Vid 1900-talets början, den amerikanska kastanjen stod för en fjärdedel av lövträden i vissa delar av Appalachia. Det stora trädet var en viktig matkälla, producera nötter som var en stapelvara i kosten för vitsvanshjortar, vilda kalkoner, och björnar.

1904, en svampinfektion upptäcktes först på träd i New York City, av misstag infördes via importerade asiatiska kastanjer. Inkräktaren spred sig snabbt:1906 uppskattades det att 98 % av de amerikanska kastanjerna i New York City var drabbade av sjukdomen, som först bildar en kräfta under barken på ett träd och sedan bildar en ring som "gör om" trädet, dödar allt ovanför det.

Sjukan spred sig snabbt. Bara ett halvt sekel efter att det upptäcktes, sjukdomen hade nästan utrotat mogna amerikanska kastanjeträd från det nordamerikanska landskapet, infektera uppskattningsvis 4 miljarder träd och oåterkalleligt förändra appalachernas skogars ekosystem.

Nu, en $500, 000-anslag från National Institute of Food and Agriculture kommer att hjälpa docent Jason Holliday vid College of Natural Resources and Environments forskningsmetoder att utnyttja den genetiska mångfalden av kvarvarande träd som en del av bredare ansträngningar för att introducera sjukdomsresistenta amerikanska kastanjer i amerikanska skogar.

"Rötterna till den amerikanska kastanjen överlever fortfarande, " förklarade Holliday, en fakultetsmedlem vid institutionen för skogsresurser och miljövård och en filial till Fralin Life Sciences Institute. "Medan kastanjen inte längre uppfyller sin historiska roll i ekosystemet, det genetiska materialet består. Du kan fortfarande hitta dem i skogen, men de ser mer ut som en buske nu. Svampen lever ovan jord och påverkar inte rötterna, så många av träden består men når sällan mognad."

I årtionden, ansträngningar har pågått för att återföra en amerikansk kastanj som är motståndskraftig mot svamp till östliga skogar. Två parallella metoder inom trädförädling - traditionella metoder för hybridförädling och nyare transgena metoder som använder genteknikstrategier - närmar sig en framgångsrik utveckling av en odlingsresistent kultivar. När det väl är gjort, nästa utmaning är att införliva den genetiska mångfalden som träden som pre-blight hade utvecklat under århundraden för att säkerställa att amerikansk kastanj kan återta sin plats som ett nötproducerande träd i nordamerikanska skogsekosystem.

Det är här som Hollidays forskning kommer in. Hans team kommer att samla in och sekvensera genomen från de överlevande amerikanska kastanjerna för att förstå hur genomisk variation före bräken över arternas historiska intervall hjälpte dessa träd att anpassa sig till och frodas i specifika miljöer.

"Att arbeta med Dr Jared Westbrook, vetenskapschef vid American Chestnut Foundation, vi ska ut och plocka lövprover från kastanjstubbsgroddar över hela trädets historiska område, från Maine till Alabama" sa Holliday. "Vi kommer att sekvensera genomen från cirka 500 träd över det området för att förstå i vilken utsträckning genomiska skillnader är relaterade till miljövariationer."

Data från denna ansträngning kommer att göra det möjligt för forskare från American Chestnut Foundation att införliva adaptiv genetisk variation som utvecklats genom århundraden av naturligt urval som verkar på kastanjepopulationer i olika miljöer. Detta skulle säkerställa att den amerikanska kastanjens spetsresistenta linjer har kapacitet att överleva och föröka sig.

"Målet är att föröka ett gäng av de vilda kastanjerna och föra in deras genetik i ett fruktträdgårdssammanhang, ", förklarade Holliday. "De kommer sedan att odlas till mognad så att vi kan samla pollen från dem och använda de träden för att diversifiera de blight-resistenta linjerna som håller på att utvecklas. Slutmålet är att ha en population av träd som är bra för restaurering i Virginia, en annan befolkning som är bra för restaurering i New York eller Pennsylvania, och så vidare."

Det har gått ett århundrade sedan den amerikanska kastanjen har bidragit till en stor historia i nordamerikanska skogar, men den senaste revolutionen inom genomsekvensering har påskyndat ansträngningarna att återföra denna vilande art till sin roll i skogsekosystemen i Appalachia.