Prosjektnummer
Salt-stimulert og aldrende smolt: Kompromitterer vi smoltkvalitet og post-smoltens velferd i dagens lakseoppdrett?
• Kombinasjonen av lys- og diettstimulering gav den beste appetitt og vekstprestasjon etter overføring til sjø, noe som antyder separate lys- og diettstimulerte mekanismer med additiv effekt.
• Lys- og diettstimulering medførte ingen forskjell i motstandsdyktighet overfor ILA (infeksiøs lakseanemi) etter overføring til sjø, men kan skyldes bruk av for kraftig virusdose og følgelig høy dødelighet i smitteforsøket.
• Lik temporær endring i plasmanivå av veksthormon og kortisol ble funnet hos lys- og diettstimulert fisk under smoltifiseringen. Forskjeller relatert til separate lys- og diettstimulerte mekanismer er foreløpig ikke funnet.
• Tarmpermeabilitet ble i liten grad påvirket av diett samtidig som det var en tilsynelatende positiv effekt av dietten på fiskens evne til å hypo-osmoregulere. Foreløpige resultater fra transkriptomikk analyser tyder på store endringer i tarm-transkriptomet i ferskvann i lysstimulert laks. Overføring til sjøvann fører til en tydelig omforming av tarm-transkriptomet.
• Det var markante endringer i sammensetning av tarmmikrobiota over tid med størst endringer sett etter overføring til sjøen. Om og hvordan tarm mikrobiota påvirker endringene i tarm-transkriptomet og vice versa er et forskningsområde som burde utvikles videre i fremtidig forskning.
• Det ble funnet genmarkører i gjelle som predikerer god prestasjon etter overføring til sjø som videreføres i prosjektet “Produksjonsprotokoller og avlsstrategier for synkronisert smoltifisering (Synchrosmolt)“ (FHF-901589).
Prosjektet har karakterisert smoltutvikling og prestasjon etter sjøsetting hos to størrelsesgrupper av smolt (tilsvarende 0+ og 1+ smolt i oppdrettsnæringen), hvor sjøvannstilpasning ble stimulert med lys eller diett eller med en kombinasjon av lys og diett, alle disse i relasjon til en ubehandlet kontroll. Man fant en økt hypo-osmoregulatorisk evne hos fisk i alle behandlingsgruppene, men den sterkeste forbedringen ble sett i diettstimulerte grupper. Syv dager etter overføring til sjø hadde fisk i alle grupper plasma osmolalitetsverdier som var godt innenfor det som regnes som normalt hos fullt sjøvannstilpasset fisk. Bare fisk som hadde blitt lysstimulert (med eller uten diettstimulering) hadde en reduksjon i kondisjonsfaktor, noe som indikerer at bare disse hadde gjennomgått en fullverdig smoltifisering.
Sjøvannstoleranse reflekterte ikke prestasjon i sjø: Best tilvekst og appetitt ble funnet i gruppen som ble gitt en kombinasjon av lys- og diettstimulering, mens kontrollgruppen (ubehandlet) hadde den laveste tilvekst og appetitt etter overføring til sjø. De to behandlingsgruppene som bare ble gitt lysbehandling eller diettbehandling hadde lik tilvekst og appetitt, intermediært sammenlignet med de andre behandlingsgruppene. Resultatene var like for begge størrelsesgruppene. Tarmpermeabilitet (målt med elektrofysiologi) var ikke påvirket av behandling, men det ble observert at både lys- og diettstimulering hadde en positiv effekt både på tarmens hypoosmoregulatoriske evne og fôropptaksflate. Denne effekten ble ytterligere forbedret av kombinasjonen lys- og diettstimulering. Tarmtranskriptomet responderte i større grad på lys- enn på diettstimuleringen.
Sjøvannsoverføring førte til kraftige endringer i tarmtranskriptom, endringer som var ganske like i alle behandlingsgrupper. Forskjeller i prestasjon etter sjøsetting indikerte imidlertid at lys- og diettstimulering delvis utløste ulike preparatoriske mekanismer og at disse var additive. Det ble ikke funnet forskjeller mellom diett- og lysstimulerte grupper på motstandsdyktighet mot ILA. Et nytt forsøk ble gjennomført i 2019 for på nytt å sammenligne smoltutvikling og prestasjon i sjø hos lys- og diettstimulering, men også for å prøve å avsløre mekanismer utløst av diettbehandlingen kontra de som ble utløst av lysbehandling (blant annet hormonelle). Resultatene på smoltutvikling og prestasjon etter overføring til sjø var identiske med de som ble funnet i forsøk 1. Overraskende nok ble det ikke funnet forskjeller i plasmanivå av veksthormon og kortisol mellom behandlingsgruppene og det er derfor, så langt, ingen informasjon om mekanismer som utløses av diettstimulering, annet enn stimulering av sjøvannstoleranse. Uttrykk av antatte orexigene og anorexigene appetittregulatorer korresponderte ikke med forskjeller mellom behandlingsgruppene i appetitt. Analyser av genuttrykk i gjelle, med utgangspunkt å produsere en chip med et utvalg av relevante gener som kan predikere prestasjon i sjøvann hos smolt, har gitt oppløftende resultater som det skal arbeides videre med i prosjektet “Produksjonsprotokoller og avlsstrategier for synkronisert smoltifisering (Synchrosmolt)“ (FHF-901589).
This project has characterized smolt development and seawater (SW) performance in two size classes of parr (representing production of 0+ and 1+ smolts in the industry) prepared for SW by light or diet, by light and diet in combination, all in relation to an untreated control. Results showed an improvement of hypoosmoregulatory ability in all groups in both size classes during the smolting period, albeit a bit better in the dietary treated groups. Seven days after SW transfer all groups had plasma osmolality values that was well within those that is expected for a SW tolerant smolt. However, only light stimulated groups (with and without dietary treatment) had a reduction in condition factor during the treatment period in FW (freshwater), indicating that only these were ′true′ smolts.
SW tolerance did not reflect SW performance: The best growth and appetite was seen in the groups that were treated with a combination of light and diet, whereas the non-treated group (continuous light throughout) had the lowest appetite and growth. In comparison, growth and appetite was intermediate, and not different between groups that were treated with light and diet only. All responses were similar in the two size groups. Gut permeability (measured with electrophysiology) was not much affected by the treatments. However, it was observed that both light and dietary stimulation positively affected intestinal hypoosmoregulatory ability and area for feed assimilation, and that this was enhanced by the combination of light- and dietary treatments. The intestinal transcriptome was more strongly shaped by light treatment than by use of different diets.
The most distinct change in the transcriptome occurred following seawater transference with similar effects on all treatment groups. The results indicate that both light and diet stimulate seawater tolerance. However, differences in performance after SW transfer indicate that light and dietary stimulation partly stimulated separate, preparatory mechanisms and that these were additive. There were no differences between light and dietary stimulated groups in resistance to the ISA (infectious salmon anemia) disease. A new experiment was performed in 2019, which compared smolt development and SW performance between light and diet only treated groups. This experiment also attempted to reveal mechanisms stimulated by the diet versus those stimulated by light. Results on smolt development and SW performance was identical with those found in experiment 1. Surprisingly, no differences were found between the two treatment groups in plasma levels of growth hormone and cortisol. It is therefore, thus far, no information revealed on mechanisms stimulated by the dietary treatment, other than stimulation of SW tolerance. Changes in expression of putative orexigenic and anorexigenic appetite regulators in brain, stomach and intestine did not correspond to differences in appetite seen between the two treatment groups. Analyses of expression of selected genes in the gill for making a chip that can be used to predict subsequent performance in the sea of smolt are promising and a good basis for further studies in the project “Produksjonsprotokoller og avlsstrategier for synkronisert smoltifisering (Synchrosmolt)“ (FHF-901589).
Vitenskapelig publisering/Scientific publications
– Anja Striberny, Daniel E. Kauritzen, Juan Fuentes, Marco A. Campinho, Pasqualina Gaetano, Vilma Duarte, David G. Hazlerigg, and Even H. Jørgensen, ‘More than one way to smoltify a salmon? Effects of dietary and light treatment on smolt development and seawater growth performance in Atlantic salmon’ Aquaculture, 532 (2021), 736044. For an abstract and access details, see ScienceDirect at doi.org/10.1016/j.aquaculture.2020.736044.
Flere manuskripter er under bearbeidelse og legges her når publisert.
-
Masteroppgave: Fôrbasert kontra lysstimulert smoltifisering av Atlantisk laks (Salmo salar L.) – Effekten av smoltifiseringsregime på smoltutvikling og immunstatus i ferskvann, samt vekst og mottakelighet for infeksiøs lakseanemi (ILA) etter sjøsetting
Universitetet i Tromsø (UiT), Fakultet for biovitenskap, fiskeri og økonomi, Norges fiskerihøgskole. Masteroppgave. Mai 2019. Av Bjørn Ellingsen.
-
Masteroppgave: Lys- og saltbehandling av to størrelsesgrupper lakseunger (Salmo salar L.) – Smoltifisering i ferskvann og prestasjon i sjøvann
Universitetet i Tromsø, Fakultet for biovitenskap, fiskeri og økonomi, Norges fiskerihøgskole. Mai 2019. Av Daniel Engen Lauritzen.
-
Sluttrapport: Saltstimulert og aldrende smolt: Kompromitterer vi smoltkvalitet og postsmoltens velferd i dagens lakseoppdrett?
Universitetet i Tromsø (UiT). 16. juni 2021. Av Even H. Jørgensen (UiT), David Hazlerigg (UiT, Juan Fuentes (CCMar, Universitetet i Algarve), Marco António Campinho (CCMar, Universitetet i Algarve), Anja Striberny (UiT), Vilma Duarte (CCMar, Universitetet i Algarve) og Pasqualina Gaetano (CCMar, Universitetet i Algarve)
Det antas at salt-stimulert smolt, som nå er mye utbredt i næringen, gir en fisk med sjøvannstoleranse men ikke full smoltstatus, samtidig som dødelighet etter utsett i norsk lakseoppdrett er for høy. Det er derfor viktig å gjennomføre en objektiv, vitenskapelig undersøkelse på salt-stimulert smolt og dens robusthet og velferd etter overføring til sjø. En ser samtidig at utviklingen i næringen går mot produksjon av stor smolt (300 gram), og vi har i dag ingen kunnskap om hvorvidt det faktisk lar seg gjøre å utsette smoltifiseringen så lenge.
Delmål
1. Å sammenligne smoltutvikling og robusthet og velferd etter sjøsetting av 0+ og 1+ laks, hvor smoltifisering er lys- og salt-indusert.
Et billig og pålitelig redskap for å bestemme smoltstatus er ennå ikke utviklet, og en suksessfull utvikling av en gjellechip ville kunne bli et uvurderlig hjelpemiddel for å fastslå om smolten er klar for overføring til sjøvann. Prosjektet forventes derfor å resultere i betydelig næringsnytte.
Prosjektgjennomføringen er delt inn i 4 arbeidspakker som følger prosjektets 3 delmål:
Arbeidspakke 1: Effekt av salt- og lysstimulering på smoltutvikling og etterfølgende prestasjon (vekst og robusthet) i sjøvann. “Klassiske” smoltindikatorer som utvikling av hypo-osmoregulatorisk evne, gjelle Na+K+ATPase-aktivitet, reduksjon i kondisjonsfaktor og økning i plasmanivå av veksthormon og kortisol) skal analyseres gjennom perioden hvor fisken lys- eller saltstimuleres. Deretter skal det måles tilvekst, stressrespons og appetitt/fôrutnyttelse) i løpet av 6 uker i sjøen.
Ansvarlig: Denne arbeidspakken vil utgjøre en grunnleggende kunnskapsbase for alle arbeidspakkene, men Jørgensen, Hazlerigg og post doc vil ha et hovedansvar for denne pakken.
Arbeidspakke 2: Etablering av gjellechips som redskap for bestemmelse av smoltstatus. Ved å sammenligne uttrykk av et gitt antall gener i gjella ved avslutning av smoltstimulering og påfølgende prestasjon/robusthet i sjø skal det være mulig å etablere en gjellechips som gir pålitelig informasjon om smoltstatus, uten bruk av sjøvannstester. Etablering av en slik chips vil bli gjort i dette prosjektet og validering av chipsen vil bli gjort under kommersiell smoltproduksjon på Cermaq sitt oppdrettsanlegg i Steigen, Nordland.
Ansvarlig: Hazlerigg, Jørgensen og Cermaq v/ Holmvaag Hansen.
Arbeidspakke 3: På tross av dens viktighet, er det fortsatt store kunnskapshull om preparatoriske og aktiverende prosesser i mage-tarm-systemet gjennom smoltifiseringen, og hvordan disse påvirker mage-tarm-systemets evne til å prosessere store mengder saltvann og ioner etter sjøsetting. En dysfunksjon i reguleringen av vann- og ionebalansen vil måtte ha betydning også for mage-tarm-systemets evne til å prosessere fôr. Preparatoriske og aktiverende prosesser skal studeres og sammenlignes hos behandlingsgruppene gjennom henholdsvis smoltifiseringen og tidlig sjøfase, mens mage-tarmens funksjonelle status vil bli sammenlignet gjennom sjøfasen.
Ansvarlig: Fuentes og Campinho.
Arbeidspakke 4: Appetitt etter sjøsetting er sterkt avhengig av smoltkvalitet, som igjen er antatt å avhenge av preparatoriske tilpasninger i appetittregulerende mekanismer i mage/tarm–hjerne-aksen. Slike mekanismer er generelt sett lite studert i fisk, og ikke studert i forbindelse med smoltifisering. Vi skal kartlegge status på uttrykk av sentrale gener i dette systemet gjennom smoltifiseringen og sammenligne genuttrykk ved gjennomført smoltstimulering og appetitt i de første 6 uker etter sjøsetting.
Ansvarlig: Subramanian, Jørgensen og post-doc.
Prosjektorganisering
Involverte prosjektdeltagere inkluderer tre seniorforskere med relevant bakgrunn/kunnskap. Jørgensen har arbeidet med problemstillinger knyttet til både smoltifisering og appetittregulering i en årrekke og publisert mange artikler om disse temaene. Hazlerigg forsker innen sesongmessighet og biologiske rytmer hos dyr, mens Fuentes forsker innen ione- og osmoregulering i tarm hos fisk. I tillegg har man med to forskere fra henholdsvis Universitetet i Algarve, Portugal, og Skretting, Norge. Sistnevnte vil sikre at saltbehandlingen i prosjektet vil være identisk med den som brukes i næringen. Deltagelse av to post-doc-ansatte, samt masterstudenter, vil sørge for opptrening av yngre forskere.
Forsøket vil foregå på Havbruksstasjonen i Tromsø. All infrastruktur og alle analyseverktøy er veletablert på de to FoU-miljøene. I tillegg vil etablering av en gjellechips foregå under kommersiell produksjon av smolt på Cermaqs anlegg i Steigen, Nordland.
-
Sluttrapport: Saltstimulert og aldrende smolt: Kompromitterer vi smoltkvalitet og postsmoltens velferd i dagens lakseoppdrett?
Universitetet i Tromsø (UiT). 16. juni 2021. Av Even H. Jørgensen (UiT), David Hazlerigg (UiT, Juan Fuentes (CCMar, Universitetet i Algarve), Marco António Campinho (CCMar, Universitetet i Algarve), Anja Striberny (UiT), Vilma Duarte (CCMar, Universitetet i Algarve) og Pasqualina Gaetano (CCMar, Universitetet i Algarve)