Categories
Reports

Forverkefni til rannsókna á erfðasamsetningu íslensku síldarinnar samanborið við aðra stofna í Norðaustur Atlantshafi: Líffræðilegur fjölbreytileiki og vinnslueiginleikar / A pilot study on the multidisciplinary approach for the genetic stock identification of herring in the Northeast Atlantic: Biodiversity, functional and chemical properties

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Guðbjörg Ólafsdóttir, Sarah Helyar, Christophe Pampoulie, Guðmundur J. Óskarsson, Ásbjörn Jónsson, Jan Arge Jacobsen, Aril Slotte, Hóraldur Joensen, Henrik Hauch Nielsen, Lísa Libungan, Sigurjón Arason, Sindri Sigurðsson, Sigríður Hjörleifsdóttir, Anna K. Daníelsdóttir

Funded by:

Verkefnasjóður sjávarútvegsins, AG‐Fisk, Rannsóknarsjóður sjávarútvegsins í Færeyjum, Rannsóknarnámssjóður, Nýsköpunarsjóður námsmanna

Contact

Guðbjörg Ólafsdóttir

Researcher

gudbjorg.olafsdottir@matis.is

Forverkefni til rannsókna á erfðasamsetningu íslensku síldarinnar samanborið við aðra stofna í Norðaustur Atlantshafi: Líffræðilegur fjölbreytileiki og vinnslueiginleikar / A pilot study on the multidisciplinary approach for the genetic stock identification of herring in the Northeast Atlantic: Biodiversity, functional and chemical properties

Tilgangur verkefnisins var að:

· þróa erfðagreiningarsett með 20‐25 erfðamörkum til að meta erfðasamsetningu og stofngerð síldar í Norðaustur Atlantshafi

· nota erfðasamsetningu, kvarnagreiningar og aðra líffræðilega þætti til aðgreiningar stofneininga

· rannsaka tengsl á milli stofneininga og vinnslueiginleika síldar

Þekking á síldarstofnum hefur mikla þýðingu fyrir sjálfbæra nýtingu og stjórnun síldveiða. Lykilatriði fyrir sjálfbæra fiskveiðistjórnun og úthlutun kvóta er að hafa vitneskju um hvaða stofneiningar eru á veiðisvæðunum og hversu stórar þær eru. Í þessu verkefni var u.þ.b. 4.500 sýnum safnað úr níu mögulegum stofneiningum í norðaustur Atlantshafi á árunum 2008 ‐ 2012 (við Ísland, Noreg, Færeyjar og Skotland). Þessi víðtæka og umfangsmikla sýnasöfnun mun síðan nýtast í   framhalds‐rannsóknarverkefnum. Niðurstöður erfðagreininga með 24 erfðamörkum sýndu að staðbundnir síldarstofnar í fjörðum í Noregi voru marktækt frábrugðnir öllum öðrum stofneiningum. Hins vegar fannst ekki marktækur munur fyrir hinar mögulegu stofneiningarnar. Aðrar næmari aðferðir eins og DNA einkirnisgreiningar (SNPs) geta    mögulega greint á milli stofneininganna en þær rannsóknir eru nú þegar hafnar í nýju framhalds‐ verkefni. Þær líffræðilegu upplýsingar sem safnað var í verkefninu greindu ekki á milli mögulegra stofneininga. Rannsóknir á íslensku sumargotssíldinni og norsk‐ íslensku vorgotssíldinni sýndu mun á holdlit, vatns‐  og fituinnihaldi sem og   kynþroskastigi og þyngd. Ekki eru komnar niðurstöður úr kvarnagreiningunum en þær verða birtar í tengslum við doktorsverkefni við Háskóla Íslands.

The aim of the project was:

· to develop a genetic approach based on 20‐25 microsatellite loci to study the genetic variation of herring stocks in the Northeast Atlantic Ocean

· to use genetic, biological and otolith characters as discriminating parameters for stock identification

· to analyze physicochemical characteristics of different herring stocks

Sustainable fisheries management and quota decisions made by authorities are based on knowledge on fish stock structures and their sizes. Herring is a highly migratory fish species, and therefore it is likely to show low genetic differences among stocks. The mixed stock herring fishery creates considerable problems for the industry and the management of the stocks. In this project more than 4.500 individuals were sampled from 9 putative herring stocks in the Northeast Atlantic Ocean during the years 2008 and 2012. The sampling accomplished in the project is extensive and valuable for future research projects. The results of the genetic study based on 24 microsatellite genetic loci showed that the local Norwegian fjord stocks were significantly different from all other putative stocks. The other Northeast Atlantic herring stock units were not found to be significantly different. Power analyses performed during this study revealed that sampling scheme, protocols and genetic design were sufficient to detect any level of genetic differentiation around 0.001. Therefore, a more sensitive type of genetic markers are needed for the problem addressed, such as SNPs (single nucleotide polymorphism) and that work has already started. Biological parameters alone did not have enough discriminating power for stock identification. The Icelandic summer‐spawning herring (ISSH) and the Norwegian spring‐spawning herring (NSSH) differed mainly in color and water/fat content. The herring from the two stocks were also found to be different in relation to maturity and weight. The methodology of otolith microstructure analyses and their results will be published later in a PhD thesis at University of Iceland.

Skýrsla lokuð til 01.02.2015

See full report
Categories
Reports

Turbot – a new colonist from the sea / Sandhverfa – nýr landnemi úr djúpinu

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Kristinn Ólafsson, Arild Folkvord, Matthías Oddgeirsson, Sigurbjörg Hauksdóttir, Steinunn Magnúsdóttir, Sigríður Hjörleifsdóttir, Snorri Gunnarsson, Hans Høie, Julie Skadal, Agnar Steinarsson, Albert Imsland

Funded by:

Verkefnasjóður sjávarútvegsins

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Turbot – a new colonist from the sea / Sandhverfa – nýr landnemi úr djúpinu

Tilgangur verkefnisins var þríþættur:

• Að afla upplýsinga um dreifingu, far og stofnvöxt á sandhverfu við Ísland.  

• Að nýta aflestur á súrefnis‐ og kolefnisísótópum í kvörnum til að meta umhverfishita og lífssögu hjá sandhverfu við Ísland.  

• Að þróa DNA erfðagerðasett og meta erfðabreytileika sandhverfu við Ísland og bera saman við sandhverfu á nálægum hafsvæðum.  

Í heildina var sýnum safnað úr 70 sandhverfum sem veiddar voru á Íslandsmiðum. Meirihluta sýna var safnað við suðvesturströndina (67%) og kemur það heim og saman við umhverfishitastig á þessum slóðum sem hentar sandhverfu. Sandhverfa fékkst við suðausturland og undan norðausturlandi að hausti þegar árlegt sjávarhitastig á þessum slóðum er hvað hæst.   Um 300 sýni voru unnin úr kvörnum 25 sandhverfa, á aldrinum 3 til 19 ára, og súrefnis (O)  ‐  og kolvetnis ísótópar greindir með massagreini. Með þessari aðferð var umhverfishitastig sýnatökufiska reiknað og reyndist það vera á bilinu 3‐15°C. Skýr árstíðarsveifla í umhverfishitastigi sást í meirihluta kvarnanna þó að einstaklingsbreytileiki í umhverfishita væri líka umtalsverður. Lægri reiknaður umhverfishiti fannst í sýnum frá norðausturlandi samanborið við sýni frá suðvestur‐  og suðausturströndinni.   Stofngerð sandhverfu á Íslandsmiðum var rannsökuð með 12 erfðamörkum og hún borin saman við sandhverfu úr norðaustur Atlantshafi og Adríahafi. Marktækur erfðafræðilegur munur fannst á milli allra sýnapara við Kattegat og Adríahaf annars vegar og hins vegar á milli Íslands og Írlandshafs sem og suður Noregs og Írlandshafs. Þessi grunnrannsókn bendir því til þess að sandhverfa á Íslandsmiðum gæti verið upprunnin frá suður Noregi. Niðurstöður LANDNEMA‐verkefnisins benda til að sandhverfa við Ísland sé að festa sig í sessi sem séríslenskur stofn og að hér sé kominn nýr landnemi úr djúpinu.

The aim of the LANDNEMI project was threefold:

• To collect information about distribution, migration and population growth of turbot in Icelandic waters.

• Use stable oxygen and carbon isotope signals in turbot otoliths to extract information about environmental and life history of turbot in Icelandic waters.

• To develop DNA multiplex microsatellites and determine intra- and inter-population genetic diversity of turbot.

Samples from 70 turbot caught in Icelandic fishing grounds were collected, with majority of the fish caught of the southwest coast (67%) in line with higher sea temperatures in those areas. The turbot caught in other fishing grounds around Iceland (southeast and northeast) were caught during fall when the sea temperatures reach the annual high. Nearly 300 otolith samples were extracted from otoliths of 25 turbot, with age ranging from 3 to 19 years, and subject to mass spectrometry determination of stable oxygen and carbon isotopes. The results from mass spectrometry analysis was then used to calculate temperatures experienced during the life span of the sampled turbot, and were found to be in the range from 3 to 15°C. Clear seasonal patterns in experienced temperature were observed in the majority of the turbot otoliths, although the individual range in experienced temperature varied substantially. A lower experienced temperature was indicated from a fish caught off Norðausturhorn compared to those caught off Suðvesturhorn and Suðausturhorn. The stock structure of turbot was investigated with 12 microsatellite markers in North-East Atlantic Ocean and the Adriatic Sea. Hierarchical analysis identified three primary genetic groups; one from the Adriatic Sea, one from Kattegat, and the third composing of samples from Iceland, south Norway, the Irish Sea and the North Sea. The third group was further divided in two clusters; Iceland and south Norway, and the Irish Sea and the North Sea. This pilot study suggests that the turbot in Icelandic waters may originate from south Norway. Overall the results from the LANDNEMI project indicate that turbot around Iceland is emerging as an Icelandic stock unit and that the species could be considered a new colonist from the sea.

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