Det är måndag morgon och Derek Lundberg har just cyklat en halvtimme längs Fyrisån till sitt labb på Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, precis utanför Uppsala.

– Min grupp var redan på plats och vi tittade på mikroorganismer som vi hade odlat före helgen av växtmaterial från korn. Vi blev speciellt intresserade av kolonier av gula och orangefärgade fläckar som är typiska för Sphingomonas, men vi måste också bekräfta genetiskt att det rör sig om de bakterierna, berättar han. 

Sphingomonas är en grupp av bakterier som finns i stora mängder i vår naturliga miljö, ofta på och inuti växter. De verkar trivas framförallt i löv, rötter och frön. Flera studier har visat att de kan skydda mot sjukdomsframkallande bakterier och bryta ned giftiga ämnen eller producera substanser som gynnar tillväxt.

"Även om vi inte hittar en bakterie som räddar jordbruket kommer våra genetiska studier att ge kunskap som kan hjälpa företagen att göra deras gödselmedel mer effektiva. Och om vi kan bidra till en helt ny produkt vore det en bonus."

Snabba resultat i hållbart jordbruk

Derek Lundberg hoppas kunna avslöja hemligheten med Sphingomonas. Han studerar åtskilliga nya varianter av bakteriesläktet för att kartlägga vilka delar av arvsmassan som får dem att kolonisera på växter och samverka med andra mikroorganismer. Först kommer han att studera samspelet med korn, som är ett av de viktigaste sädesslagen i Sverige. Längre fram tänker han undersöka hur bakterien kan främja tillväxten hos poppel, som har en nyckelroll för produktionen av fiber- och biomassa. Han kommer också att titta på samspelet med det obetydliga ogräset backtrav, Arabidopsis thaliana, som används av växtforskare eftersom det är så lätt att föröka och studera i laboratoriemiljö.

– När jag hittar bakteriestammar som kan stärka tillväxten av korn och poppel kommer jag att undersöka hur det fungerar både under verkliga förhållanden och i en simulerad miljö, där klimatförändringar har slagit igenom.

Våra nyttoväxter kommer framöver att utsättas för extrema väderförhållanden. De lär också drabbas av nya sjukdomar. Samtidigt ökar behovet av större skördar för att mätta en växande befolkning.

Människan har under årtusenden förbättrat sina grödor med växtförädling. Det är en väletablerad men långsam process. 

Derek Lundbergs forskning går ut på att skydda de sorter vi redan har. Hans studier av bakteriernas genetik och ekologi och deras samspel med sina värdväxter kommer att ge en förståelse av de mekanismer som kan användas för att skapa en ny generation av gödningsmedel för våra nyttoväxter.

– Det går mycket fortare än växtförädling, men vi vet inte än hur bakterierna kan hjälpa växter utan att själva orsaka sjukdom. Vi vet inte heller hur de trivs med grödor i varma och ljusa jordbruksfält, där de måste konkurrera med andra mikroorganismer och stå emot växternas eget immunförsvar.

Derek Lundberg hoppas också kunna bidra till utvecklingen av ekologiskt hållbara alternativ, som ger bättre avkastning med färre miljöskadliga kemikalier.

Tidigt intresse för bakterier

Derek Lundberg växte upp i North Carolina, USA, i en familj med skandinaviskt ursprung. I gymnasiet råkade han läsa en bok om ebolaviruset och kände att han ville läsa biologi. Liksom många kurskamrater på universitetet ville han bli läkare men fångades så småningom av växtforskning.

– Man ställs inte inför lika många etiska frågor om man dödar plantor, skojar han.

Redan som doktorand började han studera bakterier som lever på rötter.

– Det hade blivit billigare att sekvensera, och jag kunde använda metoden för att identifiera bakterierna.

Med tiden insåg han att bakterier och rötter kan ha ömsesidig nytta av varandra. Han funderade också över hur bakterierna lyckas signalera till sina värdväxter att de inte kommer att skada dem.

2014 kom han som postdoktor till Max Planck-institutet för utvecklingsbiologi i Tübingen, Tyskland. Där blev han mer och mer intresserad av att studera bakterier i löv. 

Derek Lundberg hade tidigare haft ett samarbete med SLU i Uppsala, och tackade ja när han 2021 fick erbjudandet att komma dit som Wallenberg Academy Fellow för att starta en egen grupp på institutionen för växtbiologi.

 – SLU är ett idealiskt ställe för min forskning eftersom jag får tillgång till både infrastruktur och expertis i världsklass.

I mars 2022 hade han installerat sig och började köpa utrustning för att under våren anställa två postdoktorer samt en doktorand. Under sommaren har han själv varit ute i naturen utanför Uppsala och samlat löv och rötter för att hitta de bakterier han vill undersöka.

– Jag vill arbeta med svenska och inte tyska eller andra bakterier. Målet är trots allt att undersöka hur bakterier kan hjälpa svenska sädesslag. Jag vill undersöka bakterier som jag vet kan trivas här. 

Text Carin Mannberg-Zackari
Foto Magnus Bergström