All'inizio del XX secolo, il castagno americano rappresentava un quarto degli alberi di latifoglie in alcune parti degli Appalachi. Il grande albero era una fonte di cibo cruciale, producendo noci che erano un alimento base nelle diete dei cervi dalla coda bianca, tacchini selvatici, e orsi.

Nel 1904, una malattia fungina è stata scoperta per la prima volta sugli alberi a New York City, introdotto accidentalmente tramite castagni asiatici importati. L'invasore si diffuse rapidamente:nel 1906 si stimava che il 98% delle castagne americane a New York City fosse stato colpito dalla peronospora, che prima forma un cancro sotto la corteccia di un albero e poi forma un anello che "cinge" l'albero, uccidendo tutto ciò che sta sopra.

La piaga si è diffusa rapidamente. Solo mezzo secolo dopo essere stato scoperto, la peronospora aveva quasi sradicato i castagni americani maturi dal paesaggio nordamericano, infettando circa 4 miliardi di alberi e alterando irrevocabilmente gli ecosistemi forestali degli Appalachi.

Ora, un $ 500, La sovvenzione di 000 dall'Istituto nazionale per l'alimentazione e l'agricoltura aiuterà il professore associato Jason Holliday del College of Natural Resources and Environment sui metodi di ricerca a utilizzare la diversità genetica degli alberi rimanenti come parte di sforzi più ampi per introdurre castagne americane resistenti alle malattie nelle foreste degli Stati Uniti.

"Le radici del castagno americano sopravvivono ancora, " ha spiegato Holliday, un membro di facoltà presso il Dipartimento di risorse forestali e conservazione ambientale e un affiliato del Fralin Life Sciences Institute. "Mentre il castagno non svolge più il suo ruolo storico nell'ecosistema, il materiale genetico persiste. Puoi ancora trovarli nella foresta, ma ora sembrano più un arbusto. La peronospora dei funghi vive fuori terra e non colpisce le radici, così tanti alberi persistono ma raramente raggiungono la maturità."

Per decenni, sono in corso sforzi per riportare un castagno americano resistente alla peronospora nelle foreste orientali. Due metodi paralleli nell'allevamento degli alberi - metodi tradizionali di allevamento ibrido e nuovi metodi transgenici che utilizzano strategie di ingegneria genetica - si stanno avvicinando sempre di più allo sviluppo di una cultivar resistente alla peronospora. Una volta che ciò è compiuto, la prossima sfida è incorporare la diversità genetica che gli alberi pre-peronospora avevano sviluppato nel corso dei secoli per garantire che il castagno americano possa recuperare il suo posto come albero produttore di noci negli ecosistemi forestali nordamericani.

È qui che entra in gioco la ricerca di Holliday. Il suo team raccoglierà e sequenzerà i genomi delle castagne americane sopravvissute per capire come la variazione genomica pre-peronospora nella gamma storica della specie abbia aiutato questi alberi ad adattarsi e prosperare in ambienti specifici.

"Lavorando con il dottor Jared Westbrook, direttore scientifico dell'American Chestnut Foundation, usciamo e raccogliamo campioni di foglie dai germogli di ceppo di castagno in tutta l'areale storico dell'albero, dal Maine all'Alabama", ha detto Holliday. "Sequenzieremo i genomi di circa 500 alberi in quell'intervallo per capire fino a che punto le differenze genomiche sono legate alla variazione ambientale".

I dati di questo sforzo consentiranno agli scienziati dell'American Chestnut Foundation di incorporare la variazione genetica adattiva che si è sviluppata attraverso secoli di selezione naturale operando su popolazioni di castagni in ambienti diversi. Ciò garantirebbe che le linee resistenti alla peronospora del castagno americano abbiano la capacità di sopravvivere e riprodursi.

"L'obiettivo è propagare un mazzo di castagne selvatiche e portare la loro genetica in un contesto di frutteto, "Holliday ha spiegato. "Saranno poi cresciuti fino alla maturità in modo da poter raccogliere il polline da loro e utilizzare quegli alberi per diversificare le linee resistenti alla ruggine che si stanno sviluppando. L'obiettivo finale è avere una popolazione di alberi buona per il restauro in Virginia, una popolazione diversa che è buona per il restauro a New York o in Pennsylvania, e così via."

È passato un secolo da quando il castagno americano ha contribuito in modo eccessivo alle foreste nordamericane, ma la recente rivoluzione nel sequenziamento del genoma ha accelerato gli sforzi per riportare questa specie dormiente al suo ruolo negli ecosistemi forestali degli Appalachi.