Adaptation or plasticity as response to large scale translocations and harvesting over a climatic gradient in the marine ecosystem?

Norge er verdensledende på produksjon av Atlantis laks (Salmo salar) men lakselus forblir en stor utfordring for akvakulturen. Bruk av leppefisk i oppdrettsnæringen har utviklet seg til et kostnadseffektivt alternativ for å behandle laksen for luseinfeksjon. Som en konsekvens flyttes tusener av villfisk årlig fra varme områder i sør (Skagerrak), til oppdrettsanlegg nord i Norge. Effekten av det intensive fisket av leppefisk og den konsekvensen av å flytte leppefisk til nye omgivelser er det for lite kunnskap om, og forskning haster. Prosjektet "Adaptation or plasticity as response to large scale translocations and harvesting over a climatic gradient in the marine ecosystem?" har til hensikt å forsøke å forstå den relative betydningen av plastisitet versus lokal tilpasning hos kystfiskearter som følge av på klimatiske og antropogene endringer. I prosjektet har grønngylt (Symphodus melops, Linneaus, 1758) vært brukt som modellorganisme, og vi har tatt i bruk ny molekylær teknologi innen genomik (DNA) og transkriptomik (RNA) i naturlige og eksperimentelle forsøk. Den genomiske karakteriseringen av grønngylt i Norge viser sterk genetisk struktur og begrenset blanding mellom populasjoner fra Skagerrak og Vestlandet. Grønngylt fra Vestlandet har høyere effektiv populasjonsstørrelse enn Sørlandet. De genomiske resultatene av leppefisk fra områder med sterk beskatning og områder uten beskatning (det vil si MPA) viser ikke tegn til retningsbestemt seleksjon. I tillegg til å genom sekvensere naturlige populasjoner, har prosjektet benyttet et storskala "common garden" eksperiment (det betyr fisk som sammenlignes under identiske miljøbetingelser) for å finne ut mer om evnen til reproduktiv suksess og i hvordan grønngylten responderer på temperaturendringer. I begynnelsen av prosjektet, ble 285 individer fra Skagerrak og 401 fra Vestlandet transportert levende til Havforskningsinstituttet i Flødevigen for å brukes som stamfisk til å produsere avkom. Gjennom gyteperioden ble egg og melke fra stamfisken blandet. Avkommet ble plassert i tanker og utsatt for samme temperaturer som er registrert i gyteperioden på henholdsvis Vestlandet og Skagrrak. Egg som ble eksponert for kaldt vann (12 grader) viste en betydelig forsinkelse i klekketid, 372 timer sammenliknet med egg i varmere vann, (18 grader) 144 timer. I et annet eksperiment ble 298 yngel hentet opp og plassert i tre tanker på henholdsvis 12, 15 og 18 grader i en måned. Etter denne perioden, hjalp genetiske teknikker å identifisere far og mor fra hvert enkelt avkom og ble klassifisert som "sør" når begge foreldrene var fra Skagerrak, "vest" når begge foreldrene stammet fra Vestlandet og "hybrid" når foreldrene hadde ulik opprinnelse. Transkriptomanalyse av yngelen bekreftet ulik respons på vanntemperaturene mellom de tre gruppene avkom, og antydet at lokale leppefisk kan ha fordelaktige egenskaper sammenliknet med flyttet fisk. Den største bekymringen med hensyn til å bruke et stort antall leppefisk i lakseindustrien er kanskje å få klarhet i om flyttet leppefisk som rømmer fra oppdrettsanleggene kan tilpasse seg og hybridisere med lokale leppefisk. For å svare på det spørsmålet, sporet vi 651 avkom som ble hentet ut av bassenganlegg og fikk bekreftet avkom fra alle tre opprinnelser; sør i Skagerrak, Vestlandet og en hybrid mellom disse to. Disse funnene bekrefter at dersom leppefisk som er flyttet fra et annet område rømmer, er de i stand til å tilpasse seg og hybridisere med lokale populasjoner.

The use of wrasses as cleaner fish has become a cost-effective alternative for the biological control of sea lice infestation in salmon aquaculture. However, while catches and translocations of wrasses have rocketed in the last years, our knowledge on fun damental ecological and evolutionary aspects of the species remains largely unknown. This project aims at applying state-of-the-art approaches in Next-Generation Sequencing (NGS), i.e. genomics and transcriptomics, under natural and experimental condition s to gain fundamental scientific understanding regarding the relative importance of plasticity versus local adaptation in marine fishes in response to climatic (e.g. global warming) and human stressors (e.g. translocations and harvesting). Corkwing wrasse (Symphodus melops, Linnaeus, 1758) is a unique model species to accomplish this kind of studies. First, its sedentary behavior and genetic structure point towards the existence of locally adapted populations. Second, translocations are accomplished on ad ult wild fish. Since escapees or intentional releases are common, this species offers excellent possibilities to investigate interactions between native and "foreign" stocks, removing the selective effects of domestication under a hatchery-released scheme . Third, in contrast to other wrasses, the draft genome of corkwing wrasse is currently being sequenced and completed shortly, opening huge possibilities to deepen into our understanding of adaptive fitness in the marine realm. Hence, genomic scans of Sca ndinavian populations and gene expression profiling under controlled temperature gradients will: 1) characterize the genomic resources of Scandinavian stocks; 2) identify those genes/genomic regions regulating adaptation to temperature; 3) discriminate na tive versus translocated fish; 4) compare their reproductive success and fitness performance; and 5) insight into the effects of harvesting pressures on genes/genomic regions associated to life-history traits.