Bruk av genbank for ville laksefisk. Strategier for bevaring av anadrom laksefisk ved hjelp av levende og frossen genbank

Hagen, I.J., Bjøru, B., Bolstad, G.H., Holthe, E., Karlsson, S., Laikre, L., Lo, H., Skoglund, H. & Wacker, S. 2025. Bruk av genbank for ville laksefisk. Strategier for bevaring av anadrom laksefisk ved hjelp av levende og frossen genbank. NINA Rapport 2503. Norsk institutt for naturforskning. De norske genbankene for anadrom laksefisk har vært avgjørende for å bevare bestander av laks og sjøørret i vassdrag infisert med lakseparasitten Gyrodactylus salaris. Etter hvert som bestander har blitt reetablert etter utryddelse av G. salaris har påvirkning fra blant annet lakselus og rømt oppdrettslaks ført til at nye bestander av laks og sjøørret er tatt inn i levende og frossen genbank. I dette prosjektet har en ekspertgruppe, på oppdrag fra Miljødirektoratet, benyttet informasjon fra genbankene, data fra reetablerte bestander og eksisterende kunnskap for å vurdere strategier i norske genbanker for anadrome laksefisk. Ut fra hvordan strategiene i genbankene har vært, og det endrede trusselbildet, gir vi råd om hvilke strategier som vil være mest hensiktsmessig for fremtidig drift. Det empiriske grunnlaget hadde utgangspunkt i laksebestandene i Røssåga, Rauma, Vefsna og Fusta, som alle nå er reetablerte etter utryddelse av G. salaris. For disse bestandene gjorde vi teoretiske analyser av effektiv bestandsstørrelse for å beregne tap av genetisk variasjon ved generasjonsskifter. Videre sammenliknet vi allelfrekvenser fra prøver av voksen laks i perioden da opphavsfisk ble innsamlet til genbank med stikkprøver av naturlig produsert og utsatt voksen laks og ungfisk i senere år. Dette har gitt informasjon om hvordan genetisk variasjon og integritet har blitt ivaretatt, både i innsamling til genbankene og i reetableringsfasen. Undersøkelsene av Røssåga, Rauma, Vefsna og Fusta viste at krysningsregimet som har vært brukt i genbankene, der familier slåes sammen og antall familier halveres i hver generasjon fører til tap av genetisk variasjon i form av sjeldne alleler ettersom effektiv bestandsstørrelse reduseres. Videre viser prøvematerialet som er samlet inn under og etter reetablering, at det er betydelig innslag av genmateriale som ikke har opphav i genbanken blant naturlig produserte individer. Tilbakeføring av det genetiske materialet i genbanken har vært svært viktig for å reetablere bestandene, men har i begrenset grad klart å dominere genmaterialet i bestandene. For fremtidig drift av genbankene anbefaler vi at frossen melke med opphav i så mange individer som mulig – med et mål om 200 ubeslektede individer – bør være grunnsteinen i genbankene. Innsamling av frossen melke bør skje på et tidlig tidspunkt mens genetisk variasjon og integritet fortsatt er god. Ved langtidsbevaring over mange generasjoner uten at det gjøres utsettinger fra genbanken foreslår vi følgende strategi for fremtidig drift av genbankene: ● Under forutsetning av at det meste av den genetiske variasjonen er ivaretatt i frossen genbank behøver ikke den levende genbanken ha som mål å bevare all genetisk variasjon i bestandene, men i stedet ha som funksjon å videreføre mitokondriell variasjon og friske morlinjer til reetablering. ● Krysninger ved generasjonsskifter bør basere seg på 1x1 krysninger, innavl bør holdes så lav som mulig ved hjelp av optimale krysninger mellom individer hvis slektskap og foreldre er kjent og bestandsstørrelsen i genbankbestanden bør holdes konstant. Dersom det skal gjøres fortløpende utsettinger fra genbanken, eller det er kort tid til reetablering (2-3 generasjoner), må genbankbeholdningen og krysningsregimet skaleres i forhold til produk-sjonsbehovet. Teoretiske simuleringer, og erfaringer fra bestander som har blitt reetablert etter behandling med rotenon, tilsier at det kan være utfordrende å dominere bestanden med genbankmaterialet. Reetablering med genbankmateriale i bestander som er naturlig reetablerte eller har beholdt en betydelig bestandsstørrelse, vil kreve store utsettinger over lang tid for å tilbakeføre det opprinnelige genbankmaterialet i den ville bestanden. Under forutsetning om en forventet reduksjon i trusler innen et gitt tidsrom anbefaler vi derfor at utsettinger fra genbanken gjøres før truslene er fjernet for å opprettholde genetisk integritet og variasjon i den ville bestanden. Når trusler er fjernet og miljøsituasjonen er god bør en vurdere om utsettingene skal oppskaleres. Vi anbefaler at utsettinger fra genbank bør baseres på tidlige livshistoriestadier som rogn og yngel. Utsettinger fra genbank må evalueres og balanseres mot den ville gytebestanden slik at negative genetiske effekter unngås.

Hagen, I.J., Bjøru, B., Bolstad, G.H., Holthe, E., Karlsson, S., Laikre, L., Lo, H., Skoglund, H. & Wacker, S. 2024. The use of gene banks for wild salmonids. Strategies for the preservation of anadromous salmonids using live and frozen gene banks. NINA Report 2503. Norwegian Institute for Nature Research. The Norwegian gene banks for anadromous salmonids have been important for the preservation of Atlantic salmon and sea trout in catchments infected with the salmon parasite Gyrodactylus salaris. As populations have been reestablished after eradication of G. salaris, negative impacts from sea lice and escaped farmed salmon (among other threats) have led to new populations of salmon and sea trout being included in the live and frozen gene bank program. The Norwegian Environment Agency appointed a group of experts to evaluate the Norwegian gene bank program using information from the gene banks, data from reestablished populations and current knowledge. Based on an evaluation of historic gene bank strategies, the expert group provides advice on which strategies that will be most appropriate considering the current threats to Norwegian anadromous salmonids. Data from reestablished populations encompassed the salmon populations in the rivers Røssåga, Rauma, Vefsna and Fusta, now all reestablished after the successful eradication of G. salaris. We used theoretical analyses of effective population size to estimate the loss of genetic variation over generations. Furthermore, allele frequencies in samples from adult salmon collected during the time periods when founders were collected to the gene bank were compared to allele frequencies in adult and juvenile salmon of wild and stocked (from gene bank) origin. This analysis provided information on how genetic variation and integrity have been preserved among founders in the gene bank populations and during reestablishment of populations in their river of origin. Evaluation of the populations in Røssåga, Rauma, Vefsna and Fusta showed that the current strategy for broodfish crossings, where families are fused and the number of families are halved in the making of each new generation, leads to a considerable loss of rare alleles due to an inherent reduction in effective population size. Moreover, samples collected during and after reestablishment show that in all four populations there was a considerable presence of naturally produced individuals that did not originate from gene bank releases. The releases of genetic material from the gene banks into the populations have been important for reestablishment but have only partially succeeded in dominating the gene pool in the reestablished populations. For future processes in the gene banks we recommend that frozen milt originating from as many unrelated individuals as possible – ideally 200 individuals – should constitute the foundation for genetic variation in the gene banks. Collection of individuals for the preservation of milt should occur early in a population’s trajectory. For preservation over many generations without releases from the gene banks to the wild populations we propose the following strategy for future processes: ● Under the prerequisite that (all) genetic variation is preserved in the frozen gene banks, the live gene banks need not aim to preserve all genetic variation in a population but rather preserve mitochondrial genetic variation and provide healthy females for use during reestablishment. ● In the making of new generations, broodfish should be crossed 1x1, inbreeding should be kept as low as possible, and the population size should be constant. If the gene banks produce individuals for releases, or time to reestablishment is short (2-3 generations), then the number of brood fish and protocols for crossings must be adapted to the production needs. Theoretical simulations and experience from reestablished populations suggest that reestablishing the genetic material preserved in the gene banks into the wild populations can be challenging, also where there are few naturally occurring spawners in the populations. Reestablishing the gene pool preserved in the gene banks into populations that are naturally reestablished or have kept a considerable population size will require large releases over a long period. Under the prerequisite that threats will be eliminated or sufficiently resolved within a given time frame, we therefore recommend that small-scale releases from the gene banks are done before threats are mitigated to increase genetic integrity and variation in the wild population. When threats are mitigated, and the environmental state is satisfactory, large-scale releases should be considered. Releases from the gene banks should be based on early life-history stages such as eyed eggs and alevins. Releases from the gene banks must be evaluated and balanced such that negative genetic effects do not occur.

Miljødirektoratet: M-2882|2024