How we can make crops survive without water | Jill Farrant

220,566 views ・ 2016-02-09

TED


אנא לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית למטה כדי להפעיל את הסרטון.

מתרגם: Ido Dekkers מבקר: Zeeva Livshitz
00:12
I believe that the secret to producing extremely drought-tolerant crops,
0
12840
4216
אני מאמינה שהסוד ליצור יבולים עמידים ביותר לבצורת,
00:17
which should go some way to providing food security in the world,
1
17080
3216
שיצליחו לפחות חלקית לספק ביטחון תזונתי בעולם,
00:20
lies in resurrection plants,
2
20320
2696
נמצא בצמחים שחוזרים לחיים,
00:23
pictured here, in an extremely droughted state.
3
23040
3136
בתמונה פה, במצב של בצורת קיצונית.
00:26
You might think that these plants look dead,
4
26200
2856
אתם אולי תחשבו שהצמחים האלו מתים,
00:29
but they're not.
5
29080
1296
אבל הם לא.
00:30
Give them water,
6
30400
1456
תנו להם מים,
00:31
and they will resurrect, green up, start growing, in 12 to 48 hours.
7
31880
5440
והם יחזרו לחיים, יהפכו לירוקים, יתחילו לגדול, תוך 12 עד 48 שעות.
00:38
Now, why would I suggest
8
38320
1296
עכשיו, למה אני מציעה
00:39
that producing drought-tolerant crops will go towards providing food security?
9
39640
4440
שלייצר יבולים עמידים לבצורת יעזור חלקית לספק ביטחון תזונתי?
00:45
Well, the current world population is around 7 billion.
10
45040
3896
ובכן, אוכלוסיית העולם הנוכחית היא בערך 7 מיליארד.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
48960
2496
ומוערך שעד 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
51480
2696
אנחנו נהיה בין 9 ל 10 מיליארד אנשים,
00:54
with the bulk of this growth happening in Africa.
13
54200
2880
עם רוב הגדילה שתתרחש באפריקה.
00:57
The food and agricultural organizations of the world
14
57880
2456
ארגוני האוכל והחקלאות בעולם
01:00
have suggested that we need a 70 percent increase
15
60360
3136
הציעו שאנחנו צריכים עליה של 70 אחוז
01:03
in current agricultural practice
16
63520
2176
בהתנהלות החקלאית הנוכחית
01:05
to meet that demand.
17
65720
1240
כדי לעמוד בדרישה.
01:07
Given that plants are at the base of the food chain,
18
67720
2696
בהתחשב בזה שצמחים הם בתחתית שרשרת המזון,
01:10
most of that's going to have to come from plants.
19
70440
2320
הרוב יגיע מצמחים.
01:13
That percentage of 70 percent
20
73360
2696
האחוז של 70 אחוז
01:16
does not take into consideration the potential effects of climate change.
21
76080
4216
לא לוקח בחשבון את האפקט הפוטנציאלי של שינוי האקלים.
01:20
This is taken from a study by Dai published in 2011,
22
80320
4240
זה נלקח ממחקר של דאי שפורסם ב 2011,
01:25
where he took into consideration
23
85240
1936
בו הוא לקח בחשבון
01:27
all the potential effects of climate change
24
87200
2376
את כל האפקטים הפוטנציאלים של שינוי אקלים
01:29
and expressed them -- amongst other things --
25
89600
2136
והביע אותם -- יחד עם דברים אחרים --
01:31
increased aridity due to lack of rain or infrequent rain.
26
91760
4616
עליה ביובש בשל חוסר גשם או גשם נדיר.
01:36
The areas in red shown here,
27
96400
1776
האזורים באדום שנראים פה,
01:38
are areas that until recently
28
98200
2056
הם אזורים שעד לאחרונה
01:40
have been very successfully used for agriculture,
29
100280
3176
היו בשימוש מוצלח בחקלאות,
01:43
but cannot anymore because of lack of rainfall.
30
103480
2400
אבל לא יכולים יותר בגלל חוסר בגשם.
01:46
This is the situation that's predicted to happen in 2050.
31
106640
2920
זה המצב שצפוי להתרחש ב 2050.
01:50
Much of Africa, in fact, much of the world,
32
110840
2176
הרבה מאפריקה, למעשה, רוב העולם,
01:53
is going to be in trouble.
33
113040
1896
עומד להיות בבעיה.
01:54
We're going to have to think of some very smart ways of producing food.
34
114960
3656
אנחנו נצטרך לחשוב על כמה דרכים מאוד חכמות ליצר אוכל.
01:58
And preferably among them, some drought-tolerant crops.
35
118640
3296
ורצוי שביניהן יהיו כמה יבולים עמידים לבצורת.
02:01
The other thing to remember about Africa is
36
121960
2056
הדבר הנוסף לזכור על אפריקה זה
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
124040
2800
שרוב החקלאות שלהם מוזנת גשם.
02:08
Now, making drought-tolerant crops is not the easiest thing in the world.
38
128080
3456
עכשיו, ליצור יבולים עמידים לבצורת זה לא הדבר הכי קל בעולם.
02:11
And the reason for this is water.
39
131560
2416
והסיבה לזה היא מים.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
134000
3136
מים הם חיוניים לחיים על הפלנטה.
02:17
All living, actively metabolizing organisms,
41
137160
4135
כל האורגניזמים החיים שיש להם מטאבוליזם פעיל,
02:21
from microbes to you and I,
42
141320
2056
ממיקרובים עד לכם ולי,
02:23
are comprised predominately of water.
43
143400
2336
מורכבים בעיקר ממים,
02:25
All life reactions happen in water.
44
145760
2536
כל יצור החיים מתרחש במים.
02:28
And loss of a small amount of water results in death.
45
148320
3016
ואובדן של כמות קטנה של מים תוצאתה מוות.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
151360
2056
אתם ואני עשויים 65 אחוז מים --
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
153440
1720
אנחנו מאבדים אחוז אחד מזה, אנחנו מתים.
02:35
But we can make behavioral changes to avoid that.
48
155840
2720
אבל אנחנו יכולים לעשות שינוי התנהגותי כדי להמנע מכך.
02:39
Plants can't.
49
159920
1576
צמחים לא יכולים.
02:41
They're stuck in the ground.
50
161520
1616
הם תקועים באדמה.
02:43
And so in the first instance they have a little bit more water than us,
51
163160
3376
וכך ראשית יש להם יותר מים מלנו,
02:46
about 95 percent water,
52
166560
1256
בערך 95 אחוז מים,
02:47
and they can lose a little bit more than us,
53
167840
2096
והם יכולים לאבד מעט יותר מאיתנו,
02:49
like 10 to about 70 percent, depending on the species,
54
169960
2960
משהו כמו 10 עד בערך 70 אחוז תלוי במינים,
02:54
but for short periods only.
55
174000
1360
אבל רק לתקופות קצרות.
02:56
Most of them will either try to resist or avoid water loss.
56
176680
4176
רובם או ינסו להתנגד או ימנעו מאובדן מים.
03:00
So extreme examples of resistors can be found in succulents.
57
180880
3936
אז דוגמה קיצונית להתנגדות יכולה להמצא בסקולנטים.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
184840
2816
הם נוטים להיות קטנים, מאוד מושכים,
03:07
but they hold onto their water at such great cost
59
187680
2736
אבל הם מחזיקים את המים שלהם בכזו עלות גבוהה
03:10
that they grow extremely slowly.
60
190440
2000
שהם גדלים ממש לאט.
03:13
Examples of avoidance of water loss are found in trees and shrubs.
61
193440
4576
דוגמאות של המנעות מאובדן מים נמצאות בעצים ושיחים.
03:18
They send down very deep roots,
62
198040
1576
הם שולחים שורשים מאוד עמוקים,
03:19
mine subterranean water supplies
63
199640
1696
כורים מאגרי מים תת קרקעיים
03:21
and just keep flushing it through them at all times,
64
201360
2456
ופשוט שוטפים אותם דרכם כל הזמן,
03:23
keeping themselves hydrated.
65
203840
1856
שומרים על עצמם רוויים.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
205720
1976
זה מימין נקרא באובב.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
207720
2056
הוא גם נקרא העץ ההפוך,
03:29
simply because the proportion of roots to shoots is so great
68
209800
3776
פשוט בגלל שהיחס בין השורשים לגבעולים כל כך גדול
03:33
that it looks like the tree has been planted upside down.
69
213600
2696
שנראה כאילו שעץ נשתל הפוך.
03:36
And of course the roots are required for hydration of that plant.
70
216320
3240
וכמובן השורשים דרושים להרוויה של הצמח.
03:40
And probably the most common strategy of avoidance is found in annuals.
71
220760
4520
וכנראה האסטרטגיה הכי נפוצה להמנעות נמצאת בצמחים עונתיים.
03:45
Annuals make up the bulk of our plant food supplies.
72
225840
3176
עונתייים מרכיבים את רוב אספקת המזון מצמחים שלנו.
03:49
Up the west coast of my country,
73
229040
1696
במעלה החוף המערבי של המדינה שלי
03:50
for much of the year you don't see much vegetation growth.
74
230760
3536
במשך רוב השנה אתם לא רואים הרבה גדילה של צמחיה.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
234320
2656
אבל בבוא גשמי האביב, אתם מקבלים את זה:
03:57
flowering of the desert.
76
237000
1240
פריחה של המדבר.
03:59
The strategy in annuals,
77
239000
1856
האסטרטגיה של עונתיים,
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
240880
2360
היא לגדול רק בעונות הגשומות.
04:03
At the end of that season they produce a seed,
79
243960
2296
בסוף העונה הם מייצרים זרעים,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
246280
2816
יבשים, שמונה עד עשרה אחוז מים,
04:09
but very much alive.
81
249120
1656
אבל מאוד חיים.
04:10
And anything that is that dry and still alive,
82
250800
2896
וכל מה שיבש כל כך אבל עדין חי,
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
253720
1480
אנחנו קוראים לו עמיד -ליובש.
04:15
In the desiccated state,
84
255840
1416
במצב היבש,
04:17
what seeds can do is lie in extremes of environment
85
257280
2656
מה שהזרעים יכולים לעשות זה לחכות במצבים קיצוניים
04:19
for prolonged periods of time.
86
259960
1656
לתקופות זמן ממושכות.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
261640
2216
בפעם הבאה שהעונה הגשומה תגיע,
04:23
they germinate and grow,
88
263880
1496
הם נובטים וגדלים,
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
265400
1880
וכל המחזור מתחיל שוב.
04:28
It's widely believed that the evolution of desiccation-tolerant seeds
90
268120
4056
מאמינים שהאבולוציה של זרעים עמידי יובש
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
272200
2176
אפשרה את הקולוניזציה וההפצה
04:34
of flowering plants, or angiosperms, onto land.
92
274400
3520
של צמחים פורחים, או אנג'יוספרמס, לאדמה.
04:38
But back to annuals as our major form of food supplies.
93
278960
3160
אבל חזרה לעונתיים כמקור העיקרי לאספקת האוכל שלנו.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent of our plant food supplies.
94
282800
4720
חיטה, אורז ותירס יוצרים 95 אחוז מאספקת המזון שלנו.
04:48
And it's been a great strategy
95
288480
1536
וזו היתה אסטרטגיה מעולה
04:50
because in a short space of time you can produce a lot of seed.
96
290040
3176
מפני שתוך זמן קצר אתם יכולים לייצר הרבה זרעים.
04:53
Seeds are energy-rich so there's a lot of food calories,
97
293240
2620
זרעים עשירים באנרגיה כך שיש הרבה קלוריות מזון,
04:55
you can store it in times of plenty for times of famine,
98
295884
3920
אתם יכולים לאגור אותם בזמנים של שפע לזמנים של רעב,
05:00
but there's a downside.
99
300480
1240
אבל יש חיסרון.
05:02
The vegetative tissues,
100
302560
1376
הרקמות הוגטטיביות,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
303960
2176
השורשים והעלים של עונתיים,
05:06
do not have much
102
306160
1256
אין להם הרבה
05:07
by way of inherent resistance, avoidance or tolerance characteristics.
103
307440
4096
תכונות עמידות מובנית, המנעות או עמידות.
05:11
They just don't need them.
104
311560
1296
הם פשוט לע צריכים אותן.
05:12
They grow in the rainy season
105
312880
1416
הם גדלים בעונה הגשומה
05:14
and they've got a seed to help them survive the rest of the year.
106
314320
3376
ויש להם זרע כדי לעזור להם לשרוד בשאר השנה.
05:17
And so despite concerted efforts in agriculture
107
317720
2696
וכך למרות מאמץ משותף בחקלאות
05:20
to make crops with improved properties
108
320440
2536
ליצור יבולים עם תכונות משופרות
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
323000
2176
של עמידות, המנעות ועמידות --
05:25
particularly resistance and avoidance
110
325200
1896
בעיקר עמידות והמנעות
05:27
because we've had good models to understand how those work --
111
327120
2896
בגלל שהיו לנו מודלים טובים להבין איך אלה עובדים --
05:30
we still get images like this.
112
330040
2336
אנחנו עדיין מקבלים תמונות כמו זו.
05:32
Maize crop in Africa,
113
332400
1456
יבולי תירס באפריקה,
05:33
two weeks without rain
114
333880
1416
שבועיים בלי גשם
05:35
and it's dead.
115
335320
1200
והם מתים.
05:37
There is a solution:
116
337560
1240
יש פיתרון:
05:39
resurrection plants.
117
339520
1240
צמחים שחוזרים לחיים.
05:41
These plants can lose 95 percent of their cellular water,
118
341320
3776
הצמחים האלו יכולים לאבד 95 אחוז מהמים התאיים שלהם,
05:45
remain in a dry, dead-like state for months to years,
119
345120
3856
להשאר יבשים, במצב דמוי מוות במשך חודשים עד שנים,
05:49
and give them water,
120
349000
1736
ותנו להם מים,
05:50
they green up and start growing again.
121
350760
1880
הם מוריקים ומתחילים לגדול שוב.
05:53
Like seeds, these are desiccation-tolerant.
122
353560
3296
כמו זרעים, הם עמידים ליובש.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes of environmental conditions.
123
356880
4120
כמו זרעים, הם יכולים לעמוד במצבים סביבתיים קיצוניים.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
361760
2016
וזו באמת תופעה נדירה.
06:03
There are only 135 flowering plant species that can do this.
125
363800
4376
יש רק 135 צמחים פורחים שיכולים לעשות את זה.
06:08
I'm going to show you a video
126
368200
1416
אני אראה לכם סרטון
06:09
of the resurrection process of these three species
127
369640
2616
של תהליך חזרה לחיים של שלושת המינים האלו
06:12
in that order.
128
372280
1216
בסדר הזה.
06:13
And at the bottom,
129
373520
1256
ובתחתית,
06:14
there's a time axis so you can see how quickly it happens.
130
374800
2736
יש ציר זמן שאתם יכולים לראות כמה מהר זה מתרחש.
06:56
(Applause)
131
416160
2040
(מחיאות כפים)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
422240
1536
די מדהים, הא?
07:03
So I've spent the last 21 years trying to understand how they do this.
133
423800
4216
אז ביליתי את 21 השנים האחרונות בלנסות להבין איך הם עושים את זה.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
428040
2400
איך הצמחים האלו מתייבשים בלי למות?
07:11
And I work on a variety of different resurrection plants,
135
431080
2776
ואני עובדת על מגוון צמחי חזרה לחיים שונים,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
433880
2416
שנראים פה במצבים המרווים והיבשים שלהם,
07:16
for a number of reasons.
137
436320
1456
ממספר סיבות.
07:17
One of them is that each of these plants serves as a model
138
437800
2856
אחת מהן היא שכל אחד מהצמחים משרת כמודל
07:20
for a crop that I'd like to make drought-tolerant.
139
440680
2376
ליבול שהייתי רוצה להפוך לעמיד לבצורת.
07:23
So on the extreme top left, for example, is a grass,
140
443080
2936
אז בשמאל הקיצון העליון, לדוגמה, הוא עשב,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
446040
2256
הוא נקרא ארגרוסטיס נינדנסיס,
07:28
it's got a close relative called Eragrostis tef --
142
448320
2376
יש לו קרוב שנקרא ארגרוסטיס טף --
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
450720
2016
הרבה מכם אולי מכירים אותו כ "טף" --
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
452760
1736
זה אוכל בסיסי באתיופיה,
07:34
it's gluten-free,
145
454520
1256
הוא נטול גלוטן,
07:35
and it's something we would like to make drought-tolerant.
146
455800
3016
וזה משהו שהיינו רוצים להפוך לעמיד בצורת.
07:38
The other reason for looking at a number of plants,
147
458840
2416
הסיבה הנוספת ללהביט במספר צמחים,
07:41
is that, at least initially,
148
461280
1376
שהיא, לפחות בהתחלה,
07:42
I wanted to find out: do they do the same thing?
149
462680
2256
רציתי לגלות: האם הם עושים את אותו הדבר?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
464960
1696
האם כולם משתמשים באותם מנגנונים
07:46
to be able to lose all that water and not die?
151
466680
2576
כדי להיות מסוגלים לאבד את כל המים ולא למות?
07:49
So I undertook what we call a systems biology approach
152
469280
2696
אז לקחתי על עצמי מה שאנחנו קוראים לו גישת המערכת הביולוגית
07:52
in order to get a comprehensive understanding
153
472000
2176
כדי לקבל הבנה מעמיקה
07:54
of desiccation tolerance,
154
474200
2016
של עמידות ליובש,
07:56
in which we look at everything
155
476240
1456
בה אנחנו מביטים בהכל
07:57
from the molecular to the whole plant, ecophysiological level.
156
477720
2912
מהמולקולרי לכל הצמח, ברמה האקופיזיולוגית.
08:00
For example we look at things like
157
480657
1634
לדוגמה אנחנו מביטים בדברים כמו
08:02
changes in the plant anatomy as they dried out
158
482316
2197
שינויים באנטומיית הצמח כשהם מתייבשים
08:04
and their ultrastructure.
159
484537
1239
ומבנה העל שלהם.
08:05
We look at the transcriptome, which is just a term for a technology
160
485800
3176
אנחנו מביטים בטרנסקריפטום, שהוא פשוט המושג לטכנולוגיה
08:09
in which we look at the genes
161
489000
1416
בו אנחנו מביטים בגנים
08:10
that are switched on or off, in response to drying.
162
490440
2416
שמודלקים ומכובים בתגובה להתייבשות.
08:12
Most genes will code for proteins, so we look at the proteome.
163
492880
3216
רוב הגנים יקודדו חלבונים, אז אנחנו מביטים בפרוטאום.
08:16
What are the proteins made in response to drying?
164
496120
2400
מה החלבונים עשו כתגובה ליובש?
08:19
Some proteins would code for enzymes which make metabolites,
165
499480
3896
כמה חלבונים יקודדו לאנזימים שעושים מטבוליזה,
08:23
so we look at the metabolome.
166
503400
1576
אז אנחנו מביטים במטבולום.
08:25
Now, this is important because plants are stuck in the ground.
167
505000
3296
עכשיו, זה חשוב בגלל שצמחים תקועים באדמה.
08:28
They use what I call a highly tuned chemical arsenal
168
508320
4096
הם משתמשים במה שאני קוראת לו ארסנל כימיקלי מכוונן מאוד
08:32
to protect themselves from all the stresses of their environment.
169
512440
3416
כדי להגן על עצמם מכל הלחצים של הסביבה שלהם.
08:35
So it's important that we look
170
515880
1496
אז זה חשוב שנביט
08:37
at the chemical changes involved in drying.
171
517400
2440
בשינויים הכימיים שמעורבים בהתייבשות.
08:40
And at the last study that we do at the molecular level,
172
520520
2656
ובמחקר האחרון שעשינו ברמה המולקולרית,
08:43
we look at the lipidome --
173
523200
1256
הבטנו בליפודום --
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
524480
2055
השינוי הליפידי בתגובה להתייבשות.
08:46
And that's also important
175
526559
1257
וזה גם חשוב
08:47
because all biological membranes are made of lipids.
176
527840
2815
מפני שכל הממברנות הביולוגיות עשויות ליפידים.
08:50
They're held as membranes because they're in water.
177
530679
2577
הן מוחזקות כממברנות בגלל שהן במים.
08:53
Take away the water, those membranes fall apart.
178
533280
2240
קחו את המים, הממברנות האלו מתפרקות.
08:56
Lipids also act as signals to turn on genes.
179
536240
3040
ליפידים גם משמשים כאותות להפעיל את הגנים.
09:00
Then we use physiological and biochemical studies
180
540200
2696
אז אנחנו משתמשים במחקרים פיזיולוגיים וביוכימיקלים
09:02
to try and understand the function of the putative protectants
181
542920
3216
לנסות ולהבין את המטרות של מה שידוע כמגינים
09:06
that we've actually discovered in our other studies.
182
546160
2936
שלמעשה גיליתי במחקרים האחרים שלי.
09:09
And then use all of that to try and understand
183
549120
2176
ואז להשתמש בכל זה כדי לנסות ולהבין
09:11
how the plant copes with its natural environment.
184
551320
2320
איך הצמחים מתמודדים עם הסביבה הטבעית.
09:15
I've always had the philosophy that I needed a comprehensive understanding
185
555480
4336
תמיד היתה לי פילוסופיה שהייתי צריכה הבנה מעמיקה
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
559840
2256
של המנגנונים של עמידות ליובש
09:22
in order to make a meaningful suggestion for a biotic application.
187
562120
3840
כדי להעלות הצעה משמעותית לשימוש ביוטי.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
567000
1656
אני בטוחה שכמה מכם חושבים,
09:28
"By biotic application,
189
568680
1256
"על ידי ישום ביוטי,
09:29
does she mean she's going to make genetically modified crops?"
190
569960
2920
האם זה אומר שהיא תיצור יבולים מהונדסים גנטית?"
09:34
And the answer to that question is:
191
574240
1696
והתשובה לשאלה הזו היא:
09:35
depends on your definition of genetic modification.
192
575960
2381
תלוי בהגדרה שלכם לשינוי גנטי.
09:39
All of the crops that we eat today, wheat, rice and maize,
193
579200
2816
כל היבולים שאנחנו אוכלים היום, חיטה, אורז ותירס,
09:42
are highly genetically modified from their ancestors,
194
582040
3216
הם מהונדסים גנטית בהרבה מאבות אבותיהם,
09:45
but we don't consider them GM
195
585280
1976
אבל אנחנו לא מחשיבים אותם למהונדסים גנטית
09:47
because they're being produced by conventional breeding.
196
587280
2640
מפני שהם מיוצרים על ידי רביה רגילה.
09:50
If you mean, am I going to put resurrection plant genes into crops,
197
590880
3776
אם אתם מתכוונים, האם אני אשים גנים של צמחים שחוזרים לחיים לתוך היבולים,
09:54
your answer is yes.
198
594680
1296
התשובה שלי היא כן.
09:56
In the essence of time, we have tried that approach.
199
596000
3136
בתמצית הזמן, ניסינו את הגישה הזו.
09:59
More appropriately, some of my collaborators at UCT,
200
599160
2856
ומתאים יותר, כמה מהעמיתים שלי ב UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
602040
1936
ג'ניפר טומפסון, סוהייל רפודיין,
10:04
have spearheaded that approach
202
604000
1616
הובילו את הגישה הזו
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
605640
1953
ואני עומדת להראות לכם חלק מהמידע בקרוב.
10:09
But we're about to embark upon an extremely ambitious approach,
204
609200
4016
אבל אנחנו עומדים לפצוח בגישה שאפתנית ביותר,
10:13
in which we aim to turn on whole suites of genes
205
613240
3456
בה אנחנו מכוונים להפעיל שורה שלמה של גנים
10:16
that are already present in every crop.
206
616720
2696
שכבר קיימים בכל יבול.
10:19
They're just never turned on under extreme drought conditions.
207
619440
2905
הם פשוט לעולם לא מופעלים תחת מצבי בצורת קיצוניים.
10:22
I leave it up to you to decide
208
622800
1456
אני משאירה את זה לכם להחליט
10:24
whether those should be called GM or not.
209
624280
1953
אם אלה צריכים להקרא מהונדסים גננטית או לא.
10:27
I'm going to now just give you some of the data from that first approach.
210
627560
3456
אני עומדת עכשיו לתת לכם חלק מהמידע מהגישה הראשונה הזו.
10:31
And in order to do that
211
631040
1256
וכדי לעשות את זה
10:32
I have to explain a little bit about how genes work.
212
632320
2656
אני צריכה להסביר מעט על איך גנים עובדים.
10:35
So you probably all know
213
635000
1256
אז כנראה כולכם יודעים
10:36
that genes are made of double-stranded DNA.
214
636280
2056
שגנים עשויים מ DNA בסליל כפול.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
638360
1936
הוא מלופף בחוזקה לתוך כרומוזומים
10:40
that are present in every cell of your body or in a plant's body.
216
640320
3160
שנמצאים בכל תא של הגוף שלכם או בגוף הצמח.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
644080
3080
אם אתם פורמים את ה DNA, אתם מקבלים גנים.
10:47
And each gene has a promoter,
218
647840
2456
ולכל גן יש מקדם,
10:50
which is just an on-off switch,
219
650320
2376
שהוא פשוט מתג הפעלה-כיבוי,
10:52
the gene coding region,
220
652720
1416
אזור קידוד הגנים,
10:54
and then a terminator,
221
654160
1256
ואז קצה,
10:55
which indicates that this is the end of this gene, the next gene will start.
222
655440
3600
שמראה שזה הסוף של הגן, הגן הבא יתחיל.
10:59
Now, promoters are not simple on-off switches.
223
659720
2896
עכשיו, מקדמים הם לא מתגי הפעלה-כיבוי פשוטים.
11:02
They normally require a lot of fine-tuning,
224
662640
2696
הם בדרך כלל דורשים הרבה כוונון עדין.
11:05
lots of things to be present and correct before that gene is switched on.
225
665360
4040
הרבה דברים שיהיו נוכחים ונכונים לפני שהגן הזה מופעל.
11:10
So what's typically done in biotech studies
226
670240
3056
אז מה שנעשה בדרך כלל במחקרי ביו טכנולוגיה
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
673320
1816
זה שאנחנו משתמשים במקדמים משרים,
11:15
we know how to switch it on.
228
675160
1576
אנחנו יודעים איך להדליק אותו.
11:16
We couple that to genes of interest
229
676760
2016
אנחנו מחברים את זה לגנים המעניינים
11:18
and put that into a plant and see how the plant responds.
230
678800
2680
ושמים אותם בתוך הצמח ורואים איך הצמח מגיב.
11:22
In the study that I'm going to talk to you about,
231
682120
2576
במחקר שאני עומדת לדבר עליו איתכם,
11:24
my collaborators used a drought-induced promoter,
232
684720
2456
השותפים שלי השתמשו במקדם מעורר בצורת,
11:27
which we discovered in a resurrection plant.
233
687200
2416
שגילינו בצמח שחוזר לחיים.
11:29
The nice thing about this promoter is that we do nothing.
234
689640
3136
הדבר הנחמד בנוגע למקדם הזה הוא שאנחנו לא עושים כלום.
11:32
The plant itself senses drought.
235
692800
2080
הצמח עצמו חש בצורת.
11:35
And we've used it to drive antioxidant genes from resurrection plants.
236
695600
5096
והשתמשנו בו כדי להכניס גנים נוגדי חמצון מצמחים שחוזרים לתחיה.
11:40
Why antioxidant genes?
237
700720
1856
למה גנים נוגדי חמצון?
11:42
Well, all stresses, particularly drought stress,
238
702600
3056
ובכן, כל הלחצים, בעיקר לחץ של בצורת,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
705680
2296
גורמים ליצירת רדיקלים חופשיים,
11:48
or reactive oxygen species,
240
708000
2336
או מיני חמצן מגיבים,
11:50
which are highly damaging and can cause crop death.
241
710360
2720
שהם מאוד מזיקים ויכולים לגרום למות יבולים.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
713680
2600
מה שאנטי אוקסידנטים עושים זה לעצור את הנזק הזה.
11:57
So here's some data from a maize strain that's very popularly used in Africa.
243
717360
3896
אז הנה מעט מידע מזן התירס שמאוד פופולרי באפריקה.
12:01
To the left of the arrow are plants without the genes,
244
721280
3296
משמאל לחץ יש צמחים בלי הגנים,
12:04
to the right --
245
724600
1256
מימין --
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
725880
2056
צמחים עם גנים נוגדי חמצון.
12:07
After three weeks without watering,
247
727960
1816
אחרי שלושה שבועות בלי השקיה,
12:09
the ones with the genes do a hell of a lot better.
248
729800
2480
אלה עם הגנים מצליחים הרבה יותר.
12:13
Now to the final approach.
249
733720
1336
עכשיו לגישה הסופית.
12:15
My research has shown that there's considerable similarity
250
735080
3536
המחקר שלי הראה שיש דמיון גדול
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance in seeds and resurrection plants.
251
738640
4416
במנגנונים של עמידות ליובש בזרעים וצמחים שחוזרים לחיים.
12:23
So I ask the question,
252
743080
1416
אז אני שואלת את השאלה,
12:24
are they using the same genes?
253
744520
1440
האם הם משתמשים באותם גנים?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
746480
2256
או מנוסח מעט שונה,
12:28
are resurrection plants using genes evolved in seed desiccation tolerance
255
748760
4496
האם צמחים שחוזרים לחיים משתמשים בגנים שהתפתחו בצמחים עמידי בצורת
12:33
in their roots and leaves?
256
753280
1256
בשורשים ובעלים שלהם?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
754560
2056
האם הם נתנו תפקיד חדש לגנים של הזרעים
12:36
in roots and leaves of resurrection plants?
258
756640
2040
בשורשים ובעלים של צמחים שחוזרים לחיים?
12:39
And I answer that question,
259
759760
1856
ואני עונה על השאלה הזו,
12:41
as a consequence of a lot of research from my group
260
761640
2416
כתוצאה של הרבה מחקר של הקבוצה שלי
12:44
and recent collaborations from a group of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
764080
3536
ושיתופי פעולה אחרונים מהקבוצה של הנק הילהורסט בהולנד,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
767640
1576
מל אוליבר בארצות הברית
12:49
and Julia Buitink in France.
263
769240
2600
וג'וליה ביטניק בצרפת.
12:51
The answer is yes,
264
771880
1416
התשובה היא כן,
12:53
that there is a core set of genes that are involved in both.
265
773320
2856
שיש סט בסיסי של גנים שמעורבים בשניהם.
12:56
And I'm going to illustrate this very crudely for maize,
266
776200
3416
ואני עומדת לתאר לכם את זה מאוד בגסות עבור תירס,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
779640
2416
שם הכרומוזומים מתחת לכפתור הכיבוי
13:02
represent all the genes that are required for desiccation tolerance.
268
782080
3575
מייצגים את כל הגנים שדרושים לעמידות ליובש.
13:05
So as maize seeds dried out at the end of their period of development,
269
785680
4256
אז כשזרעי התירס מתייבשים בסוף תקופת ההתפתחות שלהם,
13:09
they switch these genes on.
270
789960
1360
הם מדליקים את הגנים האלו.
13:12
Resurrection plants switch on the same genes
271
792680
2896
צמחים שחוזרים לחיים מדליקים את אותם הגנים
13:15
when they dry out.
272
795600
1656
כשהם מתייבשים.
13:17
All modern crops, therefore,
273
797280
1776
לכל היבולים המודרניים, לכן,
13:19
have these genes in their roots and leaves,
274
799080
2056
יש את הגנים האלו בשורשים ובעלים שלהם,
13:21
they just never switch them on.
275
801160
1736
הם פשוט לעולם לא מדילקים אותם.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
802920
1960
הם מדליקים אותם רק ברקמת הזרעים.
13:25
So what we're trying to do right now
277
805440
1736
אז מה שאנחנו מנסים לעשות עכשיו
13:27
is to understand the environmental and cellular signals
278
807200
2616
זה להבין את האותות הסביבתיים והתאיים
13:29
that switch on these genes in resurrection plants,
279
809840
2440
שמדליקים את הגנים האלה בצמחים שחוזרים לחיים,
13:33
to mimic the process in crops.
280
813280
1760
כדי לדמות את התהליך ביבולים.
13:35
And just a final thought.
281
815680
1736
ורק מחשבה אחרונה.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
817440
2216
מה שאנחנו מנסים לעשות במהירות
13:39
is to repeat what nature did in the evolution of resurrection plants
283
819680
3816
זה לחזור על מה שהטבע עשה באבולוציה של הצמחים החוזרים לחיים
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
823520
1840
לפני 10 עד 40 מליון שנה.
13:46
My plants and I thank you for your attention.
285
826160
2496
הצמחים שלי ואני מודים לכם על תשומת הלב.
13:48
(Applause)
286
828680
6235
(מחיאות כפיים)
על אתר זה

אתר זה יציג בפניכם סרטוני YouTube המועילים ללימוד אנגלית. תוכלו לראות שיעורי אנגלית המועברים על ידי מורים מהשורה הראשונה מרחבי העולם. לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית המוצגות בכל דף וידאו כדי להפעיל את הסרטון משם. הכתוביות גוללות בסנכרון עם הפעלת הווידאו. אם יש לך הערות או בקשות, אנא צור איתנו קשר באמצעות טופס יצירת קשר זה.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7