Prosjektnummer
901459
Evaluering av helse, velferd og tilvekst hos steril laks etter embryonal blokkering av kimceller
Dokumentasjon om metodikk for produksjon av steril laks og effekter av steril laks på helse, velferd og tilvekst
• Blokkering av kimcellefaktoren Deadend under embryoutviklingen fører til livsvarig tap av
kjønnscellene hos både hanner og hunner av atlantisk laks.
• Sterile hannfisk viser samme pubertale forandringer som fertil fisk med aktivering av kjønnshormoner til tross for manglende kjønnsceller.
• Steril laks har normal osmoreguleringsevne, immunrespons, sjøvanns- og stress-toleranse.
• Steril laks viser generelt god helsetilstand og synes å være minst like robust som fertil laks.
• Steril og fertil laks har samme vekstutvikling i ferskvannsfasen, men det begrensede antall fertile fisk etter sjøutsetting gjør det vanskelig å konkludere i sjøvannsfasen.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglig sluttrapport (English summary further below)
Oppdrett av steril laks vil kunne redusere de negative interaksjonene mellom rømt oppdrettslaks og villaks, og dessuten forbedre
fiskens velferd og kvalitet. Prosjektets hovedmål har vært å evaluere viktige produksjonsegenskaper hos steril laks etter å ha
fjernet de embryonale kimcellene. Inaktivering av kimcellefaktoren Deadend ga livsvarig tap av kjønnsceller hos både hann- og
hunnfisk. Steril laks viste normal osmoreguleringsevne, og sjøvannstoleransen var minst like god som hos fertil laks. Steril og
fertil laks viste ingen konsistente forskjeller i stressrespons og immunstatus ved kortisolmåling og qPCR-analyse (kvantitativ måleteknikk) av stressrelaterte og pro-og anti-inflammatoriske faktorer. Steril laks viste robusthet også i sjø tross ekstreme værforhold og avlusing
etter alvorlig luseangrep. Ytre sår, finneskader og rødme i buk ble registrert hos både steril og fertil laks med ubetydelige
misdannelser. Steril og fertil laks viste samme vekstforløp i ferskvann, mens sammenlikning av vekst i sjø er usikker grunnet
lite antall fertile fisk. Kjønnshormonene ble aktivert hos både sterile og fertile hannfisk i ferskvann, men kjønnssteroidnivået
avtok hos de sterile hannene etter sjøutsetting. Prosjektet konkluderer at inaktivering av Deadend på embryostadiet gir en steril
laks med samme fenotype som fertil laks, bortsett fra fravær av kjønnsceller, og anbefaler at nødvendig teknologi for storskala produksjon av steril oppdrettslaks bør utvikles.
Results achieved
Summary of results from the project's final reportSterile farmed salmon would reduce the negative interactions between escapees and wild salmon and improve fish welfare and
quality. The main goal of this project has been to evaluate important production traits in sterile salmon after ablation of the
primordial germ cells. Transient inactivation of the embryonic germ cell factor Deadend caused lifelong loss of gametes in both
males and females. The sterile salmon showed normal osmoregulatory ability and seawater tolerance. No consistent differences
were shown in stress-response and immune status by cortisol measurement and qPCR quantification of multiple stress-related
and pro-and anti-inflammatory factors. Sterile salmon showed robustness in seawater despite extreme weather conditions and
serious sea lice attack. External wounds, fin damages and abdominal bleedings were registered in sterile and fertile salmon
with only sporadic malformations. Sterile and fertile salmon showed similar growth performance in freshwater, but the
comparison in sea water is uncertain due to few fertile fish left. Sex hormone synthesis was induced in both sterile and fertile
males, but sex steroid levels decreased in sterile fish after seawater transfer. The project concludes that embryonic Deadend
inactivation results in sterile salmon with the same phenotype as fertile fish, except for the missing gametes, and recommends
that technology should be developed for large-scale production of sterile salmon in aquaculture.
Prosjektet har bidratt med ny kunnskap om en mulig alternativ metode til triploidisering for å lage steril laks, selv om antall fisk i forsøkene, særlig mot slutten, var for lite til at det er mulig å konkludere sikkert. Fremdeles er metoden for krevende og ineffektiv til at det er mulig med kommersiell anvendelse, men videre arbeid kan kanskje finne løsninger på dette. Det kan føre frem til at steril laks kan tas inn i kommersielt oppdrett en gang i fremtiden.
-
Sluttrapport: Evaluering av helse, velferd og tilvekst hos steril laks etter embryonal blokkering av kimcellene
Nofima. Rapport 11/2022. April 2022. Av Øivind Andersen (Nofima), Helge Tveiten (Universitetet i Tromsø (UiT)), Tina Thesslund (Nofima) og Hans-Petter Kleppen (ACD Pharma AS).
Introduksjon og bruk av steril fisk i akvakultur er et sterkt ønske fra oppdrettsnæringen selv, elveeiere, statlig forvaltning og ulike miljøorganisasjoner. Det har fra flere hold blitt uttrykt en generell frykt for effekten av store mengder rømt oppdrettslaks i elvene, hvor disse kan kontaminere og fortrenge de særegne villfiskstammene. Dessuten krever kjønnsmodningsprosessen mye energi samtidig som matinntaket reduseres, og medfører dermed redusert tilvekst. Kjønnsmodningen er dessuten assosiert med økt stressnivå og nedsatt immunrespons, og dermed mindre motstandskraft mot sykdommer. For oppdretteren vil en fisk som ikke kjønnsmodnes lette produksjonsplanleggingen. Videre vil steril fisk kunne stå lengre i sjøen uten fare for at den taper kvalitet, og dermed gi en fordel i markeder som ønsker stor fisk. For rognprodusentene vil steril fisk være en kjærkommen mulighet til å beskytte det genetiske materialet.
Kort sagt forventes den optimale sterile laksen å vokse raskere og dermed kreve kortere sjøvannsfase for å oppnå ønsket slaktevekt, samtidig som fiskens velferd ivaretas. Flere metoder har vært forsøkt for å produsere steril laks, inkludert triploidisering, men til tross for mange års aktiv forskning har ingen av disse metodene vist tilfredsstillende resultater med tanke på dyrevelferd og prestasjonsegenskaper.
Kort sagt forventes den optimale sterile laksen å vokse raskere og dermed kreve kortere sjøvannsfase for å oppnå ønsket slaktevekt, samtidig som fiskens velferd ivaretas. Flere metoder har vært forsøkt for å produsere steril laks, inkludert triploidisering, men til tross for mange års aktiv forskning har ingen av disse metodene vist tilfredsstillende resultater med tanke på dyrevelferd og prestasjonsegenskaper.
ACD Pharmaceuticals AS har i samarbeid med Dr. Wong og Professor Zohar ved University of Maryland Baltimore County (UMBC) utviklet en badebehandlingsteknologi for effektiv produksjon av reproduktivt steril fisk – et helt nytt konsept for produksjon av steril Atlantisk laks for en miljøbevisst norsk oppdrettsnæring. Wong og Zohar har oppdaget en substans (Dnd-MO) som blokkerer genet deadend (dnd) som er nødvendig for å utvikle de primordiale kimcellene (PGC) som skal bli til kjønnscellene i gonadene. Man får fisk som er reproduktivt steril uten å påvirke andre fysiologiske prosesser. Siden sterilitet er induserbar gjennom badebehandling, gjør denne teknologien det praktisk mulig å produsere en fertil stamfiskbestand ved behov. Denne teknologien ble først utviklet på sebrafisk, og foreløpige resultater indikerer at teknologien også kan brukes til å produsere steril regnbueørret og Atlantisk laks.
Hovedmål
Å dokumentere hvorvidt dnd-MO-indusert sterilitet påvirker laksens helse, velferd og tilvekst i ferskvann og sjøvann frem til slakting.
Delmål
• Å undersøke om laksens toleranse for stress, sykdomspåkjenning og mekanisk lusebehandling i tillegg til grad av luseangrep er den samme i steril fisk og kontrollfisk.
• Å undersøke om tilvekst og slaktekvalitet påvirkes av dnd-MO-indusert sterilitet.
• Å undersøke om steril laks viser forhøyet dødelighet og forekomst av senskader.
Å dokumentere hvorvidt dnd-MO-indusert sterilitet påvirker laksens helse, velferd og tilvekst i ferskvann og sjøvann frem til slakting.
Delmål
• Å undersøke om laksens toleranse for stress, sykdomspåkjenning og mekanisk lusebehandling i tillegg til grad av luseangrep er den samme i steril fisk og kontrollfisk.
• Å undersøke om tilvekst og slaktekvalitet påvirkes av dnd-MO-indusert sterilitet.
• Å undersøke om steril laks viser forhøyet dødelighet og forekomst av senskader.
Bruk av steril oppdrettslaks vil medføre at rømt fisk ikke formerer seg med villaks i norske lakseelver. Dessuten opplever norsk lakseoppdrett fortsatt en nedklassing på ~4 % på grunn av tidlig kjønnsmodning. Dette til tross for at sen kjønnsmodning har vært et av de mest uttrykte avlsmålene i en årrekke samtidig som matfiskselskapene gjør utstrakt bruk av intensiv lysstyring for å hindre tidlig kjønnsmodning. Norge hadde i 2016 en lakseproduksjon på 1,233 millioner tonn, tilsvarende en eksportverdi på 61,4 milliarder norske kroner. Bak disse tallene ligger et utsett av ca. 300 millioner smolt, som stammer fra 580 millioner befruktede rognkorn. Om man kan unngå et utkast på 3 % som følge av kjønnsmodning, representerer det alene en økt salgsinntekt for norske matfiskoppdrettere på 2 milliarder kroner gitt en salgspris på 50 kroner per kilo for rund fisk. Gevinsten som følge av redusert utkast tilsvarer en redusert produksjonskostnad på 1,55 kroner per kg eller 7 kroner per 4,5 kg slaktevekt.
I tillegg kommer andre positive effekter ved steril fisk som:
• Redusert sløyesvinn og høyere fôrfaktor som følge av manglende utvikling av gonader og kjønnsprodukter.
• Redusert bruk av sortering som følge av mer synkron vekst.
• Bedre utnyttelse av de enkelte MTB-er (maksimalt tillatt biomasse)
• Avlsselskaper som ønsker å beskytte genmaterialet de har fremavlet vil være spesielt interessert i steril fisk.
• Metoden vil også være direkte overførbar til andre oppdrettsarter av både nasjonal og internasjonal interesse.
I tillegg kommer andre positive effekter ved steril fisk som:
• Redusert sløyesvinn og høyere fôrfaktor som følge av manglende utvikling av gonader og kjønnsprodukter.
• Redusert bruk av sortering som følge av mer synkron vekst.
• Bedre utnyttelse av de enkelte MTB-er (maksimalt tillatt biomasse)
• Avlsselskaper som ønsker å beskytte genmaterialet de har fremavlet vil være spesielt interessert i steril fisk.
• Metoden vil også være direkte overførbar til andre oppdrettsarter av både nasjonal og internasjonal interesse.
Pit-tagget fisk (ca. 15 g) vil bli overført til Nofimas anlegg på Sunndalsøra. Fisken som kommer fra to ulike Dnd-MO-behandlinger og én kontrollgruppe slås sammen og holdes i replikate kar frem til smoltifisering i april 2018. Fisken overføres deretter til sjøvann og oppdrettes frem til slakting, formodentlig i juli 2019. Data og prøver fra hver av de tre gruppene tas ut regelmessig gjennom forsøksperioden for evaluering av effekt, helse, velferd og tilvekst som beskrevet i arbeidspakkene nedenfor.
Arbeidet med prosjektet deles opp i åtte arbeidspakker (AP-er):
AP 1 Effektanalyser
1.1 Vevsundersøkelser
1.2 Ultralyd
Det er lagt inn beslutningspunkter i etterkant av hver effektanalyse hvor styringsgruppen skal vurdere om effekten er tilstrekkelig for god prosjektgjennomføring.
Det er lagt inn beslutningspunkter i etterkant av hver effektanalyse hvor styringsgruppen skal vurdere om effekten er tilstrekkelig for god prosjektgjennomføring.
AP 2 Helse og stresstoleranse
2.1 Rutinemessig daglig overvåkning av helsetilstand og uttak av dødfisk og svimere
2.2 Rutinemessig lusetelling i sjø
2.3 Toleranse for mekanisk lusebehandling
2.4 Toleranse for sykdomspåkjenning
2.5 Stresstoleranse
2.2 Rutinemessig lusetelling i sjø
2.3 Toleranse for mekanisk lusebehandling
2.4 Toleranse for sykdomspåkjenning
2.5 Stresstoleranse
AP 3 Immunrespons
3.1 Immunrespons i ferskvann og sjøvann
AP 4 Smoltifisering og sjøvannstilpasning
4.1 Hypoosmoregulatorisk kapasitet
AP 5 Tilvekst og kvalitet
5.1 Tilvekst
5.2 Kvalitet
5.3 Hormonstatus
AP 6 Sikkerhet
6.1 Skjelettdeformiteter
6.2 Bløtvevsdannelser
6.2 Bløtvevsdannelser
AP 7 Velferd
Resultater fra arbeidspakke 1, 2 og 3 benyttes til å evaluere om behandlingen ivaretar dyrevelferd i henhold til Dyrevelferdslovens paragraf 9 som omhandler medisinsk og kirurgisk behandling.
AP 8 Forbrukersikkerhet
Det vil bli tatt ut prøver fra fisk som gjennomgår forsøkene over for analyser i forbindelse med godkjenning, men dette arbeidet inngår ikke som direkte del av dette prosjektet.
Resultatene fra prosjektet vil bli formidlet i form av rapporter og publikasjoner i internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering (for eksempel Aquaculture), gjennom presentasjoner på internasjonale konferanser, på nettsidene til partnerinstitusjonene, og i massemedia (både elektroniske og trykte).
-
Sluttrapport: Evaluering av helse, velferd og tilvekst hos steril laks etter embryonal blokkering av kimcellene
Nofima. Rapport 11/2022. April 2022. Av Øivind Andersen (Nofima), Helge Tveiten (Universitetet i Tromsø (UiT)), Tina Thesslund (Nofima) og Hans-Petter Kleppen (ACD Pharma AS).