Genetic variability in population responses of Atlantic cod to environmental change

Prosjektet er godt i rute og fremdriften er i henhold til opprinnelig plan. I 2014 and 2015 fikk villfanget torsk fra tre bestander (lokaliteter) gyte uforstyrret ved Havforskningsinstituttets fasiliteter i Flødevigen nær Arendal. Der den ene gruppen med torsk ble hentet innenfjords nær Risør ved Skagerrakkysten, mens den andre grupper (som er genetisk distinkt) ble hentet fra kystområdet rett utenfor fjordmunningen og fra kyst nær Mo i Rana. Torsk fra hver av lokalitetene ble holdt sammen i et felles anlegg med store tanker, hvor de fikk gyte fritt. Egg ble samlet daglig i tre måneder. Det har blitt utført genetiske analyser av DNA fra flere tusen torskelarver for å bestemme deres opphav (hvilken bestand de tilhører genetisk eller om de er en krysning). Analysene pågår ennå. Larvene ble holdt ved forskjellige temperaturer for å avgjøre deres respons på temperaturendringene som er forventet å inntreffe i Sør-Norge som følge av global oppvarming. Videre har RNA blitt ekstrahert fra larver på forskjellig stadier i deres utvikling. Dette blir gjort med det mål å identifisere gener og genetiske profiler knyttet til termisk plastisitet for hver torskebestand. Ved hjelp av gen-sekvensering teknikker, har vi vært i stand til å bestemme gener som er uttrykt som en funksjon av utviklingsstadiet og temperatur, og hvordan disse interaksjonene varierer mellom populasjoner. Vi har også foretatt undersøkelser for å undersøke livshistorie forskjeller mellom bestander av torsk ved meget små romlige skalaer langs Skagerrakkysten .

A key challenge to successful management and the resolution of conflict is to correctly identify the spatial scale at which strategies for harvesting and climate-change mitigation should be developed. A spatial mismatch between management and biological u nits can have severe and long-term socio-economic consequences. Catch levels set at an inappropriately large spatial scale will result in higher fishing mortality, and a greater risk of overfishing and depletion, on smaller stocks. From a climate-change p erspective, a spatial mismatch between management units and biological units will reduce Norway's ability to effectively adapt integrated management practices at spatial scales appropriate to the spatial scales of adaptation by marine organisms to climate change. If spatial mismatches between management units and biological/evolutionary units are not resolved, management cannot successfully adopt the changes necessary to jointly mitigate the impacts of fishing and climate change. The proposed research will serve to reduce this mismatch by determining the genetic basis of responses by Atlantic cod to environmental change, thereby allowing for a deeper understanding of the importance of local adaptation and spatial scale for successful management and co nflict resolution. The first component of the work will involve 'common-garden' experiments, whereby cod from different regions will be raised in the same environments. Different survival and growth responses to temperature (plasticity) by different popul ations will be indicative of genetic variation. We shall then identify the gene and genomic profiles associated with this plasticity for each cod population. Our proposal illustrates how research in ecology (growth, survival, thermal responses) and evolu tion (adaptive plasticity, gene expression) can be combined to inform strategies for conflict resolution and successful management given the challenges posed by harvesting and climate change.