Domestikation har haft en enorm indvirkning på planter, hvor mange moderne afgrøder er næsten ukendelige i forhold til deres oprindelige vilde slægtninge. Interessant nok er afgrødernes mikrobiomer også blevet kraftigt ændret af domestikationsprocessen (figur 1). Sammensætningen af mikrobiomet er vigtig. Nogle mikroorganismer forbedrer planters sundhed, mens andre forårsager sygdom, og derfor påvirker mængden af hver mikroorganisme den endelige sundhedstilstand for planten. Interessant nok tyder studier på, at mikrobiomet hos moderne afgrøder er mindre gavnligt end mikrobiomerne hos vilde planter. Moderne afgrøder dyrker færre gavnlige mikroorganismer og er mere modtagelige over for sygdomme. Vi formoder, at afgrødemikrobiomer kan forbedres for at gøre landbruget mere bæredygtigt, og naturen kan vejlede os i, hvordan vi kan opnå dette.
Figur 1: Domestikationens effekter på plantefysiologi og mikrobiomer. Overgangen fra teosinter (vilde majs) til moderne majslinjer har dramatisk ændret både overjordisk og underjordisk morfologi, idet majsen har udviklet sig fra en buskagtig flerårig plante til en smal, tæt enårig afgrøde. Tilsvarende viser vores arbejde, at rodmikrobiomet har gennemgået en lignende ændring, hvor rodmikrobiomet hos moderne majs konsekvent adskiller sig fra teosinter.
Vi formoder, at robuste afgrødemikrobiomer enten er blevet direkte fravalgt under domestikationsprocessen (til fordel for højere udbytter), eller passivt mistet som reaktion på tilførsel af vand og gødning, hvilket fjerner selektionspresset. Vi undersøger derfor mikrobiomerne hos vilde planter og domestikerede afgrøder for at forstå de grundlæggende regler, der styrer plante-mikrobiomer. Vi håber at forstå deres evolution og de vært-gener, der regulerer dem. Til sidst håber vi at kunne beskrive, hvordan afgrødemikrobiomer kan forbedres ved at krydse dem med vilde planter. Dette kan bidrage til at reducere landbrugets emissioner, da der kan anvendes mindre vand og gødning.
Figur 2: Teoretisk model for co-evolution af mikrobiomet under domestikation. Hos vilde planter har der været en co-evolution mellem værten og mikrobiomet i miljøet. Tidlige landrace-afgrøder, som de første mennesker dyrkede, modtog generelt mindre vand og næringsstoffer end moderne afgrøder og var tilpasset specifikke områder. Dette giver mulighed for, at genome-mikrobiome-interaktioner kunne co-evolvere. Moderne afgrøder modtager generelt overskydende vand og næringsstoffer, hvilket fører til mindre effektive interaktioner med mikroorganismer. Fremtidige afgrøder kan opdrættes til at interagere mere effektivt med mikroorganismer.
Der er i øjeblikket et Villum Young Investigator-projekt inden for dette område med titlen "Lessons from Nature: Untapping the full potential of crop root microbiomes". Der er ansat en PhD-studerende, og en anden vil blive ansat i 2026. Der er mulighed for studenterprojekter og praktikophold inden for dette område.
