HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning

I MATGEN prosjektet har vi studert sammenhengen mellom genetisk styrt kontroll av alder ved kjønnsmodning og hvordan miljøsignaler kan modulere denne egenskapen. Bakgrunnen for prosjektet var at vi hadde vist at et enkelt lokus i laksegenomet i stor grad bidro til å bestemme sjøalder ved kjønnsmodning hos laks. Dette har åpnet en mulighet for å direkte undersøke sammenhengen mellom genetisk og miljøstyrd regulering av alder ved kjønnsmodning hos laks og dess applikasjon for å forhindre kjønnsmoding hos laks i oppdrett. Den identifiserte genetiske regionen som sterkt påvirker alder ved kjønnsmodning i laks inneholder tre gener, hvor vestigial like gene 3 (vgll3) er genet som ligger i den delen av regionen som viser sterkest signifikans for egenskapen. Gjennom studier av testis har vi sett att vgll3 er utrykket i Sertoli (hanner) og granulosa (hunner) i gonader hos laks, disse sellene er viktige for overlevelse og utvikling av gameter i dyr. Vi har og vist at vgll3 genet nedreguleres i testis når hannene går in i kjønnsmodning. I tillegg har vi resultat som indikerer at vgll3 genet styr tid for kjønnsmodning i laks via en ukjent endokrin signalkjede som resulterer i mindre uttrykk av det kjønnsmodnings stimulerende genet fsh, i fisker som er genetisk predisponert for å modne seint. I tillegg har vi observert at genotypen som styr tidlig kjønnsmodning ikke styr tid for kjønnsmodning i hunner og i oppdrettshanner er effekten av kjønnsmodningslokuset svakere enn i ville hanner. Videre har vi i prosjektet resultat som viser at fortilgangen styr effekten av kjønnsmodningslokuset og i fisker med redusert foring er den genetiske effekten sterkere sammenlignet med fisk foret under normalt oppdrettsregime.

Våre studier har vist at bruk av det seint modnende vgll3a allelen kan minke hyppighet av før tidlig kjønnsmodning i hanner, men effekten av lokuset er mindre i oppdrettsfisk sammenlignet med villfisk og det ser ut som fôring, bruk av høyere temperaturer og kontinuerlig lys kan svekke effekten av vgll3a allelavhengig pubertetshemming. Siden vi har oppdaget aktivitet i plasma som er vgll3a genotype avhengig er det sannsynlig at vi i videre studier kan finne en biomarkør i plasma som indikerer sein eller tidlig modning. Samlet sett har dette prosjektet brukt fire forskjellige banebrytende tilnærminger; genredigering, cellekulturer og proteomikk i kombinasjon med ex vivo vevskulturer, og morfologiske og fysiologiske analyser av genredigeringsassosierte fenotyper. Derfor har dette prosjektet avslørt mulige mekanismer som styrer tidspunktet for kjønnsmodning, ved å belyse molekylære funksjoner av Vgll3a-proteinet i laks.

This project will elucidate the link between the genetic prerequisite for age at maturation and how environmental cues can modulate or overrun this trait. Recent simultaneous publications by our group and others show that one single locus can largely determine sea age at maturation in Atlantic salmon. This has opened a door to directly investigate the link between the genetic and the epigenetic/environmental regulation of the age at maturity trait in salmon. Understanding the age of maturation trait in salmon is a pre-requisite for sustainable farming; early maturation causes significant impacts on: (i) fish welfare through increased susceptibility to disease and hypo-osmoregulatory problems in sea cages; (ii) production losses caused by mortality, impaired growth, and down-grading at harvest; (iii) genetic interactions with wild fish, since escaped early maturing fish have a lower risk for mortality before succeeding to spawn. We recently described a selective sweep locus which strongly influences sea age at maturity, which encodes three genes, with the vgll3 gene showing the strongest signature of selection. However, the causative genetic variant(s) at this locus are unknown. This project aims to find the causative variant and link this/these genetic variants to either protein function or gene expression control. To implement this idea, this project will (1) perform experiments with clonal salmon lines displaying several combinations of putative causative SNPs, (2) examine in-between species conservation and (3) perform functional studies in salmon and zebrafish. In addition, this project will elucidate effects of environmental factors and how these epigenetic mechanisms can modulate the genetic predisposition for age at maturity. The results of this project will contribute to more precise selection protocols for salmon.