How we can make crops survive without water | Jill Farrant

220,566 views ・ 2016-02-09

TED


A videó lejátszásához kattintson duplán az alábbi angol feliratokra.

Fordító: Endre Domokos Lektor: Maria Ruzsane Cseresnyes
00:12
I believe that the secret to producing extremely drought-tolerant crops,
0
12840
4216
Szerintem a különösen szárazságtűrő növények termesztésének titka,
azoké, amelyek képesek lennének garantálni a világ élelmiszer-biztonságát,
00:17
which should go some way to providing food security in the world,
1
17080
3216
00:20
lies in resurrection plants,
2
20320
2696
az újraéledő növényekben rejlik.
00:23
pictured here, in an extremely droughted state.
3
23040
3136
Ezek itt, a képen, különösen kiszáradt állapotban láthatóak.
00:26
You might think that these plants look dead,
4
26200
2856
Az gondolhatják, hogy ezek a növények halottnak tűnnek.
00:29
but they're not.
5
29080
1296
de nem.
00:30
Give them water,
6
30400
1456
Adjunk nekik vizet,
00:31
and they will resurrect, green up, start growing, in 12 to 48 hours.
7
31880
5440
és újraélednek, kizöldülnek, és 12-48 órán belül elkezdenek növekedni.
00:38
Now, why would I suggest
8
38320
1296
Tehát, miért javaslom azt,
00:39
that producing drought-tolerant crops will go towards providing food security?
9
39640
4440
hogy szárazságtűrő növényekkel próbáljunk gondoskodni az élelmiszer-biztonságról?
00:45
Well, the current world population is around 7 billion.
10
45040
3896
Nos, jelenleg a világ népessége 7 milliárd fő körül van.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
48960
2496
És a 2050-re szóló becslések szerint
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
51480
2696
9-10 milliárdan leszünk.
00:54
with the bulk of this growth happening in Africa.
13
54200
2880
A növekedés nagy része Afrikában fog bekövetkezni.
00:57
The food and agricultural organizations of the world
14
57880
2456
A világ élelmiszer és mezőgazdasági szervezetei
01:00
have suggested that we need a 70 percent increase
15
60360
3136
az javasolták, hogy 70%-al növeljük
01:03
in current agricultural practice
16
63520
2176
a jelenlegi mezőgazdasági termelést
01:05
to meet that demand.
17
65720
1240
az igények kielégítésére.
01:07
Given that plants are at the base of the food chain,
18
67720
2696
Tekintettel arra, hogy az élelmiszerlánc alapja a növények,
01:10
most of that's going to have to come from plants.
19
70440
2320
minden a növényektől függ.
01:13
That percentage of 70 percent
20
73360
2696
Ez a 70%-os növekedés nem veszi figyelembe
01:16
does not take into consideration the potential effects of climate change.
21
76080
4216
a klímaváltozás lehetséges hatását.
01:20
This is taken from a study by Dai published in 2011,
22
80320
4240
Dai egyik 2011-ben közölt tanulmányában
01:25
where he took into consideration
23
85240
1936
figyelembe vette és bemutatta
01:27
all the potential effects of climate change
24
87200
2376
az összes lehetségeset,
01:29
and expressed them -- amongst other things --
25
89600
2136
így - egyebek mellett - az esők hiánya
01:31
increased aridity due to lack of rain or infrequent rain.
26
91760
4616
vagy nem kellő mennyisége hatására kialakuló fokozott szárazságot.
01:36
The areas in red shown here,
27
96400
1776
A vörössel jelzett területek,
01:38
are areas that until recently
28
98200
2056
olyan területek, amelyek a közelmúltig
01:40
have been very successfully used for agriculture,
29
100280
3176
nagyon sikeres mezőgazdasági tevékenységet folytattak,
01:43
but cannot anymore because of lack of rainfall.
30
103480
2400
de fel kellett hagyniuk vele az eső hiánya miatt.
01:46
This is the situation that's predicted to happen in 2050.
31
106640
2920
2050-re várhatóan ilyen lesz a helyzet.
01:50
Much of Africa, in fact, much of the world,
32
110840
2176
Afrika, de valójában a világ nagy része
01:53
is going to be in trouble.
33
113040
1896
bajban lesz.
01:54
We're going to have to think of some very smart ways of producing food.
34
114960
3656
Ki kell, hogy találjunk pár jó módszert az élelmiszerek termelésére,
01:58
And preferably among them, some drought-tolerant crops.
35
118640
3296
leginkább a szárazságtűrő növényekére.
02:01
The other thing to remember about Africa is
36
121960
2056
Nem szabad elfelejtenünk, hogy Afrika,
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
124040
2800
termőföldjeinek nagy része az esőtől függ.
02:08
Now, making drought-tolerant crops is not the easiest thing in the world.
38
128080
3456
Szárazságtűrő növényeket alkotni nem a legegyszerűbb dolog a világon.
02:11
And the reason for this is water.
39
131560
2416
Ennek az oka a víz.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
134000
3136
A víz nélkülözhetetlen az élethez ezen a bolygón.
02:17
All living, actively metabolizing organisms,
41
137160
4135
Az összes élő, anyagcserét folytató élőlény,
02:21
from microbes to you and I,
42
141320
2056
a mikrobáktól az emberig,
02:23
are comprised predominately of water.
43
143400
2336
túlnyomórészt vízből áll.
02:25
All life reactions happen in water.
44
145760
2536
Minden élethez köthető reakció vízben történik.
02:28
And loss of a small amount of water results in death.
45
148320
3016
És már kis mennyiségű víz elvesztése is halálhoz vezet.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
151360
2056
Testünk 65%-a víz --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
153440
1720
ha elveszítjük 1%-át, meghalunk.
02:35
But we can make behavioral changes to avoid that.
48
155840
2720
De tudunk úgy cselekedni, hogy ezt elkerüljük.
02:39
Plants can't.
49
159920
1576
A növények nem.
02:41
They're stuck in the ground.
50
161520
1616
Ők a földhöz vannak kötve.
02:43
And so in the first instance they have a little bit more water than us,
51
163160
3376
Ezért először is, egy kicsit több víz van bennük, mint bennünk,
02:46
about 95 percent water,
52
166560
1256
körülbelül 95%,
02:47
and they can lose a little bit more than us,
53
167840
2096
és kicsit többet veszíthetnek belőle nálunk,
02:49
like 10 to about 70 percent, depending on the species,
54
169960
2960
olyan 10-70%-ot, attól függően, milyen fajról van szó,
02:54
but for short periods only.
55
174000
1360
de csak egy rövid ideig.
02:56
Most of them will either try to resist or avoid water loss.
56
176680
4176
A legtöbbjük megpróbál ellenállni, vagy elkerülni a vízveszteséget.
03:00
So extreme examples of resistors can be found in succulents.
57
180880
3936
Extrém példa az ellenállókra a pozsgások.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
184840
2816
Általában kicsik, nagyon vonzóak,
03:07
but they hold onto their water at such great cost
59
187680
2736
de hatalmas árat fizetnek a vízmegtartó képességükért:
03:10
that they grow extremely slowly.
60
190440
2000
rendkívül lassan növekednek.
03:13
Examples of avoidance of water loss are found in trees and shrubs.
61
193440
4576
A vízveszteség elkerülésére jó példákat találunk a fáknál és cserjéknél.
03:18
They send down very deep roots,
62
198040
1576
Gyökereiket nagyon mélyre fúrják,
03:19
mine subterranean water supplies
63
199640
1696
megcsapolják a talajvíz-készletet,
03:21
and just keep flushing it through them at all times,
64
201360
2456
és folyamatosan biztosítják vízellátásukat,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
203840
1856
és vízzel telítve tartják magukat.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
205720
1976
A jobb oldali növény a majomkenyérfa.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
207720
2056
Amit felfordított fának is neveznek,
03:29
simply because the proportion of roots to shoots is so great
68
209800
3776
egyszerűen azért, mivel a gyökerek aránya olyan nagy a lombkoronához képest,
03:33
that it looks like the tree has been planted upside down.
69
213600
2696
hogy úgy tűnik, mintha fejjel lefelé ültették volna el.
03:36
And of course the roots are required for hydration of that plant.
70
216320
3240
Természetesen ezek a gyökerek a fa vízellátása miatt szükségesek.
03:40
And probably the most common strategy of avoidance is found in annuals.
71
220760
4520
Talán a legismertebb példa a vízhiány elleni védekezésre az egynyári növényeké.
03:45
Annuals make up the bulk of our plant food supplies.
72
225840
3176
Az egynyári növények teszik ki élelmünk nagy részét.
Például ahol élek, a nyugati partvidéken,
03:49
Up the west coast of my country,
73
229040
1696
03:50
for much of the year you don't see much vegetation growth.
74
230760
3536
az év nagy részében nem látni nagy növekedést a vegetációban.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
234320
2656
De ha eljönnek a tavaszi esők, ezt lájuk:
03:57
flowering of the desert.
76
237000
1240
kivirágzik a sivatag.
03:59
The strategy in annuals,
77
239000
1856
Az egynyári növények stratégiája,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
240880
2360
hogy csak az esős évszakban nőnek.
04:03
At the end of that season they produce a seed,
79
243960
2296
Az évszak végén magot hoznak,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
246280
2816
ami száraz, 8-10% víztartalmú,
04:09
but very much alive.
81
249120
1656
de nagyon is él.
04:10
And anything that is that dry and still alive,
82
250800
2896
Ami ennyire száraz és mégis él,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
253720
1480
azt kiszáradástűrőnek mondjuk.
04:15
In the desiccated state,
84
255840
1416
Kiszáradt állapotban
04:17
what seeds can do is lie in extremes of environment
85
257280
2656
a magok szélsőséges környezetben is hosszú ideig
04:19
for prolonged periods of time.
86
259960
1656
életben tudnak maradni.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
261640
2216
Amikor a legközelebbi esős évszak jön,
04:23
they germinate and grow,
88
263880
1496
kicsíráznak és elkezdenek nőni,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
265400
1880
majd az egész körfolyamat újrakezdődik.
04:28
It's widely believed that the evolution of desiccation-tolerant seeds
90
268120
4056
Sokan gondolják úgy, hogy a kiszáradás- tűrő magok kialakulása tette lehetővé
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
272200
2176
az egynyári és zárvatermő növények számára
04:34
of flowering plants, or angiosperms, onto land.
92
274400
3520
a szárazföld meghódítását és elterjedésüket a világban.
04:38
But back to annuals as our major form of food supplies.
93
278960
3160
De vissza az egynyáriakhoz, mint a fő élelemforrásunkhoz.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent of our plant food supplies.
94
282800
4720
A búza, a rizs és a kukorica 95%-át adják a növényi élelmiszer-készleteinknek.
04:48
And it's been a great strategy
95
288480
1536
Ez egy jó stratégia volt,
04:50
because in a short space of time you can produce a lot of seed.
96
290040
3176
mivel rövid idő alatt lehet előállítani sok magot.
04:53
Seeds are energy-rich so there's a lot of food calories,
97
293240
2620
A magok energiában gazdagok, ezért sok bennük a kalória,
04:55
you can store it in times of plenty for times of famine,
98
295884
3920
sokáig lehet tárolni őket, felkészülve az éhínség időszakára.
05:00
but there's a downside.
99
300480
1240
De van egy hátrányuk:
05:02
The vegetative tissues,
100
302560
1376
A vegetatív szövetek
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
303960
2176
az egynyáriak gyökere és levelei
05:06
do not have much
102
306160
1256
nem nagyon képesek
05:07
by way of inherent resistance, avoidance or tolerance characteristics.
103
307440
4096
például az állandó ellenállásra, szárazság elkerülésére vagy tolerálásra.
05:11
They just don't need them.
104
311560
1296
Egyszerűen nincs rá szükségük.
05:12
They grow in the rainy season
105
312880
1416
Az esős évszakban nőnek,
05:14
and they've got a seed to help them survive the rest of the year.
106
314320
3376
és van magjuk, ami segíti a túlélésüket az év további időszakaiban.
05:17
And so despite concerted efforts in agriculture
107
317720
2696
Ezért minden igyekezetünk ellenére, hogy olyan növényeket
05:20
to make crops with improved properties
108
320440
2536
neveljünk, amelyek jobb ellenállással,
elkerüléssel és toleranciával rendelkeznek --
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
323000
2176
05:25
particularly resistance and avoidance
110
325200
1896
különösen ellenállással és elkerüléssel,
05:27
because we've had good models to understand how those work --
111
327120
2896
mivel jó modelljeink vannak a folyamatok és a működésük megértéséhez --
05:30
we still get images like this.
112
330040
2336
még mindig ilyen képeket láthatunk.
05:32
Maize crop in Africa,
113
332400
1456
Kukorica Afrikában,
05:33
two weeks without rain
114
333880
1416
két hét eső nélkül
05:35
and it's dead.
115
335320
1200
és elpusztul.
05:37
There is a solution:
116
337560
1240
A megoldás:
05:39
resurrection plants.
117
339520
1240
újraéledő növények.
05:41
These plants can lose 95 percent of their cellular water,
118
341320
3776
Ezek képesek arra, hogy elveszítsék 95%-át sejtjeik víztartalmának,
05:45
remain in a dry, dead-like state for months to years,
119
345120
3856
kiszáradt, múmiaszerű állapotban maradnak hónapokig vagy évekig,
05:49
and give them water,
120
349000
1736
majd ha vizet adunk nekik,
05:50
they green up and start growing again.
121
350760
1880
kizöldülnek és újra nőni kezdenek.
05:53
Like seeds, these are desiccation-tolerant.
122
353560
3296
Ezek a növények kiszáradástűrők, akárcsak a magok,
05:56
Like seeds, these can withstand extremes of environmental conditions.
123
356880
4120
A magokhoz hasonlóan képesek ellenállni szélsőséges környezeti feltételeknek.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
361760
2016
És ez egy nagyon ritka jelenség.
06:03
There are only 135 flowering plant species that can do this.
125
363800
4376
Összesen 135 virágos növényfajt ismerünk, ami képes rá.
06:08
I'm going to show you a video
126
368200
1416
Egy videón bemutatom
06:09
of the resurrection process of these three species
127
369640
2616
az újraéledés folyamatát három fajnál,
06:12
in that order.
128
372280
1216
ebben a sorrendben.
06:13
And at the bottom,
129
373520
1256
Az alján
06:14
there's a time axis so you can see how quickly it happens.
130
374800
2736
olvasható az idő, így látszik mennyire gyors a folyamat.
06:56
(Applause)
131
416160
2040
(Taps)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
422240
1536
Elképesztő, ugye?
07:03
So I've spent the last 21 years trying to understand how they do this.
133
423800
4216
Nos az elmúlt 21 évemet azzal töltöttem, hogy megértsem, hogyan működik ez.
Hogy tudnak kiszáradni a növények anélkül, hogy elpusztulnának?
07:08
How do these plants dry without dying?
134
428040
2400
07:11
And I work on a variety of different resurrection plants,
135
431080
2776
Különböző újraéledő növénnyel dolgoztam,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
433880
2416
-- itt láthatóak nedves és száraz állapotban --,
07:16
for a number of reasons.
137
436320
1456
több ok miatt is.
07:17
One of them is that each of these plants serves as a model
138
437800
2856
Egyik ok, hogy mind mintául szolgálhat azon haszonnövényeknek,
07:20
for a crop that I'd like to make drought-tolerant.
139
440680
2376
amelyeket szárazságtűrővé akarunk tenni.
07:23
So on the extreme top left, for example, is a grass,
140
443080
2936
A bal felső sarokban például egy fűfélét látunk,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
446040
2256
amit Eragrostis nindensis néven ismerünk,
07:28
it's got a close relative called Eragrostis tef --
142
448320
2376
közeli rokonságban áll az Eragrostis tef-fel --
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
450720
2016
sokan "teff" néven ismerhetik --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
452760
1736
ami Etiópia legfontosabb élelme,
07:34
it's gluten-free,
145
454520
1256
és gluténmentes,
07:35
and it's something we would like to make drought-tolerant.
146
455800
3016
és ez az egyik, amit szeretnénk szárazságtűrővé tenni.
07:38
The other reason for looking at a number of plants,
147
458840
2416
A másik ok, amiért számos növényt megvizsgáltam
07:41
is that, at least initially,
148
461280
1376
- legalábbis kezdetben -
07:42
I wanted to find out: do they do the same thing?
149
462680
2256
hogy tudni akartam: mind ugyanúgy csinálja?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
464960
1696
Mind ugyanazt a mechanizmust használják,
07:46
to be able to lose all that water and not die?
151
466680
2576
hogy elveszítve víztartalmukat mégis életben maradjanak?
07:49
So I undertook what we call a systems biology approach
152
469280
2696
Belevágtam a rendszer-biológiai megközelítésbe,
07:52
in order to get a comprehensive understanding
153
472000
2176
hogy átfogó képet kapjak
07:54
of desiccation tolerance,
154
474200
2016
a kiszáradás-tűrésről.
07:56
in which we look at everything
155
476240
1456
Ebben mindent vizsgálunk,
07:57
from the molecular to the whole plant, ecophysiological level.
156
477720
2912
a molekulától a teljes növényig, ökológiai szintig.
08:00
For example we look at things like
157
480657
1634
Például, olyan dolgokat,
08:02
changes in the plant anatomy as they dried out
158
482316
2197
hogy miként változik a kiszáradt növények anatómiája,
08:04
and their ultrastructure.
159
484537
1239
ultrastruktúrája.
08:05
We look at the transcriptome, which is just a term for a technology
160
485800
3176
Megvizsgáltuk a transzkriptómákat, ami azt technológiát jelenti,
hogy megkeressük azokat a géneket,
08:09
in which we look at the genes
161
489000
1416
08:10
that are switched on or off, in response to drying.
162
490440
2416
melyek ki- vagy bekapcsolnak a kiszáradás hatására.
08:12
Most genes will code for proteins, so we look at the proteome.
163
492880
3216
A legtöbb gén fehérjéket kódol, így fehérjekészletet elemeztük.
08:16
What are the proteins made in response to drying?
164
496120
2400
Melyik fehérjék felelősek a szárazságtűrésért?
08:19
Some proteins would code for enzymes which make metabolites,
165
499480
3896
Néhány fehérje enzimeket kódol, melyek anyagcsere-termékeket állítanak elő,
08:23
so we look at the metabolome.
166
503400
1576
ezért vizsgáltuk e termékeket.
08:25
Now, this is important because plants are stuck in the ground.
167
505000
3296
Ez azért fontos, mivel a növények a földhöz kötötten élnek.
08:28
They use what I call a highly tuned chemical arsenal
168
508320
4096
Nagyon finoman hangolt kémiai fegyvertárat használnak,
08:32
to protect themselves from all the stresses of their environment.
169
512440
3416
hogy megvédjék magukat a káros környezeti hatásoktól.
08:35
So it's important that we look
170
515880
1496
Szintén fontos, hogy vizsgáltuk
08:37
at the chemical changes involved in drying.
171
517400
2440
a kiszáradás okozta kémiai változásokat.
08:40
And at the last study that we do at the molecular level,
172
520520
2656
Az utolsó kutatásunkat molekuláris szinten végezzük:
08:43
we look at the lipidome --
173
523200
1256
a lipideket vizsgáljuk,
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
524480
2055
amik változnak a kiszáradás hatására.
08:46
And that's also important
175
526559
1257
Ez szintén fontos,
08:47
because all biological membranes are made of lipids.
176
527840
2815
mivel az összes biológiai membrán lipidekből épül fel.
08:50
They're held as membranes because they're in water.
177
530679
2577
Ők tartják össze a membránt, mivel vízben vannak.
08:53
Take away the water, those membranes fall apart.
178
533280
2240
Ha elvesszük a vizet, e membránok szétesnek.
08:56
Lipids also act as signals to turn on genes.
179
536240
3040
A lipidek a gének bekapcsoló jeleként is működnek.
09:00
Then we use physiological and biochemical studies
180
540200
2696
Aztán fiziológiai és biokémiai kutatásokat végzünk,
09:02
to try and understand the function of the putative protectants
181
542920
3216
hogy megpróbáljuk megérteni a feltételezett védőanyagok működését,
09:06
that we've actually discovered in our other studies.
182
546160
2936
amiket már más kutatásokban felfedeztünk.
09:09
And then use all of that to try and understand
183
549120
2176
Ezután e tudással megpróbáljuk megérteni,
09:11
how the plant copes with its natural environment.
184
551320
2320
hogyan alkalmazkodnak a növények természetes élőhelyükön.
09:15
I've always had the philosophy that I needed a comprehensive understanding
185
555480
4336
Mindig az volt a filozófiám, hogy átfogóan kell megérteni
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
559840
2256
a szárazságtűrés működését ahhoz,
09:22
in order to make a meaningful suggestion for a biotic application.
187
562120
3840
hogy hasznos tanácsokat tudjunk adni a biomérnökök munkájához.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
567000
1656
Most biztosan azt gondolják:
09:28
"By biotic application,
189
568680
1256
"Biomérnöki munkák,
09:29
does she mean she's going to make genetically modified crops?"
190
569960
2920
ez azt jelenti, hogy génmódosított növények?"
09:34
And the answer to that question is:
191
574240
1696
A válasz erre a kérdésre:
09:35
depends on your definition of genetic modification.
192
575960
2381
Attól függ, hogy mit nevezünk génmódosításnak.
09:39
All of the crops that we eat today, wheat, rice and maize,
193
579200
2816
Az összes növény, amit manapság eszünk, búza, rizs és kukorica,
09:42
are highly genetically modified from their ancestors,
194
582040
3216
genetikailag nagy mértékben eltérnek az őseiktől,
09:45
but we don't consider them GM
195
585280
1976
de nem tekinthetők génmódosítottnak,
09:47
because they're being produced by conventional breeding.
196
587280
2640
mivel hagyományos nemesítéssel készültek.
09:50
If you mean, am I going to put resurrection plant genes into crops,
197
590880
3776
Ha úgy értik, hogy újraéledő növényi géneket rakok a növényekbe,
09:54
your answer is yes.
198
594680
1296
akkor a válasz igen.
09:56
In the essence of time, we have tried that approach.
199
596000
3136
Korábban már próbálkoztunk ezzel a megközelítéssel.
09:59
More appropriately, some of my collaborators at UCT,
200
599160
2856
Pontosabban, néhány kollégám a Cape Town Egyetemen,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
602040
1936
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
604000
1616
kiválóak e megközelítésben.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
605640
1953
Nemsokára mutatok néhány adatot erről.
10:09
But we're about to embark upon an extremely ambitious approach,
204
609200
4016
De bele akarunk kezdeni egy nagyra törő kutatásba,
10:13
in which we aim to turn on whole suites of genes
205
613240
3456
amely be akar kapcsolni egy teljes sorozat gént,
10:16
that are already present in every crop.
206
616720
2696
melyek minden növényben megtalálhatóak.
10:19
They're just never turned on under extreme drought conditions.
207
619440
2905
Csak ezek egyszerűen nem kapcsolódtak be nagyon száraz időben.
10:22
I leave it up to you to decide
208
622800
1456
Döntsék el önök,
10:24
whether those should be called GM or not.
209
624280
1953
hogy ez génmódosítás-e vagy sem.
10:27
I'm going to now just give you some of the data from that first approach.
210
627560
3456
Mutatok néhány adatot, az első megközelítésből.
10:31
And in order to do that
211
631040
1256
Ehhez viszont pár dolgot
10:32
I have to explain a little bit about how genes work.
212
632320
2656
el kell mondanom arról, hogyan működnek a gének.
10:35
So you probably all know
213
635000
1256
Gondolom, mindenki tudja,
10:36
that genes are made of double-stranded DNA.
214
636280
2056
a gének a kettős DNS-szálból épülnek fel.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
638360
1936
Ezek építik fel a kromoszómákat,
10:40
that are present in every cell of your body or in a plant's body.
216
640320
3160
amelyek minden emberi vagy növényi sejtben benne vannak.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
644080
3080
Ha legombolyítjuk a DNS-t, akkor géneket kapunk.
10:47
And each gene has a promoter,
218
647840
2456
Minden génnek van egy indító (promóter) szakasza,
10:50
which is just an on-off switch,
219
650320
2376
ami csak egy be/ki kapcsoló
10:52
the gene coding region,
220
652720
1416
a gén kódterületén,
10:54
and then a terminator,
221
654160
1256
és egy záró (terminátor) szakasza,
10:55
which indicates that this is the end of this gene, the next gene will start.
222
655440
3600
amely jelzi, hogy itt a vége a génnek és kezdődik a következő.
10:59
Now, promoters are not simple on-off switches.
223
659720
2896
De a promóterek nem egyszerű be/ki kapcsolók.
11:02
They normally require a lot of fine-tuning,
224
662640
2696
Sok finomhangolást igényelnek,
11:05
lots of things to be present and correct before that gene is switched on.
225
665360
4040
sok dolognak kell pontosan a helyén lennie, mielőtt a gén bekapcsolódik.
11:10
So what's typically done in biotech studies
226
670240
3056
A biotechnológiai kutatásban többnyire
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
673320
1816
gerjeszthető promótert használnak,
11:15
we know how to switch it on.
228
675160
1576
aminek ismert a bekapcsolása.
11:16
We couple that to genes of interest
229
676760
2016
Van pár érdekes génünk, amiket beteszünk
11:18
and put that into a plant and see how the plant responds.
230
678800
2680
a növényekbe, és azt vizsgáljuk, hogyan reagálnak rá.
11:22
In the study that I'm going to talk to you about,
231
682120
2576
A kutatásban, amiről beszélni akarok,
11:24
my collaborators used a drought-induced promoter,
232
684720
2456
kollégáim szárazság hatására kapcsoló promótert használnak,
11:27
which we discovered in a resurrection plant.
233
687200
2416
amiket mi az újraéledő növényekben fedeztünk fel.
11:29
The nice thing about this promoter is that we do nothing.
234
689640
3136
A legjobb ezekben a promóterekben, hogy semmit sem kell tennünk.
11:32
The plant itself senses drought.
235
692800
2080
A növény maga észleli a szárazságot.
11:35
And we've used it to drive antioxidant genes from resurrection plants.
236
695600
5096
Arra használjuk őket, hogy antioxidáns géneket vigyünk át újraéledő növényekből.
11:40
Why antioxidant genes?
237
700720
1856
Miért antioxidáns géneket?
11:42
Well, all stresses, particularly drought stress,
238
702600
3056
Minden stressz, különösen a szárazságstressz,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
705680
2296
szabad gyökök, vagy reaktív oxigén
11:48
or reactive oxygen species,
240
708000
2336
képződését eredményezi,
11:50
which are highly damaging and can cause crop death.
241
710360
2720
melyek nagyon károsak és a növény pusztulását okozhatják.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
713680
2600
Az antioxidánsok meg tudják gátolni ezt a a károsodást.
11:57
So here's some data from a maize strain that's very popularly used in Africa.
243
717360
3896
Itt láthatunk néhány adatot egy Afrikában nagyon népszerű kukoricafajtáról.
12:01
To the left of the arrow are plants without the genes,
244
721280
3296
A nyíltól balra a gén nélküli növényeket látjuk,
12:04
to the right --
245
724600
1256
jobbra pedig
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
725880
2056
az antioxidáns gént tartalmazó növényeket.
12:07
After three weeks without watering,
247
727960
1816
Három öntözés nélküli hét után,
12:09
the ones with the genes do a hell of a lot better.
248
729800
2480
a gént tartalmazó növények sokkal jobban néznek ki.
12:13
Now to the final approach.
249
733720
1336
Végül összefoglalásként.
12:15
My research has shown that there's considerable similarity
250
735080
3536
A kutatásom kimutatta, hogy jelentős hasonlóság van
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance in seeds and resurrection plants.
251
738640
4416
a magok és az újraéledő növények szárazságtűrése között.
12:23
So I ask the question,
252
743080
1416
Ezért feltettem a kérdést:
12:24
are they using the same genes?
253
744520
1440
azonos géneket használnak?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
746480
2256
Vagy kicsit máshogy megfogalmazva:
12:28
are resurrection plants using genes evolved in seed desiccation tolerance
255
748760
4496
az újraéledő növények kifejlesztették a magok kiszáradás-tűrését a leveleikben
12:33
in their roots and leaves?
256
753280
1256
és a gyökereikben?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
754560
2056
Ezek a mag-gének új feladatot kaptak
12:36
in roots and leaves of resurrection plants?
258
756640
2040
az újraéledők gyökereiben és leveleiben?
12:39
And I answer that question,
259
759760
1856
És megválaszoltam a kérdést:
12:41
as a consequence of a lot of research from my group
260
761640
2416
csoportom kutatómunkájának,
12:44
and recent collaborations from a group of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
764080
3536
valamint a holland Henk Hilhorst, az amerikai Mel Oliver
12:47
Mel Oliver in the United States
262
767640
1576
és a francia Julia Buitink
12:49
and Julia Buitink in France.
263
769240
2600
kutatókkal történt együttműködésünknek köszönhetően,
12:51
The answer is yes,
264
771880
1416
a válasz: igen.
12:53
that there is a core set of genes that are involved in both.
265
773320
2856
Van egy sor olyan gén, amely mind a két folyamatban részt vesz.
12:56
And I'm going to illustrate this very crudely for maize,
266
776200
3416
Ez nagyon határozottan be tudom mutatni a kukoricán,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
779640
2416
ahol a kapcsolók alatti kromoszómák jelképezik
13:02
represent all the genes that are required for desiccation tolerance.
268
782080
3575
az összes gént, amelyek szükségesek a szárazságtűréshez.
13:05
So as maize seeds dried out at the end of their period of development,
269
785680
4256
Amikor a kukoricamag kiszárad, a kifejlődésének a végén,
13:09
they switch these genes on.
270
789960
1360
bekapcsolja e géneket.
13:12
Resurrection plants switch on the same genes
271
792680
2896
Az újraéledő növények ugyanezeket a géneket kapcsolják be,
13:15
when they dry out.
272
795600
1656
amikor kiszáradnak.
13:17
All modern crops, therefore,
273
797280
1776
Ebből adódóan, az összes haszonnövény
13:19
have these genes in their roots and leaves,
274
799080
2056
rendelkezik ezekkel a génekkel,
13:21
they just never switch them on.
275
801160
1736
csak soha nem kapcsolják be őket.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
802920
1960
Csak a magszövetekben.
Most meg szeretnénk érteni
13:25
So what we're trying to do right now
277
805440
1736
a környezeti és sejtes jelzőket,
13:27
is to understand the environmental and cellular signals
278
807200
2616
amelyek bekapcsolják az újraéledő növényekben ezeket a géneket,
13:29
that switch on these genes in resurrection plants,
279
809840
2440
és leutánozni a folyamatot a haszonnövényeinkben.
És végül egy gondolat.
13:33
to mimic the process in crops.
280
813280
1760
Mi most megpróbáljuk nagyon gyorsan
13:35
And just a final thought.
281
815680
1736
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
817440
2216
megismételni azt, amit az evolúció
13:39
is to repeat what nature did in the evolution of resurrection plants
283
819680
3816
10-40 millió év alatt tett az újraéledő növényekkel.
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
823520
1840
A növényeim és én is köszönöm a figyelmet!
13:46
My plants and I thank you for your attention.
285
826160
2496
(Taps)
13:48
(Applause)
286
828680
6235
Erről a weboldalról

Ez az oldal olyan YouTube-videókat mutat be, amelyek hasznosak az angol nyelvtanuláshoz. A világ minden tájáról származó, kiváló tanárok által tartott angol leckéket láthatsz. Az egyes videók oldalán megjelenő angol feliratokra duplán kattintva onnan játszhatja le a videót. A feliratok a videó lejátszásával szinkronban gördülnek. Ha bármilyen észrevétele vagy kérése van, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk ezen a kapcsolatfelvételi űrlapon.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7