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
TEDGlobal>Geneva

Jill Farrant: How we can make crops survive without water

Джилл Фаррант: Як допомогти зерновим культурам вижити без води

Filmed:
1,562,697 views

Позаяк кількість населення у світі зростає і наслідки кліматичних змін стають усе яснішими, нам доведеться годувати більше людей, використовуючи менше орних земель. Молекулярний біолог Джилл Фаррант досліджує рідкісний феномен, який може допомогти, а саме "рослини, здатні до відновлення" - неймовірно стійкі рослини, які наче ожили. Можливо, саме вони дадуть змогу вирощувати їжу в середовищі, де клімат стає щораз гарячішим і сухішим?
- Professor of molecular and cell biology
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 secretтаємниця to producingвиробництво
extremelyнадзвичайно drought-tolerantпосуха терпимі cropsзернові культури,
0
840
4216
Вірю, що секрет вирощування
посухостійких врожаїв,
00:17
whichкотрий should go some way
to providingзабезпечення foodїжа securityбезпека in the worldсвіт,
1
5080
3216
які гарантують світову харчову безпеку,
00:20
liesбрехня in resurrectionВоскресіння plantsрослини,
2
8320
2696
полягає у рослинах-ефемерах,
00:23
picturedPictured here, in an extremelyнадзвичайно
droughteddroughted stateдержава.
3
11040
3136
зображених тут, у дуже висохлому стані.
00:26
You mightможе think
that these plantsрослини look deadмертвий,
4
14200
2856
Можна припустити, що ці рослини мертві,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
але це не так.
00:30
Give them waterвода,
6
18400
1456
Дайте їм води,
00:31
and they will resurrectвоскресити, greenзелений up,
startпочати growingзростає, in 12 to 48 hoursгодин.
7
19880
5440
й вони оживуть і виростуть за 12-48 годин.
Отже, чому я припускаю,
00:38
Now, why would I suggestзапропонувати
8
26320
1296
00:39
that producingвиробництво drought-tolerantпосуха терпимі cropsзернові культури
will go towardsназустріч providingзабезпечення foodїжа securityбезпека?
9
27640
4440
що посухостійкі культури
гарантують харчову безпеку?
00:45
Well, the currentструм worldсвіт populationнаселення
is around 7 billionмільярд.
10
33040
3896
Населення планети сягає нині 7 мільярдів.
00:48
And it's estimatedоціночний that by 2050,
11
36960
2496
І вважається, що до 2050 року
00:51
we'llдобре be betweenміж 9 and 10 billionмільярд people,
12
39480
2696
населення досягне 9 - 10 мільярдів,
00:54
with the bulkосновна маса of this growthзростання
happeningвідбувається in AfricaАфрика.
13
42200
2880
причому зростатиме воно
здебільшого в Африці.
00:57
The foodїжа and agriculturalсільськогосподарське
organizationsорганізації of the worldсвіт
14
45880
2456
Продовольчі й сільськогосподарські
організації
01:00
have suggestedзапропонував that we need
a 70 percentвідсоток increaseзбільшити
15
48360
3136
пропонують на 70 відсотків збільшити
обсяг поточного сільського господарства,
01:03
in currentструм agriculturalсільськогосподарське practiceпрактика
16
51520
2176
01:05
to meetзустрітися that demandпопит.
17
53720
1240
щоб задовольнити цей попит.
01:07
GivenВраховуючи that plantsрослини
are at the baseбаза of the foodїжа chainланцюг,
18
55720
2696
Позаяк рослини є основою
харчового ланцюга,
ця цифра стосується,
здебільшого, їх.
01:10
mostнайбільше of that's going
to have to come from plantsрослини.
19
58440
2320
01:13
That percentageвідсоток of 70 percentвідсоток
20
61360
2696
Ці 70 відсотків
01:16
does not take into considerationрозгляд
the potentialпотенціал effectsефекти of climateклімат changeзмінити.
21
64080
4216
не беруть до уваги впливу змін у кліматі.
01:20
This is takenвзятий from a studyвивчення by DaiДай
publishedопубліковано in 2011,
22
68320
4240
Це взято з дослідження Дай 2011 року,
01:25
where he tookвзяв into considerationрозгляд
23
73240
1936
де проаналізовано
всі можливі наслідки кліматичних змін
01:27
all the potentialпотенціал effectsефекти
of climateклімат changeзмінити
24
75200
2376
01:29
and expressedвиражений them --
amongstсеред other things --
25
77600
2136
і зазначено - серед інших причин -
01:31
increasedзбільшився aridityсухість dueза рахунок to lackбрак of rainдощ
or infrequentНечасті rainдощ.
26
79760
4616
підвищену посуха через бездощів'я.
Територія, позначена червоним кольором,
01:36
The areasрайони in redчервоний shownпоказано here,
27
84400
1776
01:38
are areasрайони that untilдо recentlyнещодавно
28
86200
2056
це області, які останнім часом
01:40
have been very successfullyуспішно
used for agricultureсільське господарство,
29
88280
3176
успішно задіювало сільське господарство,
01:43
but cannotне можу anymoreбільше
because of lackбрак of rainfallкількість опадів.
30
91480
2400
та тепер це неможливо через бездощів'я.
01:46
This is the situationситуація
that's predictedпередбачений to happenстатися in 2050.
31
94640
2920
Це передбачення на 2050 рік.
01:50
Much of AfricaАфрика,
in factфакт, much of the worldсвіт,
32
98840
2176
Більша частина Африки і всієї планети
01:53
is going to be in troubleбіда.
33
101040
1896
опиниться у біді.
01:54
We're going to have to think of some
very smartрозумний waysшляхи of producingвиробництво foodїжа.
34
102960
3656
Нам слід замислитись над новими
способами виробництва харчів.
01:58
And preferablyбажано amongсеред them,
some drought-tolerantпосуха терпимі cropsзернові культури.
35
106640
3296
І, бажано, над посухостійкими культурами.
Щодо Африки, ми також маємо пам'ятати, що
02:01
The other thing
to rememberзгадаймо about AfricaАфрика is
36
109960
2056
02:04
that mostнайбільше of theirїх agricultureсільське господарство is rainfedнезрошуваних.
37
112040
2800
більшість її агрокультур напоєні дощами.
02:08
Now, makingвиготовлення drought-tolerantпосуха терпимі cropsзернові культури
is not the easiestнайпростіший thing in the worldсвіт.
38
116080
3456
Вирощувати посухостійкі рослини складно.
02:11
And the reasonпричина for this is waterвода.
39
119560
2416
І причиною цього є вода.
02:14
WaterВоди is essentialістотне to life on this planetпланета.
40
122000
3136
Вода необхідна для життя на планеті.
02:17
All livingживий, activelyактивно
metabolizingметаболізму organismsорганізмів,
41
125160
4135
Всі живі метаболічні організми,
02:21
from microbesмікроби to you and I,
42
129320
2056
від мікробів до нас із вами,
02:23
are comprisedскладається predominatelyпереважно of waterвода.
43
131400
2336
складаються в основному з води.
02:25
All life reactionsреакції happenстатися in waterвода.
44
133760
2536
Усі життєві реакції відбуваються у воді.
02:28
And lossвтрата of a smallмаленький amountсума
of waterвода resultsрезультати in deathсмерть.
45
136320
3016
Втрата певної кількості води - смертельна.
02:31
You and I are 65 percentвідсоток waterвода --
46
139360
2056
Ви і я - це 65 відсотків води -
02:33
we loseвтрачати one percentвідсоток of that, we dieвмирати.
47
141440
1720
втрачаємо 1 процент - і помираємо.
02:35
But we can make behavioralповедінкові
changesзміни to avoidуникати that.
48
143840
2720
Але ми можемо змінити поведінку
й цього уникнути.
Рослини цього уникнути не можуть.
02:39
PlantsРослини can't.
49
147920
1576
Вони ростуть у землі, й таким чином
02:41
They're stuckзастряг in the groundземля.
50
149520
1616
02:43
And so in the first instanceекземпляр they have
a little bitбіт more waterвода than us,
51
151160
3376
спершу мають трохи більше води, ніж ми,
близько 95 відсотків води,
02:46
about 95 percentвідсоток waterвода,
52
154560
1256
02:47
and they can loseвтрачати
a little bitбіт more than us,
53
155840
2096
і можуть втрачати
дещо більше, ніж ми:
02:49
like 10 to about 70 percentвідсоток,
dependingзалежно від on the speciesвидів,
54
157960
2960
від 10 до 70 процентів, залежно від виду,
02:54
but for shortкороткий periodsперіоди only.
55
162000
1360
але тільки на короткі періоди.
02:56
MostБільшість of them will eitherабо try
to resistчинити опір or avoidуникати waterвода lossвтрата.
56
164680
4176
Більшість з них уникають втрати води.
03:00
So extremeкрайній examplesприклади of resistorsрезистори
can be foundзнайдено in succulentsСукуленти.
57
168880
3936
Найкращим прикладом є сукуленти.
03:04
They tendсхильні to be smallмаленький, very attractiveпривабливий,
58
172840
2816
Вони переважно маленькі й дуже привабливі,
03:07
but they holdтримайся ontoна theirїх waterвода
at suchтакий great costвартість
59
175680
2736
але затримують воду великою ціною,
03:10
that they growрости extremelyнадзвичайно slowlyповільно.
60
178440
2000
бо ростуть надзвичайно повільно.
03:13
ExamplesПриклади of avoidanceуникнення of waterвода lossвтрата
are foundзнайдено in treesдерева and shrubsчагарники.
61
181440
4576
Прикладами є дерева і чагарники.
Вони вкорінюються дуже глибоко,
03:18
They sendвідправити down very deepглибоко rootsкоріння,
62
186040
1576
забирають підгрунтові запаси води і
03:19
mineШахта subterraneanпідземний waterвода suppliesпостачання
63
187640
1696
03:21
and just keep flushingпромивка
it throughчерез them at all timesразів,
64
189360
2456
наповнюють нею себе у потрібний час,
03:23
keepingзберігання themselvesсамі hydratedзволоженою.
65
191840
1856
підтримуючи гідробаланс.
03:25
The one on the right is calledназивається a baobabbaobab.
66
193720
1976
Рослина праворуч називається баобаб.
03:27
It's alsoтакож calledназивається the upside-downвгору вниз treeдерево,
67
195720
2056
Її також називають рослиною догори-дригом,
03:29
simplyпросто because the proportionпропорція
of rootsкоріння to shootsстріляє is so great
68
197800
3776
бо непропорційність коренів і паростків
справляє враження перевернутого дерева.
03:33
that it looksвиглядає like the treeдерево
has been plantedпосадили upsideвгору down.
69
201600
2696
03:36
And of courseзвичайно the rootsкоріння are requiredвимагається
for hydrationГідратація of that plantРослина.
70
204320
3240
Звісно, для того, щоб рослина добувала воду,
потрібні корені.
03:40
And probablyймовірно the mostнайбільше commonзагальний strategyстратегія
of avoidanceуникнення is foundзнайдено in annualsрічних.
71
208760
4520
Найпоширеніша стратегія - в однорічних рослин.
03:45
AnnualsРічних make up the bulkосновна маса
of our plantРослина foodїжа suppliesпостачання.
72
213840
3176
Однорічні є основою нашого харчування.
03:49
Up the westзахід coastузбережжя of my countryкраїна,
73
217040
1696
Від західного кордону моєї країни
03:50
for much of the yearрік
you don't see much vegetationрослинність growthзростання.
74
218760
3536
упродовж року вегетація є незначною.
03:54
But come the springвесна rainsдощі, you get this:
75
222320
2656
Але приходять весняні дощі, і маємо:
квітучу пустелю.
03:57
floweringцвітіння of the desertпустеля.
76
225000
1240
03:59
The strategyстратегія in annualsрічних,
77
227000
1856
Стратегія однорічних полягає у тому,
04:00
is to growрости only in the rainyдощова seasonсезон.
78
228880
2360
щоб рости лише у дощову пору року.
04:03
At the endкінець of that seasonсезон
they produceвиробляти a seedнасіння,
79
231960
2296
У кінці цієї пори року утворюється насіння
04:06
whichкотрий is dryсухий, eightвісім to 10 percentвідсоток waterвода,
80
234280
2816
з вмістом від 8 до 10 відсотків води,
04:09
but very much aliveживий.
81
237120
1656
сухе, але дуже живе.
04:10
And anything that is
that dryсухий and still aliveживий,
82
238800
2896
А все, що cухе й живе,
04:13
we call desiccation-tolerantвисушування толерантного.
83
241720
1480
є терпимим до висихання.
04:15
In the desiccatedсухими stateдержава,
84
243840
1416
У висушеному стані насіння
04:17
what seedsнасіння can do
is lieбрешуть in extremesкрайнощі of environmentнавколишнє середовище
85
245280
2656
може зберігатися в екстремальних умовах
04:19
for prolongedпродовжено periodsперіоди of time.
86
247960
1656
протягом тривалих проміжків часу.
04:21
The nextдалі time the rainyдощова seasonсезон comesприходить,
87
249640
2216
Коли настає наступна дощова пора,
04:23
they germinateпроростають and growрости,
88
251880
1496
воно проростає і росте,
04:25
and the wholeцілий cycleцикл just startsпочинається again.
89
253400
1880
і весь цикл розпочинається знову.
04:28
It's widelyшироко believedвірив that the evolutionеволюція
of desiccation-tolerantвисушування толерантного seedsнасіння
90
256120
4056
Вважають, що еволюція насіння, яке стійке
до висихання, призвело до розповсюдження
04:32
allowedдозволено the colonizationколонізація and the radiationвипромінювання
91
260200
2176
04:34
of floweringцвітіння plantsрослини,
or angiospermsПокритонасінні, ontoна landземля.
92
262400
3520
квітучих рослин, або ангіосперм на Землі.
04:38
But back to annualsрічних
as our majorмажор formформа of foodїжа suppliesпостачання.
93
266960
3160
Повертаємось до однорічних
як нашого основного харчового продукту.
Пшениця, рис, кукурудза -
це 95% наших харчів.
04:42
WheatПшениця, riceрис and maizeКукурудза formформа 95 percentвідсоток
of our plantРослина foodїжа suppliesпостачання.
94
270800
4720
Їхня стратегія чудова, тому що за
04:48
And it's been a great strategyстратегія
95
276480
1536
04:50
because in a shortкороткий spaceпростір of time
you can produceвиробляти a lot of seedнасіння.
96
278040
3176
короткий проміжок виростає багато насіння.
04:53
SeedsНасіння are energy-richбагатого
so there's a lot of foodїжа caloriesкалорії,
97
281240
2620
Насіння - енергетично насичене і калорійне.
04:55
you can storeмагазин it in timesразів of plentyбагато
for timesразів of famineголод,
98
283884
3920
Велику його кількість можна зберігати для
голодних часів, але у цьому є недолік.
05:00
but there's a downsideнедоліки.
99
288480
1240
Вегетативні тканини,
05:02
The vegetativeвегетативний tissuesтканини,
100
290560
1376
05:03
the rootsкоріння and leavesлистя of annualsрічних,
101
291960
2176
коріння і листя однорічних рослин
05:06
do not have much
102
294160
1256
не характеризуються значною
05:07
by way of inherentвластивий resistanceопір,
avoidanceуникнення or toleranceтолерантність characteristicsхарактеристики.
103
295440
4096
резистентністю чи стійкістю.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Вони їх просто не потребують.
05:12
They growрости in the rainyдощова seasonсезон
105
300880
1416
Вони ростуть у дощову пору і
05:14
and they'veвони вже got a seedнасіння
to help them surviveвижити the restвідпочинок of the yearрік.
106
302320
3376
мають насіння, щоб вижити до кінця року.
05:17
And so despiteне дивлячись concertedузгоджені
effortsзусилля in agricultureсільське господарство
107
305720
2696
Отже, попри наполегливі спроби,
05:20
to make cropsзернові культури with improvedпокращився propertiesвластивості
108
308440
2536
виростити врожай з покращеними
властивостями -
05:23
of resistanceопір, avoidanceуникнення and toleranceтолерантність --
109
311000
2176
резистентністю, уникненням, стійкістю -
05:25
particularlyособливо resistanceопір and avoidanceуникнення
110
313200
1896
надто резистентністю і стійкістю, бо
05:27
because we'veми маємо had good modelsмоделі
to understandзрозуміти how those work --
111
315120
2896
ми мали хороші зразки й добре вивчили ці ознаки -
ми все ще отримуємо такі приклади.
05:30
we still get imagesзображення like this.
112
318040
2336
05:32
MaizeКукурудза cropурожай in AfricaАфрика,
113
320400
1456
Кукурудза, яка росте в Африці:
якщо протягом
05:33
two weeksтижні withoutбез rainдощ
114
321880
1416
двох тижнів немає дощу,
05:35
and it's deadмертвий.
115
323320
1200
вона гине.
05:37
There is a solutionрішення:
116
325560
1240
Однак існує рішення:
05:39
resurrectionВоскресіння plantsрослини.
117
327520
1240
це - рослини, які відновлюються,
або ж ефемери.
05:41
These plantsрослини can loseвтрачати 95 percentвідсоток
of theirїх cellularстільниковий waterвода,
118
329320
3776
Вони можуть втрачати 95% клітинної води,
05:45
remainзалишитися in a dryсухий, dead-likeмертві, як stateдержава
for monthsмісяці to yearsроків,
119
333120
3856
залишатись у сухому, мертвоподібному стані
місяцями, але варто дати їм воду -
й вони зазеленіють
05:49
and give them waterвода,
120
337000
1736
05:50
they greenзелений up and startпочати growingзростає again.
121
338760
1880
і знову почнуть рости.
05:53
Like seedsнасіння, these are
desiccation-tolerantвисушування толерантного.
122
341560
3296
Як і насіння, вони терпимі до висихання.
05:56
Like seedsнасіння, these can withstandвитримати extremesкрайнощі
of environmentalекологічний conditionsумови.
123
344880
4120
Вони протистоять екстремальній погоді.
06:01
And this is a really rareрідко phenomenonявище.
124
349760
2016
І це насправді - рідкісний феномен.
06:03
There are only 135 floweringцвітіння
plantРослина speciesвидів that can do this.
125
351800
4376
Тільки 135 видів квітучих рослин
здатні на таке.
06:08
I'm going to showпоказати you a videoвідео
126
356200
1416
Я покажу вам відео процесу відтворення
06:09
of the resurrectionВоскресіння processпроцес
of these threeтри speciesвидів
127
357640
2616
цих трьох видів
06:12
in that orderзамовлення.
128
360280
1216
у такому порядку.
06:13
And at the bottomдно,
129
361520
1256
А внизу є вісь часу, яка
06:14
there's a time axisвісь
so you can see how quicklyшвидко it happensбуває.
130
362800
2736
показує швидкість того, що відбувається.
06:56
(ApplauseОплески)
131
404160
2040
(Оплески)
07:02
PrettyГарненький amazingдивовижний, huh?
132
410240
1536
Неймовірно, чи не так? Отже, я провела
07:03
So I've spentвитрачений the last 21 yearsроків
tryingнамагаюся to understandзрозуміти how they do this.
133
411800
4216
21 рік, розмірковуючи, як це відбувається.
07:08
How do these plantsрослини dryсухий withoutбез dyingвмирає?
134
416040
2400
Як ці рослини сохнуть, не помираючи?
07:11
And I work on a varietyрізноманітність
of differentінший resurrectionВоскресіння plantsрослини,
135
419080
2776
І я працюю над різновидами,
що відновлюються -
07:13
shownпоказано here in the hydratedзволоженою and dryсухий statesдержави,
136
421880
2416
тут вони показані в зволоженому
й сухому станах -
07:16
for a numberномер of reasonsпричин.
137
424320
1456
через низку причин.
Одна з них - це те, що
07:17
One of them is that eachкожен
of these plantsрослини servesслужить as a modelмодель
138
425800
2856
кожна з цих рослин слугує зразком для
07:20
for a cropурожай that I'd like
to make drought-tolerantпосуха терпимі.
139
428680
2376
врожаю, який я хочу зробити посухостійким.
07:23
So on the extremeкрайній topвершина left,
for exampleприклад, is a grassтрава,
140
431080
2936
У верхньому лівому куті,
наприклад, є трава.
07:26
it's calledназивається EragrostisEragrostis nindensisnindensis,
141
434040
2256
Вона називається Eragrostis nindensis.
07:28
it's got a closeзакрити relativeродич
calledназивається EragrostisEragrostis tefTEF --
142
436320
2376
Її найближчий родич - це Eragrostis tef -
07:30
a lot of you mightможе know it as "teffТЕФ" --
143
438720
2016
або ж знаний декому з вас "теф" -
07:32
it's a stapleосновний матеріал foodїжа in EthiopiaЕфіопія,
144
440760
1736
основний продукт харчування в Ефіопії,
07:34
it's gluten-freeклейковини,
145
442520
1256
він не містить клейковини, і саме таким ми
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerantпосуха терпимі.
146
443800
3016
хочемо зробити посухостійкі рослини.
07:38
The other reasonпричина for looking
at a numberномер of plantsрослини,
147
446840
2416
Ще одна причина розглядати ряд рослин - це
07:41
is that, at leastнайменше initiallyспочатку,
148
449280
1376
моє бажання принаймні
07:42
I wanted to find out:
do they do the sameтой же thing?
149
450680
2256
зрозуміти, чи вони поводяться однаково?
07:44
Do they all use the sameтой же mechanismsмеханізми
150
452960
1696
Чи всі вони застосовують
однаковий механізм,
07:46
to be ableздатний to loseвтрачати
all that waterвода and not dieвмирати?
151
454680
2576
щоб зберегти життя, втративши воду?
07:49
So I undertookвзяла what we call
a systemsсистеми biologyбіологія approachпідхід
152
457280
2696
Я застосувала так званий
системний біологічний
07:52
in orderзамовлення to get
a comprehensiveвсеосяжний understandingрозуміння
153
460000
2176
підхід, щоб зрозуміти, що таке
07:54
of desiccationвисушування toleranceтолерантність,
154
462200
2016
стійкість до висихання
- згідно з ним,
07:56
in whichкотрий we look at everything
155
464240
1456
ми розглядаємо все -
від молекули до цілої рослини
07:57
from the molecularмолекулярна to the wholeцілий plantРослина,
ecophysiologicalecophysiological levelрівень.
156
465720
2912
на екофізіологічному рівні.
08:00
For exampleприклад we look at things like
157
468657
1634
Наприклад, ми розглядаємо зміни
08:02
changesзміни in the plantРослина anatomyанатомія
as they driedвисушений out
158
470316
2197
в анатомії рослини, що висохла,
08:04
and theirїх ultrastructureultrastructure.
159
472537
1239
а також її ультраструктуру.
08:05
We look at the transcriptometranscriptome,
whichкотрий is just a termтермін for a technologyтехнологія
160
473800
3176
Дивимось на транскриптому -
це лише термін, який позначає
технологію, за якою ми
аналізуємо, які гени
08:09
in whichкотрий we look at the genesгени
161
477000
1416
08:10
that are switchedпереключено on or off,
in responseвідповідь to dryingсушіння.
162
478440
2416
активуються, а які ні
у відповідь на посуху.
08:12
MostБільшість genesгени will codeкод for proteinsбілки,
so we look at the proteomeпротеом.
163
480880
3216
Більшість генів кодують білок,
тому ми дивимось на протеом.
Які білки утворюються у відповідь на посуху?
08:16
What are the proteinsбілки madeзроблений
in responseвідповідь to dryingсушіння?
164
484120
2400
Деякі утворюють ензими, а вони - метаболіти,
08:19
Some proteinsбілки would codeкод for enzymesферменти
whichкотрий make metabolitesметаболіти,
165
487480
3896
отже, ми дивимось на метаболому.
08:23
so we look at the metabolomemetabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is importantважливо
because plantsрослини are stuckзастряг in the groundземля.
167
493000
3296
Це важливо, бо рослини ростуть у землі.
08:28
They use what I call
a highlyвисоко tunedналаштований chemicalхімічний arsenal"Арсенал"
168
496320
4096
Вони використовують досконало підібраний
хімічний арсенал,
щоб захиститись від навколишніх стресів.
08:32
to protectзахистити themselvesсамі from all
the stressesнапружень of theirїх environmentнавколишнє середовище.
169
500440
3416
А отже, важливо розглядати усі
08:35
So it's importantважливо that we look
170
503880
1496
08:37
at the chemicalхімічний changesзміни
involvedучасть in dryingсушіння.
171
505400
2440
хімічні зміни, задіяні у засиханні рослин.
08:40
And at the last studyвивчення
that we do at the molecularмолекулярна levelрівень,
172
508520
2656
В останньому дослідженні на молекулярному
08:43
we look at the lipidomelipidome --
173
511200
1256
рівні ми розглядаємо ліпідому -
08:44
the lipidліпідів changesзміни in responseвідповідь to dryingсушіння.
174
512480
2055
ліпідні зміни у відповідь
на процес засихання.
08:46
And that's alsoтакож importantважливо
175
514559
1257
І це також важливо, бо усі біологічні
08:47
because all biologicalбіологічний membranesмембрани
are madeзроблений of lipidsліпіди.
176
515840
2815
мембрани утворюються з ліпідів.
08:50
They're heldвідбувся as membranesмембрани
because they're in waterвода.
177
518679
2577
Вони утримують форму мембрани,
бо перебувають у воді.
Заберіть воду, і вони розпадуться.
08:53
Take away the waterвода,
those membranesмембрани fallпадати apartокремо.
178
521280
2240
Ліпіди також є сигналами
для активації генів.
08:56
LipidsЛіпіди alsoтакож actдіяти as signalsсигнали
to turnповорот on genesгени.
179
524240
3040
Крім того, ми застосовуємо фізіологію і
09:00
Then we use physiologicalфізіологічні
and biochemicalбіохімічний studiesнавчання
180
528200
2696
біохімію, щоб зрозуміти функцію
захисних речовин,
09:02
to try and understandзрозуміти
the functionфункція of the putativeПередбачуваний protectantsпри дуже
181
530920
3216
09:06
that we'veми маємо actuallyнасправді discoveredвідкритий
in our other studiesнавчання.
182
534160
2936
яких ми виявили в інших дослідах.
А далі використовуємо усе це,
щоб зрозуміти
09:09
And then use all of that
to try and understandзрозуміти
183
537120
2176
як рослина існує в довкіллі.
09:11
how the plantРослина copesсправляється
with its naturalприродний environmentнавколишнє середовище.
184
539320
2320
09:15
I've always had the philosophyфілософія that
I neededнеобхідний a comprehensiveвсеосяжний understandingрозуміння
185
543480
4336
Я завжди хотіла
повністю зрозуміти
механізми, що протидіють висиханню,
09:19
of the mechanismsмеханізми of desiccationвисушування toleranceтолерантність
186
547840
2256
09:22
in orderзамовлення to make a meaningfulзначущий suggestionпропозиція
for a bioticбіотичних applicationзаявка.
187
550120
3840
щоб запропонувати практичне
використання біотиків.
09:27
I'm sure some of you are thinkingмислення,
188
555000
1656
Я впевнена, дехто думає, чи кажучи
"практичне використання біотиків",
я маю намір
09:28
"By bioticбіотичних applicationзаявка,
189
556680
1256
09:29
does she mean she's going to make
geneticallyгенетично modifiedзмінено cropsзернові культури?"
190
557960
2920
створити генетично модифіковані рослини?
09:34
And the answerвідповісти to that questionпитання is:
191
562240
1696
І відповідь на це запитання така:
усе залежить
09:35
dependsзалежить on your definitionвизначення
of geneticгенетичний modificationмодифікація.
192
563960
2381
від того, як ви розумієте генетичну модифікацію.
09:39
All of the cropsзернові культури that we eatїсти todayсьогодні,
wheatпшениця, riceрис and maizeКукурудза,
193
567200
2816
Усі культури, що ми їмо -
пшениця, рис, маїс -
09:42
are highlyвисоко geneticallyгенетично modifiedзмінено
from theirїх ancestorsпредки,
194
570040
3216
віддавна є генетично модифікованими,
09:45
but we don't considerрозглянемо them GMГМ
195
573280
1976
але ми не вважаємо їх ГМ, тому що їх
09:47
because they're beingбуття producedвироблено
by conventionalзвичайний breedingрозведення.
196
575280
2640
вирощують традиційним способом.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrectionВоскресіння plantРослина genesгени into cropsзернові культури,
197
578880
3776
Якщо ви думаєте, що я занесу гени
рослини, здатної до відновлення,
у злакові культури, тоді відповідь
на ваше запитання - "так".
09:54
your answerвідповісти is yes.
198
582680
1296
09:56
In the essenceсутність of time,
we have triedспробував that approachпідхід.
199
584000
3136
Часом ми застосовували цей підхід.
09:59
More appropriatelyвідповідним чином,
some of my collaboratorsСпівробітники at UCTUCT,
200
587160
2856
Деякі мої колеги з Університету
Кейптауна -
10:02
JenniferДженніфер ThomsonТомсон, SuhailСуха RafudeenRafudeen,
201
590040
1936
Дженніфер Томсон, Сагейл Рафудін -
10:04
have spearheadedспівавтор that approachпідхід
202
592000
1616
застосовували цей підхід,
10:05
and I'm going to showпоказати you some dataдані soonскоро.
203
593640
1953
і невдовзі я покажу вам деякі результати.
10:09
But we're about to embarkвстати
uponна an extremelyнадзвичайно ambitiousамбітних approachпідхід,
204
597200
4016
Ти ми збираємось розпочати
амбітний проект,
10:13
in whichкотрий we aimмета to turnповорот on
wholeцілий suitesлюкси of genesгени
205
601240
3456
у якому плануємо задіяти
всі найкращі гени,
10:16
that are alreadyвже presentприсутній in everyкожен cropурожай.
206
604720
2696
які вже містяться у кожній культурі.
10:19
They're just never turnedобернувся on
underпід extremeкрайній droughtпосуха conditionsумови.
207
607440
2905
Їх ще ніколи не активовували
в екстремальних умовах посухи.
Називати їх ГМ чи ні -
вирішувати вам.
10:22
I leaveзалишати it up to you to decideвирішувати
208
610800
1456
10:24
whetherчи то those should be calledназивається GMГМ or not.
209
612280
1953
А зараз я просто покажу вам дані з
10:27
I'm going to now just give you
some of the dataдані from that first approachпідхід.
210
615560
3456
цієї першої спроби.
10:31
And in orderзамовлення to do that
211
619040
1256
А щоби це зробити, я повинна пояснити
10:32
I have to explainпояснити a little bitбіт
about how genesгени work.
212
620320
2656
дещо про роботу генів.
Напевно усім вам відомо,
що гени складаються
10:35
So you probablyймовірно all know
213
623000
1256
10:36
that genesгени are madeзроблений
of double-strandedрекомбіназа DNAДНК.
214
624280
2056
з двоспіральної ДНК.
Вона дуже щільно переплетена
з хромосомами, які
10:38
It's woundрана very tightlyщільно into chromosomesхромосоми
215
626360
1936
10:40
that are presentприсутній in everyкожен cellклітина
of your bodyтіло or in a plant'sзаводу bodyтіло.
216
628320
3160
знаходяться в кожній клітині тіла
людини чи рослини.
Розкрутивши ДНК, отримуємо гени.
10:44
If you unwindРозслабтеся that DNAДНК, you get genesгени.
217
632080
3080
10:47
And eachкожен geneген has a promoterПромоутер,
218
635840
2456
А кожний ген має промотор,
двопозиційний перемикач,
10:50
whichкотрий is just an on-off-офф switchперемикач,
219
638320
2376
10:52
the geneген codingкодування regionрегіон,
220
640720
1416
що кодує область гена,
10:54
and then a terminatorТермінатор,
221
642160
1256
а також термінатор, який вказує,
що це кінець
10:55
whichкотрий indicatesвказує that this is the endкінець
of this geneген, the nextдалі geneген will startпочати.
222
643440
3600
цього гена і далі починається наступний.
10:59
Now, promotersПромоутери are not
simpleпростий on-off-офф switchesперемикачі.
223
647720
2896
Промотори - не звичайні вмикачі-вимикачі.
11:02
They normallyнормально requireвимагати
a lot of fine-tuningтонке налаштування,
224
650640
2696
Вони вимагають налаштування
і наявності багатьох
11:05
lots of things to be presentприсутній and correctправильно
before that geneген is switchedпереключено on.
225
653360
4040
компонентів, перш ніж ген буде активовано.
11:10
So what's typicallyзазвичай doneзроблено
in biotechбіотехнологія studiesнавчання
226
658240
3056
У біотехнології зазвичай
використовують індукований промотор,
11:13
is that we use an inducibleіндукованих promoterПромоутер,
227
661320
1816
11:15
we know how to switchперемикач it on.
228
663160
1576
і ми знаємо, як його активувати.
11:16
We coupleпара that to genesгени of interestінтерес
229
664760
2016
Ми поєднуємо гени, які нас цікавлять,
11:18
and put that into a plantРослина
and see how the plantРослина respondsвідповідає.
230
666800
2680
поміщаємо їх у рослину і дивимось на реакції.
У дослідженні, про яке я хочу розповісти,
11:22
In the studyвивчення that I'm going
to talk to you about,
231
670120
2576
мої колеги взяли промотор, активований
11:24
my collaboratorsСпівробітники used
a drought-inducedпосуха індукованої promoterПромоутер,
232
672720
2456
11:27
whichкотрий we discoveredвідкритий
in a resurrectionВоскресіння plantРослина.
233
675200
2416
посухою, що його виявили у відновленій рослині.
11:29
The niceприємно thing about this promoterПромоутер
is that we do nothing.
234
677640
3136
Хорошою ознакою цього промотера є те, що
ми нічого не робимо.
Рослина сама відчуває посуху.
11:32
The plantРослина itselfсама по собі sensesпочуття droughtпосуха.
235
680800
2080
А ми вилучаємо антиоксидантні гени
11:35
And we'veми маємо used it to driveїхати antioxidantАнтиоксидантна
genesгени from resurrectionВоскресіння plantsрослини.
236
683600
5096
з відновлених рослин.
Чому антиоксидантні гени?
11:40
Why antioxidantАнтиоксидантна genesгени?
237
688720
1856
Усі стреси, особливо посуха, призводять до
11:42
Well, all stressesнапружень,
particularlyособливо droughtпосуха stressстрес,
238
690600
3056
формування вільних радикалів,
11:45
resultsрезультати in the formationформування of freeбезкоштовно radicalsрадикали,
239
693680
2296
11:48
or reactiveреактивні oxygenкисень speciesвидів,
240
696000
2336
або ж активних кисневих форм,
які дуже шкідливі
11:50
whichкотрий are highlyвисоко damagingпошкодження
and can causeпричина cropурожай deathсмерть.
241
698360
2720
і можуть призвести до загибелі рослини.
11:53
What antioxidantsантиоксиданти do is stop that damageшкода.
242
701680
2600
А антиоксиданти зупиняють цей процес.
11:57
So here'sось тут some dataдані from a maizeКукурудза strainдеформація
that's very popularlyПопулярно used in AfricaАфрика.
243
705360
3896
Ось деякі дані про кукурудзу, широко
розповсюджену в Африці.
Ліворуч від стрілки
12:01
To the left of the arrowстрілка
are plantsрослини withoutбез the genesгени,
244
709280
3296
бачимо рослини без генів, а праворуч -
12:04
to the right --
245
712600
1256
рослини з антиоксидантними генами.
12:05
plantsрослини with the antioxidantАнтиоксидантна genesгени.
246
713880
2056
12:07
After threeтри weeksтижні withoutбез wateringполив,
247
715960
1816
Їх не підливали три тижні -
12:09
the onesті, хто with the genesгени
do a hellпекло of a lot better.
248
717800
2480
і вони прекрасно почуваються.
Тепер про останній підхід.
Моє дослідження
12:13
Now to the finalфінал approachпідхід.
249
721720
1336
12:15
My researchдослідження has shownпоказано
that there's considerableзначний similarityсхожість
250
723080
3536
показало, що механізми
стійкості до висихання
12:18
in the mechanismsмеханізми of desiccationвисушування toleranceтолерантність
in seedsнасіння and resurrectionВоскресіння plantsрослини.
251
726640
4416
в насіння й рослин-ефемерів дуже схожі.
Тож я запитую,
12:23
So I askзапитай the questionпитання,
252
731080
1416
чи вони використовують
одні й ті самі гени?
12:24
are they usingвикористовуючи the sameтой же genesгени?
253
732520
1440
12:26
Or slightlyтрохи differentlyінакше phrasedформулюванні,
254
734480
2256
Або трохи перефразую:
12:28
are resurrectionВоскресіння plantsрослини usingвикористовуючи genesгени
evolvedрозвинувся in seedнасіння desiccationвисушування toleranceтолерантність
255
736760
4496
чи рослини-ефемери використовують гени,
які запобігають
всиханню кореня й листя рослин?
12:33
in theirїх rootsкоріння and leavesлистя?
256
741280
1256
Чи вони змінили завдання для цих генів у
12:34
Have they retaskedretasked these seedнасіння genesгени
257
742560
2056
коренях і листі рослини, здатної
відновитися?
12:36
in rootsкоріння and leavesлистя
of resurrectionВоскресіння plantsрослини?
258
744640
2040
12:39
And I answerвідповісти that questionпитання,
259
747760
1856
І я готова відповісти на це запитання
12:41
as a consequenceнаслідок of a lot
of researchдослідження from my groupгрупа
260
749640
2416
після багатьох досліджень моєї групи і
12:44
and recentостаннім часом collaborationsспівробітництво from a groupгрупа
of HenkХенк HilhorstHilhorst in the NetherlandsНідерланди,
261
752080
3536
останніх праць групи Генка Гілгорста з
Нідерландів, Мел Олівер зі США
12:47
MelМел OliverОлівер in the UnitedЮнайтед StatesШтати
262
755640
1576
12:49
and JuliaЮлія BuitinkBuitink in FranceФранція.
263
757240
2600
іДжулії Буйтінк з Франції.
12:51
The answerвідповісти is yes,
264
759880
1416
Так, існує базовий набір
12:53
that there is a coreядро setвстановити of genesгени
that are involvedучасть in bothобидва.
265
761320
2856
генів, які залучені в обох процесах.
12:56
And I'm going to illustrateілюструємо this
very crudelyгрубо for maizeКукурудза,
266
764200
3416
Я проілюструю це на прикладі кукурудзи,
де хромосоми нижче вимикача
12:59
where the chromosomesхромосоми belowнижче the off switchперемикач
267
767640
2416
представляють усі гени, необхідні для
13:02
representпредставляти all the genesгени that are requiredвимагається
for desiccationвисушування toleranceтолерантність.
268
770080
3575
того, щоб пережити посуху.
Оскільки насіння маїсу
13:05
So as maizeКукурудза seedsнасіння driedвисушений out
at the endкінець of theirїх periodперіод of developmentрозвиток,
269
773680
4256
висохло наприінці періоду свого розвитку,
13:09
they switchперемикач these genesгени on.
270
777960
1360
воно вмикає ці гени.
Рослини, здатні до відновлення, вмикають
13:12
ResurrectionВоскресіння plantsрослини
switchперемикач on the sameтой же genesгени
271
780680
2896
ті самі гени, коли висихають.
13:15
when they dryсухий out.
272
783600
1656
13:17
All modernсучасний cropsзернові культури, thereforeотже,
273
785280
1776
Отож, усі сучасні зернові культури
мають ці гени у своїх
13:19
have these genesгени
in theirїх rootsкоріння and leavesлистя,
274
787080
2056
коренях і листі, вони просто ніколи
13:21
they just never switchперемикач them on.
275
789160
1736
їх не включають. Вони лише
13:22
They only switchперемикач them on in seedнасіння tissuesтканини.
276
790920
1960
активують їх у тканинах насіння.
13:25
So what we're tryingнамагаюся to do right now
277
793440
1736
Тепер ми намагаємося
13:27
is to understandзрозуміти the environmentalекологічний
and cellularстільниковий signalsсигнали
278
795200
2616
зрозуміти сигнали довкілля й клітинні сигнали,
13:29
that switchперемикач on these genesгени
in resurrectionВоскресіння plantsрослини,
279
797840
2440
які вмикають ці гени у рослин-ефемерах,
щоби зімітувати ці процеси
в зернових культурах.
13:33
to mimicміміка the processпроцес in cropsзернові культури.
280
801280
1760
І останнє.
13:35
And just a finalфінал thought.
281
803680
1736
13:37
What we're tryingнамагаюся to do very rapidlyшвидко
282
805440
2216
Ми намагаємось дуже швидко
13:39
is to repeatповторити what natureприрода did
in the evolutionеволюція of resurrectionВоскресіння plantsрослини
283
807680
3816
повторити те, що природа
зробила за час еволюції
рослин-ефемерів
10-40 мільйонів років тому.
13:43
some 10 to 40 millionмільйон yearsроків agoтому назад.
284
811520
1840
13:46
My plantsрослини and I thank you
for your attentionувага.
285
814160
2496
Мої рослини і я дякуємо вам за увагу.
13:48
(ApplauseОплески)
286
816680
6235
(Оплески)
Translated by Kseniya Krochuk
Reviewed by Hanna Leliv

▲Back to top

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