HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning

En viktig målsetning i prosjektet har vært å utvikle og implementere genombaserte seleksjonsmetoder for å bedre resistensen mot lakselus hos oppdrettslaks. Som grunnlag for en slik implementering ble det i prosjektperioden gjennomført to storskala smittetester for lakselus hos VESO Vikan i regi av AquaGen. Analyse av data fra smitteforsøkene viste 15 til 20% mindre lus hos gode familier sammenlignet med dårlige familier noe som dannet grunnlaget for at AquaGen i 2016 lanserte GEN-innova som produkt basert på genomisk seleksjon. Videre har gentesting av laks i disse smittetestene gjort det mulig for AquaGen å identifisere en QTL for lusemottakelighet. Fisk med en kopi av den ugunstige markøren har i gjennomsnitt 11 % mer lus enn fisk uten markøren, mens fisk med to kopier har i gjennomsnitt 28 % mer lus sammenlignet med fisk uten markøren for lusemottakelighet. Genomiske avlsverdier ble også brukt for å velge ut laks som ble satt inn i et kontrollert smitteforsøk for å avdekke gener og reaksjonsveier involvert i resistens mot lakselus, og like viktig, identifisere forskjeller i genekspresjon når lakselus blir eksponert for en mottakelig (LR) versus en resistent vert (HR). Forsøket ble gjennomført i to omganger der fisken i eksperiment 2 ble avluset og reinfisert før lusetelling og innsamling av prøver. For begge eksperimenter ble det samlet inn vevsprøver ved dag 0, samt etter 1, 3, 5, 10 og 18 dager etter smittetidspunktet. Lusetall fra begge infeksjonene ble registrert og det ble tatt ut vevprøver fra hudparti (bak ryggfinne) samt fra nyre og milt. Analysene av lusetall i eksperimentet viste signifikante forskjeller mellom de genetiske gruppene av laks noe som viser at genomisk seleksjon kan være en effektiv strategi for å avle fram en mer luseresistent laks. RNA fra 376 prøver ble isolert og sekvensert for å studere forskjeller i infeksjonsrespons i mottakelig versus resistens laks. Analyse av sekvensdataene identifiserte en rekke gener med forskjeller i genutrykk (DEG) i de to gruppene av laks. Mange av genene er immun-reseptorgener, spesielt reseptorer iverksetter inflammatoriske reaksjoner. Parallelt med innsamling av laksevevsprøver ble det samlet inn lus som ble klassifisert i ulike utviklingsstadier med påfølgende genekspresjonsanalyser i lusa. Data fra de to ekspresjons-analysene har videre blitt satt sammen for å forstå det komplekse samspillet mellom parasitt og vert. En publikasjon som dekker både genetiske responser i laks og lus, samt avdekke viktige faktorer i samspillet mellom parasitt og vert er under utarbeidelse. I tillegg til ekspresjonsforskjeller i mottagelig versus resistent laks fant vi klare forskjeller mellom eksperiment 1 (prøvetaking etter første gangs smitte) og eksperiment 2 (smitte, avlusing og reinfisering før lusetelling og vevsprøvetaking). Ulik respons i de to eksperimentene indikerer at fisken kan ha blitt ?preget? i første smitteforsøk. En mulig årsak til dette kan være epigenetiske modifikasjoner i regulatoriske områder som påvirker genuttrykket i eksperiment 2. For å undersøke dette nærmere har vi i siste del av prosjektet sett på graden av metylering i genomet. Datasettet som omfatter 200 prøver fra både eksperiment 1 og eksperiment 2 blir nå bli analysert med hensyn til grad av metylering i de to eksperimentene. Videre blir graden av metylering koblet til forskjeller i genuttrykk i de samme prøvene. Dette er spesielt relevant for materialet framskaffet i prosjektet der vi har gjentatte kontrollerte smitteforsøk med lus som igjen gir dokumenterte forskjeller i genuttrykk hos laksen. En annen ting som vi har undersøkt i sluttfasen av prosjektet er om ekspresjonsforskjellene i mottagelig versus resistent laks er forårsaket av strukturell variasjon eller familiære forskjeller i Transposable Elements (TEs). Dette gjøres ved hjelp av nanoporeteknologi (MinION) som er en ny og banebrytende sekvenseringsteknologi med svært lange leselengder.

With this proposal we will bring together researchers from the Atlantic salmon and sea lice communities with the clear objective of developing new approaches for combating the sea lice threat, and building upon understanding of the biology underlying the host-pathogen interaction. Several key resources (including challenge test material, reference genomes to both pathogen and host, and high resolution genotyping and expression tools) are now becoming available making this the appropriate time to begin suc h an investigation. Our strategy is to use extensive sea lice challenge-test data together with state-of-the-art genomics tools to implement genome-based selection methods not previously used in aquaculture. Subsequently, genetically resistant and suscept ible salmon will be constructed for use in controlled common garden experiments targeting natural resistance against the salmon lice L. salmonis, as well as functional genomics studies of salmon-louse interaction. This integrative approach will reveal gen es and pathways involved in resistance to sea lice in the salmon, but it will also identify differential gene expression responses in the sea lice when exposed to a susceptible versus a resistant host. The project will make an important contribution to th e understanding of both the salmon and lice genomes, enabling the discovery of novel approaches for genetic, immunological and nutritional parasite control. Improved parasite control will benefit the salmon industry operationally and financially, and also reduce the negative impact of farming on wild salmonid populations.