Forskningsprojekt: Förbättrad reproduktion med nya sekvenseringstekniker - kan det ge framtidens matfisk?

Senast ändrad: 03 juni 2024
forskare-khrystyna-kurta-vid-slu

Regnbåge och röding: Svenska, näringsrika fiskarter som idag finns i alldeles för liten skala för att möta ett växande behov. Under de kommande fyra åren samarbetar forskningsstationen VBCN och Khrystyna Kurta mot ett gemensamt mål - att undersöka möjligheterna att förbättra reproduktionen hos vad som skulle kunna bli framtidens matfisk. Följ med in i världen kring våra svenska fiskodlingar!

Inne på en svensk fiskodling

Tänk dig att du vandrar in genom portarna till en hexagonal betongbyggnad och möts av följande syn: Fisktankar, i olika storlekar, med olika syften: Barnkammare, separerade han- och honfiskar, unga fiskar och fullvuxna, stora fiskar. Till höger enorma syretanker, och utanför, dammar där fiskar av olika slag växer sig allt större och starkare.

I runda slängar finns inom en stor fiskodling (likt på det svenska VBCN) 375 000 fiskar, från fisklarver till 9-åriga vuxna fiskar av arter som röding, regnbåge och öring. I en så stor fiskodling kan den årliga produktionen nå upp emot 30 ton fisk.

Många är även de som inne på anläggningen arbetar flitigt med att underhålla fiskarnas levnadsmiljö och säkra framtida generationer. De kontrollerar syrehalt, temperatur och näringshalt i vattentankarna. Och de samlar in rom från honorna, mjölke från hanarna - och ser efter noggranna beräkningar till att rätt ägg och spermier blandas till nästa generation fiskar.

Men varför ens göra sig mödan kring allt detta när fisk går att fånga även naturligt från våra stora sjöar och hav? Jo - för att kunna styra aveln och välja ut de bästa individerna med önskvärda egenskaper. Det genom verktyg som selektiv avel och AI.

Forskningsstationen VBCN

Idag är röding en sällsynt vara på matmarknaden. Det klassas som en högkvalitativ, svensk matfisk som skulle kunna vara en viktig del i den svenska kostcirkeln. Men inte idag - fertiliteten är för dålig.

Röding som hålls inom akvakultur och fiskodlingar tenderar nämligen att uppvisa lägre spermiekvalitet än sina vilda motsvarigheter, vilket minskar antalet befruktade ägg och kläckta embryon.

– Det gör röding till en sällsynt matfisk som nästan ingen har råd att betala för. Istället importerar vi enorma mängder av utländsk fisk - men så skulle det inte behöva vara, säger forskaren.

Röding har sedan 1980-talet varit föremål för ett nationellt avelsprogram och räknas än idag som en nyckelart i svensk vattenbruksindustri. Men de faktorer som påverkar spermiekvaliteten har hittills inte undersökts. Tills idag.

Under de kommande fyra åren samarbetar forskningsstationen VBCN och Khrystyna Kurtas forskargrupp mot ett gemensamt mål - att undersöka möjligheterna att förbättra reproduktionen hos vad som skulle kunna bli framtidens matfisk.

Foto Lisa Chröisty av forskare Khrystyna KurtaMånga metoder kombineras för att genomföra projektet som arbetar för att förbättra fertiliteten hos svenska fiskarter - genom ny, avancerad teknik och möjligheten att utöva forskningsprojektet direkt i en svensk fiskodling. Foto: Lisa Chröisty

AI, selektiv avel och nya genetiska metoder

Khrystyna Kurta beskriver själv sitt jobb som att ‘genom flera olika metoder hitta de högst fertila (fisk-) individerna och se till att dessa behålls i avelsprogrammen'. Hur går då detta till? Svaret är genom AI och selektiv avel.

– Artificiell insemination (AI) och selektiv avel är nycklar till att kunna styra kommande generationers egenskaper, även inom fisk, säger hon.

Det handlar alltså om att inte låta naturlig lek (parning) äga rum. Istället samlas könsceller från honor och hanar in - och fertiliseras artificiellt.

Men för att kunna forma nästa generation väl behöver ägg och spermier väljas ut med omsorg - vilket kräver en hel del kunskap om vilka egenskaper som bör prioriteras.

Den stora frågan: produktion vs fortplantning

Processen kring AI och selektiv avel är väl etablerad inom fiskodlingar. I processen undersöks honor och hanar så att de bäst lämpade går till avel. Inte minst bedöms hur “bra” fisken är, utifrån ett produktionsperspektiv. Men att mäta även hur fertila fiskar är - finns idag inte på kartan.

– Goda produktionsegenskaper kan inom andra djurslag handla om till exempel stor mjölkproduktion (kor) eller snabb tillväxt (kycklingar). Inom fisk värderas ofta storlek. Forskare har emellertid sett att djur som väljs för BÄSTA produktionsegenskaperna kommer att ha kanske SÄMST reproduktionsprestanda i framtiden - vilket i längden kan leda till att de här fantastiska produktions-egenskaperna dör ut, helt enkelt för att djuren inte är fertila nog för att skapa nästa generation, säger Khrystyna Kurta

Forskarna kommer att utvärdera svenskodlade rödinghanar utifrån flera parametrar, såsom ålder, genetik och om det spelar roll när under fiskens leksäsong spermierna samlas in. Utöver detta ställer sig forskarlaget frågan om huruvida spermiekvaliteten påverkar avkomman.

– Vi har nämligen anledning att tro att spermakvaliteten, hur aktiva och “snabba” spermier rödinghanarna har kan påverka både överlevnaden och utvecklingen hos deras avkommor. Om det stämmer, och vi dessutom kan hitta gener (genom så kallad “spermietranskription/RNA-analys”) som visar på fertilitet eller infertilitet kan vi framöver förutspå de mest fertila fiskarna och säkerställa ett mer hållbart fiskbestånd, fortsätter forskaren.

För att göra dessa undersökningar samlas prover in och sätts under mikroskop. Men det finns ett krux: mätningen måste gå snabbt. Forskarna har nämligen ett fönster på hela 30 sekunder att studera spermierna, sedan dör dem. Men vet man hur man ska göra är den tiden fullt tillräcklig för att få ut all information Khrystyna Kurta söker efter.

Och det kan vara allt som krävs för att föra forskningen framåt.

Att hitta “den fertila genen”

Fiskarnas spermier kontrolleras genom avancerade tekniker i dator och mikroskop, som klassificerar dem enligt någon av följande grupper: 

  • Mycket snabb
  • Måttligt rörlig
  • Långsam
  • eller Död


– Och ju snabbare spermierna rör sig, desto bättre! förklarar Khrystyna Kurta och fortsätter:
– … Det är samma instrument som används även för människor och andra djur där vi mäter om det finns levande spermier i provet och hur många rörliga spermieceller som finns där.

För att undvika att behålla infertila hanar i avelsmaterial och slippa testa spermakvaliteten hos fiskar flera gånger per säsong, per fisk, har forskarna en annan plan: Att leta efter egenskapen “hög fertilitet” i fiskarnas genetiska kod. 

– På så sätt kan vi istället ta ett enkelt prov per fisk, redan vid ung ålder och avgöra om det är en fisk som bör sparas till avel eller inte. Om vår forskning visar att låg fertilitet förs vidare och påverkar både utveckling och fertilitet hos nästa generation - blir det här ett viktigt verktyg för att säkra framtidens odlade fisk, säger hon.

Men först behöver arbetet göras med att undersöka vad som påverkar rödinghanarnas fertilitet, och om detta faktiskt påverkar avkommans utveckling och egna fertilitet.

Framtiden för en växande befolkning

Efterfrågan på näringsrik mat ökar i takt med att vi människor blir allt fler på jorden. Idag är svensk röding en näringsrik - men dyr matfisk som inte särskilt många har råd med. Men så behöver det inte se ut i framtiden, framförallt inte med tanke på sådana projekt likt Khrystyna Kurtas arbete.

– Jag drömmer om att det för mig och alla andra svenskar om 15 år ska vara möjligt att gå in i en vanlig matbutik och mötas av ett stort utbud röding, framtagen här i Sverige (miljöaspekt), så pass billig att vi har råd att köpa den (ekonomisk aspekt) och lika högkvalitativ i näringsinnehåll som den är idag (hälsoaspekt). Det är målet jag långt fram har i sikte, avslutar Khrystyna Kurta, forskningsledare för projektet “Förbättrad reproduktion hos röding med nya sekvenseringstekniker”.

Och blir det möjligt att hitta den genetiska koden bakom hög fertilitet kan resultaten i bästa fall dessutom vara överförbara till andra arter, både av fisk och längre fram, kanske även större produktionsdjur. 

– Fertilitet har blivit ett stort problem både för fiske och boskapsuppfödning; därför behöver vi leta efter alla möjliga lösningar för att förbättra det med hjälp av de senaste effektiva verktygen, avslutar forskaren Khrystyna Kurta.

Foto Lisa Chröisty av forskare Khrystyna Kurta (12).jpgProjektet har startats upp under 2024 och väntas pågå fram till slutet av 2027. Foto: Lisa Chröisty

Fakta:

  • Forskningsprojektet finansieras med 3 999 996 av det nationella forskningsrådet Formas
  • Förväntas pågå under fyra års tid, perioden 2024-2027
  • Genomförs med forskare Khrystyna Kurta, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) i spetsen tillsammans med ett team bestående av:
    • Christos Palaiokostas, forskare och docent inom området akvakultur med inriktning avel vid SLU.
    • Simone Immler, professor i genetik och reproduktion vid University of East Anglia, Research Park, Norwich, UK.
    • Henrik Jeuthe, VD och forskningsledare vid Vattenbruksventrum Norr AB.

Projektet planeras genomföras i tre olika delar, enkelt beskrivet som: 

  1. Undersöka säsongs- och ålderspåverkan på spermiekvaliteten hos röding. Samma individer kommer att undersökas under flera års tid och under olika delar av säsongen, för att se om, och hur, dessa två faktorer spelar roll - både för fiskar individuellt och som population.
  2. Undersöka eventuell genomisk påverkan kopplad till spermiekvalitet, det vill säga hur vissa delar av fiskens DNA-kod är kopplat till just spermakvalitet. Ett experiment som kommer att inkludera över 600 fiskar.
  3. Undersöka om, och i så fall hur, låg spermakvalitet påverkar fiskarnas avkommor. Fiskägg kommer att insemineras med sperma av varierande kvalitet och embryor från hög respektive låg spermakvalitet kommer sedan att jämföras under olika steg - för att undersöka både påverkan på dess utveckling och överlevnad.