KONTROLL AV KJØNNSMODNING HOS ROGNKJEKS

The breeding of lumpfish started up in 2011, and it has since been a constant creation of new production facilities to meet the demand. Today it is assumed that it is between 15 and 20 commercial actors that produce lumpfish for sale. One expects that the production of lumpfish will be closer to 20 million individuals in 2016, a doubling from 2015. The need for lumpfish is expected to continue to increase as a result of new requirements for green production licences and increased drug resistance issues in Northern Norway. However, it has been shown that broodstock management, and production of eggs and milk can be challenging and requires better understanding of the basic mechanisms that control the maturation of the species. By controlling the reproductive cycle of lumpfish, one can achieve all-year-round production of eggs and fry and thus produce lumpfish which is synchronized for the sea transfer of salmon smolts which currently happens in 11 of the 12 months of the year. This project aims to mapping the biological mechanisms that control the reproductive cycle of lumpfish. All activities in the project have been conducted successfully. In main activity 1 we have made significant progress in describing the natural sexual maturation cycle in lumpfish by collecting material for a full year cycle to describe the natural course in histology and sex steroids. Steroid profile for both sexes for the whole annual cycle has been analysed. Gonad tissue from all individuals have been analysed and for the males the sperm production will be analysed on an individual basis and compared with steroid profiles. Image analyses of gonad samples will yield further information about number of spawnings and relative size. In main activity 2 we have worked with isolation of the various components of the GnRH system in lumpfish and we have outlined methods for controlled reproduction for the species with the use of photoperiod manipulation. The different endocrine components for control of sexual maturation in lumpfish have been isolated and are now ready for further research. We can conclude that we have found a positive candidate for the most important GnRH receptor for control of sexual maturation in lumpfish and this receptor can be used to indicate when treatment with a GnRH-analog is most effective. In main activity 3, we have examined how chronic elevated plasma cortisol influences the natural sexual maturation cycle, reproductive output and eggs quality of lumpfish. A tendency for early increase in sex hormones, especially for oestrogen (E2), for early-stressed females compared to control fish. For males the testosterone (11-KT) level was highest for the early-stressed fish. A negative correlation between stress (cortisol) and density and barrier strength for mucus cells in the skin. In main activity 4 we have been able to achieve maturation under commercial production from spring to autumn. Further activity included verification of GnRH protocol and investigation of stress and welfare indicators in commercial broodstocks.

Med ny oppdrettsart kommer behovet for basal kunnskap som grunnlag selv for praktiske og anvendte problemstillinger. Erfaringer fra bl.a. laks, torsk, berggylt og kveite viser at grunnleggende forståelse av den naturlige kjønnsmodningsutviklingen er en forutsetning for design av modeller for bl.a. styring av kjønnsmodning og gytetidspunkt. Artsspesifikke tilpasninger er derfor nødvendig, men strategier for å komme frem til dette vil en i dette prosjektet adoptere fra våre andre oppdrettsarter for å sikre gode eksperimentelle oppsett, etablerte analyseverktøy og god referansebakgrunn. Forutsetningen for å lykkes med styrt reproduksjon er kontrollert stamfiskhold som sikrer god og stabil fysiologisk modus hos fisken (homeostase) som gir en forutsigbar respons på styringsverktøyet. Med de stressrelaterte utfordringene en har på rognkjeks i dag har det stor verdi for oppdretter å kartlegge interaksjoner mellom stress (økt plasmakortisol) og reproduksjon, som utgangspunkt for optimalisering av stamfiskhold. Innovasjonsgraden i prosjektet er derfor betydelig og vil bidra sterkt til at rognkjeks skal bli et fremtidsrettet, miljøvennlig og bærekraftig alternativ for avlusing av laks. Ved å kontrollere reproduksjonssyklusen til rognkjeks kan man oppnå en helårlig egg- og yngel produksjon og dermed produsere rognkjeks som er optimalisert i smoltutsettene som i dag skjer i 11 av årets 12 måneder. STAMINA prosjektet har hatt som mål å kartlegge de biologiske mekanismene som styrer rognkjeksens reproduksjonssyklus. Den overordnete målet for STAMINA har vært å generere ny grunnleggende forståelse av de morfologiske, molekylære og fysiologiske endringene som skjer gjennom kjønnsmodningsprosessen, hvordan stressfaktorer i miljøet kan påvirke reproduksjonspotensialet, og utnytte denne kunnskapen i en mer forutsigbar, optimal og dyrevelferdsmessig forsvarlig styring av reproduksjon hos rognkjeks. Dette vil bidra til målsetningen om å lukke livssyklusen til rognkjeks i oppdrett, en forutsetning for en bærekraftig bruk av rognkjeks i bekjempelsen av lakselus.

Bekjempelse av lakselus er en av de største utfordringene i lakseoppdrett og kostet oppdrettsnæringen over 4 mrd. i 2014. Utvikling av resistens har ført til økt bruk av rensefisk for avlusing, hvor rognkjeks er et effektivt virkemiddel i bekjempelsen av lusa. I 2015 brukte 86 oppdrettsselskaper rognkjeks til avlusing. Den positive effekten av rognkjeks i bekjempelsen av lakselus er veldokumentert og det er allerede gjort funn av familiebaserte forskjeller i lusespising hos rognkjeks som viser et grunnlag for avlsarbeid. Men erfaringstall fra oppdrettsindustrien viser svært stor variasjon i lusesping hos rognkjeks. Det rapporteres også om store variasjoner i kvalitet, sykdomsproblemer og tilfeller med høy dødelighet på rognkjeks etter utsett. En av hovedårsakene er at en fremdeles ikke har lukket livssyklusen for rognkjeks i oppdrett og derfor har en lite domestisert fisk. Av samme grunn har en heller ikke klart å utnytte mulighetene som ligger i målrettet avl i forhold til sykdomsresistens og den variasjonen som ligger i effektiv lusespising. Flaskehalsen for dette ligger i utfordringene en har på stamfiskhold og styring av reproduksjon. Det har vist seg komplisert å styre kjønnsmodning og reproduksjon hos rognkjeks etter prinsipp fra andre oppdrettsarter. Det foreslåtte STAMINA prosjektet vil derfor kombinere eksperimentelle oppsett med gonadehistologi, molekylære og endokrinologiske verktøyene for å etablere en bedre grunnleggende forståelse av mekanismene som styrer reproduksjon samt påvirker reproduktivt utbytte og fitness. Bedre kontroll med stamfiskhold og reproduksjon vil bidra til å slutte en komplett produksjonssyklus for rognkjeks og vil muliggjøre domestisering, bedre sykdomskontroll, styrt produksjon som gir økt tilgjengelighet av rognkjeks til bekjempelse av lus, og ikke minst åpne opp for målrettede avlsprosjekter. Med disse midlene kan potensiale for rognkjeks som bekjempelsesmiddel mot lus hos oppdrettsnæringen økes betraktelig.