Castagno americano

Il castagno americano ( Castanea dentata ) è un grande albero deciduo monoico della famiglia dei faggi originario del Nord America orientale. Il castagno americano era uno degli alberi forestali più importanti di tutto il suo areale ed era considerato il castagno più bello del mondo. Tuttavia, la specie è stata devastata dalla peronospora del castagno, una malattia fungina che proveniva da alberi di castagno introdotti dall'Asia orientale. Si stima che tra i 3 ei 4 miliardi di castagni americani siano stati distrutti nella prima metà del XX secolo dalla peronospora dopo la sua scoperta iniziale nel 1904. Pochissimi esemplari maturi dell'albero esistono nel suo areale storico, sebbene molti piccoli germogli del gli antichi alberi vivi rimangono. Ci sono centinaia di castagne americane di grandi dimensioni (da 2 a 5 piedi di diametro) al di fuori della sua area storica, alcune in aree in cui i ceppi meno virulenti del patogeno sono più comuni, come i 600-800 alberi di grandi dimensioni nel Michigan settentrionale. La specie è elencata come a rischio di estinzione negli Stati Uniti e in Canada. È stato scoperto che i castagni cinesi hanno la più alta resistenza / immunità alla peronospora, quindi attualmente ci sono programmi per far rivivere la popolazione del castagno americano incrociando il castagno cinese resistente alla ruggine con il castagno americano, in modo che la peronospora- geni resistenti del castagno cinese possono proteggere e riportare la popolazione di castagni americani al suo stato originale di specie dominante nelle foreste americane.

Indice

• 1 Descrizione
• 2 Peronospora
  • 2.1 Popolazione ridotta
• 3 Tentativi di rivitalizzazione
  • 3.1 Incrocio di castagne americane sopravvissute
  • 3.2 Backcrossing
  • 3.3 Castagno americano resistente alla peronospora transgenica
  • 3.4 Ipovirulenza
• 4 esemplari sopravvissuti
• 5 Usi
  • 5.1 Cibo e medicine
  • 5.2 Mobili e altri prodotti in legno
• 6 Vedi anche
• 7 riferimenti
• 8 link esterni

• 2.1 Riduci d popolazione

• 3.1 Incrocio di castagne americane sopravvissute
• 3.2 Incrociamento
• 3.3 Castagno americano resistente alla ruggine transgenica
• 3.4 Ipovirulenza

• 5.1 Cibo e medicine
• 5.2 Mobili e altri prodotti in legno

Descrizione

Castanea dentata è un albero di latifoglie decidue a crescita rapida, che storicamente raggiunge i 30 metri (98 piedi) di altezza e 3 metri (9,8 piedi) di diametro. Spaziava dal Maine e dall'Ontario meridionale al Mississippi, e dalla costa atlantica ai monti Appalachi e alla valle dell'Ohio. C. dentata era una volta uno degli alberi più comuni negli Stati Uniti nord-orientali. Nella sola Pennsylvania, si stima che abbia costituito il 25-30% di tutti i legni duri. L'enorme popolazione dell'albero era dovuta a una combinazione di rapida crescita e un grande raccolto annuale di semi rispetto alle querce che non producono in modo affidabile un numero considerevole di ghiande ogni anno. La produzione di noci inizia quando C. dentata ha 7–8 anni.

Esistono diverse specie di castagne simili, come la castagna dolce europea ( C. sativa ), la castagna cinese ( C. Mollissima ) e castagna giapponese ( C. crenata ). La specie americana si può distinguere per alcuni tratti morfologici, come la forma della foglia, la lunghezza del picciolo e la dimensione della noce. Ad esempio, ha denti di sega più grandi e più distanziati sui bordi delle sue foglie, come indicato dal nome scientifico dentata , latino per "dentato". Secondo uno studio del 1999 dell'American Society for Horticultural Science, il chinkapin di Ozark, che è tipicamente considerato una specie distinta ( C. ozarkensis ) o una sottospecie del chinkapin Allegheny ( C. pumila subsp. ozarkensis ) può essere ancestrale sia al castagno americano che al chinkapin di Allegheny. Un ibrido naturale di Castanea dentata e Castanea pumila è stato chiamato Castanea × neglecta .

Le foglie, che sono lunghe 14–20 cm (5,5–8 pollici) e larghe 7–10 cm (3–4 pollici), tendono anche a essere mediamente leggermente più corte e più larghe di quelle della castagna. La castagna cinese resistente alla ruggine è ora la specie di castagno più comunemente piantata negli Stati Uniti, mentre la castagna europea è la fonte di noci commerciali negli ultimi decenni. Può essere distinto dal castagno americano per le sue punte di ramoscello pelose che sono in contrasto con i ramoscelli senza pelo del castagno americano. I castagni appartengono alla famiglia del faggio insieme al faggio e alla quercia, ma non sono strettamente imparentati con l'ippocastano, che è nella famiglia delle Sapindaceae.

La castagna è monoica, producendo molti piccoli fiori maschili verde chiaro (quasi bianchi) che si trovano strettamente lungo amenti lunghi da 6 a 8 pollici. Le parti femminili si trovano vicino alla base degli amenti (vicino al ramoscello) e compaiono nella tarda primavera all'inizio dell'estate. Come tutti i membri della famiglia delle Fagaceae, il castagno americano è autoincompatibile e richiede due alberi per l'impollinazione, che possono essere qualsiasi membro del genere Castanea.

Il castagno americano è un prolifico portatore di noci, di solito con tre noci racchiuse in ciascuna bava verde e spinosa e rivestite di velluto marrone chiaro. Le noci si sviluppano durante la tarda estate, con le bave che si aprono e cadono a terra vicino al primo gelo autunnale.

Il castagno americano era un albero molto importante per la fauna selvatica, fornendo gran parte dell'albero autunnale per specie come cervo dalla coda bianca e tacchino selvatico e, in precedenza, il piccione viaggiatore. Gli orsi neri erano anche noti per mangiare le noci per ingrassare per l'inverno. Il castagno americano contiene anche più azoto, fosforo, potassio e magnesio nelle sue foglie rispetto ad altri alberi che condividono il suo habitat. Ciò significa che restituiscono più sostanze nutritive al suolo, favorendo la crescita di altre piante, animali e microrganismi.

Peronospora del castagno

Un tempo importante albero da legno di latifoglie, il castagno americano ne soffrì un catastrofico collasso della popolazione a causa della peronospora della castagna, una malattia causata da un fungo della corteccia asiatica ( Cryphonectria parasitica , precedentemente Endothia parasitica ). Questa malattia è stata introdotta accidentalmente nel Nord America su alberi di castagno asiatici importati. La ruggine del castagno fu notata per la prima volta sui castagni americani in quello che allora era il New York Zoological Park, ora noto come lo zoo del Bronx, nel distretto di The Bronx, New York City, nel 1904, dal capo guardia forestale Hermann Merkel. La Merkel ha stimato che nel 1906 la peronospora aveva infettato il 98 per cento dei castagni del borgo. Mentre la castagna cinese si è evoluta con la ruggine e ha sviluppato una forte resistenza, la castagna americana ha avuto poca resistenza. Il fungo della corteccia trasportato dall'aria si diffuse per 80 km all'anno e in pochi decenni cinse e uccise fino a tre miliardi di castagni americani. Il disboscamento durante i primi anni della peronospora potrebbe aver involontariamente distrutto alberi che avevano alti livelli di resistenza a questa malattia e quindi aggravato la calamità. Nuovi germogli spesso spuntano dalle radici quando lo stelo principale muore, quindi la specie non si è ancora estinta. Tuttavia, i germogli del moncone raramente raggiungono più di 6 m (20 piedi) di altezza prima che ritorni l'infezione da peronospora, che quindi è classificata come funzionalmente estinta poiché il Chestnut Blight uccide attivamente solo la porzione fuori terra del castagno americano, lasciando dietro di sé il sotto terra componenti come i sistemi di root. È stato registrato nel 1900 che la ruggine del castagno reinfettava comunemente qualsiasi nuovo fusto che cresceva dai ceppi del castagno americano e quindi manteneva un ciclo che avrebbe impedito al castagno americano di ristabilirsi. Nonostante la peronospora del castagno, alcuni alberi di castagno americani sono sopravvissuti a causa di una piccola resistenza naturale alla peronospora.

Prima che si verificasse la peronospora, un'epidemia di malattia dell'inchiostro colpì le castagne americane all'inizio del XIX secolo. Questo patogeno fungino, apparentemente introdotto dall'Europa, dove colpisce C. sativa , uccide le radici e i colletti dell'albero. Colpiva principalmente le castagne negli Stati Uniti sud-orientali e al momento in cui colpì la peronospora, la gamma di C. dentata potrebbe essere già stata ridotta.

Popolazione ridotta

Il numero totale di alberi di castagno nell'America settentrionale orientale è stato stimato in oltre tre miliardi e il 25% degli alberi nei monti Appalachi c'erano castagni americani. Il numero di grandi alberi sopravvissuti di diametro superiore a 60 cm (24 pollici) nel suo areale precedente è probabilmente inferiore a 100. Anche i castagni americani erano una parte comune della chioma della foresta nel Michigan sudorientale.

Anche se alberi di grandi dimensioni sono attualmente rari ad est del fiume Mississippi, esiste in sacche nell'ovest privo di peronospora, dove l'habitat era gradevole per la semina: i coloni portarono con sé i semi per il castagno americano nel XIX secolo. Enormi alberi di castagno piantati possono essere trovati a Sherwood, Oregon, poiché il clima mediterraneo della costa occidentale scoraggia il fungo, che fa affidamento sul clima estivo caldo e umido. Il castagno americano prospera anche nell'estremo nord di Revelstoke, British Columbia.

Al momento, si ritiene che la sopravvivenza di C. dentata per più di un decennio nella sua gamma nativa è quasi impossibile. Il fungo utilizza vari alberi di quercia come ospite e, sebbene la quercia stessa non sia influenzata, le castagne americane nelle vicinanze soccomberanno alla peronospora in circa un anno o più. Inoltre, le centinaia di ceppi di castagno e gli "sgabelli viventi" che punteggiano i boschi orientali potrebbero ancora contenere agenti patogeni attivi.

La ridotta popolazione di castagne americane ha avuto un impatto diretto su molte specie di insetti che facevano affidamento sulle specie arboree per sopravvivere. Delle circa 60 specie che si nutrono della castagna americana, 7 dipendono interamente dalla castagna americana come fonte di cibo. Alcune di queste specie, inclusa la falena americana del castagno, sono ora estinte.

Tentativi di rivitalizzazione

Diverse organizzazioni stanno tentando di allevare castagni resistenti alla ruggine. L'American Chestnut Cooperators Foundation alleva castagne americane sopravvissute, che hanno mostrato una certa resistenza nativa alla peronospora, e il Canadian Chestnut Council sta tentando di reintrodurre gli alberi in Canada, principalmente in Ontario. Una tecnica chiamata backcrossing viene utilizzata dalla American Chestnut Foundation nel tentativo di riportare la castagna americana al suo habitat originale. Su una nota più ampia, questa iniziativa globale mediata da Internet per coltivare castagne commestibili comporta la piantagione di massa di alberi di castagno geneticamente diversi per ripopolare i biomi temperati alla ricerca di un sistema alimentare più resiliente e sostenibile.

Incrociare le castagne americane sopravvissute

La American Chestnut Cooperators Foundation (ACCF) non utilizza incroci con specie asiatiche per la resistenza alla peronospora, ma incrocia le castagne americane selezionate per la resistenza nativa alla peronospora, strategia di allevamento descritta dall'ACCF come "incroci All-American". John Rush Elkins, un chimico ricercatore e professore emerito di chimica alla Concord University, e Gary Griffin, professore di patologia vegetale alla Virginia Tech, pensano che ci possano essere diverse caratteristiche che favoriscono la resistenza alla peronospora. Sia Elkins che Griffin hanno scritto molto sulla castagna americana. Credono che effettuando incroci tra castagne americane resistenti da molte località, continueranno a migliorare i livelli di resistenza alla ruggine per creare una castagna americana che possa competere nella foresta. Griffin, che da molti anni si occupa di restauro del castagno americano, ha sviluppato una scala per valutare i livelli di resistenza alla peronospora, che ha reso possibile effettuare selezioni scientifiche. Ha inoculato castagne di cinque anni con un ceppo letale standard del fungo batterico e ha misurato la crescita dei cancri. Le castagne senza resistenza alla peronospora producono cancri infossati a crescita rapida che sono profondi e uccidono i tessuti fino al legno. Le castagne resistenti producono i cancri a crescita lenta, gonfi e superficiali: il tessuto vivo può essere recuperato sotto questi cancri. Il livello di resistenza alla peronospora viene valutato mediante misurazioni periodiche dei cancri. Gli innesti di grandi sopravvissuti all'epidemia di peronospora sono stati valutati in seguito a vaccinazioni e sono stati effettuati incroci controllati tra castagni americani resistenti a partire dal 1980. I primi "incroci All-American" sono stati piantati nella piantagione di castagne americana Martin della Virginia Tech a Giles County, Virginia, ea Beckley, in West Virginia. Sono stati inoculati nel 1990 e valutati nel 1991 e nel 1992. Nove alberi hanno mostrato una resistenza pari a quella dei loro genitori, e quattro di questi avevano una resistenza paragonabile agli ibridi nello stesso test. Molte castagne ACCF hanno espresso una resistenza alla peronospora pari o superiore a quella di un originale sopravvissuto alla peronospora, ma finora solo una manciata ha dimostrato un controllo superiore e durevole della peronospora. Il tempo dirà se la progenie di queste migliori castagne mostrerà una durevole resistenza alla peronospora in diversi ambienti di stress.

Backcrossing

Il backcrossing come trattamento per la peronospora è stato proposto per la prima volta da Charles R. Burnham dell'Università del Minnesota negli anni '70. Burnham, professore emerito di agronomia e genetica vegetale considerato uno dei pionieri della genetica del mais, si rese conto che gli esperimenti condotti dall'USDA per incrociare castagne americane con castagne europee e asiatiche presumevano erroneamente che un gran numero di geni fosse responsabile di resistenza alla ruggine, mentre attualmente si ritiene che il numero di geni responsabili sia basso. L'USDA ha abbandonato il suo programma di ibridazione e ha distrutto le piantagioni locali intorno al 1960 dopo aver fallito nel produrre un ibrido resistente alla ruggine. Il riconoscimento di Burnham dell'errore dell'USDA lo portò a unirsi ad altri per creare la American Chestnut Foundation nel 1983, con l'unico scopo di allevare una castagna americana resistente alla ruggine. L'American Chestnut Foundation sta incrociando castagni cinesi resistenti alla peronospora in castagni americani, per recuperare le caratteristiche di crescita americane e il trucco genetico, e poi finalmente incrocia le generazioni di backcross avanzate per eliminare i geni per la suscettibilità alla peronospora. Il primo albero di castagno americano reincrociato, chiamato "Clapper", è sopravvissuto alla peronospora per 25 anni e gli innesti dell'albero sono stati utilizzati dalla American Chestnut Foundation dal 1983. Il capitolo della Pennsylvania dell'American Chestnut Foundation, che cerca di ripristinare il castagno americano nelle foreste degli stati dell'Atlantico centrale, ha piantato oltre 22.000 alberi.

Il Surface Mining Control and Reclamation Act del 1977 richiede che i proprietari di miniere di carbone abbandonate coprano almeno l'80% della loro terra con la vegetazione. Mentre molte aziende hanno piantato erbe invasive, altre hanno iniziato a finanziare la ricerca sull'impianto di alberi, perché possono essere più convenienti e produrre risultati migliori. Keith Gilland ha iniziato a piantare castagni americani in vecchie miniere nel 2008 come studente alla Miami University, e ad oggi ha piantato oltre 5.000 alberi. Nel 2005, un albero ibrido con geni per lo più americani è stato piantato sul prato della Casa Bianca. Un albero piantato nel 2005 nella biblioteca degli alberi fuori dall'edificio dell'USDA era ancora molto sano sette anni dopo; contiene il 98% di DNA di castagno americano e il 2% di DNA di castagna cinese. Questo albero contiene abbastanza DNA di castagno cinese che codifica per i geni della resistenza sistemica per resistere alla peronospora. Questo è essenziale per ripristinare i castagni americani nel nord-est. Anche la Northern Nut Growers Association (NNGA) è stata attiva nel perseguire ibridi vitali. Dal 1962 al 1990, Alfred Szego e altri membri della NNGA hanno sviluppato ibridi con varietà cinesi che hanno mostrato una resistenza limitata. Inizialmente il metodo di backcrossing avrebbe riprodotto un ibrido da un castagno americano e un castagno cinese, l'ibrido sarebbe poi allevato con un normale castagno americano, il successivo allevamento coinvolgerebbe un ibrido e un castagno americano o due ibridi, il che aumenterebbe il trucco genetico degli ibridi principalmente castagna americana, ma conservano ancora la resistenza alla ruggine della castagna cinese.

Castagna americana resistente alla ruggine transgenica

Ricercatori della State University of New York College of Environmental Science e La silvicoltura (SUNY ESF) ha sviluppato castagne americane transgeniche parzialmente resistenti alla ruggine che sono in grado di sopravvivere alle infezioni da Cryphonectria parasitica . Ciò è stato fatto inserendo un gene specifico del grano, l'ossalato ossidasi, nel genoma della castagna americana. L'enzima ossalato ossidasi è una difesa fungina estremamente comune nelle piante e si trova in fragole, banane, avena, orzo e altri cereali. L'ossalato ossidasi scompone l'acido ossalico che il fungo secerne nel cambio per abbassare il pH e successivamente uccidere i tessuti vegetali. Gli alberi di castagno che contengono questo gene di resistenza possono essere infettati dalla peronospora del castagno, ma l'albero non è cinto dal cancro risultante e guarisce intorno alla ferita. Ciò consente al fungo di compiere il suo normale ciclo di vita senza la morte dell'albero. Il gene della resistenza alla peronospora viene trasmesso alla prole dell'albero per fornire alle generazioni successive una parziale resistenza alla peronospora. Nel 2015, i ricercatori stanno lavorando per richiedere il permesso del governo per rendere questi alberi disponibili al pubblico nei prossimi cinque anni. Una petizione di deregolamentazione per la variante Darling 58 è stata presentata a gennaio 2020 con un periodo di commento pubblico che termina il 19 ottobre 2020. Questi alberi potrebbero essere i primi alberi forestali geneticamente modificati rilasciati in natura negli Stati Uniti.

A differenza di Castanea dentata , Castanea crenata mostra resistenza a Phytophthora cinnamomi , l'agente patogeno fungino che causa la malattia dell'inchiostro. Il meccanismo di resistenza di Castanea crenata a Phytophthora cinnamomi può derivare dalla sua espressione del gene Cast_Gnk2-like. La modifica transgenica di Castanea dentata con il gene simile a Cast_Gnk2 può fornire un meccanismo per lo sviluppo di alberi di Castanea dentata resistenti a Phytophthora cinnamomi . L'impilamento del gene simile a Cast_Gnk2 e del gene dell'ossalato ossidasi può fornire un mezzo per sviluppare alberi di Castanea dentata geneticamente modificati resistenti sia alla peronospora del castagno che alla malattia dell'inchiostro.

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Diversi alberi di castagno ancora vivi e frutti di noci nel Wind River Arboretum, nello Stato di Washington.

Usi

Cibo e medicine

Un tempo le noci erano un'importante risorsa economica in Nord America, venduta per le strade di paesi e città, come a volte lo sono ancora durante il periodo natalizio (di solito si dice che "arrostiscono su un fuoco aperto" perché il loro odore è facilmente identificabile a molti isolati di distanza). Le castagne sono commestibili crude o arrostite, anche se tipicamente preferite arrostite. Le noci della castagna dolce europea sono ora vendute invece in molti negozi. Bisogna sbucciare la pelle marrone per accedere alla porzione commestibile bianco-giallastra. I semi dell'ippocastano non imparentati sono velenosi senza una preparazione approfondita. I nativi americani usavano varie parti della castagna americana per trattare disturbi come la pertosse, le malattie cardiache e la pelle irritata. Le noci erano comunemente nutrite da vari tipi di fauna selvatica ed erano anche in un'abbondanza così elevata da essere comunemente usate per nutrire il bestiame dagli agricoltori, consentendo a quel bestiame di vagare liberamente nelle foreste che erano prevalentemente piene di castagni americani. Il castagno americano era importante anche per i nativi americani poiché fungeva da fonte di cibo sia per i nativi americani che per la fauna selvatica.

Mobili e altri prodotti in legno

Il numero di gennaio 1888 di Orchard and Garden menziona il castagno americano come "di qualità superiore a qualsiasi altro trovato in Europa". Il legno è a grana dritta, forte e facile da segare e spaccare, e manca della venatura radiale che si trova sulla maggior parte degli altri legni duri. L'albero era particolarmente prezioso dal punto di vista commerciale poiché cresceva a un ritmo più veloce delle querce. Essendo ricco di tannini, il legno era altamente resistente alla decomposizione e quindi utilizzato per una varietà di scopi, tra cui mobili, recinzioni a binario diviso, scandole, costruzione di case, pavimenti, moli, compensato, pasta di carta e pali del telefono. I tannini sono stati estratti anche dalla corteccia per la concia della pelle. Sebbene gli alberi più grandi non siano più disponibili per la fresatura, gran parte del legno di castagno è stato recuperato dai fienili storici per essere rimodellato in mobili e altri oggetti.

Il castagno "verme" si riferisce a un tipo di legno difettoso che ha danni da insetti , essendo stato segato da alberi morti da tempo e uccisi dalla ruggine. Questo legno "verme" da allora è diventato di moda per il suo carattere rustico.

Il castagno americano non è considerato un albero da ombra particolarmente buono perché i suoi escrementi sono prolifici e un notevole fastidio. Gli amenti in primavera, i baccelli spinosi in autunno e le foglie all'inizio dell'inverno possono essere un problema. Queste caratteristiche sono più o meno comuni a tutti gli alberi da ombra, ma forse non nella stessa misura del castagno. I baccelli spinosi sono un fastidio particolare se sparsi su un'area frequentata da persone.