A principios del siglo XX, el castaño americano representó una cuarta parte de los árboles de madera dura en algunas partes de los Apalaches. El gran árbol era una fuente de alimento crucial, producir nueces que eran un alimento básico en la dieta del venado de cola blanca, pavos salvajes, y osos.

En 1904, una plaga de hongos se descubrió por primera vez en árboles en la ciudad de Nueva York, introducido accidentalmente a través de castaños asiáticos importados. El invasor se extendió rápidamente:en 1906 se estimó que el 98% de las castañas estadounidenses en la ciudad de Nueva York se vieron afectadas por la plaga. que primero forma un chancro debajo de la corteza de un árbol y luego forma un anillo que "ciñe" el árbol, matando todo lo que está por encima de él.

La plaga se extendió rápidamente. Solo medio siglo después de su descubrimiento, la plaga casi había erradicado los castaños americanos maduros del paisaje norteamericano, infectando aproximadamente 4 mil millones de árboles y alterando irrevocablemente los ecosistemas forestales de los Apalaches.

Ahora, a $ 500, 000 del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura ayudará al profesor asociado Jason Holliday de los métodos de investigación de la Facultad de Recursos Naturales y Medio Ambiente a utilizar la diversidad genética de los árboles restantes como parte de esfuerzos más amplios para introducir castañas americanas resistentes a enfermedades en los bosques de EE. UU.

"Las raíces del castaño americano aún sobreviven, "explicó Holliday, miembro de la facultad del Departamento de Recursos Forestales y Conservación del Medio Ambiente y afiliado del Instituto Fralin de Ciencias de la Vida. "Si bien el castaño ya no cumple su función histórica en el ecosistema, el material genético persiste. Todavía puedes encontrarlos en el bosque, pero ahora parecen más un arbusto. La plaga de hongos vive por encima del suelo y no afecta las raíces, muchos de los árboles persisten pero rara vez alcanzan la madurez ".

Por décadas, Se han realizado esfuerzos para devolver un castaño americano resistente al tizón a los bosques del este. Dos métodos paralelos en el mejoramiento de árboles, los métodos tradicionales de mejoramiento híbrido y los métodos transgénicos más nuevos que utilizan estrategias de ingeniería genética, se están acercando cada vez más al desarrollo exitoso de un cultivar resistente al tizón. Una vez que se logre, el próximo desafío es incorporar la diversidad genética que los árboles anteriores al tizón habían desarrollado durante siglos para garantizar que el castaño americano pueda recuperar su lugar como árbol productor de frutos secos en los ecosistemas forestales de América del Norte.

Aquí es donde entra en juego la investigación de Holliday. Su equipo reunirá y secuenciará los genomas de las castañas americanas supervivientes para comprender cómo la variación genómica previa al tizón en el rango histórico de la especie ayudó a estos árboles a adaptarse y prosperar en entornos específicos.

"Trabajando con el Dr. Jared Westbrook, director de ciencia de la American Chestnut Foundation, salimos y recolectamos muestras de hojas de brotes de tocones de castaño en todo el rango histórico del árbol, desde Maine hasta Alabama ", dijo Holliday." Estaremos secuenciando los genomas de aproximadamente 500 árboles en ese rango para comprender hasta qué punto las diferencias genómicas están relacionadas con la variación ambiental ".

Los datos de este esfuerzo permitirán a los científicos de la American Chestnut Foundation incorporar la variación genética adaptativa que se desarrolló a través de siglos de selección natural que opera en poblaciones de castaños en diversos entornos. Esto aseguraría que las líneas resistentes al tizón del castaño americano tengan la capacidad de sobrevivir y reproducirse.

"El objetivo es propagar un manojo de castañas silvestres y llevar su genética al contexto de un huerto, "Holliday explicó." Luego se cultivarán hasta la madurez para que podamos recolectar polen de ellos y usar esos árboles para diversificar las líneas resistentes al tizón que se están desarrollando. El objetivo final es tener una población de árboles que sea buena para la restauración en Virginia, una población diferente que sea buena para la restauración en Nueva York o Pensilvania, etcétera."

Ha pasado un siglo desde que el castaño americano ha sido un contribuyente de la historia en los bosques de América del Norte, pero la revolución reciente en la secuenciación del genoma ha acelerado los esfuerzos para devolver esta especie inactiva a su papel en los ecosistemas forestales de los Apalaches.