Produksjon av steril yngel og all female fisk status og perspektiver

Transkript

1 Produksjon av steril yngel og all female fisk status og perspektiver Geir Lasse Taranger, Trine Haugen, Håkon Otterå, Anders Thorsen, Ingegjerd Opstad Ørjan Karlsen,Per Gunnar Fjelldal, Craig Morton, Birgitta Norberg, Anders Mangor- Jensen, Geir Dahle, Anna Wargelius, Rolf Edvardsen og Tom Hansen Sats marin møte, Bergen

2 Modnings- og kjønnsrelaterte utfordringer torsk og kveite Genetisk påvirkning etter gyting i merd eller rømning Mulig smittespredning med egg? Velferdsproblem i torsk (gytespreng) Veksttap hver gyting (ca 30% i torsk); dårlig fôrfaktor og økonomi Bedre vekst i hokveite (hanner modner tidlig)

3 Mulige løsninger Lysstyring; utsetter modning hos både torsk og kveite, men gir ikke fullgode resultat i merd; kan kombineres med avl All female forhindrer befruktede egg i merdene og ofte bedre vekst ho hofisk; metode etablert på HI Austevoll for torsk og kveite Triploid steril fisk produsert med trykksjokk på egg helst i kombinasjon med all female Alternativ sterilitet kjønnscellefri fisk; forsøk på HI og NOFIMA pågår

4 Maskulinisering med androgener i kjønnsdifferensieringsperioden Utvikling av gonader og differensieringen til ovarie eller en testis kjønnscellevandring Foto: A. Thorsen embryo Gonadeanlegg Foto: A. Thorsen plommesekklarve kjønnsceller Kjønnsdifferensiering - Deling kjønnsceller Befruktet egg yngel fig; T Haugen

5 Nye sterilitesmodell torsk? Kjønnscellene migrerer feil i torsk behandlet med morfolino mot Nos1 (gen som er viktig for tidlige kjønnceller) Ø Drivenes, A Wargelius, R Edvardsen, in prep; kjønnsceller visualisert med GFP Trenger finansiering for videre arbeid

6 Teknologien er nå klar! All-female torsk Unngår utslipp av befruktede egg Vanlig å kombinere triploid (steril fisk) med all-female ; triploide hanner utvikler store gonader og modningsrelaterte problemer, mens hunnene vanligvis forblir helt umodne (Taranger et al 2010) HI har gjennomført et NFR prosjekt med Universitetene i Utrecht, Bergen og Nordland på torsk; Kartlagt når kjønnsdifferensiering skjer (ca mm kroppslengde) og molekylære mekanismer (Haugen et al. in revision) Produsert hermafroditter; melke fra disse ga 100% hofiskavkom (Haugen et al. 2011)

7 Kjønnsdifferensiering hos torsk, histologiske studier tyder på morfologisk forskjell før 20mm 12mm lang yngel (480dg) Kjønnscelle 14mm lang yngel Foto: T.H.M. Wijgerde 20mm lang yngel Foto: T.H.M. Wijgerde T Haugen et al.

8 All female produksjon trinn 1: lage hermaforditter eller neohanner Maskuliniserer under kjønnsdifferensieringen 12mm-25mm yngel Aromatase hemmer testosteron P450 aromatase Østrogen Methyltestosteron (MT) Dihydromethyltestosteron (DHMT) Fadrozol T Haugen et al.

9 Forsøk 2007 og 2008 n=500 Høy (15mg/kg) og lav (5mg/kg) dose MT Høy (15mg/kg) og lav (5mg/kg) dose DHMT 50L Høy (250mg/kg) og lav (10mg/kg) dose fadrozol Høy og lav dose MT (2007) Høy og lav dose DHMT eller fadrozol (2008) 12mm 16mm 20mm Kroppstørrelse 25mm T Haugen et al. 2011

10 All-female produksjon; melke fra hermafroditter 11-KT: 0,40 ng/ml E2: 0,52 ng/ml 11-KT: 0,33 ng/ml E2: 0,26 ng/ml 2,1 cm 2,1 cm 11-KT: 1,13 ng/ml E2: 0,46 ng/ml T. Haugen et al. 2,1 cm

11 All-female produksjon trinn 2 Befruktet egg fra normale hunner med sperm fra kjønnsreverserte hunner (hermafroditter) ga 100% hunner! Melke opereres ut fra hermafroditter Behandlers med spermfortynner før befruktning T Haugen et al.

12 Kjønnsreversering i kveite Ph.D.-prosjekt Joanna Babiak, U i Nordland Veiledere Birgitta Norberg, Ian Mayer Deltakere Torstein Harboe, Trine Haugen, Sara Olausson, Inger Semb Johansen

13 Bakgrunn kveite Kveitehanner blir kjønnsmodne flere år før hunnene, og ved en vesentlig mindre størrelse Hunnene når vanligvis slaktevekt før modning Kjønnsdifferensiering beskrevet (T Benfey og medarbeidere) Kjønnsreversering ved behandling med metyltestosterone (MT) ved ca 30-36mm størrelse (rett etter tørrfôrtilvenning) Teste aromataseinhibitor i stedet for steroider

14 Kjønnsavhengig vekst hos kveite Hanner modne ved 2-3 år/ ca 2kg Hoer modne ca 6 år/ ca 8kg Weight date B Nordberg et al.; Svart strek indikerer han-modning og rød ho-modning

15 Pilotforsøk (Austevoll 2006) Fire forsøksgrupper fikk tilsats av hormon eller fadrozole i fôret som følger: Etanol (negativ kontroll) MT (positiv kontroll) 100 mg fadrozole/kg 700 mg fadrozole/kg Forsøksfôr ble gitt i seks uker J. Babiak et al.

16 Resultat 2006 Visuell kjønnsbestemmelse indikerer % hanner i alle de behandlede gruppene Normal kjønnsfordeling i negativ kontroll Lavere vekst i gruppene under fôring med høy dose fadrozol Gjenstående arbeid: Hunn Hann Histologisk kjønnsbestemmelse Analyse av moden fisk days vs length (mm) C days vs length (mm) Fad Befruktningsforsøk Length (mm) Fad J. Babiak et al Days

17 Triploid (3N) torsk Et dyr er vanligvis diploid. Det har ett sett kromosomer fra mor og ett sett fra far Et triploid dyr har to sett kromosomer fra mor og ett sett fra far

18 Pilotprosjekt intensiv prod 3N torsk Austevoll Trykksjokk ga 100% 3N (Canadisk protokoll); god befruktning og klekking Lavere vekst og mer deformiteter ved intensiv startfôring; hva med Gullstandard? 3N hannfisken modnet ved 2 års alder Mesteparten av 3N hofisken umodne Fisken er i praksis steril 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 triploid diploid snitt Vekt (g) dag 87 (pr kar) Opstad et al in rev

19 Nakkeknekk og lordose i 3N torsk Andel fisk med nakkeknekk eller lordose i diploid og triploid torsk på uttaket i november 2008 målt på røntgenbilder. Gruppe Nakkeknekk (%) Lordose (%) Diploid 40 2 Triploid Opstad et al. In revision Foto: PG Fjelldal HI

20 Storskala produksjon 3N torsk i Parisvannet, 2010 og 2011 Produsert ca torskeyngel i poll 2010 og 2011 basert på trykksjokkmetoden (manuell stryking) Startfôring basert på naturlig dyreplankton i pollen God vekst, og ingen synlige deformiteter på yngel men ikke 100% 3N! Overført fisk til Gulen Marin Farm AS i 7. juli 2010 (2-3g) for oppfølging i Innovasjon Norge prosjekt, og > fisk i 2011 H Otterå, A Thorsen, J Pedersen, GL Taranger

21 Vekst mix diploid og triploid torsk fra HI Parisvannet 2010å og 2011å ved Gulen Marin Farm Måling 20 sep utsett 2011 utsett N Snittvekt (Gram) SD Min Max Foto:Terje van der Meeren, HI

22 Vekt Vekt Gulen; 2010 og 2011 årsklasse fra Parisvannet 20.sep sep Lengde 2010 utsettet: Raude punkt er fisk som vart karakterisert som synleg deformerte. Linja tilsvarar kondisjonsfaktor= Lengde 2011 utsettet. Ingen deformerte observert men det ser ut som vi har veldig få 3N fisk! H Otterå, A Thorsen et al

23 Resultat Gulen 3N yngel 2010 årsklasse Blodcellediameter plotta mot vekt av fisken i september Fisk som har blodceller mindre enn 12 µm vert rekna som diploide, mendan resten vert rekna som triploide, dvs 82% 3N og 18% 2N. H. Otterå, A. Thorsen m.fl.

24 Ulike trykk torsk Austevoll blodcellediameter og Master oppgave: Susanne Håvardsstuen mikrosatelittanalyse (Håvardstuen, Haugen, Mangor-Jensen, Dahle et al) 13 a) kontroll 13 b) 400 bar Diameter (microm) 11 Diameter (microm) Individual Mean Mean±SE Mean±1,96*SE Individual Mean Mean±SE Mean±1,96*SE 13 c) 13 d) Diameter (microm) Diameter (microm) bar 600 bar 9 Mean Mean±SE Mean±1,96*SE 9 Mean Mean±SE Mean±1,96*SE Individual Individual MSc, UiB 2011: Susanne Håvardsstuen, (3N testet med mikrosat. Geir Dahle)

25 Trykkforsøk torsk Austevoll vår 2011 %3N målt med flow cytometri på larver (måler DNA mengde pr blodcelle). 1) 20 min etter befruktning på 8500 psi i 5 min (etter oppnådd fullt trykk) 2) 25 min 3) 30 min 4) 35 min 5) 40 min 6) 6 min (etter oppnådd fullt trykk):8500 psi i 6 min 7) 9000 psi i 5 min 8) 9000 psi i 6 min 9) Kontroll (diploid) trip dip Trine Haugen, Craig Morton mfl 0 ctr 20 min pf 30 min pf 35 min pf 40 min pf

26 TRIPCOD - NFR Havbruk 3N torsk fra 2011 Samarbeid Nofima Marin, NVH og DFO Canada;

27 TRIPCOD planer Internasjonal work-shop steril fisk/torsk (mars 2012, Bergen) Poseprod av 3N og all-female i Parisvannet (HI 2011, 2012) [Oppfølging 3N fra poll i kommersielle anlegg HI 2012; Innovasjon Norge] Intensiv startfôringsprotokoll for 3N torsk (Nofima) Respirasjonsfysiologi (Nofima og NVH) Hypoxi og temptoleranse (HI Matre 2012) Deformiteter (HI og Nofima) Nye 3N protokoller (HI Austevoll 2011, 2012) Implementering i avlsprogrammet (Nofima) Parisvannet, Øygarden

28 Takk for oppmerksomheten! Foto: J.E. Fosseidengen Havforskningsinstituttet

29 Dose-respons-forsøk (Austevoll 2007) 3 ulike doser av fadrozole ble testet: 10, 50 og 100 mg/kg Behandlingen ble gitt i 2, 4 respektive 6 uker MT positiv kontroll EtOH negativ kontroll Prøver tatt for analyse av aromataseaktivitet og ekspresjon Kjønnsbestemmelse (visuell og histologisk) når fisken var et år. J. Babiak et al.

30 Resultat 2007 forsøk Visuell kjønnsbestemmelse tyder på at 6 ukers behandling ga min % hanner ved de høyere dosene av fadrozol To ukers behandling var ikke effektiv, mens fire uker ga en overvekt av hanner, men litt lavere andel en etter seks uker i de fleste gruppene. Ikke signifikante effekter på vekst. Kjønn må bekreftes histologisk