Övervakning av gädda med eDNA

Verksamhet under 2019

Laboratorieexperiment med juvenila gäddor

Syftet med experimentet var att:

1. erhålla eDNA-prover från gädda för att identifiera lämpliga primrar (mtDNA COI och 5S rDNA ITS)
2. undersöka DNA-utsöndring och nedbrytningshastigheter
3. kunna bedöma kvantitativt DNA-biomassförhållande under kontrollerade och nära optimala förhållanden

Juvenila gäddor fångades i samrbetet med Sportfiskrna i en närliggande våtmark i juni 2019 och transporterades till Sötvattenslaboratoriets akvarier vid institutionen för akvatiska resurser. När gäddorna acklimatiserats inleddes ett småskaligt laboratorieexperiment där olika tätheter av gädda (0, 1, 3 och 9 fiskar med vardera 3 replikat) inkuberades i separata akvarier på 15 liter. Vattnet i akvarierna togs från Mälaren men filtrerades först genom ett sandfilter. Temperatur och övrig metadata kontrollerades kontinuerligt. DNA-prover samlades sedan in genom filtrering av vatten genom 1,2 µm nitrocellulosafilter vid sju olika tidpunkter (före tillsats av fisk, under inkubationen och efter att fisken tagits bort).

Preliminära resultat från experimentet

De juvenila gäddorna hanterades framgångsrikt under laboratorieförhållandena, och i enlighet med djuretiskt tillstånd. Individuell isolering i Whitman-Vibert-lådor visade sig vara en effektiv metod för att förhindra skador och kannibalism under försöksperioden. De inledande experimenten har gett värdefull praktisk information om hantering av stress och överlevnad av juvenila gäddor under laboratorieförhållanden. Detta kommer att vara avgörande för utformningen av kommande experiment. Molekylär analys av filterprover och nydesignade primerpar (som fäster vid 5S rDNA) pågår. Analysen genomförs i samarbete med det estniska universitetet för biovetenskap i Tartu.

Litteratursammanställning

Vi har genomfört en omfattande litteratursammanställning. Sammanställningen kommer att användas när vi fastställér relevanta laboratoriemetoder och aktuella experimentella tillvägagångssätt.

Verksamhet under 2020

Fältverksamhet

Under våren 2020 genomfördes ett omfattande fältarbete i Stockholms skärgård. Totalt undersöktes 22 stycken vikar under gäddans lekperiod (mars-maj). Provtagningen av eDNA koordinerades med det spöprovfiske som genomfördes i projektet ReFisk, vilket kommer att möjliggöra en jämförelse av olika provtagningsmetoder. Det material som samlades in har frusits ner och fortsatta laboratorieanalyser kommer att genomföras 2021.

Laboratorieexperiment

Under 2020 förstärktes ePIKE-teamet av Ofír Svensson, som gör sitt självständiga arbete inom projektet. Vid försöksanläggningen i Drottningholm genomfördes under våren och sommaren experiment i stora kar placerade utomhus. I karen placerades gäddor av varierande storlek, från enstaka kg upp till nästan nio kg, för att undersöka hur relationen mellan biomassa och mängden eDNA i vattnet ser ut. Dessutom undersöktes olika tätheter av gädda samt olika filterkombinationer för att optimera provtagningsmetoden.

Under hösten har arbetet flyttat in på lab. Inledningsvis har olika extraheringsmetoder testats med avseende på amplifieringsförmåga och kostnadseffektivitet, i syfte att hitta lämpliga sätt att analysera allt det material som samlats in i fält och via experiment under året.

Senhösten och vintern 2020/2021 är därmed fullt av analyserande, men också planerande! Under 2021 kommer ytterligare fältundersökningar att genomföras – med syfte att undersöka hur eDNA signaler förändras över säsong.

Verksamhet under 2021

Fältverksamhet

17 mars 2021 satte vi ut en fiskräknare i våtmarken Hemmesta sjöäng i Värmdö kommun utanför Stockholm. Fiskräknaren är placerad vid mynningen till våtmarken där den räknar, längdmäter och filmar alla fiskar som passerar in eller ut ur våtmarken. Du kan följa räknaren här

Under våren när gäddan leker kommer vi utöver att följa räkningen också ta vattenprover för eDNA kontinuerligt under hela vårsäsongen. På detta sätt kan vi undersöka hur lekvandring, lek och utvandring varierar tillsammans med mängden eDNA i våtmarkens utgående vatten. Provtagningen sker med tekniker som vi utvecklat under tidigare delar av projektet.

Studien i Hemmesta görs i samarbete med Sportfiskarna och Värmdö kommun där bland annat skolelever är med och förbättrar undervattensmiljön i och omkring Hemmesta sjöäng inom projektet Skolbäcken. Det är mycket positivt att vi tillsammans kan stärka varandras insatser och göra ännu mer nytta. Vi är också mycket tacksamma för de frivilliga personer som bidragit på olika sätt. Själva fiskräknaren kommer från TiVA medan drift och websändningen sköts av Fiskevårdsteknik som varit mycket behjälpliga under resans gång.

Verksamhet under 2022

De stora fältarbetena inom ePIKE är nu avslutade, men vi är fortfarande väldigt aktiva. Under 2022 har vi tillbringat mycket tid i labbet och arbetat med utvecklingen av en qPCR-analys riktad mot en nukleär genetisk markör i flera kopior istället för de mer konventionella mitokondriella markörerna. Vi hoppas att detta tillvägagångssätt kommer att möjliggöra lika, eller till och med högre känslighet, vilket gör det möjligt att kvantifiera avsevärt lägre eDNA-koncentrationer och tillhandahålla ett gångbart alternativ till mitokondriella markörer. Dessutom, i kombination med en mitokondriell markör, förväntar vi oss också att kunna upptäcka aktiva lekhändelser genom att studera förändringen i förhållandet mellan nukleära och mitokondriella genkopietal.

Resultat under 2022

Vi är mycket glada och stolta över att den första ePIKE-publikationen kommit ut. Baserat på resultat från våra tidigare experiment visar det att de metoder vi har utvecklat kan kvantifiera gäddbiomassa, åtminstone under kontrollerade laboratorieförhållanden (Karlsson et al. 2022).

Vi har även publicerat ett förtryck av fältarbetet från 2020, där vi samarbetade med ReFisk-projektet och jämförde gäddans förekomst i lekområden under våren (Ogonowski et al. 2022). Spöprovfiske (d.v.s. spinnfiske) och eDNA visade en positiv korrelation, vilket tyder på att båda metoderna kan separera låg-hög gäddförekomst även i fält. Vi fann dock att vattentemperaturen var mycket viktig för detta förhållande. Eftersom det var mer fisk som lekte med ökande temperatur och därmed släppte ut mer DNA i vattnet och dessutom ökade gäddans rörelser inom vikarna, fann vi en ökad eDNA-signal med ökande temperatur. Att spöprovfiske och eDNA ger lite olika resultat är inte förvånande eftersom eDNA har potential att ta prov på en större del av populationen än spinnfiske, vilket är begränsat till större fiskar som är villiga att hugga på beten. Studien lyfte också fram vid vilka spatio-temporala skalor variationen i eDNA-signalen var störst, vilket ger användbar information för vårt fortsatta arbete med att utveckla ett användbart övervakningsverktyg för gädda.

Detta pågår under 2023

Den modifierade qPCR-analysen som använder en nukleär genetisk markör håller på att utvärderas och optimeras. Preliminära resultat indikerar att analysen i alla praktiska termer är artspecifik och cirka 16 gånger känsligare jämfört med den mitokondriella COI-markören. Resultaten av denna studie förväntas publiceras senare i år.

Data som samlats in under 2021 från Hemmesta sjöäng kombinerat med fiskräkningsdata från fiskräknaren analyseras för närvarande med resultat som förväntas senare i år. Vi ser fram emot dessa resultat med spänning.

Publikationer

Karlsson, E., Ogonowski, M., Sundblad, G., Sundin, J., Svensson, O., Nousiainen, I., Vasemägi, A., 2022. Strong positive relationships between eDNA concentrations and biomass in juvenile and adult pike (Esox lucius) under controlled conditions: Implications for monitoring. Environmental DNA 4, 881–893. https://doi.org/10.1002/edn3.298

Ogonowski, M., Karlsson, E., Vasemägi, A., Sundin, J., Bohman, P., Sundblad, G., 2022. Temperature moderates eDNA-biomass relationships in northern pike. http://doi.org/10.1002/edn3.440