:
191
562240
1696
這個問題的答案是:
09:35
depends依靠 on your definition定義
of genetic遺傳 modification修改.
192
563960
2381
要看你怎麼定義基改。
09:39
All of the crops作物 that we eat today今天,
wheat小麥, rice白飯 and maize玉米,
193
567200
2816
我們今天吃的作物,
小麥、稻米、玉米,
09:42
are highly高度 genetically基因 modified改性
from their ancestors祖先,
194
570040
3216
其基因都已改造成
與原來的老祖宗大不相同,
09:45
but we don't consider考慮 them GMGM
195
573280
1976
但是我們不認為這些是基改,
09:47
because they're being存在 produced生成
by conventional常規 breeding配種.
196
575280
2640
因為這些是傳統育種的產物,
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection復活 plant genes基因 into crops作物,
197
578880
3776
如果你問,我是否要把
復甦作物的基因放進作物中,
09:54
your answer回答 is yes.
198
582680
1296
答案是沒錯。
09:56
In the essence本質 of time,
we have tried試著 that approach途徑.
199
584000
3136
時間就是成敗的關鍵,
我們已經試過這種方法。
09:59
More appropriately適當,
some of my collaborators合作者 at UCTUCT,
200
587160
2856
更正確的說法是
我在開普敦大學的合作夥伴,
10:02
Jennifer詹妮弗 Thomson湯姆森, SuhailSuhail RafudeenRafudeen,
201
590040
1936
湯姆森和拉弗丁博士,
10:04
have spearheaded帶頭 that approach途徑
202
592000
1616
已經帶頭做這種方法,
10:05
and I'm going to show顯示 you some data數據 soon不久.
203
593640
1953
我等一下就會
給大家看一些數據。
10:09
But we're about to embark從事
upon an extremely非常 ambitious有雄心 approach途徑,
204
597200
4016
但是我們即將用一項
非常有野心的方法,
10:13
in which哪一個 we aim目標 to turn on
whole整個 suites套房 of genes基因
205
601240
3456
我們的目標是打開一系列基因,
10:16
that are already已經 present當下 in every一切 crop作物.
206
604720
2696
它們本來就存在於每種作物內。
10:19
They're just never turned轉身 on
under extreme極端 drought乾旱 conditions條件.
207
607440
2905
只是在非常乾旱的情況下
這些基因從未被打開過。
10:22
I leave離開 it up to you to decide決定
208
610800
1456
我讓大家自己判斷
10:24
whether是否 those should be called GMGM or not.
209
612280
1953
這該不該稱為基改。
10:27
I'm going to now just give you
some of the data數據 from that first approach途徑.
210
615560
3456
我現在就給大家看一下
第一次做的數據。
10:31
And in order訂購 to do that
211
619040
1256
為了讓大家明白,
10:32
I have to explain說明 a little bit
about how genes基因 work.
212
620320
2656
我必須解釋一下
基因如何運作。
10:35
So you probably大概 all know
213
623000
1256
你們大概都知道
10:36
that genes基因 are made製作
of double-stranded雙鏈 DNA脫氧核糖核酸.
214
624280
2056
基因由雙股 DNA 組成。
10:38
It's wound傷口 very tightly緊緊 into chromosomes染色體
215
626360
1936
DNA 緊密纏繞成染色體,
10:40
that are present當下 in every一切 cell細胞
of your body身體 or in a plant's工廠 body身體.
216
628320
3160
存在於你或植物體內的
每一個細胞中。
10:44
If you unwind放鬆 that DNA脫氧核糖核酸, you get genes基因.
217
632080
3080
如果你把 DNA 解開,
就得到基因。
10:47
And each gene基因 has a promoter啟動,
218
635840
2456
每個基因都有一個啟動子,
10:50
which哪一個 is just an on-off開關 switch開關,
219
638320
2376
就像開關一樣,
10:52
the gene基因 coding編碼 region地區,
220
640720
1416
還有基因編碼區,
10:54
and then a terminator終結者,
221
642160
1256
及一個終止子,
10:55
which哪一個 indicates指示 that this is the end結束
of this gene基因, the next下一個 gene基因 will start開始.
222
643440
3600
表示這是該基因的終點,
下一個基因要開始。
10:59
Now, promoters促銷員 are not
simple簡單 on-off開關 switches開關.
223
647720
2896
啟動子不像開關
那麼簡單。
11:02
They normally一般 require要求
a lot of fine-tuning微調,
224
650640
2696
它們通常需要很多微調,
11:05
lots of things to be present當下 and correct正確
before that gene基因 is switched交換的 on.
225
653360
4040
很多條件必須存在且正確,
基因才會打開。
11:10
So what's typically一般 doneDONE
in biotech生物技術 studies學習
226
658240
3056
所以做生技研究時,
11:13
is that we use an inducible誘導 promoter啟動,
227
661320
1816
我們通常使用可誘導型啟動子,
11:15
we know how to switch開關 it on.
228
663160
1576
我們知道如何開啟它。
11:16
We couple一對 that to genes基因 of interest利益
229
664760
2016
我們將其與要研究的基因配對
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds響應.
230
666800
2680
並放入植物中,
看該植物如何反應。
11:22
In the study研究 that I'm going
to talk to you about,
231
670120
2576
在我要跟大家談的這個研究中,
11:24
my collaborators合作者 used
a drought-induced乾旱導致 promoter啟動,
232
672720
2456
我的合作夥伴用一種
由乾旱誘發的啟動子,
11:27
which哪一個 we discovered發現
in a resurrection復活 plant.
233
675200
2416
我們在復甦植物中發現。
11:29
The nice不錯 thing about this promoter啟動
is that we do nothing.
234
677640
3136
這個啟動子的好處是
我們不用管它。
11:32
The plant itself本身 senses感官 drought乾旱.
235
680800
2080
植物本身會感覺到乾旱。
11:35
And we've我們已經 used it to drive駕駛 antioxidant抗氧化劑
genes基因 from resurrection復活 plants植物.
236
683600
5096
我們用這個啟動子驅動
復甦植物內的抗氧化基因。
11:40
Why antioxidant抗氧化劑 genes基因?
237
688720
1856
為什麼是抗氧化基因?
11:42
Well, all stresses應力,
particularly尤其 drought乾旱 stress強調,
238
690600
3056
因為所有的逆境,
尤其是乾旱,
11:45
results結果 in the formation編隊 of free自由 radicals自由基,
239
693680
2296
都會產生自由基,
11:48
or reactive反應 oxygen species種類,
240
696000
2336
或活性氧類,
11:50
which哪一個 are highly高度 damaging有害
and can cause原因 crop作物 death死亡.
241
698360
2720
它們的破壞性極強,
且會導致作物死亡。
11:53
What antioxidants抗氧化劑 do is stop that damage損傷.
242
701680
2600
抗氧化基因會停止該破壞。
11:57
So here's這裡的 some data數據 from a maize玉米 strain應變
that's very popularly普遍 used in Africa非洲.
243
705360
3896
現在看到的是某種玉米品系的數據,
這在非洲極常使用。
12:01
To the left of the arrow箭頭
are plants植物 without the genes基因,
244
709280
3296
箭頭左邊的是
沒有該基因的植株,
12:04
to the right --
245
712600
1256
右邊的
12:05
plants植物 with the antioxidant抗氧化劑 genes基因.
246
713880
2056
植株有抗氧化基因。
12:07
After three weeks without watering灑水,
247
715960
1816
三星期不澆水後,
12:09
the ones那些 with the genes基因
do a hell地獄 of a lot better.
248
717800
2480
有該基因的植株
表現好的不得了。
12:13
Now to the final最後 approach途徑.
249
721720
1336
最後一點。
12:15
My research研究 has shown顯示
that there's considerable大量 similarity相似
250
723080
3536
我的研究顯示
12:18
in the mechanisms機制 of desiccation乾燥 tolerance公差
in seeds種子 and resurrection復活 plants植物.
251
726640
4416
種子與復甦植物
耐旱性的機制相當相似。
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
所以我問這個問題,
12:24
are they using運用 the same相同 genes基因?
253
732520
1440
這兩者都用同樣的基因嗎?
12:26
Or slightly differently不同 phrased措辭,
254
734480
2256
或用略為不同的問法,
12:28
are resurrection復活 plants植物 using運用 genes基因
evolved進化 in seed種子 desiccation乾燥 tolerance公差
255
736760
4496
復甦植物會利用
種子的耐旱性基因
在根部與植物上嗎?
12:33
in their roots and leaves樹葉?
256
741280
1256
12:34
Have they retasked重新分派 these seed種子 genes基因
257
742560
2056
它們會把這些種子基因的任務
12:36
in roots and leaves樹葉
of resurrection復活 plants植物?
258
744640
2040
在根部及葉片上利用嗎?
12:39
And I answer回答 that question,
259
747760
1856
我的答案是,
從我的研究小組,
12:41
as a consequence後果 of a lot
of research研究 from my group
260
749640
2416
及最近一起合作,
位於荷蘭的希和教授,
12:44
and recent最近 collaborations合作 from a group
of Henk亨克 HilhorstHilhorst in the Netherlands荷蘭,
261
752080
3536
12:47
Mel梅爾 Oliver奧利弗 in the United聯合的 States狀態
262
755640
1576
美國的奧利佛
12:49
and Julia朱莉婭 BuitinkBuitink in France法國.
263
757240
2600
法國的茱莉亞等
所得的結果,
12:51
The answer回答 is yes,
264
759880
1416
我的答案是有,
12:53
that there is a core核心 set of genes基因
that are involved參與 in both.
265
761320
2856
的確有一組關鍵基因
與兩者都有關。
12:56
And I'm going to illustrate說明 this
very crudely粗製濫造 for maize玉米,
266
764200
3416
我用這張圖跟大家粗略
說一下玉米的情況,
12:59
where the chromosomes染色體 below下面 the off switch開關
267
767640
2416
開關之下的染色體
13:02
represent代表 all the genes基因 that are required需要
for desiccation乾燥 tolerance公差.
268
770080
3575
代表耐旱基因。
13:05
So as maize玉米 seeds種子 dried out
at the end結束 of their period of development發展,
269
773680
4256
玉米在種子發育
最後階段要乾掉時,
13:09
they switch開關 these genes基因 on.
270
777960
1360
就會打開這些基因。
13:12
Resurrection復活 plants植物
switch開關 on the same相同 genes基因
271
780680
2896
復甦植物在乾掉時
也會打開同樣的基因。
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
13:17
All modern現代 crops作物, therefore因此,
273
785280
1776
因此,所有現代作物
13:19
have these genes基因
in their roots and leaves樹葉,
274
787080
2056
根部及葉片內都有這種基因,
13:21
they just never switch開關 them on.
275
789160
1736
只是從來不打開。
13:22
They only switch開關 them on in seed種子 tissues組織.
276
790920
1960
它們僅打開
種子組織內的這種基因。
所以我們現在正在
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
13:27
is to understand理解 the environmental環境的
and cellular細胞的 signals信號
278
795200
2616
瞭解環境與細胞信號
13:29
that switch開關 on these genes基因
in resurrection復活 plants植物,
279
797840
2440
如何打開
復甦植物內的這些基因,
13:33
to mimic模仿者 the process處理 in crops作物.
280
801280
1760
並在作物中模擬此過程。
13:35
And just a final最後 thought.
281
803680
1736
最後一點想法。
13:37
What we're trying to do very rapidly急速
282
805440
2216
我們現在做的就是,
13:39
is to repeat重複 what nature性質 did
in the evolution演化 of resurrection復活 plants植物
283
807680
3816
很快速地重現一千到四千萬年前
大自然復甦植物演化的過程。
13:43
some 10 to 40 million百萬 years年份 ago.
284
811520
1840
我的植物和我
都感謝大家的關注。
13:46
My plants植物 and I thank you
for your attention注意.
285
814160
2496
13:48
(Applause掌聲)
286
816680
6235
(掌聲)
Translated by Regina Chu
Reviewed by Yi-Fan Yu

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ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill 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.

More profile about the speaker
Jill Farrant | Speaker | TED.com