Ifølge fremskrivninger fra De Forenede Nationers Fødevare- og Landbrugsorganisation (FAO) er der behov for en stigning på ca. 70 % i den samlede fødevareproduktion for at kunne brødføde 10 milliarder mennesker. Intensivt landbrug ser ud til at være en forudsætning for at nå dette mål. De samme fremskrivninger viser imidlertid, at disse produktionssystemer med høj input vil blive udfordret af det verdensomspændende fald i vand, ikke-fornybare ressourcer og af økologiske begrænsninger, der skyldes årtiers intensivering af landbruget. Hovedudfordringen ligger i at opnå økonomisk gennemførlig bæredygtighed i landbruget uden at gå på kompromis med afgrødeudbyttet.

Mikrober er de primære motorer, der driver processerne for næringsstof- og energiomdannelse i miljøet, og planter har løbende udviklet egenskaber, der gør dem i stand til at udnytte mikrobielle produkter til deres egen vækst og reproduktive fordele. Jordbårne mikrober kan forbedre værtens egnethed ved at øge tilgængeligheden af næringsstoffer, bibringe patogenresistens og modstandsdygtighed over for abiotisk stress.

Talrige fremskridt i de senere år har uddybet vores forståelse af, hvordan planter og mikrober interagerer og reagerer på hinanden, når de studeres i simple binære forbindelser (en vært-en mikrobe). Imidlertid er planter, der dyrkes i naturlige miljøer, herunder landbruget, udsat for og interagerer med komplekse mikrobielle samlinger, kendt som mikrobiota. Disse komplekse mikrobielle netværk er af afgørende betydning for planternes tilstand og udbytte, men man kender ikke de betingelser, der styrer samlingen af mikrobiota og dens virkning på værten.

Genmodificering giver nye muligheder for at designe afgrøder med ønskede egenskaber, herunder dem der genkender og giver husly til gavnlige mikrober, der ville tillade planter at gro med mindre ressourcer. Det langsigtede mål er derfor at identificere plante- og bakteriegener, der er nøglen til gavnlige interaktioner.

Plante- og bakteriegenetik og molekylærbiologi er således hovedområderne for forskningen i Simona Radutoius gruppe. Disse undersøgelser omfatter innovative tilgange til planteteknik, store samlinger af ikke-patogene bakterier og analyser af store datasæt hentet fra eksperimentelle systemer med stigende kompleksitet.

Om Simona Radutoiu

Simona Radutoiu har en ph.d. i plantefysiologi fra The University of Agronomy, Bukarest, Rumænien. Hun startede sine ph.d.-studier med at studere sojabønnegener som giver et forbedret udbytte, men et 9-måneders stipendium ved University of Tennessee, USA, ændrede fokus for hendes studier mod genetik i modelbælgplanter og genetisk transformation for at forstå symbiose i rodknolde.

Simona fik i 2000 et postdoc-Marie Curie-stipendium til at studere nfr1-mutanten og for at klone genet bag mutationen som er ansvarligt for manglen af symbiose med nitrogenfikserende bakterier. Denne mutant blev identificeret i Jens Stougaards gruppe på Aarhus Universitet, som hun sluttede sig til i 2001. Simona etablerede sin egn forskningsgruppe i 2007 og blev i 2011 fastansat som lektor ved Institut for Molekylær Biologi og Genetik (MBG), Aarhus Universitet.

Forskningen udført under hendes postdoc-stipendieperiode førte til identifikation af den første plante LysM receptor kinase og karakteriseringen af det første og vigtigste trin i etableringen af symbiose mellem bælgplanter og nitrogenfikserende bakterier. Simona modtog i de følgende år bevillinger fra Statens Forskningsråd, der gjorde det muligt for hende at etablere sin egen forskergruppe, der fokuserede på at identificere de resterende medlemmer af LysM-receptorkinasefamilien i Lotus japonicus (japansk kællingetand) og karakterisere deres funktion.

Simonas gruppe har været partner i CARB, et centre of excellence ved MBG finansieret af Danmarks Grundforskningsfond (2007-2017), hvor hun har bidraget til forståelsen af, hvordan kulhydratsignaler produceret af mikrober genkendes af plante-LysM-receptorer. Dette førte til identifikation af den første exopolysaccharidreceptor samt karakterisering af andre LysM-receptorer, der genkender signaler produceret af symbiotiske bakterier, symbiotiske svampe eller patogene mikrober.

Derudover har Simona været partner i ENSA-programmet siden starten (2012-2028). ENSA betragtes som et af de mest visionære internationale forskningsprogrammer inden for plantevidenskab, der har til formål at udvikle nitrogenfikserende symbiose i ikke-bælgplanter såsom korn og kassava. ENSA-programmet ledes af Cambridge University og er finansieret af Bill and Melinda Gates Foundation og Bill and Melinda Gates Agricultural Innovation (Gates AgOne).

I 2010 modtog Simona en bevilling fra Danmarks Grundforskningsfond til at undersøge samspillet mellem planter og snyltere, ikke-patogene bakterier. Dette resulterede i lanceringen af et nyt forskningsfelt på instituttet, mikrobiota i planterødder, samt nye og frugtbare samarbejder med kolleger fra Max-Planck Instituttet i Köln, Tyskland. Disse undersøgelser gav det første syn på mikrobiotastrukturen i rødder af jorddyrkede Lotus japonicus-planter, som fastslog, at rodknoldesymbiose er afgørende for mikrobiotasamling, og at snyltere har en værtspræference.

De ressourcer og den ekspertise, som Simonas gruppe har opnået inden for dette nye felt af mikrobiota af planterødder, har styrket Sektionen for Plantemolekylærbiologi i at opnå finansiering til InRoot-programmet (2019-2025) med fokus på mikrobiel medieret modstandsdygtighed i afgrøder, finansieret af Novo Nordisk Fonden.

Simona modtog i 2016 Adam Kondorosi Young Investigator Award som en anerkendelse af hendes resultater på området. I 2019 blev hun valgt som medlem af Academia Europaea og i 2022 medlem af EMBO (the European Molecular Biology Organization).

Professor Simona Radutoiu - radutoiu@mbg.au.dk
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet