Effekten av vegsalt og kobber på tidlig utviklingsstadier hos Atlantisk laks Forskningssamarbeid: UMB, NIVA og Statens vegvesen

Transkript

1 Effekten av vegsalt og kobber på tidlig utviklingsstadier hos Atlantisk laks Forskningssamarbeid: UMB, NIVA og Statens vegvesen Norsk Vannforening Sondre Meland Sjefingeniør Statens vegvesen Vegdirektoratet Førsteamanuensis II Universitetet for Miljø og Biovitenskap

2 Bakgrunn for prosjektet Laksen gyter på høsten og kan sammenfalle med oppstart av vegsaltsesong Utvikling skjer gjennom vinteren og laksen kan være utsatt for saltepisoder

3 Livssyklus Rogn /øyerogn Plommesekkyngel Yngel/parr/smolt Gyting/befruktning Smoltifisering: ferskv sjøvann Bilde: Marineharvest.no Voksen

4 Biologisk kompleksitet forholdet mellom respons og biologisk nivå etter en eksponering Høy økologisk relevans, men lang responstid Lav økologisk relevans, men kort responstid MOLECULAR TO CELLULAR Genes Enzymes Proteins Metabolism ORGAN TO ORGANISMIC Pathology Behaviour Growth Development 4 Productivity POPULATION TO COMMUNITY Nutrient cycling Diversity Food web Abundance Energy flow Interspecific - interactions ECOSYSTEM

5 Forsøksoppsett

6 Saltdoser Kontroll 50 mg NaCl/L ~brakkvann

7 Saltdoser «ikke-dødelig» dose av kobber NaCl + 10 µg Cu/L Kontroll 50 mg NaCl/L ~brakkvann

8 Befruktning

9 Eksoneringskammer

10 Tidslinje (nov mai) Befruktning 24t Utvikling 5 måneder NaCl Rent vann NaCl + Cu Rent vann Rent vann NaCl 24t/uke Rent vann NaCl + Cu 24t/uke

11 Normal eggutvikling Celledeling 4-8 cellestadiet

12 Svelling av rogna etter befruktning Vann og ioner trenger inn I rogna rogna herdes og blir fysisk veldig robust

13 Swelling (mm/20 egg) Effekter av salt under befruktning - svelling 0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 Swelling after 24 h exposure NaCl NaCl + Cu (10µg/L) NaCl + Cu (20 µg/l) NaCl + Cu (30µg/L) 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 Økt Cu-konsentrasjon gir også redusert svelling Ref F 50 F 100 F 500 F 5000 F F SaltConc (mg NaCl/L) Svelling tydelig redusert ved høy saltkonsentrasjon

14 Swelling (mm/20 egg) Swelling after 24 h exposure NaCl NaCl + Cu (10µg/L) NaCl + Cu (20 µg/l) NaCl + Cu (30µg/L) Ref F 50 F 100 F 500 F 5000 F F SaltConc (mg NaCl/L) Normal utvikling Utviklingen stoppet opp

15 No. dead eggs Akkumulert antall døde befruktede egg Interval Plot of Total dead eggs after fert Bars are One Standard Error from the Mean Episode Epsode+Cu Rogn mest sårbar under befruktning Group Fertilization Fertilization+Cu

16 No. Dead eggs Akkumulert antall døde befruktede egg fordelt på saltdose 350 Episode 300 Fertilization Ref + Cu 50 + Cu Cu Cu Cu Cu

17 Fysiologiske deformiteter Road salt, mg/l Cu, µg/l 100 <2 500 < < <2 100 < Coilde tail (%) Twins (two bodies) (%) Twins (two heads) (%) Spinal cord deformation (%) Eksponert etter befruktning Eksponert under befruktning

18 Deformitet i ryggvirvel

19 To hoder, en hale

20 Hva med effekter ved lavere konsentrasjoner? 20

21 Biologisk kompleksitet forholdet mellom respons og biologisk nivå etter en eksponering Høy økologisk relevans, men lang responstid Lav økologisk relevans, men kort responstid MOLECULAR TO CELLULAR Genes Enzymes Proteins Metabolism ORGAN TO ORGANISMIC Pathology Behaviour Growth Development 21 Productivity POPULATION TO COMMUNITY Nutrient cycling Diversity Food web Abundance Energy flow Interspecific - interactions ECOSYSTEM

22 Genuttrykksanalyser screening (microarray) Microarray ble brukt til å finne kandidatgener som vi kunne se nærmere på ved lavere saltkonsentrasjoner Kontroll 50 mg NaCl/L ~brakkvann

23 Genuttrykk (eksponering under befruktning) Salt - affected Organelle organization Sensory organ development Salt Cu+Salt Cu+Salt - affected Muscle development Chitin metabolism Stathmin-3 Na/Glucose co-transporter Cu Cu - affected Na+/Glucose transport Response to starvation Inorganic 23 ion transport Muscle development

24 Genuttrykksanalyser enkeltgenanalyser (qpcr) qpcr ble benyttet på et utvalg av kandidatgener fra screening(microarray)analysen. Disse ble analysert ved alle eksponeringskonsentrasjoner Kontroll 50 mg NaCl/L ~brakkvann

25 Genuttrykk (qpcr)(foreløpige resultater) Ion homeostasis A trend of Na/K-ATPase (Atp1A2) expression, although not significantly different from control due to high variance in the control group

26 Genuttrykk (qpcr)(foreløpige resultater) Organ development Significant difference in neuron navigator 1 isoform 2 (NAV1) expression at 100 mg/l. Result indicate interference with normal organ development.

27 Genuttrykk (qpcr)(foreløpige resultater) No transcriptional effect level (NOTEL) Saltkonsentrasjoner lavere enn 50 mg/l synes ikke å gi effekter på gennivå hos tidlig livsstadier Gir dette skader senere?????

28 Oppsummering Eksponering av høye saltkonsentrasjoner (5000 mg/l) under befruktning gav redusert svelling og massiv rogndødelighet Kombinert eksponering av salt og salt + Cu under befruktning medførte fysiologiske abnormaliteter Eksponering av salt synes å ha effekt på genuttrykk ved lavere konsentrasjoner (50 mg/l), men vanskelig å fastslå hvorvidt disse vil kunne medføre skade

29 Hva betyr dette i forhold til Statens vegvesen sin saltpraksis? Vegsalting kan sammenfalle med gyteperioden til laksefisk, og høye saltkonsentrasjoner under befruktning og svellefase kan medføre skade Befruktning Høy saltkons Biologisk skade Lav sannsynlighet

30 Takk til medforfattere: Urma Mahrosh, UMB Hans-Christian Teien, UMB Merethe Kleiven, UMB Lene Sørlie Heier, UMB Brit Salbu, UMB Bjørn Olav Rosseland, UMB You Song, UMB Knut Erik Tollefsen, NIVA/UMB

31 Sondre Meland Sjefingeniør Statens vegvesen Vegdirektoratet Førsteamanuensis II Universitetet for Miljø og Biovitenskap