Prosjektnummer
901491
Genetiske parametere for slaktekvalitetsegenskaper målt på levende eller hel Atlantisk laks/ Genetic parameters of slaughter quality traits measured on whole or live Atlantic salmon (CompleteSCAN)
Et
bidrag til redusert sykdom, bedret fiskevelferd og økt lønnsomhet
gjennom testing av teknologi for genetisk evaluering av slaktekvalitet
• CT scanning and consequent custom-made segmentation of live fish CT scans provides accurate and highly heritable CT phenotypes that can be used as selection criteria for body composition and slaughter quality for increase genetic gain. Method enables definition of novel post-scan phenotypes using same CT scans.
• Fillet quality traits, melanin spots, gaping and pigmentation, were not detectable in CT scanning.
• Manually registered melanin spots showed zero heritability.
• NIR scanning of salmon muscle sides is expectedly robust for quantification of fat and pigments, whereas novel approaches of NIR based Qpoint or handheld SORS device failed to quantify pigmentation in whole fish.
• Fillet quality traits, melanin spots, gaping and pigmentation, were not detectable in CT scanning.
• Manually registered melanin spots showed zero heritability.
• NIR scanning of salmon muscle sides is expectedly robust for quantification of fat and pigments, whereas novel approaches of NIR based Qpoint or handheld SORS device failed to quantify pigmentation in whole fish.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Genetisk evaluering av slaktekvalitet hos atlantisk laks (Salmo salar) er basert på ressurskrevende testslakt av søsken til avlskandidatene. Denne metoden gir begrenset genetisk framgang ettersom egenskaper er registret på slektninger og fordi registreringene har betraktelige målefeil. CompleteSCAN-prosjektet brukte en totrinns tilnærming for å vurdere muligheten for å bruke nye fenotyper fra CT-skanning som seleksjonskriterier for slaktekvalitet hos laks.
Genetisk evaluering av slaktekvalitet hos atlantisk laks (Salmo salar) er basert på ressurskrevende testslakt av søsken til avlskandidatene. Denne metoden gir begrenset genetisk framgang ettersom egenskaper er registret på slektninger og fordi registreringene har betraktelige målefeil. CompleteSCAN-prosjektet brukte en totrinns tilnærming for å vurdere muligheten for å bruke nye fenotyper fra CT-skanning som seleksjonskriterier for slaktekvalitet hos laks.
Første trinn fokuserte på å koble manuelle disseksjonsfenotyper til CT-fenotyper hos død fisk. Første trinn undersøkte også muligheter for å
1) bruke CT-skanning for å oppdage melaninflekker i filet og 2) kvantifisere pigmentering av laksekjøtt gjennom hud med nær-infrarød (NIR)-basert Qpoint-metode og SORS-teknologi (spatially offset raman spectroscopy). Andre trinn fokuserte på å optimalisere logistikk og utførelse av CT-skanning av levende fisk.
Et skreddersydd program ble brukt til å fjerne organer, hode og hale. Individuelle skanninger ble videre segmentert i volum av forskjellige typer vev basert på røntgenabsorpsjonsegenskapene til vevene. Volumfenotyper ble omdannet til vekt ved å multiplisere volumer med tilsvarende vevstettheter.
CT-egenskaper fra testslakt viste moderat til høy arvegrad (unntatt beinfraksjon av hel og sløyd fisk). CT-fenotyper fra død fisk var genetisk sterkt korrelert med de tilsvarende egenskapene fra test slakt. Fettprosent, beregnet med CT, rangerer individene pålitelig i forhold til den tradisjonelt brukte NIR-fettfenotypen. Høy korrelasjon mellom den kjemiske sammensetningen av filetfettet og fettinnholdet basert på NIR er tidligere dokumentert, og dette forholdet ble også bekreftet med det aktuelle materialet.
Analysene av CT-bilder viste at filetkvalitetstrekk som melaninflekker, spalting og pigmentering ikke kan påvises i CT-skanninger. Samme CT-skanning kan brukes til å måle mange ulike fenotyper, også fenotyper som ikke var definert da skanningen ble gjennomført, ved å tilpasse software. Andre metoder, slik som hyperspektral avbildning, kan være mer egnet for registrering av mange trekk, slik som ytre deformiteter og sår.
Qvision er en metode som gir et nøyaktig mål på pigmenter i laksefileter gjennom rask skanning. Qpoint egnet seg ikke for kvantifisering av pigmenter i hel fisk. Den håndholdte SORS-enheten fra Agilent Technologies, Inc. ga ikke nok oppløsning og laserkraft til å trenge dypt nok inn i laksevevet. Derfor ga ikke SORS kvantitativ informasjon om pigmentene i hel laks, bare lipidinformasjon fra fettvevet under huden.
Gjennomsnittlig medgått tid for CT-skanning av levende fisk var 3,5 minutt. Praktiske løsninger når det gjelder bedøving, transport til CT-skanner, fiksativ for å garantere CT-bilder av god kvalitet uten bevegelse, var vellykkede. Dødeligheten knyttet til operasjonen var 10 %. CT-skanning med levende fisk bekreftet moderate estimater av arvegrad for CT-fenotypene.
Det største potensialet for CT-skanning av levende fisk er presise fenotyper målt direkte på avlskandidatene. Dette tillater minimering av antall forsøksdyr og økt nøyaktighet på de estimerte avlsverdiene, og gitt moderate arvegrader, økt genetisk framgang.
Prosjektet har levert på de fleste av målsettingene, med unntak av deteksjon av melanin og gaping som ikke lot seg måle med CT-scanning. Metoden som ble brukt i prosjektet kan gi fordeler for utvalg av avlsfisk som forutsatt og vil dermed kunne redusere behov for å slakte fisk, øke antall til måling og gi bedre datagrunnlag for utvalg av avlsfisk.
-
Nofima. Report no. 28/2020. June 2020. By Anne Kettunen (Nofima), Turid Mørkøre (Nofima), Nils Kristian Afseth (Nofima), Dennis Brandborg Nielsen (Danish Technological Institute (DTI)), Troels Thorsen Mørch (DTI), Hooi Ling Khaw (Benchmark Genetics Norway), Hooman Moghadam (Benchmark Genetics Norway) and Borghild Hillestad (Benchmark Genetics Norway).
-
Presentasjon: Slaughter Quality of Atlantic Salmon (Salmo salar) Using Computerized Tomography
Nofima. Presentation at the Norwegian aquaculture conference Havbruk 2020, avl, genetikk og genomikk, 9 June 2020. By Anne Kettunen (Nofima), Hooi Ling Khaw (Nofima), Dennis Brandborg Nielsen (Danish Technological Institute (DTI) – Danish Meat Research Institute (DMRI)), Borghild Hillestad (Benchmark Genetics Norway), and Hooman K. Moghadam (Benchmark Genetics Norway).
Nøyaktige, effektive og objektive målinger kreves for å forbedre egenskaper ved selektiv avl eller praktisk oppdrett. Systematisk genetisk forbedringsarbeid i Atlantisk laks har vært en hjørnestein i utviklingen av norsk akvakultur. I dag er avlsprogrammene basert på store grupper av forskningsdyr, fordi målinger krever avliving av fisk i mangel av ikke-invasive verktøy.
Dette prosjektet søker muligheten til å utnytte ny teknologi som SORS (spatially offset raman spectroscopy) og en medisinsk CT-skanner (apparat som lager snittbilder som kan fremstille strukturer i ulike plan og i 3D), for å måle slaktekvalitetsegenskaper på hele og potensielt levende avlsfisk. På denne måten kan en potensielt måle slaktekvalitetsegenskaper direkte på avlskandidater, øke nøyaktigheten av avlsverdier og genetisk fremgang for slike egenskaper betydelig.
På sikt kan dette resultere i færre fisk som må testes for å kunne drive et avlsprogram, bedre dyrevelferd på grunn av mer nøyaktig seleksjon av robust fisk som har mindre deformiteter, økt vekst, derav kortere produksjonstid fra befruktning til slakting, redusert tid i sjø og følgelig redusert parasitt- og sykdomsbelastning.
Alt i alt kan dette føre til økt kostnadseffektivitet for lakseprodusentene og mer nøyaktig avl for avlsselskapene. Metodikken har også et stort potensial som verktøy for kvalitetskontroll i laksenæringen. For eksempel er det sannsynlig at CT-skanneren kan oppdage bindevev avsatt i mørke flekker og muliggjøre indirekte målinger av mørke flekker.
Dette prosjektet søker muligheten til å utnytte ny teknologi som SORS (spatially offset raman spectroscopy) og en medisinsk CT-skanner (apparat som lager snittbilder som kan fremstille strukturer i ulike plan og i 3D), for å måle slaktekvalitetsegenskaper på hele og potensielt levende avlsfisk. På denne måten kan en potensielt måle slaktekvalitetsegenskaper direkte på avlskandidater, øke nøyaktigheten av avlsverdier og genetisk fremgang for slike egenskaper betydelig.
På sikt kan dette resultere i færre fisk som må testes for å kunne drive et avlsprogram, bedre dyrevelferd på grunn av mer nøyaktig seleksjon av robust fisk som har mindre deformiteter, økt vekst, derav kortere produksjonstid fra befruktning til slakting, redusert tid i sjø og følgelig redusert parasitt- og sykdomsbelastning.
Alt i alt kan dette føre til økt kostnadseffektivitet for lakseprodusentene og mer nøyaktig avl for avlsselskapene. Metodikken har også et stort potensial som verktøy for kvalitetskontroll i laksenæringen. For eksempel er det sannsynlig at CT-skanneren kan oppdage bindevev avsatt i mørke flekker og muliggjøre indirekte målinger av mørke flekker.
• Å avgjøre om fenotyper målt fra CT-skanning øker nøyaktigheten sammenlignet med manuell disseksjon.
• Å finne ut om pigmentering kan måles nøyaktig ved bruk av SORS i forhold til nær-infrarød (NIR)/VIS (synlig del av det elektromagnetiske spektrum) og kjemiske tiltak.
• Å estimere arvelighet av mørke flekker og finne ut om melaninflekker kan måles nøyaktig ved hjelp av CT.
• Å identifisere genetiske markører for de nye egenskapene og sammenligne og korrelere dem med manuelt målte egenskaper.
• Å finne ut om pigmentering kan måles nøyaktig ved bruk av SORS i forhold til nær-infrarød (NIR)/VIS (synlig del av det elektromagnetiske spektrum) og kjemiske tiltak.
• Å estimere arvelighet av mørke flekker og finne ut om melaninflekker kan måles nøyaktig ved hjelp av CT.
• Å identifisere genetiske markører for de nye egenskapene og sammenligne og korrelere dem med manuelt målte egenskaper.
Prosjektet vil skape verdier for lakseoppdrettsnæringen på forskjellige nivåer:
• Det vil være viktig for å øke nøyaktigheten for slaktekvalitetsfenotyper som må måles på avlskjernen for å forbedre kvaliteten på oppdrettslaksen. På kort sikt og lang sikt vil dette gavne avlsselskapene i form av lavere kostnader til å drifte avlsprogrammet, forbedre avlsarbeidet og øke forbrukertilfredsheten ved å inkludere nydefinerte egenskaper som filetkvalitet, økonomi og dyrevelferd inn i avlsmålet.
• Nye teknologier utvikles som kan muliggjøre nøyaktig, effektiv og ikke-invasiv bestemmelse av slaktekvalitetsfenotyper av fileter, helt slakt og ideelt også på levende dyr. Gjennomføring av CT-skanning på levende eller hel laks for å forutsi biometriske trekk, kjemisk sammensetning og utseende, vil akselerere genetisk gevinst og muligens også muliggjøre måling direkte på avlskandidatene i stedet for på slektninger – og dermed gi raskere forbedringer av økonomisk viktige egenskaper gjennom avl.
• Teknologiske innovasjoner kan også være gunstige for lakseoppdrettsbransjen generelt. Spesielt evnen til å oppdage mørke melaninflekker og gaping på hele fisken vil ha stor økonomisk betydning. I tillegg kan ikke-invasive bestemmelser av slaktkvalitetsegenskaper redusere behovet for forskningsdyr.
• Det vil være viktig for å øke nøyaktigheten for slaktekvalitetsfenotyper som må måles på avlskjernen for å forbedre kvaliteten på oppdrettslaksen. På kort sikt og lang sikt vil dette gavne avlsselskapene i form av lavere kostnader til å drifte avlsprogrammet, forbedre avlsarbeidet og øke forbrukertilfredsheten ved å inkludere nydefinerte egenskaper som filetkvalitet, økonomi og dyrevelferd inn i avlsmålet.
• Nye teknologier utvikles som kan muliggjøre nøyaktig, effektiv og ikke-invasiv bestemmelse av slaktekvalitetsfenotyper av fileter, helt slakt og ideelt også på levende dyr. Gjennomføring av CT-skanning på levende eller hel laks for å forutsi biometriske trekk, kjemisk sammensetning og utseende, vil akselerere genetisk gevinst og muligens også muliggjøre måling direkte på avlskandidatene i stedet for på slektninger – og dermed gi raskere forbedringer av økonomisk viktige egenskaper gjennom avl.
• Teknologiske innovasjoner kan også være gunstige for lakseoppdrettsbransjen generelt. Spesielt evnen til å oppdage mørke melaninflekker og gaping på hele fisken vil ha stor økonomisk betydning. I tillegg kan ikke-invasive bestemmelser av slaktkvalitetsegenskaper redusere behovet for forskningsdyr.
To årsklasser av SalmoBreeds avlspopulasjon vil bli testet.
Prosjektet vil i første omgang legge hovedvekt på å analysere dødfisk (2018) for å optimalisere analysemetoder for ikke-invasive bestemmelse av økonomisk viktige egenskaper for slaktekvalitet. Videre (2019) vil de utviklede metodene bli implementert på levende laks.
Prosjektet vil bli organisert i fire arbeidspakker (AP-er):
AP1: Registrere og måle slaktekvalitetsegenskaper ved å manuelt dissekere fisk ved testslakting.
AP2: Registrere og måle slaktekvalitetsegenskaper på hel, slaktet fisk og senere levende fisk ved hjelp av en medisinsk CT-skanner.
AP3: Måle pigmentering på hel, slaktet fisk og senere levende fisk ved bruk av SORS.
AP4: Estimere genetiske og genomiske parametere (arvbarhet, GWAS (genome-wide association studies) og genetiske korrelasjoner) og QTL (Quantitative Trait Loci)-kartlegging.
Følgende formidling er planlagt:
• muntlig presentasjon av prosjektstatus (innovasjoner) på møter organisert av FHF
• muntlig presentasjon og konferanseoppsummering på Havbrukskonferansen 2020
• muntlig presentasjon og konferanseoppsummering på internasjonal vitenskapelig konferanse (European Aquaculture Society (EAS)-konferansen)
• populærvitenskapelig artikkel i Norsk Fiskeoppdrett og Fish Farmer
• faktaark for ikke-invasive metodeinnovasjon for slaktegenskaper: CT, SORS, VIS / NIR
• muntlig presentasjon av prosjektstatus (innovasjoner) på møter organisert av FHF
• muntlig presentasjon og konferanseoppsummering på Havbrukskonferansen 2020
• muntlig presentasjon og konferanseoppsummering på internasjonal vitenskapelig konferanse (European Aquaculture Society (EAS)-konferansen)
• populærvitenskapelig artikkel i Norsk Fiskeoppdrett og Fish Farmer
• faktaark for ikke-invasive metodeinnovasjon for slaktegenskaper: CT, SORS, VIS / NIR
-
Nofima. Report no. 28/2020. June 2020. By Anne Kettunen (Nofima), Turid Mørkøre (Nofima), Nils Kristian Afseth (Nofima), Dennis Brandborg Nielsen (Danish Technological Institute (DTI)), Troels Thorsen Mørch (DTI), Hooi Ling Khaw (Benchmark Genetics Norway), Hooman Moghadam (Benchmark Genetics Norway) and Borghild Hillestad (Benchmark Genetics Norway).