Friske hvite stillehavsreker. Foto: Marcela Salazar, Benchmark Colombia.

Avl kan gi oppdrettsreker bedre helse

Vi har brukt genomteknologi for å styrke den hvite stillehavsrekens resistens mot White Spot Syndrome Virus (WSSV), en alvorlig sykdom som påvirker rekeindustrien globalt. Ved å bruke genomisk seleksjon har vi påvist at vi raskt kan høyne nivået på sykdomsresistens hos hvit stillehavsreke.

Skrevet av
Portrettbilde av Nicholas Andrew Robinson
Nicholas Andrew Robinson

Seniorforsker
Tlf.: +61 448 984 002
nicholas.robinson@nofima.no

Skrevet av
Portrettbilde av Marie Lillehammer

Forskere ved Nofima har samarbeidet med forskere ved Benchmark Genetics i Colombia og Norge for å påvise at genomisk seleksjon kan brukes til å styrke rekens motstandsyktighet mot den dødelige og svært smittsomme sykdommen WSSV.  De mest resistente familiene hadde 80 % overlevelse. I populasjoner med denne graden av resistens vil man kunne oppnå flokkimmunitet og i stor grad redusere videre smittespredning, på samme måte som ved vaksinering av populasjonen. Genomisk seleksjon lover også godt for økt resistens mot andre sykdommer, og er implementert av Benchmark Genetics.

Global viruspandemi hos reke

White Spot Syndrome Virus forårsaker årlige tap på flere milliarder dollar for rekeoppdrettere over hele verden. Sykdommen sprer seg raskt og forebyggende smittetiltak har vist seg å ha lite virkning.

Primitivt immunsystem

Krepsdyr mangler immunologisk hukommelse og vaksinering for styrking av immunforsvaret har derfor en begrenset verdi i kampen mot viruset. Stimulering av det naturlige immunforsvaret ser lovende ut, men er så langt ikke påvist å fungere i felt. Vi vet at noen dyr har medfødt resistens og tåler viruset bedre enn andre, men foreløpig har vi ikke nok kunnskap om de spesifikke mekanismene som fører til disse ulikhetene. Det er mulig å avle dyr for høyere resistens mot WSSV gjennom klassisk familieutvalg, men fremdriften er lav. Oppdrettsnæringen har akutt behov for bedre løsninger som kan forebygge massedødelighet forårsaket av det aggressive viruset.

Genomisk seleksjon

Genomisk seleksjon er en ny metode som opprinnelig ble utviklet for husdyravl og benytter det nyeste innen DNA-sekvenseringsteknologi. Oppdretts- og genetikkforskere hos Nofima har samarbeidet med Benchmark Genetics om bruk av denne teknologien på hvit stillehavsreke (L. vannamei). I stedet for å bruke slektskapsinformasjon fra en stamtavle til å vurdere individets avlsverdi, brukte vi DNA-sekvenseringsdata og estimerte genetiske likhet mellom individer på titusenvis av posisjoner i organismens genom. Med denne teknologien kan vi forutsi en mer nøyaktig avlsverdi hos potensielle stamdyr i populasjonen (også kjent som genomisk avlsverdi).

En betydelig fordel med genomisk seleksjon kontra klassisk avlsverdiberegning er at vi kan forutsi mer nøyaktig hvilke avlsdyr som samlet sett har best genotypisk resistens, uten å måtte eksponere avlsdyret for sykdommen.

Første forsøk på genetisk foredling av krepsdyr

I forskningsprosjektet GenomResist, finansiert av Forskningsrådet, testet vi hvor effektiv genomisk seleksjon kan være i å styrke den hvite stillehavsrekens resistens mot WSSV.

Nofima og Benchmark startet et forsøk der de brukte to populasjoner utviklet av Benchmark Genetics Colombia, en populasjon var selektert for resistens mot WSSV i flere generasjoner, mens den andre populasjonen var selektert for hurtig vekstrate. Rekene ble tilfeldig inndelt i to grupper, en testpopulasjon som ble utsatt for viruset og en stamfiskpopulasjon med høy grad av biosikkerhetstiltak.

Ved å samle en rekke DNA-tester, inkludert nye tester utviklet for et annet prosjekt hos Benchmark Genetics, oppnådde vi å dekke hele rekegenomet og nøyaktige genomiske avlsverdier. Data og prøver til DNA-testing ble innhentet fra individer i begge populasjoner. Informasjon om reker som overlevde smittetesten mot viruset ble kombinert med genetisk slektskap mellom individene i smittetesten og de i stamfiskpopulasjonen og brukt til å forutsi genomiske avlsverdier for overlevelse hos individuelle stamdyr (reker som ikke var utsatt for viruset).

En sædblære legges inn for kunstig inseminasjon av en kjønnsmoden hunnreke. Foto: Nick Robinson © Nofima.

Deretter valgte vi stamdyr som vi paret for produksjon av to forskjellige rekepopulasjoner, en med estimert høy og en med estimert lav genomisk avlsverdi. Overlevelsesraten hos de to populasjonene og avkom fra paringer mellom ‎«tilfeldige» individer ble sammenlignet i en ny smittetest.

Overlevelsesforsterker

Resultatene viste at gjennomsnittlig overlevelse hos rekefamilier økte fra 38 % til 51 % etter bare en generasjon med genomisk seleksjon for høy resistens mot White Spot Syndrome Virus.

Akkumulert prosentvis dødelighet tegnet inn over dager, i utfordringstester for dyr i populasjoner med høy (lukkede sirkler), tilfeldig (åpne firkanter) og lav (åpne trekanter) genomisk avlsverdi.

Betydning for rekeproduksjon

Forskningssamarbeidet vårt har vist at det kan oppnås relativt høyt nivå av genetisk forbedring for overlevelse av WSSV hos hvit stillehavsreke etter bare en generasjon med genomisk seleksjon, og at slik seleksjon kan brukes til å øke overlevelsen til et nivå som har kommersiell betydning for oppdrettsindustrien. Sammenlignet med klassiske metoder, som selektiv avl for sykdomsresistens, er genomisk seleksjon betydelig mer nøyaktig når det gjelder å predikere, og bedre rustet til å utnytte kunnskap om underliggende genetikk som påvirker resistens. Som ved vaksinering av en populasjon, forventer vi at høye nivåer av immunitet i de beste populasjonene vil ha en «flokkimmunitetseffekt» fordi resistente dyr ikke lenger smitter andre dyr. Smittepresset er sannsynligvis lavere i dammer i kommersielt oppdrett enn i tankene vi brukte for eksperimentelle smittetester, og de beste familiene i vår avlspopulasjon for høy genomisk avlsverdi viste en overlevelsesrate på over 80 %. Andre forskere har påvist at en overlevelsesrate på 70 % er tilstrekkelig for å holde en annen virussykdom hos reker (forårsaket av taurasyndromviruset) under kontroll.

Ved å bruke genomisk seleksjon har vi påvist at vi raskt kan høyne nivået på sykdomsresistens hos hvit stillehavsreke. Med dette verktøyet kan Benchmark Genetics tilby oppdrettere rekepopulasjoner som kan overleve og vokse selv om de blir utsatt for WSSV. Genomisk seleksjon kan også brukes til å styrke andre kommersielt viktige egenskaper hos reker og andre akvakulturarter. Forskningen viser at genomisk seleksjon kan utvikles videre og kanskje løse et problem verdt flere milliarder dollar for fremtidens rekeindustri. Forskningsresultatet ble publisert denne uken i tidsskriftet Scientific Reports.

Les mer om:

Relatert innhold

  • Meninger