þriðjudagur, 11. desember 2018
 
TölublöðVenjuleg útgáfa

Sérsníða greiningaraðferð að íslenskum laxi

svavar hávarðsson
20. nóvember 2018 kl. 14:15

Í flestum íslenskum laxveiðiám er sérstakur stofn - sérstöðu þeirra vilja menn verja. Mynd/BH

Mikilvægt að fylgjast með erfðablöndun milli eldis- og villtra laxa.

Nákvæm og örugg greining á erfðablöndum milli eldis- og villtra laxa er grundvallaratriði í vöktun á áhrifum sjókvíaeldis á náttúrulega laxastofna. Í nýju samstarfsverkefni Matís, Hafrannsóknastofnunar og NINA (Norwegian Institute for Nature Research) er stefnt að þróun aðferðafræði sem nýta má til greiningar á erfðablöndun með nákvæmum, öruggum og ódýrum hætti.

Um er að ræða SNP arfgerðagreiningasett (Single Nucleotide Polymorphism – einbasabreytileiki) sem getur greint fyrstu kynslóð blendinga milli eldis- og villtra laxa. Mikilvægt er að fylgjast með hvernig erfðablöndun þróast yfir tíma og mögulegum áhrifum slíkrar blöndunar á íslenska laxastofna.

Hvað er snipp?

Davíð Gíslason, sérfræðingur á Matís og annar verkefnastjóra verkefnisins, útskýrir í skriflegu svari til Fiskifrétta að við arfgerðargreiningu er notast við erfðamörk (svæði í erfðaefni lífvera) þar sem hægt er að finna breytileika. Yfirleitt er notast við erfðamörk sem eru á hlutlausu svæði í erfðaefninu og eru ekki undir náttúrulegu vali. Þannig eru erfðamörkin sem eru valin ekki staðsett í genum, sem oft eru undir vali í stofnum lífvera.

Breytileiki í próteinum í rauðum blóðkornum þar sem menn eru flokkaðir í blóðflokka, er ein algengasta arfgerðargreining sem þekkt er. Þannig eru ABO blóðflokkarnir eitt erfðamark með þremur erfðasamsætum (alleles), einstaklingur getur því verið OO (O á báðum sætum, eitt erfist frá móður og hitt erfist frá föður) og er þá í O blóðflokki, AA eða AO og er í A blóðflokki, BB eða BO og er í B blóðflokki og að síðustu AB og er í AB blóðflokki. Einstaklingar þurfa að vera arfhreinir um O til þess að vara í O blóðflokki vegna þess að O er víkjandi svipgerð (svipgerð er útkoma arfgerðar á einstaklinginn).

Tafsraðir eru erfðamörk sem byggja á endurteknum röðum basapara í kjarnsýru DNA sem hafa mikinn breytileika þ.e. gríðarlegan fjölda samsæta vegna hárrar tíðni stökkbreytinga sem lengir eða styttir lengd endurteknu raðarinnar. Vegna þessa mikla fjölda samsæta, eru örtungl mjög nytsamleg og hafa mikið verið notuð til stofngerðarannsókna. SNP (lesið snipp) eru kjarnsýru DNA breytingar þar sem aðeins einn kjarnsýrubasi er breytilegur milli einstaklinga. Vegna þess að aðeins eru tvær erfðasamsætur á SNP þarf marga SNP til þess að ná sömu næmni í arfgerðargreiningu og með fáum tafsraða erfðamörkum.

Óvissa um fyrstu kynslóð

Davíð segir að fram að þessu hefur verið notast við breytileika í tafsröðum (microsatellite) til þess að  meta blöndun milli eldis- og villts lax. Notast er við svokallað Salsea-Merge arfgerðasett, sem hefur verið notað til þess að meta landnám laxa á Íslandi og skyldleika íslenskra laxa við aðra laxastofna í Evrópu. Hins vegar er ljóst að þetta arfgerðasett hefur ekki þá upplausn sem er nægjanleg til þess að greina blendinga umfram fyrstu kynslóð blendinga og einnig að í sumum tilfellum er óvissa um fyrstu kynslóð blendinga þegar arfgerðasettið er notað.

„Við höfum verið að prófa SNP arfgerðasett hannað í Noregi til að greina  blendinga í íslenskum ám. Þetta SNP arfgerðasett virðist ekki hafa meiri upplausn við greininguna en SalSea-Merge arfgerðarsettið. Vegna þessa er þörf á að þróa nýtt SNP arfgerðarsett fyrir íslenskar aðstæður sem hefur meiri upplausn og getur greint blendinga með öryggi og væntanlega blendinga umfram fyrstu kynslóð. Einnig mun nýja íslenska SNP arfgerðarsettið getað greint aðrar tegundir laxfiska og blendinga milli tegunda, slíkt er nauðsynlegt þar sem oft getur reynst erfitt að greina seiði með öryggi til tegunda,“ segir Davíð.

Þróun frá grunni

Megin munurinn á þessum tveimur gerðum erfðamarka (tafsröðum og SNP) er að tafsraðir hafa fjölda genasamsæta (e. alleles) og mikinn breytileika meðan SNP hafa aðeins tvær genasamsætur fyrir hvert erfðamark. Þetta gerir það að verkum að almennt verður að notast við mikinn fjölda SNP erfðamarka til að ná sömu upplausn í erfðagreiningu heldur en með færri ofurbreytilegum tafsröðum. Hinsvegar er greining sýna með SNP arfgerðarsetti ódýrari, fljótlegri og einfaldari en greiningar með tafsröðum.

„Ætlunin er að þróa arfgerðasett frá grunni sem hámarkar erfðamun milli laxastofna á Íslandi og eldislaxa. Við þróun arfgerðasettsins verður fjöldi villtra laxa frá Íslandi og eldislaxar greindir fyrir um 60.000 SNP en við frekari úrvinnsla á þessum gögnum verður hægt að velja 96-192 SNP sem sýna mestan erfðamun á milli þessara laxa,“ segir Davíð.

Til notkunar á næsta ári

Fyrirtækið CIAGENE í Noregi hefur nú þegar hannað 60.000 SNP fylki (matrix) sem verður notaður til þess að arfgerðagreina sýnin en frekari úrvinnsla og þróun SNP arfgerðarsetts verður gerð í samstarfi við Sten Karlsson hjá NINA sem er einn helsti sérfræðingur Norðmanna í þessum efnum og hefur mikla reynslu við þróun á SNP arfgerðasettum.

„Ætlunin er að nýtt SNP arfgerðarsett verði tilbúið til notkunar á næsta ári. Megin tilgangurinn með þróun nýs arfgerðarsetts lítur að eftirliti með eldi í sjókvíum vegna slysasleppinga og verndun náttúrulegra laxastofna. Blöndun eldislax við villtan lax gæti mögulega dregið úr hæfni villtra laxa sem hafa aðlagast yfir langan tíma að sínum náttúrulegu íslensku ám en eldislaxinn er kynbættur fyrir að vera góður í eldi og er þar að auki ekki af íslenskum uppruna heldur norskum. Mikilvægt er að vernda villta laxa fyrir mögulega óæskilegum erfðaáhrifum frá eldislaxi,“ segir Davíð.

Matís, Hafrannsóknastofnun og NINA sóttu saman um verkefnið að eigin frumkvæði og var verkefnið styrkt af Umhverfissjóði sjókvíaeldis árið 2018. Verkefnastjóri ásamt Davíð Gíslasyni er Leó A. Guðmundsson, sérfræðingur hjá Hafrannsóknarstofnun.