Til innholdet

Prosjektnummer

901642

Prosjektinformasjon

Prosjektnummer: 901642
Status: Pågår
Startdato: 01.06.2020
Sluttdato: 30.09.2022

Rød laks – genetiske effekter

Blek og eller ujevn rødfarge i laksemuskel er i økende grad rapportert som et kvalitetsproblem for norsk oppdrettslaks. Pigmentnivået har vært jevnt avtakende de siste årene, og i 2020 er det oppdrettere som rapporterer om de laveste pigmentnivåene som er målt i norsk oppdrettslaks noensinne. Rødfargen kommer fra astaxanthin i fôret og det antas at endringer i råvaresammensetning, med økt innhold av ulike vegetabilske råvarer, forklarer noe av den reduserte innfargingen. Blek filetfarge og skjolding settes også i sammenheng med utfordrende driftsforhold med økt håndtering av fisken og stress. Laksen responderer på stress med å forbruke astaxanthin som antioksidant. For å løse pigmenteringsproblemet har fôrets innhold av astaxanthin blitt økt, men på grunn av lavt opptak over tarmen har ikke dette resultert i tilstrekkelig forbedret muskelinnfarging.

Flere slaktetester i regi av AquaGen viser at genetikk er avgjørende for god innfarging, med arvbarhet på 0,6. Dette betyr at 60 % av fargen styres av gener involvert i astaxanthinmetabolismen. Et samarbeid mellom AquaGen og CIGENE har identifisert tre quantitative trait locus (QTL)-er som kan øke mengden akkumulert astaxanthin i muskel med 2 mg/kg. Potensielle kausale​ gener testes nå ut ved hjelp av genredigering (CRISPR/CAS9) i prosjektet “Gene Editing to Innovate Norwegian Breeding Industries” (GeneInnovate) (Forskningsrådets prosjektnr. 281928). CRISPR-fisken gir prosjektgruppen en unik mulighet til å identifisere og studere mekanismene som er avgjørende for opptak og retensjon av astaxanthin. I tillegg har man en lakselinje som utelukkende er selektert for ekstra intens rødfarge som vil supplere forsøkene med de genredigerte fiskene. Det er den betydelige variasjonen i filetfarge som gjør fiskematerialet så velegnet for mekanismestudier m.h.t. astaxanthin opptak, transport og omsetning. Prosjektets fokus vil være på kartlegging av molekylære mekanismer som styrer opptak, transport og omsetning av astaxanthin i laks. Dette er grunnleggende kunnskap som også er nødvendig for å formulere et fôr som gir tilstrekkelig fargeintensitet og fargestabilitet i laksefileter.
​​
Hovedmål
Å sikre god innfarging av norsk oppdrettslaks ved å beskrive og forstå genetiske og molekylære flaksehalser.

Delmål
a) Å verifisere genetiske flaskehalseffekter på astaxanthinopptak i tarmepitel ved bruk av tre etablerte genredigerte linjer.​
b) Å frembringe kvantitative data på opptak og degradering av astaxanthin i tarmepitel ved hjelp av to genetisk ulike linjer.​
c) Å undersøke hvordan stress påvirker omsetning av astaxanthin og om laks med høyt astaxanthininnhold er bedre beskyttet mot stressrelaterte ujevnheter i filetfarge.
​Problemer med blek rødfarge er kostnadskrevende og sammensatt og kan ikke løses med søkelys på en faktor alene. I dette prosjektet forventes det at
prosjektgruppens kompetanse innen genomikk, molekylære mekanismer/ biomolekylære interaksjoner, oppdrettsforhold, stressrespons og filetkvalitet til sammen vil bidra med økt kunnskap om opptak og retensjon av astaxanthin som kan fortelle hvordan det er mulig å sikre effektiv utnyttelse av pigmentet i fôret for å oppnå forutsigbar filetfarge som tilfredsstiller markedskravene.

​Prosjektet vil bidra med nødvendig kunnskap til å forbedre det genetiske potensiale for innfarging, også når nye fôrmidler tas i bruk. Slik kan man sikre at fremtidens foreldrefisk gir avkom med stabil og effektiv avleiring av fôrets pigmenter.

​Prosjektet vil forbedre forståelsen av astaxanthin-omsetning; hvilke gener er involvert og regulering (“molecular pathways” i astaxanthinmetabolismen). Dette er etterspurt kunnskap som kan benyttes av fôrindustrien for identifisering av fôrkomponenter som øker eller hemmer astaxanthinopptak, samt bedre forståelsen av samspill mellom kort-/langtidseffekt effekt av stress, fôr og genetikk.
​Astaxanthindeponering i laksemuskel avhenger av samspillet mellom fiskens genetiske potensial for rødfarge, fôr og miljø. Dette prosjektet setter søkelys på den genetiske komponenten av problemet for å identifisere og tallfeste molekylære og cellulære mekanismer som motvirker/stimulerer innfarging. En vil også se på betydningen av stress og samspill med genetikk. Ved å benytte ulike lakselinjer har prosjektet unike verktøy for a) verifisere genetiske/molekylære mekanismer og flaskehalser, b) kvantifisere hvor mye astaxanthin som forsvinner mellom opptak i tarm og deponering i muskel, i to lakselinjer med ulikt potensial for rødfarge og c) kvantifisere effekten av stress på ujevnheter i rødfarge i to ulike lakselinjer, som over. Prosjektet bygger på en lakselinje som i snitt deponerer over 9 mg astaxanthin per kilo muskel i 5 kilos laks og tre ulike CRISPR/CAS9 knock-out-linjer. De sistnevnte stammer fra prosjektet GeneInnovate og representerer de to viktigste QTL-ene for farge.

Milepeler og leveranser for arbeidspakker
Milepeler
A.1: Fôre opp bco1, bco1 like og abcg2 CRISPR KO linjene og kontrollfisk til ca. 60 g med fôr som inneholder 50 ppm astaxanthin.
A.2: Ta ut blod, tarm og lever fra all fisk og estimere individuell KO-effektivitet.
A.3: Analysere plasma, tarm og lever i kontrollfisk og KO-fisk ved hjelp av HPLC, histologi, konfokalmikroskopi og transkriptomanalyser (RNA-sekvensering).

Leveranser
  i) Verifisere betydningen av genene bco1, bco1 like og abcg2 for opptak av astaxanthin i KO-laks.
 ii) Kvantifisere astaxanthin opptak og degradering. 
iii) Etablere molekylære nettverk (molecular pathways) ved hjelp av transkriptomanalyser på tarm og lever.

Milepeler
B.1. Fôre opp laks fra en ekstra rød linje og kontroll linje frem til 60 g.
B.2. Tallfeste astaxanthinopptak etter fôring med 50 ppm astaxanthin ved hjelp av HPLC-analyse av plasma.
B.3. Transkriptomanalyser på tarm og lever.

Leveranser
 i) Kvantifisere genetiske effekter på astaxanthinopptak. 
ii) Etablere molekylære sammenhenger (molecular pathways) ved hjelp avtranskriptomanalyser på tarm og lever.

Milepeler
C.1. Fôre opp smolt med ulik genetikk til 3–4 kg, fisk fra rød linje og kontrollfisk.
C.2. Stresse laks med hypoksi og kvantifisere effekten på fargestyrke og fargejevnhet (kort- og langtidseffekt).

Leveranser
i) Identifisere hvorvidt stress påvirker farge, fargejevnhet og avdekke samspillseffekter (genetikk, metabolisme).

Prosjektorganisering
NMBU – IHA / CIGENE
Ansvarsområde
• Ta ut vevsprøver av CRISPR KO-fisk, RNA-sekvensering og CRISPR KO-effektivitetsanalyser.
• Fiskeforsøk med genetiske linjer i ferskvann og saltvann.
• HPLC-analyser av astaxanthin, måling av filetfarge og kvalitet.

Kompetanse og infrastruktur
• Institutt for husdyr- og akvakulturvitenskap (IHA) har lang erfaring med kvalitetsmålinger av laks og analyser av pigment og filetfarge.
• CIGENE-miljøet er ledende innen genomikk på laksefisk med stor utstyrspark og etablerte metoder nødvendige for gjennomføring av prosjektet.

AquaGen
Ansvarsområde
Transkriptomanalyser og konfokalmikroskopi.
​Det tas sikte på å publisere to populærvitenskapelig artikler, årlig deltagelse på konferanser med presentasjoner og to vitenskapelige artikler.
keyboard_arrow_up