WASHINGTON – Miljarden Amerikaanse kastanjebomen bedekten ooit het oosten van de Verenigde Staten. Ze rezen enorm in de hoogte en produceerden zoveel noten dat verkopers ze per treinwagon vervoerden. Elke kerst worden ze in gedachten gehouden door de kersttekst ‘kastanjes roosteren op een open vuur’.
Maar tegen de jaren vijftig was deze eerbiedwaardige boom functioneel uitgestorven, geruimd door een dodelijke schimmelziekte in de lucht en dodelijke wortelrot. Een nieuwe studie die donderdag in het tijdschrift Science werd gepubliceerd, biedt hoop voor de revitalisering ervan, waarbij wordt vastgesteld dat het genetisch testen van individuele bomen kan onthullen welke het meest waarschijnlijk ziektebestendig zijn en groot worden, waardoor de tijd wordt verkort om de volgende, robuustere generatie te planten.
Aanbevolen video’s
Een kleinere kloof tussen generaties betekent een sneller pad naar veel ziekteresistente bomen die opnieuw zullen kunnen concurreren om ruimte in de oostelijke bossen. De auteurs hopen dat dit de komende decennia kan gebeuren.
“Wat hier nieuw is, is de motor die we maken voor restauratie”, zegt Jared Westbrook, hoofdauteur en wetenschappelijk directeur van de American Chestnut Foundation, die de boom wil terugbrengen naar zijn oorspronkelijke verspreidingsgebied dat zich ooit uitstrekte van Maine tot Mississippi.
De Amerikaanse kastanje, ook wel de ‘sequoia van het Oosten’ genoemd, kan snel groeien en meer dan 30 meter hoog worden, enorme hoeveelheden voedzame kastanjes produceren en hout leveren dat geliefd is vanwege zijn rechte nerf en duurzaamheid.
Maar het had weinig verdediging tegen door het buitenland geïntroduceerde bacterievuur en wortelrot. Naast deze ziekten was er echter ook een ander type kastanje ontstaan. De Chinese kastanje was geïntroduceerd vanwege zijn waardevolle noten en kon ziekten weerstaan. Maar hij is niet zo groot of competitief in de Amerikaanse bossen, en hij heeft ook niet dezelfde cruciale rol gespeeld bij het ondersteunen van andere soorten.
De auteurs willen dus een boom met de kenmerken van de Amerikaanse kastanje en de ziekteresistentie van de Chinese kastanje.
Dat doel is niet nieuw; wetenschappers streven er al tientallen jaren naar en hebben enige vooruitgang geboekt.
Maar het was moeilijk omdat de wenselijke eigenschappen van de Amerikaanse kastanje verspreid zijn over meerdere plekken in zijn genoom, de DNA-reeks die de boom vertelt hoe hij zich moet ontwikkelen en functioneren.
“Het is een zeer complexe eigenschap, en in dat geval kun je niet zomaar op één ding selecteren, omdat je op gekoppelde dingen selecteert die negatief zijn”, zegt John Lovell, senior auteur en onderzoeker bij het HudsonAlpha Genome Sequencing Center.
Als je alleen op ziekteresistentie kweekt, worden de bomen korter en minder competitief.
Om dit aan te pakken, hebben de auteurs het genoom van meerdere soorten kastanjes gesequenced en de vele plaatsen gevonden die correleerden met de gewenste eigenschappen. Ze kunnen die informatie vervolgens gebruiken om bomen te kweken waarvan de kans groter is dat ze gewenste eigenschappen hebben, terwijl ze grote hoeveelheden Amerikaans kastanje-DNA behouden – ongeveer 70% tot 85%.
En door genetische tests kan het proces sneller verlopen, waardoor de beste nakomelingen worden onthuld, jaren voordat hun eigenschappen zouden worden aangetoond door natuurlijke groei en het tegenkomen van ziekten. Hoe kleiner de kloof tussen de generaties, hoe sneller de winsten accumuleren.
Steven Strauss, hoogleraar bosbiotechnologie aan de Oregon State University, die niet bij het onderzoek betrokken was, zei dat het artikel enkele veelbelovende genen identificeerde. Hij wil dat wetenschappers de genen zelf kunnen bewerken, een mogelijk sneller en preciezer pad naar een betere boom. In een begeleidend commentaarstuk in Science zegt hij dat regelgeving deze ideeën jarenlang kan laten vastlopen.
“Mensen willen biotechnologie gewoon niet overwegen omdat het zich aan de andere kant van deze sociale, juridische barrière bevindt”, en dat is kortzichtig, zei hij.
Voor mensen die de Amerikaanse kastanje nauwlettend hebben bestudeerd, roept het werk een bijna existentiële vraag op: in hoeverre kan de Amerikaanse kastanje worden veranderd en nog steeds een Amerikaanse kastanje zijn?
“De Amerikaanse kastanje heeft een unieke evolutionaire geschiedenis, hij heeft een specifieke plaats in het Noord-Amerikaanse ecosysteem”, zegt Donald Edward Davis, auteur van de Amerikaanse kastanje, een milieugeschiedenis. “Het hebben van die boom en geen andere bomen zou een soort gouden standaard zijn.”
Hij zei dat de boom een hoeksteensoort was, nuttig voor de mens en van vitaal belang voor grotere populaties eekhoorns, aardeekhoorns en zwarte beren – hybriden zijn misschien niet zo majestueus of effectief. Hij was blij dat de auteurs enkele overgebleven Amerikaanse kastanjes in hun voorstel hadden opgenomen, maar was voorstander van een aanpak die zwaarder op hen leunde.
“Niet dat de hybride aanpak op zichzelf slecht is, maar waarom zouden we niet proberen de wilde Amerikaanse bomen terug in het bos te krijgen, terug in het ecosysteem, en alle mogelijkheden daartoe uitputten voordat we overgaan op een aantal van deze andere methoden?” zei hij.
Lovells zei dat de heropleving van de soort de introductie van genetische diversiteit van buiten de traditionele pool van Amerikaanse kastanjebomen vereist. Het doel van de auteurs van het onderzoek is hoge, veerkrachtige bomen en ze zijn optimistisch.
“Ik denk dat als we alleen Amerikaanse kastanjebomen (boomgenen) selecteren, er een te kleine pool zal zijn en we een genetisch knelpunt zullen krijgen dat in de toekomst tot uitsterven zal leiden”, zegt Lovell.