Pioner inden for forskning i plantemikrobiomer modtager Novonesis Biotechnology Prize 2025

Planter lever ikke i isolation. Ligesom vi mennesker er afhængige af tarmbakterier til vores fordøjelse og immunitet, har planter også hele samfund af gavnlige mikrober, der lever både på og inden i dem. Disse allierede, der er usynlige for det blotte øje, hjælper planterne med at bekæmpe patogener, modstå stress fra det omkringliggende miljø og vokse mere kraftigt.

Men hvordan fungerer disse mikrobielle samfund? Og kan vi udnytte deres styrke til at gøre landbruget mere bæredygtigt? Netop disse spørgsmål har været drivkraften bag professor Julia Vorholts banebrydende forskning, som nu indbringer hende Novonesis Biotechnology Prize 2025, der uddeles af Novo Nordisk Fonden.

“Det er en meget stor ære at modtage denne pris,” siger Vorholt, der er professor i mikrobiologi ved ETH Zurich. “Denne anerkendelse er meget overvældende, og den understreger vigtigheden af at forstå mikrobielle samfund og deres rolle i plantesundhed,” tilføjer hun. 

Afkodning af plantemikrobiomernes skjulte verden
Historisk set har den plantemikrobiologiske forskning været fokuseret på de mikrober, som forårsager plantesygdom. Men Julia Vorholt havde et andet perspektiv på det. I stedet for at koncentrere sig om plantesygdomme kiggede hun på de mikrober, der naturligt lever i blade, kendt som phyllosfæren. Hendes forskning afslørede, at tilstedeværelsen af disse små organismer ikke er tilfældig, men at de er en del af strukturerede og funktionelle samfund, der udgør selvstændige økosystemer.

Nogle af mikroberne beskytter mod plantesygdomme, mens andre hjælper planterne med at optage næringsstoffer eller med at overleve under barske vækstbetingelser. Til gengæld drager de mikrober, som lever sammen med planter, fordel af deres vært ved at få adgang til bundet kulstof og ved at formere sig støt og kolonisere nye blade, efterhånden som planten vokser.

“Disse mikrobielle samfund følger formationsregler,” siger Vorholt. “Ved at forstå, hvordan de etablerer sig, og hvordan mikroberne interagerer i et samfund, kan vi finde naturlige og bæredygtige måder at forbedre plantesundheden på.”

Udgangspunktet for Vorholts tilgang var at isolere og identificere individuelle bakterier (i alt flere hundrede forskellige arter fra blade), hvilket til sidst gjorde det muligt for hende og hendes team at konstruere afgrænsede mikrobielle samfund, der koloniserer planter under kontrollerede forhold i laboratoriet. Ved at studere dem både hver for sig og i et væld af kombinationer afdækkede teamet interaktioner, der fremmer planternes modstandsdygtighed og vækst.

“Da jeg for mere end 20 år siden begyndte at studere plantemikrobiomer, var det meste af forskningen rettet mod patogener, som skader planter, eller mutualister, såsom rhizobiale bakterier og mykorrhizasvampe, som hjælper planter med at optage næringsstoffer,” forklarer Vorholt. “Jeg ønskede derimod at udforske de mange andre mikrober, der lever på planter, som blev anset for at være neutrale eller ligegyldige.”

På det tidspunkt var ideen om, at hele komplekse mikrobielle samfund kunne påvirke plantesundheden, ikke bredt accepteret. Men efterhånden som forskningen i det menneskelige mikrobiom udviklede sig, begyndte forskerne at se mange ligheder med planter, og interessen for dette felt voksede. 

Fra forståelse til praktisk anvendelse
Julia Vorholts forskning har potentiale til at revolutionere landbruget. Ved at studere, hvordan bittesmå mikrober interagerer med planter, kan forskerne udvikle bioløsninger – naturlige måder at hjælpe afgrøder til mere effektivt at modstå patogener eller vokse bedre og reducere behovet for kemiske pesticider og gødning.

Professor Detlef Weigel, formand for Novonesis Biotechnology Prize Committee, forklarer: “Hendes arbejde har ændret vores forestillinger om plantesundhed. De utallige mængder mikrober på planter er ikke kun passagerer – de kan aktivt beskytte afgrøder mod sygdomme og hjælpe dem med at trives. Ved at finde ud af, hvordan disse små organismer arbejder sammen, baner professor Vorholt vejen for nye landbrugsmetoder, der er mindre afhængige af kemikalier og mere naturlige, og det kan gøre landbruget både mere bæredygtigt og mere produktivt.”

Mads Krogsgaard Thomsen, CEO i Novo Nordisk Fonden, tilføjer: “Julia Vorholts opdagelser er banebrydende. Hun har vist, at mikrober spiller en grundlæggende rolle i planters overlevelse. Hendes evne til at destillere kompleks videnskab ned til dens mekanistiske grundlag kan føre til transformerende innovationer inden for landbruget, der hjælper afgrøder med at vokse sig sundere og modstå klimaudfordringer, og reducerer samtidigt negative miljøpåvirkninger.”

Vorholt opsummerer sin vision: “Hvis vi kan forudsige, hvordan komplekse plantemikrobiomer forsamles og fungerer, kan vi udvikle strategier, der forbedrer afgrødernes modstandsdygtighed og produktivitet på en naturlig måde.” 

At lukke op for mikrobiomets kraft
Julia Vorholts forskning har allerede givet lovende resultater ved at gøre en modelplante mere modstandsdygtig over for sygdomme, og denne viden kan nu bruges til at designe naturlige behandlinger, der understøtter afgrødernes sundhed og produktivitet.

“I starten afviste mange eksperter ideen om, at kommensale mikrober havde nogen reel indvirkning på plantesundheden,” husker hun. “Men vores og andres forskning har siden vist, at planter er meget afstemt med disse mikrober. De genkender selv harmløse bakterier og modulerer deres immunrespons i overensstemmelse hermed, og det justerer deres mikrobiomer på måder, der påvirker den generelle plantesundhed.”

Hendes team har også opdaget, at planter bruger specifikke molekylære komponenter til at opretholde et afbalanceret mikrobiom – parallelt med hvordan forstyrrelser i immunitet kan føre til dysbiose i det menneskelige mikrobiom.

“På trods af de åbenlyse forskelle mellem planter og mennesker, ser vi slående ligheder i, hvordan de respektive værter styrer deres mikrobielle samfund,” tilføjer Vorholt.

Der venter mange flere opdagelser
Julia Vorholts forskning har været med til at ændre den måde, forskerne tænker omkring plantesundhed, og har positioneret mikrobiomer som grundlæggende komponenter i planters trivsel.

“Vi er kun lige begyndt at afdække det fulde potentiale af mikrober i landbruget,” siger hun. “Vores mål er at fremme den grundlæggende forståelse af, hvordan mikrobielle samfund opbygges, og at hjælpe med at omsætte denne viden til strategier, der beskytter de gavnlige mikrober. Ved at undersøge disse mikrobielle samfund og deres interaktioner håber vi, at vi kan bidrage til at fremme målrettede strategier til at beskytte afgrøder og forbedre fødevaresikkerheden.”

Ved at studere plantemikrobiomer har Vorholts team vist, at sammensætningen af mikrobielle samfund følger forudsigelige mønstre. Men endnu vigtigere, så kunne teamet forudsige resultaterne af interaktioner udelukkende baseret på individuelle mikrobers egenskaber – et vigtigt skridt i retning af at udvikle bioteknologiske løsninger, herunder skræddersyede, mikrobielle behandlinger, der undertrykker de skadelige mikrober på en naturlig måde.

Tildelingen af Novonesis Biotechnology Prize 2025 anerkender ikke kun Vorholts arbejde, men fremhæver også dets potentiale til at transformere landbruget. Ved at benytte gavnlige mikrober i stedet for syntetiske kemikalier baner hendes forskning vejen for sundere afgrøder, højere udbytter og en mere bæredygtig fremtid for den globale fødevareproduktion.

Om Julia Vorholt

• 1997: PhD in Microbiology, University of Marburg; forskning ved Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, Marburg, Tyskland
• 1998: Postdoctoral Researcher, University of Washington, Seattle, USA
• 1999–2001: Group Leader, Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, Marburg, Tyskland
• 2001–2006: Independent Group Leader, CNRS (National Centre for Scientific Research), Toulouse, Frankrig
• 2006–aktuelt: Professor of Microbiology, ETH Zurich, Schweiz
• 2012: Elected Member, German National Academy of Sciences Leopoldina
• 2019: Elected Member, European Molecular Biology Organization (EMBO)
• 2020–aktuelt: Co-Director, National Centre of Competence in Research (NCCR) Microbiomes, Schweiz
• 2024: Feodor Lynen Medal
• 2024: Elected International Member, United States National Academy of Sciences

Om Novonesis Biotechnology Prize

Novonesis Biotechnology Prize tildeles som en anerkendelse af fremragende forskning eller teknologiske bidrag, der fremmer udviklingen af bioteknologisk videnskab til innovative løsninger. Prisen uddeles årligt af Novo Nordisk Fonden og har til formål at øge kendskabet til bioteknologisk grundforskning og anvendt forskning.

Prisen ledsages af 5 mio. kr., der omfatter:

• 4,5 mio. kr. til prismodtagerens forskning
• 0,5 mio. kr. til prismodtageren personligt

Derudover bevilger fonden 0,5 mio. kr. til afholdelse af et internationalt symposium inden for modtagerens forskningsfelt(er).