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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Come possiamo far sopravvivere le piante senza acqua
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Visto che la popolazione mondiale cresce e i cambiamenti climatici si fanno di maggior rilievo, avremo bisogno di fornire cibo a più persone utilizzando una minore superficie coltivabile. La biologa molecolare jill Farrant studia un raro fenomeno che potrebbe essere d'aiuto: "le piante della resurrezione" - piante super resilienti che apparentemente ritornano in vita.
Potranno custodire la promessa di coltivare alimenti nel nostro mondo sempre più caldo e arido?
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
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00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
Credo che il segreto per produrre colture
molto resistenti alla siccità,
molto resistenti alla siccità,
che potrebbero in qualche modo portare
la sicurezza alimentare nel mondo,
la sicurezza alimentare nel mondo,
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
risieda nelle "piante della resurrezione",
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
raffigurate qui, in uno stato di
estrema mancanza d'acqua.
estrema mancanza d'acqua.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Potreste pensare che queste piante
siano morte,
siano morte,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
ma non lo sono.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Dategli dell'acqua,
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
e risorgeranno, si rinverdiranno,
cominceranno a crescere, in 12-48 ore.
cominceranno a crescere, in 12-48 ore.
Ora, perchè suggerirei l'idea
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
che produrre colture resistenti
alla siccità
alla siccità
ci condurrà alla sicurezza alimentare?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Beh, l'attuale popolazione mondiale si
aggira sui 7 miliardi.
aggira sui 7 miliardi.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
E si stima che entro il 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
saremo tra i 9 e i 10 miliardi di persone,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
con la maggior parte di questa crescita
concentrata in Africa.
concentrata in Africa.
Le organizzazoni mondiali per
il cibo e l'agricoltura
il cibo e l'agricoltura
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
hanno suggerito che avremo
bisogno di una crescita del 70%
bisogno di una crescita del 70%
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
nelle attuali pratiche agricole
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
per soddisfare quella domanda.
Dato che le piante sono
alla base della catena alimentare,
alla base della catena alimentare,
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
la maggior parte dovrà provenire
dalle piante.
dalle piante.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Questa percentuale del 70%
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
non prende in considerazione gli eventuali
effetti dei cambiamenti climatici.
effetti dei cambiamenti climatici.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Questa immagine proviene da uno studio
di Dai pubblicato nel 2011,
di Dai pubblicato nel 2011,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
nel quale prese in considerazione
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
tutti i potenziali effetti dei
cambiamenti climatici
cambiamenti climatici
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
e dichiarò che, tra le altre cose,
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
ci sarà una maggiore aridità
dovuta alla mancanza
dovuta alla mancanza
o riduzione delle precipitazioni.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Le aree in rosso mostrate qui,
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
sono aree che fino a poco tempo fa
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
erano proficuamente usate per
l'agricoltura,
l'agricoltura,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
ma non possono più esserlo
a causa della scarsità delle piogge.
a causa della scarsità delle piogge.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Questa è la situazione prevista
per il 2050.
per il 2050.
La maggior parte dell'Africa, di fatto,
la maggior parte del mondo,
la maggior parte del mondo,
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
si troverà nei guai.
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
Dovremo pensare a dei modi
molto intelligenti di produrre cibo.
molto intelligenti di produrre cibo.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
E preferibilmente tra questi,
alle piante resistenti alla siccità.
alle piante resistenti alla siccità.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
L'altra cosa da ricordare
sull'Africa è
sull'Africa è
che la maggior parte
della loro agricoltura
della loro agricoltura
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
è irrigata con la pioggia.
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
Ora, creare piante resistenti alla siccità
non è la cosa più facile del mondo.
non è la cosa più facile del mondo.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
E la ragione è l'acqua.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
L'acqua è essenziale per la vita su
questo pianeta.
questo pianeta.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Tutti gli organismi viventi, con
un metabolismo attivo,
un metabolismo attivo,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
dai microbi a voi e me,
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
sono composti principalmente da acqua.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Tutte le reazioni vitali
accadono in acqua.
accadono in acqua.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
E una perdita di una piccola quantità di
acqua porta alla morte.
acqua porta alla morte.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Voi ed io siamo composti al 65% d'acqua.
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
Se ne perdiamo l'1%, moriamo.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Ma possiamo cambiare il nostro
comportamento per evitarlo.
comportamento per evitarlo.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Le piante non possono.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Sono legate al terreno.
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
Perciò in primo luogo hanno un po' più
d'acqua rispetto a noi,
d'acqua rispetto a noi,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
circa il 95% di acqua,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
e possono perderne un po'
più di noi,
più di noi,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
dal 10 al 70%, a seconda della specie,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
ma solo per brevi periodi.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
La maggior parte cercherà di resistere o
di evitare la perdita d'acqua.
di evitare la perdita d'acqua.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Un ottimo esempio di resistenza
può essere trovato nelle piante grasse.
può essere trovato nelle piante grasse.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
Tendono ad essere piccole, molto belle,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
ma si tengono stretta la propria acqua
al prezzo di crescere molto lentamente.
al prezzo di crescere molto lentamente.
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Esempi di contenimento della perdita
d'acqua si trovano tra alberi e cespugli.
d'acqua si trovano tra alberi e cespugli.
Incastrano al suolo radici molto profonde,
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
estraggono risorse d'acqua sotterranee
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
e la fanno fluire al loro interno
in ogni momento,
in ogni momento,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
mantenendosi idratate.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Quello a destra è chiamato Baobab.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Anche conosciuto come l'albero
a testa in giù,
a testa in giù,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
semplicemente perchè la proporzione delle
radici rispetto ai rami è tanto grande
radici rispetto ai rami è tanto grande
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
da far sembrare che l'albero sia stato
piantato a testa in giù.
piantato a testa in giù.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
E ovviamente le radici sono necessarie per
l'idratazione della pianta.
l'idratazione della pianta.
E probabilmente la strategia
più comune di contenimento
più comune di contenimento
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
si trova nelle piante annuali.
Le annuali costituiscono la maggior parte
del nostre risorse di piante alimentari.
del nostre risorse di piante alimentari.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Sulla costa occidentale del mio paese,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
per la maggior parte dell'anno non
si osserva una grande crescita vegetale.
si osserva una grande crescita vegetale.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Ma all'arrivo delle piogge primaverili,
si ottiene questo:
si ottiene questo:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
la fioritura del deserto.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
La strategia nelle annuali,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
è quella di crescere solo nella
stagione piovosa.
stagione piovosa.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
Alla fine di quella stagione
producono un seme,
producono un seme,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
che è secco, dall'8 al 10% di acqua,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
ma molto attivo.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
E tutto ciò che è così secco
ma comunque attivo,
ma comunque attivo,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
è ritenuto resistente all'essicazione.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
Nello stato essiccato,
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
quello che i semi possono fare è
giacere agli estremi dell'ambiente
giacere agli estremi dell'ambiente
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
per lunghi periodi di tempo.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
La volta successiva in cui
una pioggia estiva arriva,
una pioggia estiva arriva,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
germogliano e crescono,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
e l'intero ciclo semplicemente ricomincia.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
È opinione condivisa che l'evoluzione
delle piante resistenti alla siccità
delle piante resistenti alla siccità
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
abbia permesso la colonizzazione
e la diffusione
e la diffusione
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
delle piante da fioritura,
o angiosperme, sulla terraferma.
o angiosperme, sulla terraferma.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Ma torniamo alle piante annuali, cioè
alla nostra scorta alimentare.
alla nostra scorta alimentare.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
Grano, riso e mais costituiscono il 95%
delle nostre scorte di cibo vegetali.
delle nostre scorte di cibo vegetali.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Ed è un'ottima strategia
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
perché in un breve periodo di tempo
se ne posso produrre molti semi.
se ne posso produrre molti semi.
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
I semi sono ricchi di energia,
hanno molte calorie,
hanno molte calorie,
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
e possiamo conservarli in tempi
di abbondanza per tempi di magra,
di abbondanza per tempi di magra,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
ma c'è un lato negativo.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
I tessuti vegetali,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
le radici e le foglie delle annuali,
05:06
do not have much
102
294160
1256
non hanno molto
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
in termini di resistenza connaturata,
contenimento e tolleranza.
contenimento e tolleranza.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Semplicemente non ne hanno bisogno.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Crescono nella stagione piovosa
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
e hanno un seme che le aiuta
a sopravvivere il resto dell'anno.
a sopravvivere il resto dell'anno.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
E quindi nonostante gli sforzi
in agricoltura
in agricoltura
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
per creare colture con migliori proprietà
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
di resistenza, contenimento e tolleranza –
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
soprattutto di resistenza e contenimento
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
perché abbiamo avuto buoni modelli
per capire come funzionano –
per capire come funzionano –
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
ancora abbiamo immagini come questa.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
Piante di mais in Africa,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
due settimane senza pioggia
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
e sono morte.
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
C'è una soluzione:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
le piante della resurrezione.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Queste piante possono perdere il 95%
della loro acqua cellulare,
della loro acqua cellulare,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
rimanere in uno stato secco, simile alla
morte, da mesi ad anni,
morte, da mesi ad anni,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
e dandogli acqua,
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
rinverdiscono e ricominciano
a crescere.
a crescere.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Come i semi, sono
resistenti alla siccità.
resistenti alla siccità.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Come i semi, possono sopportare
condizioni ambientali estreme.
condizioni ambientali estreme.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Ed questo è un fenomeno molto raro.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Ci sono solo 135 specie di piante da
fioritura che possono farlo.
fioritura che possono farlo.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Vi voglio mostrare un video
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
del processo di resurrezione di queste
tre specie in quest'ordine.
tre specie in quest'ordine.
06:12
in that order.
128
360280
1216
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
E sul fondo
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
c'è un'asse del tempo in modo che
possiate vedere quanto velocemente accade.
possiate vedere quanto velocemente accade.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Applausi)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Straordinario, eh?
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
Ho passato gli ultimi 21 anni cercando
di capire come possano farlo.
di capire come possano farlo.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Come possono queste piante
seccare senza morire?
seccare senza morire?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Lavoro su una serie di piante
della resurrezione,
della resurrezione,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
mostrate qui nello stato idratato e secco,
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
per una serie di ragioni.
Uno di questi è che ciascuna di queste
piante è utile come modello
piante è utile come modello
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
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
per una coltivazione che vorrei
rendere resistente alla siccità.
rendere resistente alla siccità.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Nell'angolo in alto a sinistra,
per esempio, c'è un'erba,
per esempio, c'è un'erba,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
è chiamata Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
ha un parente stretto chiamato
Eragostis tef –
Eragostis tef –
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
molti di voi potrebbero conoscerla
come "teff" –
come "teff" –
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
è un alimento principale in Etiopia,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
è senza glutine,
ed è una pianta che ci piacerebbe
rendere resistente alla siccità.
rendere resistente alla siccità.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
L'altra ragione per osservare
un certo numero di piante,
un certo numero di piante,
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
è che, almeno all'inizio,
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
volevo capire:
fanno la stessa cosa?
fanno la stessa cosa?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
Usano tutte lo stesso meccanismo
per essere capaci di perdere tutta
l'acqua senza morire?
l'acqua senza morire?
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
Quindi ho intrapreso quello che chiamiamo
un approccio da "sistema biologico"
un approccio da "sistema biologico"
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
in modo da avere una
comprensione totale
comprensione totale
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
della tolleranza alla siccità,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
nel quale osserviamo tutto
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
dal molecolare all'ecofisiologia
dell'intera pianta.
dell'intera pianta.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Per esempio, osserviamo cose come
cambiamenti nell'anatomia della pianta
cambiamenti nell'anatomia della pianta
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
mentre si seccano,
e la loro ultrastruttura.
e la loro ultrastruttura.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
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
Osserviamo il transcrittoma, un
termine che indica una tecnologia
termine che indica una tecnologia
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
nella quale osserviamo i geni
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
che sono accesi o spenti,
in seguito all'essiccazione.
in seguito all'essiccazione.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
La maggior parte dei geni
codificano le proteine,
codificano le proteine,
perciò osserviamo il proteoma.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Quali sono le proteine create
in risposta all'essiccazione?
in risposta all'essiccazione?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Alcune proteine codificheranno
enzimi che creano metaboliti,
enzimi che creano metaboliti,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
quindi osserviamo il metaboloma.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Ora, questo è importante perché
le piante sono attaccate al terreno.
le piante sono attaccate al terreno.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Usano quello che io chiamo
un arsenale chimico super concentrato
un arsenale chimico super concentrato
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
per proteggersi da tutti
gli stress ambientali.
gli stress ambientali.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Quindi è importante studiare
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
i cambiamenti chimici
coinvolti nell'essicazione.
coinvolti nell'essicazione.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
E nell'ultimo studio fatto
a livello molecolare,
a livello molecolare,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
guardiamo al lipidoma;
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
i lipidi cambiano in risposta
all'essiccazione.
all'essiccazione.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
E ciò è importante
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
perchè tutte le membrane biologiche
sono fatte di lipidi.
sono fatte di lipidi.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Sono utilizzati come membrane
perché sono immersi in acqua.
perché sono immersi in acqua.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Togli l'acqua, e queste membrane
si sgretolano.
si sgretolano.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
I lipidi inoltre fungono da segnali
per catalizzare i geni.
per catalizzare i geni.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
A questo punto usiamo studi
fisiologici e biochimici
fisiologici e biochimici
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
per cercare di capire il ruolo
degli ipotetici protettori
degli ipotetici protettori
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
che abbiamo scoperto
nei nostri altri studi.
nei nostri altri studi.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Usiamo tutto ciò
per cercare di capire
per cercare di capire
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
come la pianta affronta
il suo ambiente naturale.
il suo ambiente naturale.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Ho sempre avuto l'idea che avessi
bisogno di una comprensione globale
bisogno di una comprensione globale
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
del meccanismo della tolleranza
dell'essicazione
dell'essicazione
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
in modo da ricavarne una concreta proposta
per un'applicazione biotecnologica.
per un'applicazione biotecnologica.
Sono sicura che alcuni di voi
stanno pensando
stanno pensando
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Con l'applicazione biotica,
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
vuol dire che farà piante
geneticamente modificate?"
geneticamente modificate?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
E la risposta alla domanda è:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
dipende dalla tua definizione
di geneticamente modificato.
di geneticamente modificato.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Tutte le colture che mangiamo,
grano,riso e mais
grano,riso e mais
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
sono altamente geneticamente
modificate dai loro antenati
modificate dai loro antenati
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
ma noi non li consideriamo GM
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
perché sono state prodotte
in maniera convenzionale.
in maniera convenzionale.
Se intendete, metto geni
responsabili della resurrezione
responsabili della resurrezione
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
all'interno di altre piante,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
la vostra risposta sarà sì.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Nello spirito del tempo,
abbiamo provato questo approccio.
abbiamo provato questo approccio.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Detto in maniera migliore,
alcuni miei collaboratori all'UCT,
alcuni miei collaboratori all'UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thomson, Suhali Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
hanno testato in anteprima
questo approccio
questo approccio
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
e fra poco vi mostrerò alcuni dati.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Ma stiamo per intraprendere
un approccio estremamente ambizioso
un approccio estremamente ambizioso
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
nel quale cerchiamo di attivare
un intero set di geni
un intero set di geni
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
che sono già presenti in tutte le colture.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Non sono mai stati attivati
in condizioni di siccità estrema.
in condizioni di siccità estrema.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Lascio a voi decidere
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
se questi debbano essere chiamati GM o no.
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
Ora vi darò alcuni dati
ottenuti con quest'approccio.
ottenuti con quest'approccio.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
E per fare ciò
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
devo spiegare un pochino
come funzionano i geni.
come funzionano i geni.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Probabilmente tutti sanno
che i geni sono fatti
di DNA a doppia elica.
di DNA a doppia elica.
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
È pressato molto strettamente
all'interno dei cromosomi
all'interno dei cromosomi
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
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
che sono presenti in tutte le cellule
del vostro corpo o di una pianta.
del vostro corpo o di una pianta.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Se voi srotolate questo DNA,
otterrete i geni.
otterrete i geni.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
E ogni gene ha un promotore,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
che è un solo interruttore,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
la regione che codifica il gene,
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
e poi un termine,
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
che indica la fine del gene
e l'inizio del prossimo.
e l'inizio del prossimo.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Ora, i promotori non sono
semplici interruttori.
semplici interruttori.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Normalmente richiedono
molti ritocchi,
molti ritocchi,
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
molte parti devono essere presenti e
corrette prima che il gene venga attivato.
corrette prima che il gene venga attivato.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Quindi ciò che si fa solitamente
negli studi biotecnologici
negli studi biotecnologici
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
è di usare un promotore ad induzione,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
sappiamo come accenderli.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Lo accoppiamo a geni che ci interessano
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
e lo mettiamo dentro ad una pianta
per vedere come risponde.
per vedere come risponde.
Nello studio di cui vi sto per parlare,
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
i miei collaboratori hanno usato
un promotore innescato dalla siccità
un promotore innescato dalla siccità
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
che abbiamo trovato in una
delle piante della risurrezione.
delle piante della risurrezione.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
La cosa bella del promotore
è che noi non facciamo niente.
è che noi non facciamo niente.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
La pianta stessa sente la siccità.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
E l'abbiamo usato per guidare
geni antiossidanti
geni antiossidanti
da piante della risurrezione.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Perché geni antiossidanti?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Beh, tutti gli stress, e in particolare
quelli dovuti alla siccità,
quelli dovuti alla siccità,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
portano alla formazione
di radicali liberi,
di radicali liberi,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
o specie reattive all'ossigeno
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
che provocano molti danni e
possono portare alla morte della pianta.
possono portare alla morte della pianta.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Ciò che fanno gli antiossidanti
è bloccare questi danni.
è bloccare questi danni.
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
Qui ci sono alcuni dati di un ceppo
di mais che viene usato molto in Africa:
di mais che viene usato molto in Africa:
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
a sinistra della freccia
ci sono piante senza geni;
ci sono piante senza geni;
12:04
to the right --
245
712600
1256
a destra,
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
piante con geni antiossidanti.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Dopo tre settimane senza annaffiarle,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
quelle con i geni hanno fatto
molto meglio.
molto meglio.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Ora la parte finale.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
La mia ricerca ha mostrato
che c'è una forte somiglianza
che c'è una forte somiglianza
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
nei meccanismi di tolleranza
al disseccamento
al disseccamento
nei semi e nelle piante
della risurrezione.
della risurrezione.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Quindi io mi domando,
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
usano gli stessi geni?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
O detto in altre parole,
le piante della resurrezione
usano geni, evoluti
usano geni, evoluti
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
nei semi per tollerare
il disseccamento,
il disseccamento,
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
nelle radici e nelle foglie?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Hanno cambiato scopo
a questi geni
a questi geni
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
nelle radici e nelle foglie
delle piante della risurrezione?
delle piante della risurrezione?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
Ho risposto alla domanda,
come conseguenza di molte ricerche
svolte dal mio gruppo,
svolte dal mio gruppo,
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
e grazie alla collaborazione con il gruppo
di Henk Hilhorst in Olanda,
di Henk Hilhorst in Olanda,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Mel Oliver negli Stati Uniti
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
e Julia Buitink in Francia.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
La risposta è sì,
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
c'è un nucleo di geni
che sono coinvolti in entrambi.
che sono coinvolti in entrambi.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
E vi voglio mostrare questo
nel mais,
nel mais,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
dove il cromosoma sotto
il pulsante off
il pulsante off
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
rappresenta tutti i geni necessari
per la tolleranza al disseccamento.
per la tolleranza al disseccamento.
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
Così quando i semi del mais si seccano
alla fine del loro periodo di sviluppo,
alla fine del loro periodo di sviluppo,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
attivano questi geni.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Le piante della risurrezione
attivano questi stessi geni
attivano questi stessi geni
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
quando si seccano.
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Tutte le moderne colture, perciò,
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
hanno questi geni nelle loro radici
e nelle foglie,
e nelle foglie,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
ma non li attivano mai.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Li attivano solamente
all'interno dei semi.
all'interno dei semi.
Quello che stiamo cercando di fare qui
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
è di capire i segnali
ambientali e cellulari
ambientali e cellulari
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
che attivano questi geni
nelle piante della risurrezione,
nelle piante della risurrezione,
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
per imitare il processo
nelle altre colture.
nelle altre colture.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Un'ultima cosa:
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
quello che stiamo cercando di fare
molto rapidamente
molto rapidamente
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
è di ripetere quello che la natura
ha fatto nell'evoluzione
ha fatto nell'evoluzione
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
delle piante della risurrezione
circa tra i 10 e i 40 milioni di anni fa
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Le mie piante ed io vi ringraziamo
per la vostra attenzione.
per la vostra attenzione.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Applausi)
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