I believe that the secret to producing extremely drought-tolerant crops, which should go some way to providing food security in the world, lies in resurrection plants, pictured here, in an extremely droughted state. You might think that these plants look dead, but they're not. Give them water, and they will resurrect, green up, start growing, in 12 to 48 hours.
ฉันเชื่อว่าความลับของการผลิตพืชไร่ ที่ทนความแห้งแล้งได้ดี ซึ่งน่าจะช่วยสร้างความอุ่นใจให้กับเรา ในเรื่องการผลิตอาหารไม่มากก็น้อย ขึ้นอยู่กับพืชคืนชีพ ภาพนี้ ในพื้นที่แสนจะแห้งแล้งกันดาร คุณอาจคิดว่า พืชพวกนั้นคงจะตายแล้ว แต่พวกมันไม่ตาย ให้น้ำพวกมัน และพวกมันก็จะคืนชีพ สีเขียวขจี และเริ่มเติบโตอีกครั้งใน 12 ถึง 48 ชั่วโมง
Now, why would I suggest that producing drought-tolerant crops will go towards providing food security? Well, the current world population is around 7 billion. And it's estimated that by 2050, we'll be between 9 and 10 billion people, with the bulk of this growth happening in Africa.
ทีนี้ ทำไมฉันจึงแนะว่า การผลิตพืชไร่ที่ทนควาแห้งแล้งได้ดี จะช่วยให้เราอุ่นใจในเรื่องการผลิตอาหารได้ ค่ะ ประชากรโลกของเราในตอนนี้ มีอยู่ราว 7 พันล้านคน และคาดว่าภายในปี ค.ศ. 2050 พวกเราจะมีประชากรระหว่าง 9 พันล้าน และ 1 หมื่นล้านคน โดยจะมีคนเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมากที่แอฟริกา
The food and agricultural organizations of the world have suggested that we need a 70 percent increase in current agricultural practice to meet that demand. Given that plants are at the base of the food chain, most of that's going to have to come from plants.
องค์กรอาหารและการเกษตรโลก ได้แนะนำไว้ว่า ผลผลิตทางการเกษตรที่ได้ในตอนนี้ จะต้องเพิ่มขึ้นถึง 70 เปอร์เซ็นต์ เพื่อที่จะให้เพียงพอกับความต้องการ เนื่องจากพืชเป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหาร อาหารส่วนใหญ่ก็จะต้องมาจากพืช
That percentage of 70 percent does not take into consideration the potential effects of climate change.
ผลการคำนวณ 70 เปอร์เซ็นต์นั้น ยังไม่ได้พิจารณารวมถึงผลกระทบที่เป็นไปได้ จากการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศ
This is taken from a study by Dai published in 2011, where he took into consideration all the potential effects of climate change and expressed them -- amongst other things -- increased aridity due to lack of rain or infrequent rain. The areas in red shown here, are areas that until recently have been very successfully used for agriculture, but cannot anymore because of lack of rainfall. This is the situation that's predicted to happen in 2050. Much of Africa, in fact, much of the world, is going to be in trouble. We're going to have to think of some very smart ways of producing food. And preferably among them, some drought-tolerant crops.
นี่เป็นผลจากการศึกษาโดย ไดด์ ที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 2011 ซึ่งเขาพิจารณาแล้วสรุปว่า ผลความเป็นไปได้ทั้งหมด จากการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศ และท่ามกลางสิ่งต่าง ๆ สิ่งหนึ่งที่แสดงให้เราเห็น คือ ความแห้งแล้งที่เพิ่มขึ้น อันเป็นผลมาจากฝนฟ้าที่ไม่ตกตามฤดูกาล พื้นที่สีแดงในที่นี้ คือพื้นที่ซึ่งจนถึงเมื่อเร็ว ๆ นี้ ยังสามารถใช้สำหรับการเกษตร ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ตอนนี้ไม่สามารถใช้ได้อีกแล้ว เพราะว่าไม่มีฝน นี่คือสถานการณ์ ที่ถูกทำนายเอาไว้ว่าจะเกิดขึ้นใน ค.ศ. 2050 แอฟริกาส่วนใหญ่ อันที่จริง พื้นที่ส่วนใหญ่ในโลก กำลังจะตกที่นั่งลำบาก เรากำลังจะต้องคิดถึง วิธีการผลิตอาหารอันชาญฉลาด และที่น่าจะเหมาะสมอย่างหนึ่ง ก็คือพืชไร่ที่ทนความแห้งแล้งได้ดี
The other thing to remember about Africa is that most of their agriculture is rainfed.
อีกอย่างหนึ่งที่เราจะต้องนึกถึงแอฟริกาก็คือ การเกษตรส่วนใหญ่ของพวกเขาพึ่งพาฟ้าฝน
Now, making drought-tolerant crops is not the easiest thing in the world. And the reason for this is water. Water is essential to life on this planet. All living, actively metabolizing organisms, from microbes to you and I, are comprised predominately of water. All life reactions happen in water. And loss of a small amount of water results in death. You and I are 65 percent water -- we lose one percent of that, we die. But we can make behavioral changes to avoid that. Plants can't. They're stuck in the ground. And so in the first instance they have a little bit more water than us, about 95 percent water, and they can lose a little bit more than us, like 10 to about 70 percent, depending on the species, but for short periods only.
ค่ะ การผลิตพืชไร่ที่ทนความแห้งแล้งได้ดี ไม่ใช่สิ่งที่ง่ายที่สุดในโลก และเหตุผลก็คือน้ำ น้ำเป็นสิ่งที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก สิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีเมตาบอลิซึม ตั้งแต่จุลชีพ ไปจนถึงคุณและฉัน มีส่วนประกอบหลักส่วนใหญ่เป็นน้ำ ทุกปฎิกิริยาของชีวิตเกิดขึ้นในน้ำ และการสูญเสียน้ำเพียงเล็กน้อย ก็อาจส่งผลถึงชีวิต คุณและฉันประกอบด้วยน้ำ 65 เปอร์เซ็นต์ ถ้าเราสูญเสียน้ำไปหนึ่งเปอร์เซ็นต์ เราก็จะตาย แต่เราสามารถเปลี่ยนพฤติกรรม เพื่อที่จะหลีกเลี่ยงสิ่งนั้นได้ แต่พืชทำไม่ได้ พวกมันติดอยู่กับดิน และพวกมันก็มีส่วนประกอบเป็นน้ำ มากกว่าพวกเรามาแต่แรก คือประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ และพวกมันยังเสียน้ำได้มากกว่าพวกเรา เช่น 10 ถึงประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ แต่ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น
Most of them will either try to resist or avoid water loss. So extreme examples of resistors can be found in succulents. They tend to be small, very attractive, but they hold onto their water at such great cost that they grow extremely slowly. Examples of avoidance of water loss are found in trees and shrubs. They send down very deep roots, mine subterranean water supplies and just keep flushing it through them at all times, keeping themselves hydrated.
พวกมันส่วนใหญ่จะพยายามทน หรือหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำ ฉะนั้น ตัวอย่างที่สุดโต่งของพืชคืนชีพ สามารถพบได้ในพืชอิ่มน้ำ พวกมันมักมีขนาดเล็ก ดูน่าสนใจมาก แต่การที่พวกมันเก็บน้ำเอาไว้ ต้องแลกมาด้วยความจริงที่ว่า พวกมันเติบโตช้ามาก ตัวอย่างของการหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำ ถูกพบในไม้ต้นและไม้พุ่ม พวกมันหยั่งรากลงไปลึกมาก เพื่อหยั่งหาแหล่งน้ำใต้ดิน และดึงน้ำขึ้นมาตลอดเวลา ทำให้พวกมันชุ่มน้ำ
The one on the right is called a baobab. It's also called the upside-down tree, simply because the proportion of roots to shoots is so great that it looks like the tree has been planted upside down. And of course the roots are required for hydration of that plant.
ต้นที่อยู่ทางขวามือนี้เรียกว่า โบลบา มันยังถูกเรียกอีกชื่อว่า ต้นไม้ตีลังกา เพราะว่าสัดส่วนจากรากไปถึงยอด มีความยาวมาก มันดูเหมือนต้นไม้ที่ถูกปลูกตีลังกา และแน่นอนรากจำเป็น สำหรับการหาน้ำให้กับพืช
And probably the most common strategy of avoidance is found in annuals. Annuals make up the bulk of our plant food supplies. Up the west coast of my country, for much of the year you don't see much vegetation growth. But come the spring rains, you get this: flowering of the desert.
และบางที กลยุทธ์หลีกเลี่ยง พบได้มากที่สุดในพืชล้มลุก พืชล้มลุกเป็นพืชกลุ่มใหญ่ ที่เราใช้เป็นแหล่งอาหาร ทางด้านตะวันตกของประเทศฉัน เกือบตลอดทั้งปี เราแทบจะไม่เห็นพืชเติบโต แต่เมื่อฝนตกในฤดูใบไม้ผลิ คุณจะได้สิ่งนี้ ดอกไม้บานในทะเลทราย
The strategy in annuals, is to grow only in the rainy season. At the end of that season they produce a seed, which is dry, eight to 10 percent water, but very much alive. And anything that is that dry and still alive, we call desiccation-tolerant.
กลยุทธ์ของพืชล้มลุกก็คือ เติบโตแค่เฉพาะในฤดูฝน ในช่วงปลายฤดู พวกมันผลิตเมล็ด ในที่แห้งและมีน้ำเพียง 8 ถึง 10เปอร์เซ็นต์ แต่มันมีชีวิตชีวามาก และอะไรก็ตามในที่แล้งแต่มีชีวิตชีวา เราเรียกว่า มีความทนต่อความแห้งแล้ง
In the desiccated state, what seeds can do is lie in extremes of environment for prolonged periods of time. The next time the rainy season comes, they germinate and grow, and the whole cycle just starts again.
ในสภาวะที่แห้งแล้ง สิ่งที่เมล็ดทำได้คือ อยู่ในสิ่งแวดล้อมที่สุดโต่ง เป็นเวลานาน เมื่อฤดูฝนครั้งต่อไปมาถึง พวกมันก็จะงอกและเติบโต และวัฎจักรทั้งหมดก็เริ่มต้นอีกครั้ง
It's widely believed that the evolution of desiccation-tolerant seeds allowed the colonization and the radiation of flowering plants, or angiosperms, onto land.
เราเชื่อกันอย่างโดยทั่วไปว่า วิวัฒนาการของเมล็ดที่ทนต่อความแห้งแล้ง ทำให้เกิดการครองพื้นที่และการขยายวงกว้าง ของพืชดอก และพืชพวกแองกิโอสเปอร์ม บนผืนดิน
But back to annuals as our major form of food supplies. Wheat, rice and maize form 95 percent of our plant food supplies. And it's been a great strategy because in a short space of time you can produce a lot of seed. Seeds are energy-rich so there's a lot of food calories, you can store it in times of plenty for times of famine, but there's a downside. The vegetative tissues, the roots and leaves of annuals, do not have much by way of inherent resistance, avoidance or tolerance characteristics. They just don't need them. They grow in the rainy season and they've got a seed to help them survive the rest of the year.
แต่กลับมายังพืชล้มลุก ที่เป็นแหล่งอาหารหลักของเรา ธัญพืช ข้าว ข้าวโพด คิดเป็น 95 เปอร์เซ็นต์ ของแหล่งอาหาร และมันก็เป็นแผนการที่ยิ่งใหญ่ เพราะเพียงในเวลาไม่นาน คุณสามารถผลิตเมล็ดได้มากมาย เมล็ดมีพลังงานมากมาย ฉะนั้นมันจึงเป็นอาหารที่มีแคลอรี่มาก คุณสามารถเก็บเอาไว้ยามที่มีมาก เพื่อเอาไว้ใช้ยามขาดแคลน แต่มันก็มีข้อเสีย เนื้อเยื่อพืช อย่างรากและใบของพืชล้มลุก ไม่ได้รับการตกทอด ลักษณะการทนทาน การต้าน หรือการหลีกเลี่ยงต่อความแห้ง พวกมันไม่ต้องการสิ่งเหล่านี้ พวกมันเติบโตในฤดูฝน และพวกมันมีเมล็ดที่จะช่วยให้พวกมัน รอดชีวิตไปตลอดทั้งปี
And so despite concerted efforts in agriculture to make crops with improved properties of resistance, avoidance and tolerance -- particularly resistance and avoidance because we've had good models to understand how those work -- we still get images like this. Maize crop in Africa, two weeks without rain and it's dead.
และแม้ว่าจะมีความร่วมมือมากมาย ทางการเกษตร เพื่อสร้างพืชไร่ที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้น ในการต้าน การหลีกเลี่ยง หรือการทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการต้านและหลีกเลี่ยง เพราะพวกเรามีตัวอย่างที่ดี ที่จะใช้เพื่อทำความเข้าใจงานเหล่านี้ เรายังได้ภาพดังนี้ ไร่ข้าวโพดในแอฟริกา ไม่มีฝนเลยสองสัปดาห์ และพวกมันก็ตาย
There is a solution: resurrection plants. These plants can lose 95 percent of their cellular water, remain in a dry, dead-like state for months to years, and give them water, they green up and start growing again. Like seeds, these are desiccation-tolerant. Like seeds, these can withstand extremes of environmental conditions. And this is a really rare phenomenon. There are only 135 flowering plant species that can do this.
นี่คือการแก้ปัญหา พืชคืนชีพ พืชเหล่านี้สามารถเสียน้ำในเซลล์ ไป 95 เปอร์เซ็นต์ อยู่ในสภาวะที่แห้งเหมือนตาย เป็นเวลาหลายเดือนถึงหลายปี และเมื่อให้น้ำกับพวกมัน พวกมันก็จะเขียวขจีและเริ่มเติบโตอีกครั้ง เช่นเดียวกับเมล็ด พวกมันทนต่อตวามแห้งแล้ง เช่นเดียวกับเมล็ด พวกมันทนต่อสิ่งแวดล้อมที่สุดโต่งได้ และนี่ก็เป็นปรากฏการณ์ที่หาได้ยากยิ่ง มีพืชดอกเพียง 135 สายพันธุ์ ที่สามารถทำแบบนี้ได้
I'm going to show you a video of the resurrection process of these three species in that order. And at the bottom, there's a time axis so you can see how quickly it happens.
ฉันจะให้คุณชมภาพวีดีโอ ของกระบวนการคืนชีพ ของพืชสามสายพันธุ์นี้ ตามลำดับ ที่ทางด้านล่าง นี่คือแกนเวลา เพื่อคุณจะได้เห็นว่ามันเกิดขึ้นได้เร็วแค่ไหน
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
Pretty amazing, huh?
ค่อนข้างน่าทึ่งใช่ไหมคะ
So I've spent the last 21 years trying to understand how they do this. How do these plants dry without dying? And I work on a variety of different resurrection plants, shown here in the hydrated and dry states, for a number of reasons.
ฉันได้ใช้เวลาตลอด 21 ปีที่ผ่านมานี้ พยายามที่จะเข้าใจว่าพวกมันทำแบบนี้ได้อย่างไร พืชเหล่านี้แห้งแต่ไม่ตายได้อย่างไร และฉันทำงานกับพืชคืนชีพมากมาย ที่แสดงตรงนี้ในสภาพที่มีน้ำและแห้ง ด้วยเหตุผลหลายประการ
One of them is that each of these plants serves as a model for a crop that I'd like to make drought-tolerant.
เหตุผลหนึ่งก็คือ พืชเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวแทน ของพืชไร่ที่ฉันอยาก จะทำให้มันทนความแห้งแล้งได้
So on the extreme top left, for example, is a grass, it's called Eragrostis nindensis, it's got a close relative called Eragrostis tef -- a lot of you might know it as "teff" -- it's a staple food in Ethiopia, it's gluten-free, and it's something we would like to make drought-tolerant.
ฉะนั้น ยกตัวอย่างเช่น ทางด้านบนซ้ายคือหญ้า มันเรียกว่า อีราโกรทิส นินเดนซิส (Eragrostis nindensis) มันมีญาติใกล้ชิดที่ชื่อว่า อีราโกรสทิส เทฟ พวกคุณหลายคนอาจรู้จักมันในชื่อ "เทฟ" (teff) มันเป็นอาหารหลักในเอธิโอเปีย มันไม่มีกลูเตน และเป็นอะไรบางอย่าง ที่เราอยากจะทำให้มันทนต่อความแห้งแล้ง
The other reason for looking at a number of plants, is that, at least initially, I wanted to find out: do they do the same thing? Do they all use the same mechanisms to be able to lose all that water and not die?
อีกเหตุผลหนึ่งที่เราสนใจพืชพวกนี้ ก็เพราะว่า อย่างน้อย ฉันอยากจะค้นพบว่า มันมีอะไรเหมือนกันหรือเปล่า พวกมันใช้กระบวนการเดียวกัน เพื่อที่จะสูญเสียน้ำทั้งหมดนั้น และไม่ตายหรือเปล่า
So I undertook what we call a systems biology approach in order to get a comprehensive understanding of desiccation tolerance, in which we look at everything from the molecular to the whole plant, ecophysiological level.
ฉันนำสิ่งที่เราเรียกว่า วิธีการชีววิทยาระบบ (systems biology approach) เพื่อที่จะได้เข้าใจอย่างลึกซึ้ง เกี่ยวกับการทนต่อความแห้งแล้ง ซึ่งเราดูทุกอย่าง ตั้งแต่โมเลกุลจนถึงพืชทั้งต้น ระดับกายภาพเชิงนิเวศ
For example we look at things like changes in the plant anatomy as they dried out and their ultrastructure. We look at the transcriptome, which is just a term for a technology in which we look at the genes that are switched on or off, in response to drying. Most genes will code for proteins, so we look at the proteome. What are the proteins made in response to drying? Some proteins would code for enzymes which make metabolites, so we look at the metabolome.
ยกตัวอย่างเช่น เราสังเกต การเปลี่ยนแปลงในกายวิภาคของพืช เมื่อมันแห้ง และโครงสร้างใหญ่ของพวกมัน เราดูทรานสคริปโตม ซึ่งนั่นเป็นคำเฉพาะสำหรับเทคโนโลยี ที่ดูยีนต่าง ๆ ที่เปิดและปิด ในการตอบสนองต่อการแห้ง ยีนส่วนใหญ่จะให้รหัสโปรตีน เราจึงสังเกตโปรตีโอม ดูว่าโปรตีนทำอะไรที่เป็นการตอบสนอง ต่อการแห้ง บางโปรตีนอาจเป็นเอนไซม์ ซึ่งทำให้เกิดเมตาบอลิซึม ฉะนั้น เราจึงสังเกตเมตาบอลิโอม
Now, this is important because plants are stuck in the ground. They use what I call a highly tuned chemical arsenal to protect themselves from all the stresses of their environment. So it's important that we look at the chemical changes involved in drying.
ทีนี้ มันสำคัญเพราะว่าพืชติดอยู่กับพื้นดิน พวกมันใช้สิ่งที่ฉันเรียกว่า คลังแสงอาวุธ ทางเคมีที่ถูกควบคุมอย่างละเอียด เพื่อปกป้องพวกมันเอง จากความเครียดจากสิ่งแวดล้อมทุกอย่าง ฉะนั้น มันเป็นสิ่งสำคัญที่เราจะค้นหา ที่ระดับการเปลี่ยนแปลงของสารเคมี ที่เกี่ยวข้องกับการแห้ง
And at the last study that we do at the molecular level, we look at the lipidome -- the lipid changes in response to drying. And that's also important because all biological membranes are made of lipids. They're held as membranes because they're in water. Take away the water, those membranes fall apart. Lipids also act as signals to turn on genes.
และในการศึกษาสุดท้าย ที่เราทำที่ระดับโมเลกุล เราสังเกต ลิปิโดม ซึ่งคือการเปลี่ยนแปลงของลิปิด เพื่อตอบสนองต่อการแห้ง และนั่นมันก็สำคัญมาก เพราะว่าเยื่อหุ้มทางชีวภาพทั้งหมด ทำมาจากลิปิด พวกมันยึดอยู่ด้วยกันเป็นเยื่อหุ้ม เพราะพวกมันอยู่ในน้ำ เมื่อนำน้ำออกไป เยื่อหุ้มเหล่านี้ก็จะสลาย ลิปิดยังทำหน้าที่เป็นสัญญาณ เพื่อเปิดการทำงานของยีน
Then we use physiological and biochemical studies to try and understand the function of the putative protectants that we've actually discovered in our other studies. And then use all of that to try and understand how the plant copes with its natural environment.
จากนั้น พวกเราใช้การศึกษา ทางกายภาพและทางชีวเคมี เพื่อพยายามจะเข้าใจ หน้าที่ของสารป้องกันตามข้อสันนิษฐาน ที่เราได้ค้นพบในอีกการศึกษาหนึ่ง และจากนั้น เราใช้ทุกสิ่งทุกอย่างนี้ เพื่อทำความเข้าใจ ว่าพืชปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ ของมันได้อย่างไร
I've always had the philosophy that I needed a comprehensive understanding of the mechanisms of desiccation tolerance in order to make a meaningful suggestion for a biotic application.
ฉันมีปรัชญาการทำงานว่า ฉันต้องการที่จะเข้าใจอย่างลึกซึ้ง ถึงกลไกของการทนต่อความแห้งแล้ง เพื่อที่จะให้คำปรึกษาที่มีความหมาย กับการปฏิบัติทางชีวภาพ
I'm sure some of you are thinking, "By biotic application, does she mean she's going to make genetically modified crops?" And the answer to that question is: depends on your definition of genetic modification.
ฉันมั่นใจว่าพวกคุณบางคนคงคิดว่า "การปฏิบัติทางชีวภาพ นี่เธอหมายถึงพืชไร่ที่ดัดแปลงพันธุกรรม หรือเปล่าน่ะ" และคำตอบก็คือ มันขึ้นอยู่กับนิยามของคำว่า การดัดแปลงพันธุกรรม
All of the crops that we eat today, wheat, rice and maize, are highly genetically modified from their ancestors, but we don't consider them GM because they're being produced by conventional breeding. If you mean, am I going to put resurrection plant genes into crops, your answer is yes.
พืชไร่ทุกชนิดที่เรากินอยู่ทุกวันนี้ ไม่ว่าจะเป็น ธัญพืช หญ้า หรือข้าวโพด ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมอย่างมาก จากบรรพบุรุษของพวกมัน แต่เราไม่คิดว่าพวกมันเป็น จีเอ็ม เพราะพวกมันถูกผลิตขึ้น โดยการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิม ถ้าคุณหมายถึงว่า ฉันกำลังจะ นำยีนของพืชคืนชีพเข้าไปในพืชไร่ คำตอบก็คือ ถูกต้อง
In the essence of time, we have tried that approach. More appropriately, some of my collaborators at UCT, Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen, have spearheaded that approach and I'm going to show you some data soon.
พอถึงช่วงหนึ่ง เราก็เหนื่อยหน่ายกับวิธีการนี้ มีวิธีการที่เหมาะสมกว่า เพื่อนร่วมงานของฉันที่ ยูซีที เจนิเฟอร์ ทอมสัน และ ซูเฮล ราฟูดีน เป็นผู้นำในวิธีการนั้น และฉันจะให้คุณได้ชมผลการทดลองในอีกสักครู่
But we're about to embark upon an extremely ambitious approach, in which we aim to turn on whole suites of genes that are already present in every crop. They're just never turned on under extreme drought conditions. I leave it up to you to decide whether those should be called GM or not.
แต่เรากำลังจะใช้วิธีการ ที่ตั้งความหวังเอาไว้สูงมาก ซึ่งเรามุ่งที่จะเปิดการทำงานของกลุ่มยีน ที่มีอยู่แล้วในพืชไร่ทุกชนิด พวกมันไม่เคยถูกเปิดการทำงาน ภายใต้สภาวะที่แห้งแล้งเลย ฉันจะทิ้งเอาไว้ให้คุณคิดต่อ ว่าแบบนี้ควรเรียกว่า จีเอ็ม หรือเปล่า
I'm going to now just give you some of the data from that first approach. And in order to do that I have to explain a little bit about how genes work.
ฉันกำลังที่จะให้คุณชมผลการทดลอง จากวิธีการแรก และเพื่อที่จะทำอย่างนั้น ฉันจะต้องอธิบายอะไรนิดหน่อย ว่ายีนทำงานอย่างไร
So you probably all know that genes are made of double-stranded DNA. It's wound very tightly into chromosomes that are present in every cell of your body or in a plant's body. If you unwind that DNA, you get genes. And each gene has a promoter, which is just an on-off switch, the gene coding region, and then a terminator, which indicates that this is the end of this gene, the next gene will start.
ฉันคิดว่าคุณทุกคนรู้ว่า ยีนประกอบด้วยดีเอ็นเอสองสาย มันอาจพันกันอย่างแน่นเป็นโครโมโซม ที่ปรากฏอยู่ในทุกเซลล์ ในร่างกายของคุณ หรือในพืช ถ้าคุณคลายเกลียวดีเอ็นแล้ว คุณจะพบยีน และแต่ละยีนก็จะมีโปรโมเตอร์ ซึ่งทำจะหน้าที่เปิดหรือปิด บริเวณที่เป็นยีนให้รหัส และจากนั้นก็มีเทอร์มิเนเตอร์ ซึ่งบ่งบอกว่า นี่เป็นจุดสิ้นสุดของยีน ยีนใหม่จะเริ่มขึ้น
Now, promoters are not simple on-off switches. They normally require a lot of fine-tuning, lots of things to be present and correct before that gene is switched on. So what's typically done in biotech studies is that we use an inducible promoter, we know how to switch it on. We couple that to genes of interest and put that into a plant and see how the plant responds.
ทีนี้ โปรโมเตอร์ ไม่ได้เป็นแค่สวิตซ์เปิดปิดธรรมดา โดยทั่วไป มันต้องการ การปรับการควบคุมอย่างละเอียด จะต้องมีอะไรหลายอย่างปรากฏอยู่อย่างถูกต้อง ก่อนที่ยีนจะเปิดการทำงานได้ ฉะนั้น สิ่งที่มักทำกันในการศึกษา ทางเทคโนโลยีชีวภาพ คือเราใช้โปรโมเตอร์ที่เหนี่ยวนำได้ ที่เรารู้ว่าจะเปิดการทำงานของมันอย่างไร เราประกบมันระหว่างยีนที่เราสนใจ และนำมันเข้าไปในพืช และดูว่าพืชตอบสนองอย่างไร
In the study that I'm going to talk to you about, my collaborators used a drought-induced promoter, which we discovered in a resurrection plant. The nice thing about this promoter is that we do nothing. The plant itself senses drought. And we've used it to drive antioxidant genes from resurrection plants. Why antioxidant genes? Well, all stresses, particularly drought stress, results in the formation of free radicals, or reactive oxygen species, which are highly damaging and can cause crop death. What antioxidants do is stop that damage.
ในการศึกษาที่ฉันกำลังจะเล่าให้คุณฟัง ผู้ร่วมงานของฉันใช้โปรโมเตอร์ ที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยความแล้ง ซึ่งเราค้นพบในพืชคืนชีพ สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับโปรโมเตอร์นี้ คือเราไม่ต้องทำอะไรเลย พืชจะรู้สึกถึงความแล้งได้เอง และเราเคยใช้มันเพื่อควบคุมยีนแอนติออกซิแดนซ์ จากพืชคืนชีพ ทำไมต้องเป็นยีนแอนติออกซิแดนซ์ด้วยหรือ ก็เพราะว่า ความเครียดทั้งหมด โดยเฉพาะความเครียดจากความแห้งแล้ง ส่งผลให้เกิดการสร้างอนุมูลอิสระ หรือรีแอคทีฟ ออกซิเจน สปีชีส์ ซึ่งเป็นพิษมากและสามารถทำให้พืชไร่ตายได้ สิ่งที่แอนติออกซิแดนซ์ทำคือการหยุดการทำลาย
So here's some data from a maize strain that's very popularly used in Africa. To the left of the arrow are plants without the genes, to the right -- plants with the antioxidant genes. After three weeks without watering, the ones with the genes do a hell of a lot better.
นี่คือผลการทดลองบางส่วนจากพันธุ์ข้าวโพด ที่นิยมปลูกกันในแอฟริกา ทางซ้ายของลูกศร คือพืชที่ไม่มียีนดังกล่าว และทางขวา คือพืชที่มียีนแอนติออกซิแดนซ์ ผ่านไปสามสัปดาห์โดยไม่มีน้ำ ต้นที่มียีนดูดีกว่ามากเลย
Now to the final approach. My research has shown that there's considerable similarity in the mechanisms of desiccation tolerance in seeds and resurrection plants. So I ask the question, are they using the same genes? Or slightly differently phrased, are resurrection plants using genes evolved in seed desiccation tolerance in their roots and leaves? Have they retasked these seed genes in roots and leaves of resurrection plants?
ทีนี้ วิธีการสุดท้าย งานวิจัยของฉันได้แสดงให้เห็นว่า มีความคล้ายคลึงกันอย่างมาก ระหว่างกลไกของการทนความแห้งแล้ง ในเมล็ดพืชและในพืชคืนชีพ ฉะนั้น ฉันตั้งคำถามว่า พวกมันใช้ยีนเดียวกันหรือเปล่า หรือใช้ยีนช่วงที่ต่างกันเล็กน้อย พืชคืนชีพใช้ยีนที่มีวิวัฒนาการ มาจากยีนทนความแห้งแล้งในเมล็ด กับรากและใบของมันหรือเปล่า พวกมันใช้งานยีนในเมล็ดเหล่านี้ ในรากและใบของพืชคืนชีพหรือเปล่า
And I answer that question, as a consequence of a lot of research from my group and recent collaborations from a group of Henk Hilhorst in the Netherlands, Mel Oliver in the United States and Julia Buitink in France. The answer is yes, that there is a core set of genes that are involved in both.
และฉันก็ได้คำตอบสำหรับปัญหานั้น จากการค้นคว้าวิจัยมากมายในกลุ่มวิจัยของฉัน และจากความร่วมมือเมื่อเร็ว ๆ นี้ จากกลุ่มของ เฮนค์ ฮิลฮอร์สท์ ในเนเธอแลนด์ เมล โอลิเวอร์ ในสหรัฐอเมริกา และ จูเลีย เบทิงค์ ในฝรั่งเศส คำตอบก็คือ ใช่แล้ว มีกลุ่มยีนหลักที่เกี่ยวข้องกับทั้งสองอย่าง
And I'm going to illustrate this very crudely for maize, where the chromosomes below the off switch represent all the genes that are required for desiccation tolerance. So as maize seeds dried out at the end of their period of development, they switch these genes on. Resurrection plants switch on the same genes when they dry out. All modern crops, therefore, have these genes in their roots and leaves, they just never switch them on. They only switch them on in seed tissues.
และฉันกำลังจะแสดงสิ่งนี้ให้เห็นอย่างคร่าว ๆ ในข้าวโพด ที่ซึ่งโครโมโซนข้างล่างที่ปิดการทำงานนั้น เป็นตัวแทนของยีนทั้งหมด ที่ต้องการสำหรับการทนต่อความแห้งแล้ง ฉะนั้น เมื่อเมล็ดข้าวโพดแห้งในช่วงสุดท้าย ของการพัฒนาของพวกมัน พวกมันเปิดการทำงานของยีนเหล่านี้ พืชคืนชีพเปิดยีนเดียวกัน เมื่อมันแห้ง อย่างไรก็ดี ตัวอย่างพืชไร่ทั้งหมด มียีนเหล่านี้ในรากและใบ แต่พวกมันไม่เคยเปิดยีนเหล่านี้เลย พวกมันเปิดยีนเหล่านี้แค่ในเนื้อเยื่อเมล็ด
So what we're trying to do right now is to understand the environmental and cellular signals that switch on these genes in resurrection plants, to mimic the process in crops.
ฉะนั้น สิ่งที่เราพยายามทำกันในตอนนี้ ก็คือพยายามเข้าใจสิ่งแวดล้อม และสัญญาณระดับเซลล์ ที่จะเปิดการทำงานของยีนเหล่านี้ ในพืชคืนชีพ เพื่อที่จะเลียนแบบกระบวนการในพืชไร่
And just a final thought. What we're trying to do very rapidly is to repeat what nature did in the evolution of resurrection plants some 10 to 40 million years ago.
และสิ่งสุดท้ายที่ฉันอยากฝากเอาไว้ สิ่งที่เรากำลังพยายามทำอยู่ให้เร็วที่สุดก็คือ ทำซ้ำในสิ่งที่ธรรมชาติได้ทำมาก่อน ในวิวัฒนาการของพืชคืนชีพ เมื่อ 10 ถึง 40 ล้านปีก่อน
My plants and I thank you for your attention.
พืชของฉัน และฉัน ขอขอบคุณที่ทุกท่านให้ความสนใจค่ะ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)