Uusi teknologia parantaa viljellyn kalan vastustuskykyä vesihometta vastaan
Luonnonvarakeskuksen (Luken) kehittämä teknologia mahdollistaa ensi kertaa genomisen valinnan kasvatetulla siialla. Genotyypin määritysmenetelmä helpottaa entistä terveempien ja tuottavampien kalakantojen jalostamista.
Vesihomeeksi kutsuttua oireyhtymää aiheuttava Saprolegnia on vesistöissä esiintyvä leväsieni, joka tarttuu sekä villeihin että kasvatettuihin kaloihin. Vesihome aiheuttaa suuria taloudellisia tappioita ja heikentää kalaterveyttä varsinkin makean veden kalankasvatuksessa. Modernit valintajalostusohjelmat perustuvat genomiseen valintaan. Siinä kalojen kyky periyttää tiettyjä ominaisuuksia määritellään käyttämällä yksilöissä luonnostaan esiintyvää DNA-vaihtelua. Määritys tehdään yhdistämällä tietoa tuhansista DNA-merkeistä ja kaloista mitatuista ominaisuuksista.
”Menetelmä on tarkempi kuin aiemmin käytössä ollut sukupuuhun perustuva valinta, ja se soveltuu erinomaisesti parantamaan kalojen vastustuskykyä vesihometta ja muita sairauksia vastaan”, Luken johtava tutkija Antti Kause sanoo.
Uuden menetelmän avulla lisää vastustuskykyä vesihomeelle herkälle siialle
Siika on Suomen toiseksi yleisin kalalaji kalankasvatuksessa. Laji on herkkä vesihomeelle, johon ei ole tarjolla tehokasta hoitokeinoa. Kalojen vastustuskyvyn parantaminen valintajalostuksella onkin houkutteleva vaihtoehto. Kalankasvatuksen valtalajeille lohelle ja kirjolohelle on jo käytössä DNA-merkkien analyysipalvelu mutta uusille kalankasvatuksen lajeille, kuten siialle, menetelmää ei ole aiemmin ollut tarjolla.
Luke kehitti genotyypitysmenetelmän, jota voidaan soveltaa eri lajeihin ja joka mahdollistaa ensi kertaa genomisen valinnan käytön kasvatetulla siialla. Tutkijat sovelsivat laboratorio- ja bioinformatiikan menetelmiä määrittämään siialla luonnostaan esiintyvää DNA-vaihtelua, joka on yhteydessä taudin vastustuskykyyn.
”Löysimme yhteensä 65 000 DNA-merkkiä, joista useaa tuhatta käyttämällä analysoimme, kuinka hyvin taudin vastustuskykyä voidaan parantaa genomivalinnalla”, Kause kertoo.
Noin 20–43 prosenttia vastustuskyvyssä esiintyvästä vaihtelusta määräytyi perintötekijöiden vaikutuksesta, ja siialta löydettiin yksi genomialue, jolla oli hyvin voimakas vaikutus vastustuskykyyn. Nykyisessä emokalastossa vesihomeen vastustuskyvyn perinnöllinen vaihtelu on melko suurta. Genomisella valinnalla voidaan hyödyntää tätä suurta perinnöllistä vaihtelua ja parantaa siian vastustuskykyä vesihomeelle sukupolvesta toiseen.
”Nämä samat löydetyt DNA-merkit sopivat myös muiden tuotanto-, laatu- ja kalaterveysominaisuuksien parantamiseen valinnalla”, Kause toteaa.
Luke kehittää ja ylläpitää siian kansallista valintaohjelmaa elinkeinon toimintaedellytyksien parantamiseksi. Valintaohjelman tavoitteena on parantaa elinkeinon kannattavuutta, vähentää ympäristövaikutuksia ja parantaa kalaterveyttä.
Uusi genotyypitys- ja bioinformatiikkateknologia
- Luken käyttämä genotyypitys- ja bioinformatiikkateknologia (genotyping-by-sequencing; GBS) on yleispätevä menetelmä, jota voidaan hyödyntää lukuisille eri lajeille.
- Se perustuu samojen genomialueiden sekvensointiin eri yksilöissä nykyaikaisella genomisekvensointiteknologialla.
- Menetelmän käyttö ei vaadi ennakkotietoa lajin genomista. Siksi menetelmää voidaan soveltaa suoraviivaisesti eri lajien DNA-vaihtelun tunnistamiseen, myös lajeilla, joita ei ole ennen tutkittu ja joille ei ole mitään aikaisempia genomisen analyysin työkaluja.
- Menetelmää voidaan käyttää myös DNA-merkkien löytämiseen sekä vanhemmuus- ja jäljitettävyyskysymyksiin, geenikartoitukseen ja populaatioanalyyseihin.
- Luke on soveltanut siialle kehitettyä menetelmää lisäksi esimerkiksi naudan, supikoiran, saimaannieriän, taimenen, kauran, ruokonatan, timotein ja mustasotilaskärpäsen tutkimiseen. Seuraavina vuorossa ovat peruna ja eksoottisempina tuotantokasveina hibiskus ja amarantti.
- Kehitetty bioinformatiikan ohjelmisto on julkisesti saatavilla verkossa. Analyysi vaatii edelleen asiantuntemusta nykyaikaisista genomin sekvensointimenetelmistä, mutta menetelmän ansiosta genomianalyysit ovat selvästi helpommin tehtävissä monilla lajeilla.
Genomimenetelmä suunnitteltiin Luken rahoittamassa GENOTYPE – General genotyping-by-sequencing pipeline, validated with European whitefish -hankkeessa, ja muu työ oli osa hanketta ArctAqua - Cross-Border Innovations in Arctic Aquaculture - joka on saanut rahoitusta EU:n CBC-ohjelmasta sekä Luken Viranomais- ja asiantuntijapalveluihin (VOAS) kuuluvasta JALO Kala-aineksen valintajalostus -hankkeesta.
Lisää aiheesta
- Tutkimusartikkeli: Genomic selection for survival under naturally occurring Saprolegnia oomycete infection in farmed European whitefish Coregonus lavaretus
- Tutkimusartikkeli: Fine-tuning GBS data with comparison of reference and mock genome approaches for advancing genomic selection in less studied farmed species
