Aan het begin van de 20e eeuw, de Amerikaanse kastanje was goed voor een kwart van de hardhoutbomen in sommige delen van de Appalachen. De grote boom was een cruciale voedselbron, het produceren van noten die een nietje waren in de voeding van witstaartherten, wilde kalkoenen, en beren.

1904, een schimmelziekte werd voor het eerst ontdekt op bomen in New York City, per ongeluk geïntroduceerd via geïmporteerde Aziatische kastanjebomen. De indringer verspreidde zich snel:in 1906 werd geschat dat 98% van de Amerikaanse kastanjes in New York City door de plaag was getroffen, die eerst een kankergezwel vormt onder de schors van een boom en vervolgens een ring vormt die de boom "omgordt", alles erboven vermoorden.

De bacterievuur verspreidde zich snel. Slechts een halve eeuw nadat het werd ontdekt, de plaag had bijna alle volwassen Amerikaanse kastanjebomen uitgeroeid uit het Noord-Amerikaanse landschap, naar schatting 4 miljard bomen infecteren en de ecosystemen van de Appalachen onherroepelijk veranderen.

Nutsvoorzieningen, een $500, 000-subsidie ​​van het National Institute of Food and Agriculture zal universitair hoofddocent Jason Holliday van het College of Natural Resources and Environment onderzoeksmethoden helpen om de genetische diversiteit van de resterende bomen te gebruiken als onderdeel van bredere inspanningen om ziekteresistente Amerikaanse kastanjes in Amerikaanse bossen te introduceren.

"De wortels van de Amerikaanse kastanje overleven nog steeds, " legde Holliday uit, een faculteitslid in het Department of Forest Resources and Environmental Conservation en een filiaal van het Fralin Life Sciences Institute. "Terwijl de kastanje zijn historische rol in het ecosysteem niet meer vervult, het genetisch materiaal blijft bestaan. Je vindt ze nog steeds in het bos, maar ze lijken nu meer op een struik. De schimmelziekte leeft boven de grond en tast de wortels niet aan, zo veel van de bomen blijven bestaan, maar bereiken zelden volwassenheid."

Al decenia, Er zijn inspanningen geleverd om een ​​bacterievuurbestendige Amerikaanse kastanje terug te brengen naar de oostelijke bossen. Twee parallelle methoden in het veredelen van bomen - traditionele methoden voor hybride veredeling en nieuwere transgene methoden die gebruikmaken van genetische manipulatiestrategieën - komen steeds dichterbij de succesvolle ontwikkeling van een bacteriestam-resistente cultivar. Als dat eenmaal is gelukt, de volgende uitdaging is het integreren van de genetische diversiteit die de bomen vóór de bacterievuur in de loop der eeuwen hadden ontwikkeld om ervoor te zorgen dat de Amerikaanse kastanje zijn plaats als notenproducerende boom in Noord-Amerikaanse bosecosystemen kan terugwinnen.

Dit is waar Holliday's onderzoek van pas komt. Zijn team zal de genomen van de overlevende Amerikaanse kastanjes verzamelen en sequensen om te begrijpen hoe pre-plaag genomische variatie over het historische verspreidingsgebied van de soort deze bomen heeft geholpen zich aan te passen aan en te gedijen in specifieke omgevingen.

"In samenwerking met Dr. Jared Westbrook, directeur van de wetenschap bij de American Chestnut Foundation, we gaan erop uit en verzamelen bladmonsters van kastanjestronken in het hele historische verspreidingsgebied van de boom, van Maine tot Alabama", zei Holliday. "We zullen de genomen van ongeveer 500 bomen in dat bereik sequensen om te begrijpen in hoeverre genomische verschillen verband houden met variatie in de omgeving."

De gegevens van deze inspanning zullen wetenschappers van de American Chestnut Foundation in staat stellen om adaptieve genetische variatie op te nemen die zich heeft ontwikkeld door eeuwenlange natuurlijke selectie die op kastanjepopulaties in verschillende omgevingen werkt. Dit zou ervoor zorgen dat de bacterievuurbestendige lijnen van de Amerikaanse kastanje het vermogen hebben om te overleven en zich voort te planten.

"Het doel is om een ​​bos van de wilde kastanjes te vermeerderen en hun genetica in een boomgaardcontext te brengen, Holliday legde uit. "Ze zullen dan tot volwassenheid worden gekweekt, zodat we stuifmeel van hen kunnen verzamelen en die bomen kunnen gebruiken om de bacterievuurbestendige lijnen die worden ontwikkeld te diversifiëren. Het einddoel is om één populatie bomen te hebben die goed is voor herstel in Virginia, een andere populatie die goed is voor herstel in New York of Pennsylvania, enzovoort."

Het is een eeuw geleden dat de Amerikaanse kastanje een overmatige bijdrage heeft geleverd aan de Noord-Amerikaanse bossen, maar de recente revolutie in genoomsequencing heeft de inspanningen om deze slapende soort terug te brengen naar zijn rol in de bosecosystemen van Appalachia versneld.