Categories
Reports

Optimization of Icelandic turbot culture / Arðsemisaukning í íslensku sandhverfueldi

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Kristinn Ólafsson, Eirik Leknes, Jón Árnason, Snorri Gunnarsson, Benedikt Kristjánsson, Sigurbjörg Hauksdóttir, Steinunn Magnúsdóttir, Aðalheiður Ólafsdóttir, María Pétursdóttir, Helgi Thorarensen, Soizic Le Deuff, Arnþór Gústavsson, Gunnar Örn Kristjánsson, Trond Bjørndal, Sigríður Hjörleifsdóttir, Albert Imsland

Funded by:

Tækniþróunarsjóður

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Optimization of Icelandic turbot culture / Arðsemisaukning í íslensku sandhverfueldi

Meginmarkmið verkefnisins „Arðsemisaukning í íslensku sandhverfueldi (MAXIMUS)“ var að þróa aðferðir til að lækka framleiðslukostnað í sandhverfueldi á Íslandi. Sandhverfa er að langmestu leyti alin í kerum á landi og hentar því mjög vel til eldis á Íslandi auk þess sem markaðsverð er hátt (um 1500 kr/kg) og stöðugt. Landeldi er hins vegar kostnaðarsamt og því verður sífellt að leita nýrra og betri tæknilegra lausna til að auka hagkvæmni eldisins.   Í MAXIMUS verkefninu var unnið að þróun nýrrar ljóslotustýringar sem gerir mögulegt að auka vöxt um allt að 20%. Unnið var að þróun nýrra fóðurgerða þar sem leitast var við að minnka vægi sjávarpróteins og tókst að lækka fóðurkostnað um allt að 10% samanborið við hefðbundið fóður. Með þessu verður mögulegt að auka hagkvæmni eldis á sandhverfu á seinni stigum eldisferilsins. Í verkefninu var jafnframt þróað multiplex erfðamarkasett fyrir sandhverfu sem hefur gert kleift að arfgerðagreina mikið magn seiða á fljótlegan og öruggan hátt. Þetta erfðamarkasett mun nýtast til að flýta fyrir erfðaframförum í sandhverfueldi í framtíðinni.   Unnið var að markaðsrannsóknum og reynt að rýna í framtíðarhorfur eldisins. Framleiðsla á sandhverfu mun að öllum líkindum aukast töluvert á komandi árum en þrátt fyrir aukningu á undanförnum árum hefur verð haldist stöðugt. Niðurstöður verkefnisins benda eindregið til að eldi á sandhverfu sé hagkvæmt hérlendis og þær aðferðir sem þróaðar hafa verið í verkefninu munu auka líkur á uppbyggingu og fjárfestingu í sandhverfueldi á Íslandi.

The overall aim of this project, MAXIMUS, was to develop methods to significantly reduce production costs in farming of turbot (Scophthalmus maximus). Production of turbot in Iceland has been growing and therefore it is important to develop technology to lower the production costs.   Turbot is an ideal species for farming in land‐based stations in Iceland, having many good characteristics as an aquaculture species and high (1500 kr/kg) and stable market value. Rearing fish in land‐based farms comes however with a cost and it is important to constantly strive to develop new technology to reduce cost of production. Firstly, methods to use photoperiod control to increase growth rate up to 20% compared to traditional methods were developed. Secondly, it was found that crude protein in turbot feed can be reduced by approximately 10% compared to current level in commercial feed without negative effects on growth. This will make production of a more cost efficient and less expensive feed for large turbot possible. Thirdly, multiplex genotyping systems were developed, making it possible to determine the pedigree of the parent fish during breeding to ensure genetic diversity leading to high growth rate.   Finally, the current and future developments in turbot production and markets were analyzed. Production of this species is likely to increase considerably in coming years. In addition, there are important developments in technology that may impact on future supply and cost of production. An estimation of the economic implications of optimized turbot farming system in Iceland, profitability and revenue, was also investigated. Overall the results from this project will make turbot production in Iceland more feasible, and profitable, in the future.

Skýrsla lokuð til 01.12.2013

See full report
Categories
Reports

Population genetics of the Icelandic Nephrops norvegius stock / Stofnerfðafræði leturhumars á Íslandsmiðum

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Sigurbjörg Hauksdóttir, Kristinn Ólafsson, Christophe Pampouli, Hrafnkell Eiríksson, Steinunn Á. Magnúsdóttir, Guðmundur H. Gunnarsson, Guðmundur Ó. Hreggviðsson, Sigríður Hjörleifsdóttir

Funded by:

Verkefnasjóður sjávarútvegsins (The Icelandic Fisheries Research Fund), Nýsköpunarsjóður námsmanna

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Population genetics of the Icelandic Nephrops norvegius stock / Stofnerfðafræði leturhumars á Íslandsmiðum

Eins og nafn verkefnisins „Stofnerfðafræði leturhumars á Íslandsmiðum“ gefur til kynna, þá var markmið verkefnisins að skoða stofngerð leturhumars (Nephrops norvegicus) á Íslandsmiðum en stofngerðarrannsóknir eru mikilvægur þáttur fyrir sjálfbæra veiðistjórnun. Markmið verkefnis voru í megindráttum þau að þróa ný erfðamörk til að meta erfðabreytileika innan og milli landfræðilegra aðskildra veiðisvæða við Ísland, að skilgreina faðerni eggjamassa kvendýra af aðskildum veiðisvæðum til að varpa ljósi á æxlunarferli leturhumars og að setja saman áætlun um veiðistjórnun þar sem tekið væri tillit til stofnerfðafræðilegra þátta. Erfðagreining felst í því að nota svonefnd erfðamörk en þau byggja á ákveðnum DNA röðum sem eru á einhvern hátt greinanlegar í erfðamenginu. Algengast er að nota erfðamörk sem byggjast á endurteknum stuttröðum (2-6 basar) sem vitað er að séu breytilegar á milli einstaklinga sömu tegundar. Þessi svæði eru því breytileg í lengd á milli einstaklinga og gerir þau því að hentugum kosti. Erfðagreining er mjög öflug tækni sem nota má til einstaklingsgreininga í hópi lífvera. Þessari aðferð er nú í vaxandi mæli beitt til foreldragreininga, til að meta stofngerð, til rekjanleika rannsókna og til að hraða markvissum kynbótum.Yfirleitt þarf að nota 5-15 mismunandi erfðamörk til að aðgreina einstaklinga. Mikill hluti þróunarvinnu felst því í að finna bestu aðstæður fyrir PCR hvörf þar sem hægt er að nota sem flest erfðamörk í einu hvarfi (multiplex) og samtímakeyrslur á raðgreiningavél. Vel gerð erfðagreiningasett sem eru auðveld og ódýr í notkun og gefa miklar upplýsingar og góða greiningarhæfni eru mjög gagnleg til margvíslegra nota. Þau eru því verðmætar afurðir og markaðsvara, þar sem bæði má selja erfðagreiningar og þjónustu sem á þeim byggja. Í verkefninu voru þróuð átta ný erfðamörk fyrir leturhumar og þau notuð til að greina sýni frá aðskildum landfræðilegum veiðisvæðum við Ísland en skosk leturhumarsýni voru höfð sem úthópur. Að auki voru fjögur áður birt erfðamörk notuð til greininganna. Niðurstöður greininga með þessum 12 erfðamörkum frá landafræðilega aðskildum svæðum (ásamt úthópnum) sýndu ekki marktækan erfðafræðilegan mun leturhumars á milli svæðanna. Afrakstur verkefnisins hefur verið birtur í greinum og nemendaverkefni. Nemendaritgerðin ber titilinn „Development of microsatellite multiplex systems for Nephrops norvegicus“ og er eftir Sóleyju Valgeirsdóttur. Búið er að samþykkja eina grein til birtingar í verkefninu en þar er átta nýjum erfðamörkunum lýst. Heiti greinarinnar er: „Isolation and characterization of eight new microsatellite loci in the Norway lobster, Nephrops norvegicus (Linnaeus, 1758)“ (samþykkt til birtingar í tímaritinu Molecular Ecology Resources, Appendix 1). Önnur grein hefur verið send inn til birtingar í tímaritinu ICES Journal of Marine Science undir heitinu „A pilot genetic study revealed the absence of spatial genetic structure of the Norway lobster (Nephrops norvegicus) at fishing grounds in Icelandic waters“ en hún fjallar um stofngerð leturhumars á Íslandsmiðum þar sem leturhumar frá Skotlandi var hafður sem úthópur (Appendix 2).

The genetic structure of population and mating behavior of exploited marine species are important criterions for effective fisheries management. The distribution of Nephrops norvegicus, Norway lobster, in Icelandic waters is limited to the warmer sea of the south coast. The distribution of the Icelandic stock can be divided into ten geographical areas but the main aim of this project was to develop microsatellite markers to use for the genetics analysis and to analyze whether the lobsters in each area are a self-contained unit stock or not. The aim was furthermore to determine the paternity of egg masses from individual females, and thus elucidate the breeding structure in Icelandic waters. The final goal was to produce a plan for the conservation and management of genetic resources in the Icelandic Norway lobster stock taking into account possible natural population diversity. Microsatellites are short sequence repeats of 2-6 bases found in all prokaryotic and eukaryotic genomes analyzed to date. Microsatellites are variable, which means the number of repeats in a specific area of the DNA variants between the different members of a species. Consequently, the alleles of the microsatellites differ by the length. The different alleles and thus the different length of the microsatellites can be caused by insertion or deletion of one or more repeats during the DNA replication. These sequences are usually under a high degree of length variability and that makes them as powerful genetic markers. Therefore, microsatellites are suitable for population genetics, for family tracing in breeding programs, genetic monitoring, and kinship studies as well as tracing of origin. Usually, 5-15 microsatellites are enough to discriminate between individuals. A microsatellite multiplex system is the use of multiple, unique primer sets in a single PCR mixture to produce amplicons of varying sizes, specific to different DNA sequences. By targeting multiple loci at once, additional information may be gained from a single reaction. It is a great advantage that microsatellite markers can be run in multiplex assay systems. Larger numbers of samples and smaller DNA quantities can then be genotyped at once, saving time and money. This also minimizes the risk of handling errors. In this study we developed eight new microsatellite markers that were used to characterize the genetic diversity of Norway lobster, in and between isolated geographical areas in Icelandic waters, and an out-group sample from Scotland. In addition, four previously published microsatellite markers were used for the analysis. The microsatellites did not detect significant genetic differentiation among the location sampled, not even among Icelandic samples and the out-group collected in Scotland. The outcomes of the project are two papers and one student report. The report is titled „Development of microsatellite multiplex systems for Nephrops norvegicus“ by Sóley Valgeirsdóttir. The first paper is titled; „Isolation and characterization of eight new microsatellite loci in the Norway lobster, Nephrops norvegicus (Linnaeus, 1758)“ where the eight new loci are described (Molecular Ecology Resources; Appendix 1; accepted for publication). The second paper is titled „A pilot genetic study revealed the absence of spatial genetic structure of the Norway lobster (Nephrops norvegicus) at fishing grounds in Icelandic waters“ (ICES Journal of Marine Science; Appendix 2; submitted).

See full report
Categories
Reports

Erfðamarkasett fyrir bleikju

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Alexandra M. Klonowski, Sigurbjörg Hauksdóttir, Kristinn Ólafsson, Helgi Thorarensen, Einar Svavarsson, Sigríður Hjörleifsdóttir

Funded by:

Tækniþróunarsjóður Rannsóknamiðstöðvar Íslands

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Erfðamarkasett fyrir bleikju

Markmið verkefnisins var að búa til öflug erfðagreiningasett fyrir bleikju með 15-20 erfðamörkum. Mörg erfðamörk hafa verið birt fyrir bleikju og aðra laxfiska en gallinn er sá að ekkert hentugt fjölmögnunar erfðamarkasett er þekkt en það er forsenda þess að notkun tækninnar sé hagkvæm. Mikilvægt er að erfðamörkin sýni breytileika innan stofnsins, séu af ákveðinni stærð en þó misstór, virki vel í fjölmögnunarahvarflausn og séu vel læsileg eftir að búið er að keyra sýnið á raðgreiningarvél. Áhættan í verkefninu fólst í því hvort hægt væri að finna hentug erfðamörk sem mætti setja saman í 2-3 hvarfblöndur. Prófuð voru 70 vísapör fyrir 56 birt erfðamörk. Niðurstaða verkefnisins var sú að hægt var að koma saman 17 erfðamörkum í 3 hvarfblöndur. Alls voru greindir 140 fiskar úr eldisstofni Hóla með þessum 17 erfðamörkum en auk þess voru 12 villtir fiskar greindir með þeim. Niðurstöður sýndu að erfðamörkin nýttust til að aðgreina mismunandi hópa bleikju. Úrvinnsla á erfðagreiningum staðfesti greinilega að Hólableikjan er aðallega byggð upp af tveimur stofnum. Nokkur sýni af villtri bleikju sem voru erfðagreind gáfu nýjar samsætur sem ekki sjást í eldisfiskinum. Nú eru því til erfðamarkasett sem geta nýst í kynbótastarfi, í stofnrannsóknum á villtri bleikju og í rekjanleikarannsóknum. Þetta verður til að efla kynbótastarf og er öflugt verkfæri við rannsóknir á bleikju í framtíðinni.

The goal of the project was to develop genotyping protocols for Arctic charr containing multiplexes of 15-20 microsatellite markers. Many microsatellite markers have been published for salmonoid fishes, but no multiplexes are known which are of practical use when analyzing many samples at a time and therefore, to make the research profitable. The microsatellite markers must show variability among the fishes, they must be of certain sizes and of variable sizes, they must be amplifiable in multiplex PCR reactions and they must be easily readable from the machine. The risk of the project was to find published microsatellite markers which would fulfill these criteria and fit into 2-3 multiplex PCR reactions. Seventy primer pairs were tested for 56 published microsatellite markers. The results of the project were that 17 microsatellite markers which fit into 3 multiplex PCR reactions. A total of 140 fish from the brood stock of Arctic charr from the University at Holar was analyzed in the study as well as 12 samples from wild fish of different lakes and rivers. The results indicate that these markers can be used to analyze different stocks of Arctic charr. Furthermore, analyzes of the brood stock confirms that it mainly consists of two different stocks. New alleles were observed in the wild fish compared to the brood stock fish. A genotyping protocol to analyze Arctic charr for use in breeding industry, in wild fish research and in tractability analyzes, is now available. This will help in building up breeding programs and will be a helpful tool of the genetic research of Arctic charr.

See full report
Categories
Reports

Erfðagreiningasett fyrir þorsk / Genotyping kits for Atlantic cod

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Inga Schulte, Sigurbjörg Hauksdóttir, Kristinn Ólafsson, Steinunn Magnúsdóttir, Klara Björg Jakobsdóttir, Christophe Pampoule, Guðmundur Ó. Hreggviðsson, Sigríður Hjörleifsdóttir

Funded by:

AVS rannsóknasjóður í sjávarútvegi

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Erfðagreiningasett fyrir þorsk / Genotyping kits for Atlantic cod

Markmið verkefnisins var að þróa ný erfðagreiningasett fyrir þorsk (Gadus morhua) sem væru byggð á endurteknum DNA stuttröðum (microsatellites). Alls voru 118 erfðamörk rannsökuð. Tvö tíu erfðamarkasett voru þróuð (CodPrint10a og CodPrint10b) og búið er að leggja inn einkaleyfisumsókn fyrir þessum erfðamörkum. Tæplega 300 íslensk sýni sem tilheyrðu 3 mismunandi sýnatökusvæðum (N-Ísland, SV- Ísland (grunnsævi) og SV-Ísland (djúp) voru greind með þessum 20 erfðamörkum, en til samanburðar voru sýnin einnig greind með níu vel þekktum og mikið notuðum erfðamörkum. Þessir þrír sýnahópar greindust betur í sundur með CodPrint10a og CodPrint10b erfðamörkum en með áður þekktu erfðamörkunum. Rannsóknirnar sýna að nýju erfðamörkin henta bæði í stofnrannsóknir og í foreldragreiningar.

The goal of the project was to develop new genotyping kits for Atlantic cod (Gadus morhua) based on microsatellite markers. A total of 118 markers were analyzed. Two 10 microsatellite markers sets were developed (CodPrint10a and CodPrint10b) and they were used to analyze approximately 300 samples that were collected in the Northeast Iceland, Southwest inshore Iceland and Southwest offshore Iceland. As a comparison the samples were also analyzed with nine previously known markers. A comparison of the new microsatellite loci and the nine previously used, showed that the power of individual discrimination was much stronger with the new microsatellite loci. Indeed, the discrimination of the samples was clearer with much less overlap of the individuals. Together, these results suggest that the new microsatellite loci are powerful and suitable for both population genetic analysis and paternity analysis, due to their high polymorphism and resolution power.

See full report