Châtaignier d'Amérique

Le châtaignier d'Amérique ( Castanea dentata ) est un grand arbre à feuilles caduques monoïque de la famille des hêtres originaire de l'est de l'Amérique du Nord. Le châtaignier d'Amérique était l'un des arbres forestiers les plus importants de son aire de répartition et était considéré comme le plus beau châtaignier du monde. Cependant, l'espèce a été dévastée par la brûlure du châtaignier, une maladie fongique provenant de châtaigniers introduits en Asie de l'Est. On estime qu'entre 3 et 4 milliards de châtaigniers américains ont été détruits dans la première moitié du 20e siècle par la brûlure après sa découverte initiale en 1904. Très peu de spécimens matures de l'arbre existent dans son aire de répartition historique, bien que de nombreuses petites pousses du d'anciens arbres vivants subsistent. Il existe des centaines de gros châtaignes américaines (2 à 5 pieds de diamètre) en dehors de son aire de répartition historique, certaines dans des régions où les souches moins virulentes du pathogène sont plus courantes, comme les 600 à 800 grands arbres du nord du Michigan. L'espèce est classée en voie de disparition aux États-Unis et au Canada. Les châtaigniers chinois se sont avérés avoir la plus grande résistance / immunité à la brûlure du châtaignier, c'est pourquoi il existe actuellement des programmes pour faire revivre la population de châtaigniers américains en croisant le châtaignier chinois résistant à la brûlure avec le châtaignier américain, de sorte que la brûlure- les gènes résistants du châtaignier chinois peuvent protéger et restaurer la population de châtaigniers américains à son statut d'origine en tant qu'espèce dominante dans les forêts américaines.

Sommaire

• 1 Description
• 2 Brûlure du châtaignier
  • 2.1 Population réduite
• 3 Tentatives de revitalisation
  • 3.1 Croisement des châtaignes américaines survivantes
  • 3.2 Rétrocroisement
  • 3.3 Châtaignier d'Amérique résistant à la brûlure transgénique
  • 3.4 Hypovirulence
• 4 spécimens survivants
• 5 Utilisations
  • 5.1 Alimentation et médecine
  • 5.2 Meubles et autres produits en bois
• 6 Voir aussi
• 7 Références
• 8 Liens externes

• 2.1 Réduire d population

• 3.1 Croisement croisé de châtaignes d'Amérique survivantes
• 3.2 Rétrocroisement
• 3.3 Châtaignier d'Amérique résistant à la brûlure transgénique
• 3.4 Hypovirulence

• 5.1 Alimentation et médecine
• 5.2 Meubles et autres produits en bois

Description

Castanea dentata est un arbre feuillu à feuilles caduques à croissance rapide, atteignant historiquement jusqu'à 30 mètres (98 pieds) de hauteur et 3 mètres (9,8 pieds) de diamètre. Elle allait du Maine et du sud de l'Ontario au Mississippi, et de la côte atlantique aux Appalaches et à la vallée de l'Ohio. C. dentata était autrefois l'un des arbres les plus communs du nord-est des États-Unis. En Pennsylvanie seulement, on estime qu'elle représentait 25 à 30% de tous les feuillus. L'énorme population de l'arbre était due à une combinaison de croissance rapide et d'une grande récolte de graines annuelle par rapport aux chênes qui ne produisent pas de manière fiable un nombre important de glands chaque année. La production de noix commence lorsque C. dentata a 7–8 ans.

Il existe plusieurs espèces de châtaigniers similaires, comme le châtaignier européen ( C. sativa ), le châtaignier chinois ( C. mollissima ) et le châtaignier japonais ( C. crenata ). L'espèce américaine se distingue par quelques traits morphologiques, tels que la forme des feuilles, la longueur du pétiole et la taille des noix. Par exemple, il a des dents de scie plus grandes et plus espacées sur les bords de ses feuilles, comme indiqué par le nom scientifique dentata , latin pour "dentée". Selon une étude réalisée en 1999 par l'American Society for Horticultural Science, la chinkapine Ozark, qui est généralement considérée comme une espèce distincte ( C. ozarkensis ) ou comme une sous-espèce de la chinkapine d'Allegheny ( C. pumila subsp. ozarkensis ) peut être ancestrale à la fois du châtaignier d'Amérique et de la chinkapine d'Allegheny. Un hybride naturel de Castanea dentata et Castanea pumila a été nommé Castanea × neglecta .

Les feuilles, qui mesurent 14–20 cm (5,5–8 po) de long et 7–10 cm (3–4 po) de large, ont également tendance à être en moyenne légèrement plus courtes et plus larges que celles du châtaignier. Le châtaignier chinois résistant à la brûlure est maintenant l'espèce de châtaignier la plus plantée aux États-Unis, tandis que le châtaignier européen est la source de noix commerciales au cours des dernières décennies. Il se distingue du châtaignier d'Amérique par ses pointes de brindilles velues qui contrastent avec les rameaux glabres du châtaignier d'Amérique. Les châtaignes appartiennent à la famille du hêtre avec le hêtre et le chêne, mais ne sont pas étroitement apparentées au marronnier d'Inde, qui fait partie de la famille des Sapindaceae.

Le châtaignier est monoïque, produisant de nombreuses petites fleurs mâles vert pâle (presque blanches) trouvées étroitement le long de chatons de 6 à 8 pouces de long. Les parties femelles se trouvent près de la base des chatons (près des rameaux) et apparaissent de la fin du printemps au début de l'été. Comme tous les membres de la famille des Fagacées, le châtaignier d'Amérique est auto-incompatible et nécessite deux arbres pour la pollinisation, qui peuvent être n'importe quel membre du genre Castanea.

Le châtaignier d'Amérique est un porteur prolifique de noix, généralement avec trois noix enfermées dans chaque bavure épineuse verte et doublées de velours beige. Les noix se développent jusqu'à la fin de l'été, les bavures s'ouvrant et tombant au sol près du premier gel d'automne.

Le châtaignier d'Amérique était un arbre très important pour la faune, fournissant une grande partie du mât d'automne pour des espèces telles que le cerf de Virginie et le dindon sauvage et, autrefois, le pigeon voyageur. Les ours noirs étaient également connus pour manger les noix afin d'engraisser pour l'hiver. Le châtaignier d'Amérique contient également plus d'azote, de phosphore, de potassium et de magnésium dans ses feuilles par rapport aux autres arbres qui partagent son habitat. Cela signifie qu'ils renvoient plus de nutriments au sol, ce qui aide à la croissance d'autres plantes, animaux et micro-organismes.

Brûlure du châtaignier

Autrefois un important arbre à bois dur, le châtaignier américain a souffert un effondrement catastrophique de la population dû à la brûlure du châtaignier, une maladie causée par un champignon asiatique de l'écorce ( Cryphonectria parasitica , anciennement Endothia parasitica ). Cette maladie a été accidentellement introduite en Amérique du Nord sur des châtaigniers asiatiques importés. La brûlure du châtaignier a été remarquée pour la première fois sur des châtaigniers américains dans ce qui était alors le parc zoologique de New York, maintenant connu sous le nom de zoo du Bronx, dans l'arrondissement du Bronx, à New York, en 1904, par le forestier en chef Hermann Merkel. Merkel a estimé qu'en 1906, la brûlure avait infecté 98 pour cent des châtaigniers de l'arrondissement. Alors que le châtaignier chinois a évolué avec la brûlure et a développé une forte résistance, le châtaignier américain a eu peu de résistance. Le champignon de l'écorce en suspension dans l'air s'est propagé à 80 km par an et, en quelques décennies, a ceinturé et tué jusqu'à trois milliards de châtaigniers américains. L'exploitation forestière de récupération pendant les premières années de la brûlure peut avoir involontairement détruit des arbres qui présentaient des niveaux élevés de résistance à cette maladie et ainsi aggravé la calamité. De nouvelles pousses germent souvent des racines lorsque la tige principale meurt, de sorte que l'espèce n'est pas encore éteinte. Cependant, les pousses de souche atteignent rarement plus de 6 m (20 pi) de hauteur avant le retour de l'infection par la brûlure, qui est donc classée comme fonctionnellement éteinte puisque la brûlure du châtaignier ne tue activement que la partie aérienne du châtaignier américain, laissant derrière elle le les composants souterrains tels que les systèmes racinaires. Il a été enregistré dans les années 1900 que la brûlure du châtaignier réinfectait généralement toutes les nouvelles tiges qui poussaient à partir des souches du châtaignier américain et maintenait donc un cycle qui empêcherait le châtaignier américain de se rétablir. Malgré la brûlure du châtaignier, certains châtaigniers américains ont survécu en raison de leur faible résistance naturelle à la brûlure du châtaignier.

Avant l'apparition de la brûlure du châtaignier, une épidémie de maladie de l'encre a frappé les châtaigniers américains au début du 19e siècle. Ce pathogène fongique, apparemment introduit d'Europe, où il affecte C. sativa , tue les racines et les colliers de l'arbre. Elle affectait principalement les châtaignes dans le sud-est des États-Unis et au moment où la brûlure du châtaignier a frappé, la gamme de C. dentata a peut-être déjà été réduit.

Population réduite

Le nombre total de châtaigniers dans l'est de l'Amérique du Nord a été estimé à plus de trois milliards et 25% des arbres dans les Appalaches, il y avait des châtaigniers d'Amérique. Le nombre de grands arbres survivants de plus de 60 cm (24 po) de diamètre dans son ancienne aire de répartition est probablement inférieur à 100. Les châtaignes d'Amérique faisaient également partie du couvert forestier du sud-est du Michigan.

Bien que de grands arbres sont actuellement rares à l'est du fleuve Mississippi, il existe dans des poches de l'Ouest exempt de brûlure, où l'habitat était agréable pour la plantation: les colons ont emporté avec eux des graines de châtaignier d'Amérique au 19e siècle. D'énormes châtaigniers plantés se trouvent à Sherwood, dans l'Oregon, car le climat méditerranéen de la côte ouest décourage le champignon, qui dépend du temps estival chaud et humide. Le châtaignier d'Amérique prospère également aussi loin au nord que Revelstoke, en Colombie-Britannique.

À l'heure actuelle, on pense que la survie de C. dentata depuis plus d'une décennie dans son aire de répartition d'origine est presque impossible. Le champignon utilise divers chênes comme hôte et, bien que le chêne lui-même ne soit pas affecté, les châtaignes d'Amérique à proximité succomberont à la brûlure dans environ un an ou plus. De plus, les centaines de souches de châtaigniers et de «selles vivantes» qui parsèment les forêts de l'Est peuvent encore contenir des agents pathogènes actifs.

La population réduite de châtaignes d'Amérique a eu un impact direct sur de nombreuses espèces d'insectes qui dépendaient de l'espèce d'arbre pour survivre. Sur environ 60 espèces qui se nourrissent du châtaignier américain, 7 dépendent entièrement du châtaignier américain comme source de nourriture. Certaines de ces espèces, y compris la teigne américaine du châtaignier, sont maintenant éteintes.

Tentatives de revitalisation

Plusieurs organisations tentent de produire des châtaigniers résistants à la brûlure. L'American Chestnut Cooperators Foundation élève des châtaignes d'Amérique survivantes, qui ont montré une certaine résistance indigène à la brûlure, et le Conseil canadien de la châtaigne tente de réintroduire les arbres au Canada, principalement en Ontario. Une technique appelée backcrossing est utilisée par l'American Chestnut Foundation pour tenter de restaurer le châtaignier d'Amérique dans son habitat d'origine. Sur une note plus expansive, cette initiative mondiale médiatisée par Internet pour cultiver des châtaignes comestibles implique la plantation en masse de châtaigniers génétiquement diversifiés pour repeupler les biomes tempérés à la recherche d'un système alimentaire plus résilient et durable.

Croisement des châtaignes américaines survivantes

L'American Chestnut Cooperators Foundation (ACCF) n'utilise pas de croisements avec des espèces asiatiques pour la résistance à la brûlure, mais se croisent entre les châtaignes américaines sélectionnées pour la résistance indigène à la brûlure, un stratégie de sélection décrite par l'ACCF comme des "intercrosses All-American". John Rush Elkins, chercheur chimiste et professeur émérite de chimie à l'Université Concord, et Gary Griffin, professeur de phytopathologie à Virginia Tech, pensent qu'il peut y avoir plusieurs caractéristiques différentes qui favorisent la résistance à la brûlure. Elkins et Griffin ont tous deux beaucoup écrit sur le châtaignier américain. Ils croient qu'en faisant des croisements entre des châtaignes américaines résistantes provenant de nombreux endroits, ils continueront à améliorer les niveaux de résistance à la brûlure pour faire un châtaignier américain capable de rivaliser dans la forêt. Griffin, impliqué dans la restauration du châtaignier américain depuis de nombreuses années, a développé une échelle d'évaluation des niveaux de résistance à la brûlure, qui a permis de faire des sélections scientifiquement. Il a inoculé des châtaignes de cinq ans avec une souche létale standard du champignon de la brûlure et mesuré la croissance des chancres. Les châtaignes sans résistance à la brûlure produisent des chancres creux à croissance rapide qui sont profonds et tuent les tissus jusqu'au bois. Les châtaignes résistantes produisent des chancres gonflés à croissance lente et superficiels: les tissus vivants peuvent être récupérés sous ces chancres. Le niveau de résistance à la brûlure est évalué par des mesures périodiques des chancres. Des greffes de grands survivants de l'épidémie de brûlure ont été évaluées après des inoculations, et des croisements contrôlés parmi des châtaigniers américains résistants ont été effectués à partir de 1980. Les premiers "intercrosses All-American" ont été plantés dans le Martin American Chestnut Planting de Virginia Tech dans le comté de Giles, en Virginie. et à Beckley, en Virginie occidentale. Ils ont été inoculés en 1990 et évalués en 1991 et 1992. Neuf des arbres ont montré une résistance égale à celle de leurs parents, et quatre d'entre eux avaient une résistance comparable aux hybrides dans le même test. De nombreuses châtaignes ACCF ont exprimé une résistance à la brûlure égale ou supérieure à celle d'un survivant d'origine de la brûlure, mais jusqu'à présent, seule une poignée a démontré une maîtrise supérieure et durable de la brûlure. Le temps nous dira si la descendance de ces meilleures châtaignes présente une résistance durable à la brûlure dans différents environnements de stress.

Rétro-croisement

Le rétrocroisement comme traitement de la brûlure a été proposé pour la première fois par Charles R. Burnham de l'Université du Minnesota dans les années 1970. Burnham, professeur émérite d'agronomie et de génétique végétale considéré comme l'un des pionniers de la génétique du maïs, s'est rendu compte que les expériences menées par l'USDA pour croiser des châtaignes américaines avec des châtaignes européennes et asiatiques supposaient à tort qu'un grand nombre de gènes étaient responsables de résistance à la brûlure, alors que l'on pense actuellement que le nombre de gènes responsables est faible. L'USDA a abandonné son programme de croisement et détruit les plantations locales vers 1960 après avoir échoué à produire un hybride résistant à la brûlure. La reconnaissance par Burnham de l'erreur de l'USDA l'a amené à se joindre à d'autres pour créer l'American Chestnut Foundation en 1983, dans le seul but d'élever un châtaignier américain résistant à la brûlure. L'American Chestnut Foundation rétrocroisement des châtaigniers chinois résistants à la brûlure dans des châtaigniers américains, pour récupérer les caractéristiques de croissance et la constitution génétique américaines, puis enfin intercroisement des générations avancées de rétrocroisement pour éliminer les gènes de susceptibilité à la brûlure. Le premier châtaignier américain rétrocroisé, appelé "Clapper", a survécu à la brûlure pendant 25 ans, et des greffons de l'arbre ont été utilisés par l'American Chestnut Foundation depuis 1983. Le chapitre de Pennsylvanie de l'American Chestnut Foundation, qui cherche à restaurer le châtaignier américain dans les forêts des États du centre de l'Atlantique, a planté plus de 22 000 arbres.

La loi de 1977 sur le contrôle et la remise en état des mines de surface oblige les propriétaires de mines de charbon abandonnées à couvrir au moins 80 pour cent de leurs terres avec de la végétation. Alors que de nombreuses entreprises ont planté des herbes envahissantes, d'autres ont commencé à financer des recherches sur la plantation d'arbres, car elles peuvent être plus rentables et donner de meilleurs résultats. Keith Gilland a commencé à planter des châtaigniers américains dans d'anciennes mines à ciel ouvert en 2008 en tant qu'étudiant à l'Université de Miami, et à ce jour, a planté plus de 5 000 arbres. En 2005, un arbre hybride aux gènes majoritairement américains a été planté sur la pelouse de la Maison Blanche. Un arbre planté en 2005 dans la bibliothèque d'arbres à l'extérieur du bâtiment de l'USDA était encore en très bonne santé sept ans plus tard; il contient 98% d'ADN de châtaignier américain et 2% d'ADN de châtaignier chinois. Cet arbre contient suffisamment d'ADN de châtaignier chinois qui code pour les gènes de résistance systémique pour résister à la brûlure. Ceci est essentiel pour restaurer les châtaigniers américains dans le nord-est. La Northern Nut Growers Association (NNGA) a également été active dans la recherche d'hybrides viables. De 1962 à 1990, Alfred Szego et d'autres membres de la NNGA ont développé des hybrides avec des variétés chinoises qui ont montré une résistance limitée. Initialement, la méthode de rétrocroisement reproduirait un hybride à partir d'un châtaignier américain et d'un châtaignier chinois, l'hybride serait ensuite élevé avec un châtaignier américain normal, la reproduction ultérieure impliquerait un hybride et un châtaignier américain ou deux hybrides, ce qui augmenterait la constitution génétique. des hybrides principalement du châtaignier américain, mais conservent toujours la résistance à la brûlure du châtaignier chinois.

Châtaignier américain résistant à la brûlure transgénique

Des chercheurs du State University of New York College of Environmental Science et Foresterie (SUNY ESF), ont développé des châtaignes d'Amérique transgéniques partiellement résistantes à la brûlure et capables de survivre à une infection par Cryphonectria parasitica . Cela a été fait en insérant un gène spécifique du blé, l'oxalate oxydase, dans le génome du châtaignier américain. L'enzyme oxalate oxydase est une défense fongique extrêmement courante chez les plantes et se trouve dans les fraises, les bananes, l'avoine, l'orge et d'autres céréales. L'oxalate oxydase décompose l'acide oxalique que le champignon sécrète dans le cambium pour abaisser le pH et ensuite tuer les tissus végétaux. Les châtaigniers qui contiennent ce gène de résistance peuvent être infectés par la brûlure du châtaignier, mais l'arbre n'est pas ceint par le chancre qui en résulte et guérit autour de la plaie. Cela permet au champignon de remplir son cycle de vie normal sans la mort de l'arbre. Le gène de résistance à la brûlure est transmis à la progéniture de l'arbre pour fournir aux générations suivantes une résistance partielle à la brûlure. En 2015, les chercheurs s'efforcent de demander l'autorisation du gouvernement de rendre ces arbres disponibles au public dans les cinq prochaines années. Une pétition de déréglementation pour la variante Darling 58 a été soumise en janvier 2020 avec une période de commentaires publics se terminant le 19 octobre 2020. Ces arbres pourraient être les premiers arbres forestiers génétiquement modifiés relâchés à l'état sauvage aux États-Unis.

Contrairement à Castanea dentata , Castanea crenata présente une résistance à Phytophthora cinnamomi , le pathogène fongique qui cause la maladie de l'encre. Le mécanisme de résistance de Castanea crenata à Phytophthora cinnamomi peut dériver de son expression du gène de type Cast_Gnk2. La modification transgénique de Castanea dentata avec le gène de type Cast_Gnk2 peut fournir un mécanisme pour développer des arbres Castanea dentata résistants à Phytophthora cinnamomi . L'empilement du gène de type Cast_Gnk2 et du gène oxalate oxydase peut fournir un moyen de développer des arbres Castanea dentata génétiquement modifiés résistants à la fois à la brûlure du châtaignier et à la maladie de l'encre.

Hypovirulence

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Plusieurs châtaigniers encore vivants et portant des noix à Wind River Arboretum, État de Washington.

Utilisations

Nourriture et médicaments

Les noix étaient autrefois un élément important ressource économique en Amérique du Nord, étant vendue dans les rues des villes, comme ils le sont parfois encore pendant la saison de Noël (on dit généralement qu'ils «rôtissent sur un feu ouvert» parce que leur odeur est facilement identifiable à plusieurs pâtés de maisons). Les châtaignes sont comestibles crues ou grillées, bien qu'elles soient généralement préférées grillées. Les noix de la châtaigne européenne sont désormais vendues à la place dans de nombreux magasins. Il faut peler la peau brune pour accéder à la partie comestible blanc jaunâtre. Les graines de marronnier d'Inde non apparentées sont toxiques sans préparation intensive. Les Amérindiens utilisaient diverses parties de la châtaigne américaine pour traiter des affections telles que la coqueluche, les maladies cardiaques et la peau irritée. Les noix étaient couramment nourries par divers types d'animaux sauvages et étaient également si abondantes qu'elles étaient couramment utilisées pour nourrir le bétail par les agriculteurs, en permettant à ces animaux de se déplacer librement dans les forêts qui étaient principalement remplies de châtaigniers américains. Le châtaignier américain était également important pour les Amérindiens car il servait de source de nourriture à la fois aux Amérindiens et à la faune.

Meubles et autres produits en bois

Le numéro de janvier 1888 de Orchard and Garden mentionne le châtaignier américain comme étant "de qualité supérieure à tous ceux trouvés en Europe". Le bois est à grain droit, solide et facile à scier et à fendre, et il n'a pas le grain d'extrémité radial que l'on trouve sur la plupart des autres bois durs. L'arbre était particulièrement précieux sur le plan commercial car il poussait à un rythme plus rapide que les chênes. Étant riche en tanins, le bois était très résistant à la pourriture et donc utilisé à diverses fins, y compris les meubles, les clôtures à rails séparés, les bardeaux, la construction de maisons, les planchers, les piliers, le contreplaqué, la pâte à papier et les poteaux téléphoniques. Des tanins ont également été extraits de l'écorce pour tannage du cuir. Bien que les arbres plus grands ne soient plus disponibles pour le fraisage, une grande partie du bois de châtaignier a été récupéré dans des granges historiques pour être transformé en meubles et autres objets.

Le châtaignier «vermoulu» fait référence à une qualité de bois défectueuse qui a été endommagée par les insectes , après avoir été scié d'arbres morts depuis longtemps et tués par la brûlure. Ce bois «vermoulu» est depuis devenu à la mode pour son caractère rustique.

Le châtaignier d'Amérique n'est pas considéré comme un arbre d'ombrage de terrasse particulièrement bon car ses déjections sont prolifiques et une nuisance considérable. Les chatons au printemps, les gousses de noix épineuses à l'automne et les feuilles au début de l'hiver peuvent tous être un problème. Ces caractéristiques sont plus ou moins communes à tous les arbres d'ombrage, mais peut-être pas au même degré que le châtaignier. Les gousses épineuses sont une nuisance particulière lorsqu'elles sont dispersées sur une zone fréquentée par les gens.