Ny kunnskap om kjønnsmodning hos laks i landbasert oppdrett

De siste årene har oppdrett av laks endret seg mye. Både produksjonsvolum og fiskestørrelse på land har økt, samtidig som det blir produsert flere laks i landbaserte resirkuleringsanlegg. Det har ført til flere utfordringer, som uønsket tidlig kjønnsmodning hos laksen. Dette er hovedsakelig et problem hos hannfisk.

– Hannene modner gjerne når den enda er bare noen hundre gram, noe som gir redusert vekst, overlevelse og velferd, sier forsker Per Gunnar Fjelldal.

I tillegg er fisk som blir tidlig kjønnsmoden et problem for oppdrettsnæringen. En kjønnsmoden fisk er en dårlig matfisk, kan ha dårlig velferd, og dersom kjønnsmoden oppdrettslaks rømmer kan den pare seg med villaks.

Laksens gener bestemmer

Tidligere studier har vist at det er et spesielt gen, kalt vgll3, som påvirker hvor gammel laksen er når den blir kjønnsmoden. Det finnes to varianter av genet, en for lav alder (tidlig kjønnsmodning) og en for høy alder (sen kjønnsmoden).

– Vi så at gruppen med fisk som hadde tidlig-varianten hadde 100 prosent modning, mens i den andre gruppen var det 25 prosent modning, sier Fjelldal.

Forskerne utviklet først en metode for å fremprovosere tidlig kjønnsmodning hos hannlaks. Metoden er å oppdrette laks ved 16 graders vann og med kontinuerlig lys i 6-8 uker, for så å undersøke hvor store testiklene har blitt.

Dette er forhold som ligner på det som er i landbaserte resirkuleringsanlegg (RAS), der omtrent 95 prosent av vannet resirkuleres. Siden høye temperaturer virker stimulerende på modning hos laks, er det flere laks som blir tidlig kjønnsmoden i disse anleggene.

Forskerne oppdrettet deretter hannlaks med genvarianten for tidlig modning og genvarianten for sen modning, og undersøkte testikkelveksten. Testiklene vokser svært mye når fisken modner, og kan være opptil 250 ganger større hos enn moden hann sammenlignet med en umoden.   

Superhannlakser

I forsøket brukte forskerne egenproduserte «superhannlaks». Dette er hannlaks med sperm som kun resulterer i mannlige avkom. På denne måten «slipper» de å avle fram hunnlaks, og trenger bare å produsere halvparten så mange forsøksdyr.

Les mer om hvordan forskerne utviklet de såkalte «superhannlaksene» i denne saken: Har greidd å lage superhannlaksar

Året etter det første forsøket produserte forskerne nye hannlakser, og fant 90 prosent modning hos laksen med tidlig-varianten og 41 prosent modning hos laksen med sen-varianten når de ble oppdrettet i 16 graders vann og kontinuerlig lys.

– Det viser at tidlig genotype er en risikofaktor for tidlig uønsket kjønnsmodning hos oppdrettslaks, sier Fjelldal.

Studerte hypofysene

Hypofysen er en kjertel som er sentral i reguleringen av kjønnsmodning hos laks. Den er forbundet med hjernen og produserer og skiller ut blant annet follikkelstimulerende hormon (fsh), som er en viktig signaloverfører mellom hypofysen og testiklene.

For å finne ut mer om hvilken rolle dette hormonet spiller i tidlig modning hos hanner, utviklet forskerne en metode for å kunne måle nivåene av hormonet. Deretter dissekerte de ut hypofyser fra både moden og umoden laks som hadde vært oppdrettet ved 16C grader og kontinuerlig lys, og satte dem i en løsning som holdt hypofysene i live og normale i opptil 9 dager.

For å studere reguleringen av hormonet i hypofysen tilsatte de ulike stoffer som de forhånd visste kunne påvirke hormonet.

– Vi så at dette ga sterkest effekt hos de umodne hannene. Det tyder på at hormonet allerede var stimulert i hypofysene hos de modne hannene, sier Fjelldal.

Skrudde av genene

For å få en enda dypere forståelse av hvordan follikkelstimulerende hormon virker på testiklene, laget forskerne laks der de «skrudde av» genet for reseptoren til hormonet.

Dette håpet de ville bryte signaloverføringene mellom hypofysen og testiklene, og oppdrettet deretter fisken ved 16 grader og kontinuerlig lys. I første generasjon med fisk så de liten effekt på hvor fort testiklene vokste hos modne hanner.

– I andre generasjon var effekten mye sterkere, og avkom fra fisk der genet var skrudd av ville ikke gå inn i puberteten selv om de ble oppdrettet i 16 graders vann og kontinuerlig lys, sier Fjelldal.

Studien på tidlig kjønnsmodning er gjort i samarbeid med forskere fra Universitetet i Utrecht. De har utviklet flere metoder for å kunne måle gener og hormoner som påvirker kjønnsmodning hos laks.

– Dette har styrket verktøykassen vår for videre forskning for å redusere omfanget av tidlig modning i lakseoppdrett, sier Fjelldal.

Referanser:

Per Gunnar Fjelldal, Tom J. Hansen, Anna Wargelius, Fernando Ayllon, Kevin A. Glover, Rüdiger W. Schulz & Thomas W. K. Fraser. 2020. Development of supermale and all-male Atlantic salmon to research the vgll3 allele - puberty link. BMC Genetics 21, Article number: 123.  

Lenke: https://doi.org/10.1186/s12863-020-00927-2

Per Gunnar Fjelldal, Rüdiger Schulz, Tom O. Nilsen, Eva Andersson, Birgitta Norberg, Tom Johnny Hansen (2018). Sexual maturation and smoltification in domesticated Atlantic salmon (Salmo salar L.) – is there a developmental conflict? Physiological Reports 6(17): e13809. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6119700/pdf/PHY2-6-e13809.pdf

Ayllon, F., Solberg, M. F., Glover, K. A., Mohammadi, F., Kjærner-Semb, E., Fjelldal, P. G., ... & Wargelius, A. (2019). The influence of vgll3 genotypes on sea age at maturity is altered in farmed mowi strain Atlantic salmon. BMC genetics, 20(1), 44.

Lenke: https://doi.org/10.1186/s12863-019-0745-9