Prosjektnummer
900710
Otolith fingerprinting to detect and trace farmed salmon / Sporing av rømt oppdrettslaks ved otolitt fingeravtrykk
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Merker i øresteinen ble etablert ved hjelp av fire metoder:
1) ved å injisere morfisken med grunnstoffer i forkant av gytingen slik at disse kan overføres til alle eggene. Da vil merket bli avsatt i sentrum av øresteinen.
2) ved å tilsette små mengder av grunnstoffene oppløst i fiskens vaksine slik at merker etableres ved vaksineringen.
3) ved å tilsette grunnstoffer i svellevannet som tilsettes rett etter befruktningen av eggene.
4) ved å bade plommesekkyngelen i en løsning med grunnstoffer.
Unike spor for å spore en fisk tilbake til rømmingstedet
I prosjektet ble det vist at det er mulig å lage kjemiske merker på laksens ørestein som kan identifiseres gjennom hele livssyklusen. Disse merkene ble laget ved å endre forholdet mellom naturlige grunnstoffer (stabile isotoper av barium (Ba) og strontium (Sr)) i øresteinen. Ved å kombinere flere av disse naturlige grunnstoffene kan en lage unike spor eller strekkoder som kan brukes for å spore en fisk tilbake til rømningsstedet. Merkene leses ved en teknikk hvor en brenner hull i øresteinen med laser og måler sammensetningen ved hjelp av massespektrometri.
Merker i øresteinen ble etablert ved hjelp av fire metoder:
1) ved å injisere morfisken med grunnstoffer i forkant av gytingen slik at disse kan overføres til alle eggene. Da vil merket bli avsatt i sentrum av øresteinen.
2) ved å tilsette små mengder av grunnstoffene oppløst i fiskens vaksine slik at merker etableres ved vaksineringen.
3) ved å tilsette grunnstoffer i svellevannet som tilsettes rett etter befruktningen av eggene.
4) ved å bade plommesekkyngelen i en løsning med grunnstoffer.
Unike spor for å spore en fisk tilbake til rømmingstedet
I prosjektet ble det vist at det er mulig å lage kjemiske merker på laksens ørestein som kan identifiseres gjennom hele livssyklusen. Disse merkene ble laget ved å endre forholdet mellom naturlige grunnstoffer (stabile isotoper av barium (Ba) og strontium (Sr)) i øresteinen. Ved å kombinere flere av disse naturlige grunnstoffene kan en lage unike spor eller strekkoder som kan brukes for å spore en fisk tilbake til rømningsstedet. Merkene leses ved en teknikk hvor en brenner hull i øresteinen med laser og måler sammensetningen ved hjelp av massespektrometri.
Nøyaktige metoder
Ved alle metodene ble det laget unike, permanente merker i øresteinen som kunne finnes og kjennes igjen gjennom hele fiskens livssyklus. Alle metodene ga 100 % sikker merking med Ba-konsentrasjoner så lave som 0,001 μg pr g fisk og for Sr-konsentrasjoner ved 1 μg pr g fisk. Laserens deteksjonsgrense ble satt til 99,94 %, så metodene er meget nøyaktige og følsomme. Ved alle metodene ble det etablert prosedyrer som minimerer merke- og analysekostnadene slik at metodene kan overføres til fullskala oppdrett.
Påvirker ikke matsikkerheten
Etter merking ble fisken oppdrettet under standard oppdrettsbetingelser til slaktestørrelse (ca. 4 kg). Merkemetodene påvirket ikke overlevelse, vekst eller innslag av deformiteter. Mengden naturlig strontium og barium som ble brukt er mindre enn 1 % av den mengden som finnes naturlig i laks og påvirker ikke matvaresikkerheten.
Hver lokalitet sin unike kode
Enkel merking med en av teknikkene kan lage opptil 63 unike koder til en lav kostnad. Ved bruk av Ba kostet hvert merke mellom 0,0016–0,16 kr og Sr kostet 3,84–6,84 kr. Dobbelmerking; dvs. å merke i ulike deler av øresteinen ved hjelp av to av metodene, var også mulig (for eksempel injeksjon av morfisk og vaksinering på parrstadiet). Dette betyr at en kan lage 63 x 15 = 1023 unike koder, nok til å gi hver lokalitet i Norge en unik kode.
Spores tilbake til eier og skilles fra villfisk
Merking med naturlige grunnstoffer er en mulig løsning for å merke oppdrettsfisk. 94 % av laksen i Norge kan merkes med en merkemetode for 16 øre per fisk og med mulighet til å spore den tilbake til de 63 største produsentene. Dobbelmerking gir mulighet for sporing tilbake til lokalitet. Hvis hvert enkelt selskap merker sin fisk med egen kode, vil fanget fisk kunne spores tilbake til eier og sikkert skilles fra villfisk.
Forskningen har frembrakt en enkel og relativt billig metode som kan tas i bruk uten store problemer. I sin enkleste form kan bedrifter merke all sin fisk og på den måten frikjenne seg for mistanke om rømming hvis det oppstår slike rykter. Litt mer avansert brukt kan gi 100 % sporbarhet tilbake til lokalitet om en ønsker det. Dette er en av flere metoder som bør tas opp til vurdering om en ønsker å merke fisken.
-
Final report: Detecting and tracing farmed salmon with natural geo-element otolith ‘fingerprint’ tags:
Institute of Marine Research (IMR), Norway. Report no. 11-2015. By Tom Hansen (IMR), Per-Gunnar Fjelldal (IMR), Fletcher Warren Myers (University of Melbourne), Steve Swearer (University of Melbourne), and Tim Dempster (University of Melbourne).
-
Presentasjon: Otolith merking: Oppsummering og anvendelse i næringen
Havforskningsinstituttet (IMR) og Universiitetet i Melbourne, Australia (UoM). Foredrag på FHF sporingskonferanse 19-20. november 2013 på Gardermoen. Av Per Gunnar Fjelldal (IMR), Fletcher Warren-Myers (UoM) og Stephen Swearer (UoM).
-
Presentation: Detecting and tracing farmed salmon with natural otolith fingerprint’ tags
Institute of Marine Research (IMR), Norway/University of Melbourne, Australia (UoM). 18. December 2012By Tom Hansen (IMR), Per Gunnar Fjelldal (IMR), Tim Dempster (UoM), Steve Swearer (UoM), and Fletcher Warren-Myers (UoM).
-
Presentation: Detecting and tracing farmed salmon with otolith tags: developing and validating mark delivery techniques
University of Melbourne, Australia (UoM)/Institute of Marine Research, Norway (IMR). Presentation at the FHF conference on detecting and tracing farmed salmon. Gardermoen, Norway. 19–20 November 2013. By Fletcher Warren-Myers (UoM), Steve Swearer (UoM), Tim Dempster (UoM), Tom Hansen (IMR), and Per Gunnar Fjelldal (IMR).
-
Presentation: Otolith Fingerprint Signatures: A mass marking technique for marking farmed Atlantic Salmon Salmo salar
University of Melbourne, Australia (UoM)/Institute of Marine Research, Norway (IMR). Presentation in the plenary session at the World Aquaculture Conference in Adelaide, Australia. 1st prize award for best student presentation to Fletcher Warren-Myers. June 2014. By By Fletcher Warren-Myers (UoM), Steve Swearer (UoM), Tim Dempster (UoM), Tom Hansen (IMR), and Per Gunnar Fjelldal (IMR).
Background
FHF’s two objectives for development of a technique to mark and thereafter detect farmed salmon in wild populations are:
FHF’s two objectives for development of a technique to mark and thereafter detect farmed salmon in wild populations are:
1) 100 % accurate differentiation of farmed from wild salmon; and 2) 100% accurate traceability of escaped farmed salmon back to the owner and preferably location.
A newly developed technique, stable isotope otolith fingerprint tags, has the potential to yield 100 per cent accurate differentiation of farmed from wild salmon and 100 per cent accurate traceability of escaped farmed salmon back to the owner. The technique uses naturally occurring isotopes and has been tested and validated on both marine and freshwater fishes and has no known adverse effects on the fish themselves or the health of humans who may consume them. It has not previously been applied to salmon or for use in mass-marking production fish.
In Norwegian
FHF sine to mål for utvikling av en teknikk som kan markere og deretter detektere oppdrettslaks i ville bestander er:
1) 100% nøyaktig differensiering av oppdrettslaks fra villaks, og
2) 100% nøyaktig sporing av rømt oppdrettslaks tilbake til eieren og helst plassering.
En nyutviklet teknikk, otolitt isotop-koding (stable isotope otolith fingerprint tags), har potensial til å gi 100 % nøyaktig differensiering av oppdrettslaks fra villaks og 100 % nøyaktig sporing av rømt oppdrettslaks tilbake til eieren. Teknikken bruker naturlige isotoper og har blitt testet og validert på både marin og ferskvannsfisk, og har ikke negative effekter på helsen til fisk eller mennesker som konsumerer den. Metoden har ikke tidligere blitt brukt på laks eller ved masse-merking av fisk.
A newly developed technique, stable isotope otolith fingerprint tags, has the potential to yield 100 per cent accurate differentiation of farmed from wild salmon and 100 per cent accurate traceability of escaped farmed salmon back to the owner. The technique uses naturally occurring isotopes and has been tested and validated on both marine and freshwater fishes and has no known adverse effects on the fish themselves or the health of humans who may consume them. It has not previously been applied to salmon or for use in mass-marking production fish.
In Norwegian
FHF sine to mål for utvikling av en teknikk som kan markere og deretter detektere oppdrettslaks i ville bestander er:
1) 100% nøyaktig differensiering av oppdrettslaks fra villaks, og
2) 100% nøyaktig sporing av rømt oppdrettslaks tilbake til eieren og helst plassering.
En nyutviklet teknikk, otolitt isotop-koding (stable isotope otolith fingerprint tags), har potensial til å gi 100 % nøyaktig differensiering av oppdrettslaks fra villaks og 100 % nøyaktig sporing av rømt oppdrettslaks tilbake til eieren. Teknikken bruker naturlige isotoper og har blitt testet og validert på både marin og ferskvannsfisk, og har ikke negative effekter på helsen til fisk eller mennesker som konsumerer den. Metoden har ikke tidligere blitt brukt på laks eller ved masse-merking av fisk.
Objectives
1. To develop stable isotope otolith ‘fingerprint’ tags to enable 100% accurate differentiation of farmed salmon and tracing back to the owner.
2. To develop, test and validate inter-generational delivery of stable isotope tags for farmed salmon.
3. To develop, test and validate vaccine-based delivery of stable isotope tags for farmed salmon.
In Norwegian
1. Å undersøke om stabile isotoper kan anvendes ved hjelp av merking via morfisken eller ved inkorporering i kommersielle vaksiner.
1. To develop stable isotope otolith ‘fingerprint’ tags to enable 100% accurate differentiation of farmed salmon and tracing back to the owner.
2. To develop, test and validate inter-generational delivery of stable isotope tags for farmed salmon.
3. To develop, test and validate vaccine-based delivery of stable isotope tags for farmed salmon.
In Norwegian
1. Å undersøke om stabile isotoper kan anvendes ved hjelp av merking via morfisken eller ved inkorporering i kommersielle vaksiner.
2. Å finne rette injeksjonsdoser.
Expected project impact
The project will develop, test and validate otolith fingerprinting technique for salmon with the aim of ensuring 100 per cent accurate differentiation of farmed salmon and tracing back to the owner. Further, research required is outlined on how to ensure efficient, cost-effective mass marking with this technique within hatcheries in such a way that growth, development and welfare of marked fish is uncompromised.
In Norwegian
I dette prosjektet vil en utvikle, teste og validere merking av laks med stabile isotoper for om mulig å sikre 100 % nøyaktig differensiering av oppdrettslaks og sporing tilbake til eier.
The project will develop, test and validate otolith fingerprinting technique for salmon with the aim of ensuring 100 per cent accurate differentiation of farmed salmon and tracing back to the owner. Further, research required is outlined on how to ensure efficient, cost-effective mass marking with this technique within hatcheries in such a way that growth, development and welfare of marked fish is uncompromised.
In Norwegian
I dette prosjektet vil en utvikle, teste og validere merking av laks med stabile isotoper for om mulig å sikre 100 % nøyaktig differensiering av oppdrettslaks og sporing tilbake til eier.
Project design and implementation
In this project, it is proposed to develop, test and validate two separate, novel methods to deliver stable otolith markers to hatchery salmon. These novel methods include:
1) injecting broodstock (broodfish) with stable isotope markers prior to spawning so that the markers can be passed from the mother to all eggs in a clutch, with all larvae receiving a stable isotope tag in the core of their otolith; and
2) incorporating small amounts of stable isotope markers into the vaccination serum for co-delivery of the tag into the fish along with the vaccine. In both these methods, it will be sought to develop procedures that minimize marking and analysis costs.
In this way, the stable isotope fingerprint tag can be delivered with no extra handling involved during the production process. In both methods, dosage rates will be tested to ensure 100 per cent of tagged fish are marked. Further, marked fish will be tested throughout the production phase to ensure that tags can be detected at all production stages and fish sizes. The fish will be monitored for commonly used production markers such as growth performance, mortality, maturity level and occurrence of skeletal deformities throughout the production cycle.
A final component of the project involves a ‘proof of concept’ test, whereby marked fish are released (simulated escape) at different sizes, and re-captured fish are analyzed to ensure accurate detectability of the stable isotope fingerprint markers after months to years in the wild.
The experiments will be carried out at the Institute of Marine Research (IMR), Research Station in Matre. The staff at Matre will set up the experiments and have daily care of these. The staff at the University of Melbourne will be responsible for the stable isotope analyses. All partners will be involved in study design, sampling, analysis and publications. In Matre, IMR has long experience doing experiments with all life stages of salmon (with relevance to work packages (WPs) 1 and 2). The University of Melbourne has the equipment to perform the laser ablation inductively-coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) analyses required in WPs 1 and 2 to detect the isotopic fingerprints.
The project is structured in the following work packages (WPs):
WP 1: Inter-generational stable isotope marker delivery
• Test stable isotope dosages to ensure marker uptake and detectability
• Document effects of stable isotope on broodstock
• Document effects of stable isotope on offspring (eggs, larvae, juveniles, production fish) e.g. survival rates, growth rates, deformities
• Test marker detectability in juveniles and production fish across the full size range
In WP1, 24 female broodfish will be injected with a multiple stable isotope solution in four different doses (six per dose). Six females will be kept as untreated controls. The 30 females will be followed through ovulation and the eggs will be fertilised and incubated in individual hatching trays. The resulting fry will be transferred to separate feeding tanks where they will be fed until they can be individually tagged with pit tags (approx 10 g). After tagging, the fish will be reared in commune tanks until they have smoltified and in cages until slaughter size. To test marker detectability, otolith samples will be taken at 10 g, at smoltification, at approximately 1 kg and at slaughter. If all isotopes can be detected in a multiple isotope fingerprint, then there is reason to assume that it will be possible to detect all combinations with fewer isotopes.
In this project, it is proposed to develop, test and validate two separate, novel methods to deliver stable otolith markers to hatchery salmon. These novel methods include:
1) injecting broodstock (broodfish) with stable isotope markers prior to spawning so that the markers can be passed from the mother to all eggs in a clutch, with all larvae receiving a stable isotope tag in the core of their otolith; and
2) incorporating small amounts of stable isotope markers into the vaccination serum for co-delivery of the tag into the fish along with the vaccine. In both these methods, it will be sought to develop procedures that minimize marking and analysis costs.
In this way, the stable isotope fingerprint tag can be delivered with no extra handling involved during the production process. In both methods, dosage rates will be tested to ensure 100 per cent of tagged fish are marked. Further, marked fish will be tested throughout the production phase to ensure that tags can be detected at all production stages and fish sizes. The fish will be monitored for commonly used production markers such as growth performance, mortality, maturity level and occurrence of skeletal deformities throughout the production cycle.
A final component of the project involves a ‘proof of concept’ test, whereby marked fish are released (simulated escape) at different sizes, and re-captured fish are analyzed to ensure accurate detectability of the stable isotope fingerprint markers after months to years in the wild.
The experiments will be carried out at the Institute of Marine Research (IMR), Research Station in Matre. The staff at Matre will set up the experiments and have daily care of these. The staff at the University of Melbourne will be responsible for the stable isotope analyses. All partners will be involved in study design, sampling, analysis and publications. In Matre, IMR has long experience doing experiments with all life stages of salmon (with relevance to work packages (WPs) 1 and 2). The University of Melbourne has the equipment to perform the laser ablation inductively-coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) analyses required in WPs 1 and 2 to detect the isotopic fingerprints.
The project is structured in the following work packages (WPs):
WP 1: Inter-generational stable isotope marker delivery
• Test stable isotope dosages to ensure marker uptake and detectability
• Document effects of stable isotope on broodstock
• Document effects of stable isotope on offspring (eggs, larvae, juveniles, production fish) e.g. survival rates, growth rates, deformities
• Test marker detectability in juveniles and production fish across the full size range
In WP1, 24 female broodfish will be injected with a multiple stable isotope solution in four different doses (six per dose). Six females will be kept as untreated controls. The 30 females will be followed through ovulation and the eggs will be fertilised and incubated in individual hatching trays. The resulting fry will be transferred to separate feeding tanks where they will be fed until they can be individually tagged with pit tags (approx 10 g). After tagging, the fish will be reared in commune tanks until they have smoltified and in cages until slaughter size. To test marker detectability, otolith samples will be taken at 10 g, at smoltification, at approximately 1 kg and at slaughter. If all isotopes can be detected in a multiple isotope fingerprint, then there is reason to assume that it will be possible to detect all combinations with fewer isotopes.
WP 2: Vaccine-based stable isotope marker delivery
• Test stable isotope dosage to ensure marker uptake and detectability
• Document effects of stable isotope on vaccine effectiveness
• Document effects of stable isotope on juveniles and production fish e.g. survival rates, growth rates, deformities
• Test marker detectability in juveniles and production fish across the full size range
In WP2, salmon presmolts with a passive integrated transponer (PIT) tag will be vaccinated with a commercial vaccine with inclusion of 1, 4 or 7 stable isotope markers in four different concentrations. One group of fish will be vaccinated with the same vaccine with inclusion of a rare earth element (REE). A separate group of fish vaccinated with the commercial vaccine only will serve as the control. All groups will be reared in triplicate. After smoltification the fish will be transferred to sea-cages where they will be followed until slaughter size. Otolith samples will be taken at smoltification, at approx 1 kg and at slaughter and their otoliths analysed to detect the isotope fingerprints. The fish will also be evaluated for smoltification (NaK-ATPase), growth, vaccine side effects and sexual maturation.
Dissemination of project results
Communication with users
Communication with the users will be ensured through regular meetings between IMR and FHF. As the project develops, it will be communicated directly with vaccine producers regarding best methods for inclusion of the isotope markers into standard vaccines. A final workshop will present the results of the project directly to the relevant end users and industry.
Dissemination plan
Dissemination of results will be achieved through publication in peer-reviewed scientific journals, presentations at national and international meetings, and through technical reports submitted directly to FHF. The partners have regular contacts with the Norwegian and European aquaculture industry and governmental institutions, and regularly give presentations in relevant forums.
In Norwegian
Resultater fra prosjektet vil bli presentert på FHF sine møter og publisert internasjonalt gjennom et doktorgradsarbeid i samarbeid mellom Havforskningsinstituttet og Universitetet i Melbourne.
Communication with users
Communication with the users will be ensured through regular meetings between IMR and FHF. As the project develops, it will be communicated directly with vaccine producers regarding best methods for inclusion of the isotope markers into standard vaccines. A final workshop will present the results of the project directly to the relevant end users and industry.
Dissemination plan
Dissemination of results will be achieved through publication in peer-reviewed scientific journals, presentations at national and international meetings, and through technical reports submitted directly to FHF. The partners have regular contacts with the Norwegian and European aquaculture industry and governmental institutions, and regularly give presentations in relevant forums.
In Norwegian
Resultater fra prosjektet vil bli presentert på FHF sine møter og publisert internasjonalt gjennom et doktorgradsarbeid i samarbeid mellom Havforskningsinstituttet og Universitetet i Melbourne.
-
Final report: Detecting and tracing farmed salmon with natural geo-element otolith ‘fingerprint’ tags:
Institute of Marine Research (IMR), Norway. Report no. 11-2015. By Tom Hansen (IMR), Per-Gunnar Fjelldal (IMR), Fletcher Warren Myers (University of Melbourne), Steve Swearer (University of Melbourne), and Tim Dempster (University of Melbourne).
Medieomtale
Mulig med kjemisk merking av oppdrettsfisk: Merking med naturlige grunnstoffer er en mulig løsning for å identifisere rømt oppdrettsfisk melder Fiskeri- og havbruksnæringens forskningsfond (FHF)
intrafish.no (passord)
Mass marking farmed Atlantic salmon with transgenerational isotopic fingerprints to trace farm fish escapees
www.inter-res.com
Vil spore rømt oppdrettslaks
kyst.no
Vil spore rømt oppdrettslaks
nofima.no
Forskere skal klippe og tatovere oppdrettslaks
nrk.no
Sporer rømt laks
dn.no
Målet er å konkludere om sporingsmetode i 2012
kyst.no
Skal forske på merking og sporing av rømt laks
fish.no
Tiltak mot lakselus virker
kystmagasinet.no
Tiltakene mot lakselus virker
fish.no
Tiltakene mot lus i oppdrettsanlegg virker
kyst.no