Na virada do século 20, o castanheiro americano representava um quarto das árvores de madeira dura em algumas partes dos Apalaches. A grande árvore era uma fonte de alimento crucial, produzindo nozes que eram um alimento básico na dieta de veados-de-cauda-branca, perus selvagens, e ursos.

Em 1904, uma praga fúngica foi descoberta pela primeira vez em árvores na cidade de Nova York, introduzida acidentalmente através de castanheiros asiáticos importados. O invasor se espalhou rapidamente:em 1906 estimava-se que 98% das castanhas americanas na cidade de Nova York foram afetadas pela praga, que primeiro forma um cancro sob a casca de uma árvore e, em seguida, forma um anel que "envolve" a árvore, matando tudo acima dele.

A praga se espalhou rapidamente. Apenas meio século depois de ter sido descoberto, a praga quase erradicou castanheiros americanos maduros da paisagem norte-americana, infectando cerca de 4 bilhões de árvores e alterando irrevogavelmente os ecossistemas da floresta dos Apalaches.

Agora, a $ 500, A concessão de 000 do Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura ajudará o professor associado Jason Holliday da Faculdade de Recursos Naturais e métodos de pesquisa do meio ambiente a utilizar a diversidade genética das árvores remanescentes como parte de esforços mais amplos para introduzir castanhas americanas resistentes a doenças nas florestas dos EUA.

“As raízes da castanha americana ainda sobrevivem, "explicou Holliday, membro do corpo docente do Departamento de Recursos Florestais e Conservação Ambiental e afiliado do Fralin Life Sciences Institute. “Embora a castanha já não cumpra o seu papel histórico no ecossistema, o material genético persiste. Você ainda pode encontrá-los na floresta, mas eles se parecem mais com um arbusto agora. A praga fúngica vive acima do solo e não afeta as raízes, muitas das árvores persistem, mas raramente atingem a maturidade. "

Por décadas, esforços estão em andamento para devolver uma castanha americana resistente à praga para as florestas do leste. Dois métodos paralelos de melhoramento de árvores - métodos tradicionais de reprodução híbrida e métodos transgênicos mais novos que utilizam estratégias de engenharia genética - estão cada vez mais próximos de desenvolver com sucesso um cultivar resistente à praga. Uma vez que isso seja feito, o próximo desafio é incorporar a diversidade genética que as árvores da pré-praga desenvolveram ao longo dos séculos para garantir que a castanha americana possa recuperar seu lugar como uma árvore produtora de nozes nos ecossistemas florestais da América do Norte.

É aqui que entra a pesquisa de Holliday. Sua equipe vai reunir e sequenciar os genomas das castanhas americanas sobreviventes para entender como a variação genômica pré-requeima em toda a extensão histórica das espécies ajudou essas árvores a se adaptarem e prosperarem em ambientes específicos.

"Trabalhando com o Dr. Jared Westbrook, diretor de ciência da American Chestnut Foundation, vamos sair e coletar amostras de folhas de brotos de toco de castanha em toda a extensão histórica da árvore, do Maine ao Alabama ", disse Holliday." Estaremos sequenciando os genomas de aproximadamente 500 árvores em toda essa extensão para entender até que ponto as diferenças genômicas estão relacionadas à variação ambiental. "

Os dados desse esforço permitirão aos cientistas da American Chestnut Foundation incorporar a variação genética adaptativa que se desenvolveu ao longo de séculos de seleção natural operando em populações de castanhas em diversos ambientes. Isso garantiria que as linhagens resistentes à ferrugem da castanha americana tivessem a capacidade de sobreviver e se reproduzir.

“O objetivo é propagar um punhado de castanhas selvagens e trazer sua genética para um contexto de pomar, "Holliday explicou." Eles então crescerão até a maturidade para que possamos coletar o pólen deles e usar essas árvores para diversificar as linhagens resistentes à praga que estão sendo desenvolvidas. O objetivo final é ter uma população de árvores que seja boa para restauração na Virgínia, uma população diferente que é boa para restauração em Nova York ou Pensilvânia, e assim por diante."

Já se passou um século desde que a castanha americana tem contribuído muito para as florestas da América do Norte, mas a recente revolução no sequenciamento do genoma acelerou os esforços para retornar essa espécie dormente ao seu papel nos ecossistemas florestais dos Apalaches.