Los árboles autóctonos se adaptan al clima y a las condiciones ambientales de su zona para sobrevivir. Los investigadores de la Facultad de Recursos Naturales y Medio Ambiente, en colaboración con la American Chestnut Foundation, confirmaron esto examinando el genoma de los castaños americanos muestreados en toda la cordillera de los Apalaches y agrupando las muestras según su región ambiental específica.
Por Lindsey Byars, Virginia Tech
La investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences , tiene el potencial de ayudar a la fundación a restaurar la población de castaños americanos y adaptar la cría al cambio climático.
«Para entender la adaptación local histórica al clima, secuenciamos los genomas de muchos brotes de tocones de castaño silvestre e identificamos relaciones entre el genoma en estos diferentes lugares y el medio ambiente de esos lugares», dijo Jason Holliday, profesor del Departamento de Recursos Forestales y Conservación Ambiental.
Lo que el equipo descubrió, como era de esperar, según Holliday, fue una gran adaptación genética a diferentes entornos en los castaños. A continuación, los miembros del equipo dividieron la región de los Apalaches en tres áreas en función de las adaptaciones similares de los árboles nativos : un grupo en el norte, otro en el centro y un tercero en el sur.
La plaga de hongos diezmó el castaño americano a principios del siglo XX, matando a miles de millones de árboles y alterando el ciclo de vida de la especie nativa de la región de los Apalaches. Debido a las infecciones crónicas por plagas de hongos, la especie no puede reproducirse, migrar ni evolucionar en respuesta al cambio climático.
La American Chestnut Foundation ha pasado los últimos 40 años creando una especie genéticamente modificada y resistente a la plaga, pero la diversidad adaptativa no ha sido un foco hasta ahora.
«El programa de crianza de la American Chestnut Foundation utilizó polen de una variedad de lugares de la zona, por lo que una pregunta es si han capturado la diversidad adaptativa que está presente en la zona silvestre del castaño americano de una manera que les permita desarrollar familias que sean adecuadas para lugares de plantación específicos», dijo Holliday.
Mediante el uso de software de aprendizaje profundo, los investigadores pudieron predecir los orígenes geográficos de una secuencia genómica particular al entrenar este modelo utilizando árboles con orígenes conocidos. Los resultados mostraron que la fundación estaba haciendo un buen trabajo al producir árboles con diversidad adaptativa, aunque se debe prestar atención a no perder esta diversidad mediante un mejoramiento adicional para lograr resistencia a la plaga.
En el futuro, esta información, además de proporcionar orientación para recolectar y conservar más de esta diversidad de las tres regiones establecidas por el estudio, puede ayudar a la fundación a restaurar familias específicas de castaños americanos resistentes a la plaga según las regiones en las que su genoma coincida mejor.
Alex Sandercock, autor principal de este artículo, fue estudiante de doctorado en el programa de genética, bioinformática y biología computacional durante el estudio y becario de posgrado del Instituto de Tecnología Crítica y Ciencias Aplicadas.
Jared Westbrook, coautor del artículo y director científico de la American Chestnut Foundation, dijo que el trabajo de Sandercock desarrolló objetivos factibles sobre cuántos castaños americanos deberían conservarse de cada una de las tres poblaciones regionales.
«Nos dimos cuenta de que la American Chestnut Foundation tiene más trabajo por hacer para conservar los árboles de la población más austral de Estados Unidos, que es especialmente importante de conservar porque es la más diversa genéticamente y es probable que sea la mejor adaptada a los climas más cálidos del futuro», dijo Westbrook.
Más información: Alexander M. Sandercock et al, Una estrategia guiada por el genoma para la resiliencia climática en poblaciones de restauración de castaños americanos, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2403505121
