Tilhørighet og genetisk variasjon av storvokst satellitter ...ferskvannsbiologen.net/Rapporter/Rapport 2013-11 Genetikk- Altevatn... · This project forms part of a larger initiative

.

Rapport 2013-11

Tilhørighet og genetisk variasjon av storvokst ørret fra Altevatn bestemt med mikro-

satellitter og SNPs med henblikk på kultivering og bevarelse av

adaptive egenskaper.

Kim Præbel Vincent Bourret

Øyvind Kanstad-Hanssen

Rapport nr. 2013-11 Antall sider - 31

Tittel - Tilhørighet og genetisk variasjon av storvokst ørret fra Altevatn bestemt med mikrosatellitter og SNPs med henblikk på kultivering og bevarelse av adaptive egenskaper.

ISBN- 978-82-8312-044-8

Forfatter(e) - Kim Præbel og Øyvind Kanstad-Hanssen

Oppdragsgiver - Statkraft Energi AS

Referat:

I forbindelse med konkretisering av kultiveringsstrategi for storvokst ørret i Altevatn ble det i 2012 gjennomført nye, utvidede genetiske undersøkelser som omfattet ungfisk fanget i Oustoelva, Gamasjohka og Maissajohka og voksen ørret fanget i Altevatn. Med bakgrunn i tidligere og nye genetiske analyser skulle fire oppgaver besvares gjennom dette studiet: 1) Kan storvokst ørret fra Altevatn knyttes til en bestemt lokalitet, 2) Beskrive den totale genetiske variasjonen og estimere effektiv populasjonsstørrelse, 3) Avgjøre om storvokst ørret fra Altevatn kan kobles til adaptive genetiske egenskaper og 4) Sammenfatte 1-3 og tilråde kultiveringsopplegg for storvokst ørret med fokus på uttak av stamfisk fra vassdraget og stamfiskhold med henblikk på å bevare en eventuell unik storørretstamme og den genetiske diversitet. Resultatene fra de nye genetiske analysene støttet tidligere funn, og totalt sett kunne 92 % av ørret klassifisert som s torørret knyttes til Oustoelva og all ørret større enn 60 cm ble knyttet til Oustoelva. Analysene viste videre at Oustoørret er utsatt for retningsbestemt seleksjon og lokale tilpasninger, men det kan ikke konkluderes at egenskapen "storvokst ørret" er genetisk betinget. Imidlertid er Oustoørreten klart genetisk isolert fra de andre ørretpopulasjonene rundt Altevatn, og sannsynligvis har Oustoørret en sterk grad av assortativ parring. Analysene identifiserte 83 loci som potensielt er påvirket av retningsbestemt seleksjon, og sammenlignende tester mellom Oustoelv- og Gamasjohka populasjonene identifiserte 28 loci som potensielt er relatert til egenskapen "storvokst ørret". Undersøkelsen gir altså klare indikasjoner på at ørreten i Oustoelva har gjennomgått lokale tilpasninger og at en storvoks egenskap er knyttet til populasjonen. Videre er den storvokste egenskap koblet til lokale tilpasninger drevet av en sterk naturlig seleksjon. Estimatene av effektiv populasjonsstørrelse i Oustoelva viste verdier fra Ne=18-37, men trolig må dette estimatet oppfattes som et klart minimumsestimat og registrering av faktisk populasjonsstørrelse anbefales. Lav effektiv populasjonsstørrelse i forhold til størrelsen på den utsatte populasjonen vurderes som en trussel for den unike Oustoørreten, og allerede ved en innblanding av utsatt fisk på 20-40 % må redusert effektiv populasjonsstørrelse og tap av genetisk variasjon og adaptive egenskaper forventes. En overordnet konklusjon basert på tidligere og ny genetiske analyser er at det blir vanskelig å oppfylle målet om å etablere et stamfiskprogram til populasjonsfremmende utsettinger som ikke har negative konsekvenser for villfisken i Oustoelva. Det er spesielt to forhold som veier tungt for en slik konklusjon: 1) erfaringer viser at populasjonsfremmende utsettinger gir tilfeldige (stokastiske) resultater og 2) adaptive egenskaper i kombinasjon med lav effektiv populasjonsstørrelse gjør Oustoørreten svært sårbar for endringer i seleksjonstrykk og innblanding fra utsatt fisk. Vi anser at beslutninger angående bevarings-/kultiveringstiltak i Altevatn kan gå i to retninger; I) der bevaringsaspektet av Oustoørreten gis høyest prioritet og II) der delvis eller fullstendig tap av den unike storørretstammen risikeres og aksepteres for å skape et fiske på utsatt fisk. Gitt alternativ I) anbefales storørreten fredet, stamfiskprogram stanses og tynningsfiske på den sympatriske røyebestanden igangsettes for å forbedre ørretens oppvekstvilkår i innsjøen. Gitt alternativ II) anbefales kun Oustoørret brukt som stamfisk, og stamfiskprogram baseres på voksen fisk samlet inn fra Altevatn. I tillegg må villfisken i Oustoelva overvåkes nøye for å avdekke eventuelle genetiske endringer (tap av adaptive egenskaper), og utsettinger fra stamfiskprogrammet må holdes moderate til slike undersøkelser avklarer effektene på Oustoørretbestanden. Tromsø, oktober 2013

Postadresse : postboks 127

8411 Lødingen Telefon : 75 91 64 22 / 911 09459 E-post : [email protected] forsidefoto: T. Solberg

Ferskvannsbiologen Rapport 2013-11

side 2

English summary: This project forms part of a larger initiative for the conservation of one of the seven brown trout (Salmo trutta) populations defined as “large grown” in Norway. In Lake Altevatn, Troms, the large grown brown trout has almost disappeared during the last decades. Whether, the decline has been caused by competitor interactions from a boom of small grown Arctic charr (Salvelinus alpinus) or the construction of a hydropower dam and subsequent water level rise, or a combination, is not known. The present project were related to the conservation genetics of the system and had four overall objectives: i) to identify whether the large grown brown trout can be assigned to a single spawning location, ii) to describe the total genetic variation and estimate the effective population size of the large grown brown trout, iii) to determine whether the large grown brown trout can be associated with adaptive genetic traits, and iv) synthesize i-iii to provide advice for the continued conservation of the large grown brown trout with emphasis on the consequences of establishment of a supportive stocking program. The result showed that 92 % of the brown trout characterized as large grown (> 474 mm), and all individuals above 600 mm, could be assigned to a single location (Oustoelva). The result was not affected by the type of genetic marker (19 microsatellites vs. 3135 SNPs) or assignment method. The Oustoelva population also appeared completely reproductive isolated from the other identified populations. The Ousto population was found to be influenced by directional natural selection and may also have undergone local adaptations at the juvenile stage. When comparing all identified populations we identified 83 loci potentially influenced by directional selection and when comparing large grown Ousto individuals with the nearest neighbor population (Gamasjohka) 28 loci were identified potentially related to the large grown trait in brown trout. Thus, the results strongly suggest that the Ousto population have undergone local adaptations and that the large grown trait have a genetic component within this population. The effective population size (Ne) of the Ousto population were estimated to Ne=18-37. We emphasis that this result should be handled with caution and that a consensus estimate of the population size should be obtained. Using modeling we showed that when the contribution from stocked individuals to the total effective population size exceeds 20-40 % (depending on the Ne of the stocked individuals), the total effective population size will drop below the present effective population size. The supportive stockings therefore have potential to minimize genetic variation and eradicate local adaptations in the native Ousto population. Taken together with previous investigations, we conclude that the establishment of a supportive stocking program should be avoided, since the consequences for the native large grown brown trout population are unpredictable. The conclusion is primarily based on two main facts: 1) other studies have shown that effects of supportive stockings are stochastic, and 2) the identified adaptive traits in combination with low effective population size make the Ousto population especially vulnerable towards changes in selection pressure and introgression of non-native stocked individuals. We suggest two alternative directions for the conservation program in L. Altevatn; I) prioritize the conservation of the Ousto population or II) risk a partly or total loss of the Ousto population by establishing a higher density of brown trout of recreational proposes. Using alternative I) we recommend preservation of the Ousto population, cancelling the supporting stockings and thinning the Arctic charr population. Using alternative II) we recommend, to use only adult individuals of the Ousto population collected in L. Altevatn for the stocking program. Moreover, to establish a genetic monitoring program for the Ousto population to follow genetic consequences of the stocking, and that the number of stocked individuals is kept moderate until the effects on the Ousto population have been clarified. Tromsø, October 2013

Address : P.O. Box 127

8411 Lødingen, Norway Telephone : 75 91 64 22 / 911 09459 E-post : [email protected] Front page photo: T. Solberg


side 3

Forord

Miljøvernavdelingen hos Fylkesmannen i Troms har bedt Statkraft Energi AS å konkretisere en kultiverinsstrategi for storrørretstammen i Altevatn. Denne rapporten beskriver og drøfter resultatene fra utvidede genetiske undersøkelser av ørret i Altevatn/Oustoelva og øvrige elver som regnes å kunne bidra til storørretpopulasjonen i Altevatn. Analyser er basert på tidligere innsamlet materiale, samt nye innsamlinger av ungfisk fra Oustoelva, Gamasjohka og Maissajohka og stor ørret fanget i Altevatn i 2012. Kim Præbel har stått som ansvarlig for prosjektet og har gjennomført de genetiske vurderingene. Øyvind Kanstad-Hanssen har hatt ansvaret for feltarbeid og innsamling av nytt fiskemateriale. Sjur Gammelsrud har vært kontaktperson hos oppdragsgiver, og Statkraft Energi takkes herved for oppdraget. Kim Præbel prosjektleder

Innhold Forord 3 1. Innledning 4 2. Material og metode 4 3. Resultater 8 4. Diskusjon 17 6. Litteratur 22


side 4

1. Innledning

I forbindelse med konkretiseringsfasen av kultiveringsstrategien for storvokst ørret fra Altevatn var det ønskelig å utføre ytterligere genetiske undersøkelser av ørret i Altevatn og nærliggende områder. Det overordnede mål er å bevare storørretbestanden som har sin tilknytning til Altevatn, herunder spesielt den genetiske variasjonen, og gjenoppbygge en høstbar bestand som kan danne grunnlag for et attraktivt fiske. Prosjektet kan deles inn i fire ulike oppgaver:

1. Avklare om storvokst ørret i Altevatn kan knyttes til én bestemt lokalitet ved bruk av nøytrale og selekterte genetiske markører

2. Beskrive av den totale genetiske variasjonen i systemet og beregne effektiv populasjonsstørrelse i en eventuell storørretstamme for bruk i vurdering av kultiveringsstrategien

3. Avklare om storvokst ørret i Altevatn kan kobles til adaptive genetiske egenskaper

4. Sammenfatte 1., 2., og 3 for tilrådning til kultiveringsopplegg for storvokst ørret i Altevatn med fokus på uttak av stamfisk fra vassdraget og stamfiskhold med henblikk på bevarelse av en eventuell unik storvokst ørretstamme og dennes genetiske diversitet.

For generell bakgrunn henvises til (Præbel 2011), (Præbel et al. 2011) og (Hanssen & Præbel 2012).

2. Material og metode For områdebeskrivelse og informasjon vedrørende innsamling av materiale refereres til (Westgaard 2002) og (Hanssen & Præbel 2012). I tillegg til materialet fra disse tidligere undersøkelser ble det innsamlet materiale i 2012 fra Altevatn, Gamaselva, Maissajohka, og Oustoelva (Tabell 1). Dette for å verifisere/undersøke om den overveiende del av storvokst ørret i Altevatn; 1). har opprinnelse i Oustoelva, 2) har tilstrekkelig genetisk variasjon til å etablere et stamfiskeprogram, og 3) kan assosieres med lokale tilpasninger (naturlig seleksjon). I tidligere genetiske undersøkelser (se Præbel 2011) var flere av de genetiske estimaterne preget av manglene informasjon om kjønn og vekt/størrelse, noe som gjorde det ønskelig at fenotypisk informasjon ble inkludert i denne undersøkelsen. Dessverre ble det ikke innsamlet nok individer fra Altevatn i den supplerende innsamlinga til å kunne bruke denne informasjon i kombinasjon med de genetiske data. Fiskelengden er den eneste parameteren som er tilgengelig for alle individene og denne brukes derfor som et mål for størrelse/vekst på individer fra Altevatn. De juvenile fiskene innsamlet i 2012 fra Maissajohka, Gamaselva og Oustoelva ble lengdemålt og veid slik at Fultons K (kondisjonsfaktor) kunne bestemmes vha. formelen: K=(Vekt/Lengde3)x100. Dette blir selvsagt bare et grovt estimat på fitness/kondisjon. Mer avanserte vekstmodeller ville kreve informasjon fra 100-vis av individer, hvilket ikke var mulig å samle inn innenfor rammen av dette prosjektet. Gjennomsnittlig kondisjonsfaktor for hver lokalitet ble sammenlignet parvis via to-sidet “Students T-Tests” hvor det ble antatt at grupper av observasjoner hadde lik varians. Genomisk DNA ble isolert fra fettfinner, gjellefilamenter eller skjell fra totalt ca. 450 ørret ved hjelp av E-Z96 Tissue DNA Kit (OMEGA Bio-tek) etter produsentens anvisninger eller vanlig saltlysis protokoll (Aljanabi & Martinez 1997). Dessverre var kvaliteten på en stor del av prøvene for dårlig til videre analyser. Totalt ble 288 individer inkludert i analysene.


side 5

Alle individer (også tidligere innsamlet med relevans for problemstillingen) ble kjønnsbestemt ved hjelp av en DNA markør. Metoden har mer enn 99 % treffsikkerhet på kjønnsbestemmelsen av ørret. Testen ble for dette prosjektet videreutviklet fra manuell verifisering på agarose gel til automatisert bestemmelse på sekvenseringsmaskin ved hjelp av to mikrosatellitter utviklet til formålet. Analyser spesifikke for mikrosatellitter Alle individer ble genotypet med 21 vanlige mikrosatellitter, 2 mikrosatellitter koblet til gener for parasitt og sykdomsresistens (Grimholt et al. 2002; Hansen et al. 2007) og 1 mikrosatellitt koplet til gener med funksjon relatert til utvikling og beskyttelse av lever/vekst (Väsemagi et al. 2005) (Appendiks 1). Mikrosatellittene ble amplifisert ved hjelp av “polymerase chain reaction” (PCR) og størrelsesvariasjonen bestemt på en ABI 3130xl automatisert sekvenseringsmaskin (Applied Biosystems). Alleler ble scoret automatisk i predefinerte bins i GeneMapper 3.7 (Applied Biosystems) og manuelt verifisert. I tillegg ble 2-5 % av genotypene re-isolert og kjørt på alle mikrosatellitter for å sikre robuste genotyper (Se f.eks. (Pompanon et al. 2005)). Der ble ikke identifisert uoverensstemmelser mellom de originale og re-isolerte genotyper. Loci Sssp2215, SsaA124 og SalE38SFU var ikke variable og ble derfor fjernet fra datasettet. I tillegg viste kvalitetstest med programmet MicroChecker (Van Oosterhout et al. 2004) at loci SsoSL438 og Smm17 kunne være assosierte med null-alleler i alle populasjoner og disse loci ble derfor også fjernet fra analysen. Det totale antall mikrosatellitter ble derfor 19, hvorav 3 er linket til gener. For å sikre at videre estimater baseres på nøytrale loci og for å undersøke om mikrosatellittene linket til gener er påvirket av naturlig seleksjon, ble det gjort en seleksjonstest i Arlequin 3.5 (Excoffier & Lischer 2010). Det ble fortatt de anbefalte 30.000 permutasjoner for å oppnå 95 og 99 % konfidensintervaller. Loci påvirket av naturlig seleksjon ble identifisert med et konservativt lavt konfidensintervall (95%) for å sikre nøytralitet for de genetiske estimatene. Dataanalyser ble heretter gjort med to datasett: et som kun inneholder nøytrale loci (12 loci) og et som inneholder alle 19 loci. Resultatet av seleksjonstesten er vist i Appendiks 2. For tilrådning vedrørende uttak av stamfisk ble familiestrukturen og den effektive populasjonsstørrelsen av populasjonen av storvokst ørret bestemt (Oustoelvaørret, se resultatavsnitt). Det nøytrale mikrosatellittdatasettet ble brukt til estimering av disse parametere. Den effektive populasjonsstørrelsen (Ne)1 av storvokst ørret, ble bestemt med Bayesisk analyse av flere diversitetsmål i programmet ONeSAMP (Tallmon et al. 2008), ved hjelp av koblingslikevekt i programmet LDNe (Waples & Do 2008) og ved hjelp av en sannsynlighetsmetode implementert i Colony 2.0 (Jones & Wang 2009). Temporal tilnærming ble valgt bort da det nylig er vist at det krever mange generasjoners adskillelse mellom prøvene for å gi et mer presist estimat av Ne sammenlignet med estimater bestemt med koblingslikevekt/Bayesisk statistikk (Waples & Do 2010). I ONeSAMP ble antatt min/max generasjonsstørrelse satt til 2/100 eller 2/50, og resten av variablene ble anvendt i standart setting; theta (~(4Ne*u)) random nummer mellom 2 og 12, 2 (min) og 8 (max) generasjoner og min/maks migrasjonsrate 0.001/0.01 og alt testet med 50.000 iterasjoner for bestemmelse av kredibilitetsintervaller. For LDNe ble programmets parametere brukt og det rapporteres konfidensgrenser (Cl) estimert ved JackKnife metoden. I Colony ble Ne estimert via søsken bestemmelsene hvor tilfeldig parring ble antatt og konfidensgrenser (Cl) ble estimert via full likelihood metode.

1 Ne beskriver antallet av individer som bidra til den neste generasjon. Dermed beskriver Ne også raten av genetisk drift og er derfor

direkte relatert til raten hvormed genetisk diversitet mistes og innavl økes Wright S (1951). Bemerk at raten av innavl (dF), og dermed hastigheten hvormed heterozygositet mistes, er proporsjonal med den inverse effektive populasjonsstørrelse (dF = 1/2Ne). Antallet av individer som bidrag til neste generasjon (den ideale populasjonen) er nesten alltid mindre enn den reelle populasjonen siden denne sjeldent følger antagelsene for en ideal populasjon (f.eks. tilfeldig paring, konstant populasjonsstørrelse, diskrete generasjoner, og samme bidrag fra alle individer til neste generasjon). Med andre ord, hvis en populasjon består av 100 individer, men Ne bestemmes til 50, oppfører populasjonen (genetisk sett) som den bare hadde 50 individer.


side 6

Familiestrukturen ble bestemt i Colony 2.0 (Jones & Wang 2009) separat på hvert av de temporale datasettene (altså Oustoelva 2009 og 2012) og ørret fra Altevatn identifisert som tilhørende Oustoelva ble kjønnsbestemt og brukt i modellen som mulige foreldre (9 hunfisk og 12 hanfisk). En tilpasset maximum-likelihood algoritme implementert i programmet ble brukt til å estimere antall søskengrupper, individenes tilhørighet til disse grupper og deres innbyrdes relasjon (full og halvsøsken), og andelen av mulige fedre og mødre som har bidratt til disse gruppene, og sist antall familier (familieindex). For familieindeks gis den inklusive sannsynlighet for at alle individer i en gitt fullsøsken familie, i den beste konfigurasjon, er fullsøsken. I tillegg brukes den eksklusive sannsynlighet for at alle individer i en gitt fullsøsken familie, i den beste konfigurasjon, er full søsken og ingen andre individer er fullsøsken innen denne fullsøskenfamilie. Det ble videre antatt at innsamlet Altevatn ørret identifisert som tilhørende Oustoelva kunne være en potensiell forelder og at de kunne bidra til mer enn en familie. I tillegg ble det antatt at sjansen for foreldrene har en innbyrdes familie struktur (søsken) var lav (<1%). Modellen ble kjørt uten bidrag fra innavl (som anbefalt i programmanualen) og effekten av genotypefeil ble justert til 1 % for hvert locus. Analyser spesifikke for enkelt nukleotid polymorfismer (SNPs) Genotyping av enkelt nukleotid polymorfismer (SNPs) ble utført på 6.500 loci ved hjelp av SNP-panelet for ørret utviklet av Centre for Integrative Genetics (CIGENE, Norway) med Illumina infinium assay (Illumina, San Diego, CA, USA) etter produsentens anvisninger. Genotypingen ble utført på 288 individer, inkludert 2 blanke (vann) og 18 tilfeldige replikaer. Klassifisering av SNPs i ulike kategorier; enkelt locus SNPs, paralog sekvensvarianter (PSVs), og hyppig forkommende varianter fra laksefiskenes genomduplisering (“multi-site variants”, MSVs), ble utført visuelt. Kun enkelt locus SNPs ble inkludert i den videre dataanalysen. Videre ble også loci som var monomorfe (et allel i alle prøver), SNPs med replikasjonsproblemer, loci med minst forekommende allelfrekvenser mindre enn 1% (“minor allele frequency” MAF < 0.01), og loci som ikke amplifiserte i mer enn 5% av individene ekskludert. I tillegg ble den individuelle prøvekvaliteten sikret ved bare å inkludere SNPs med en kallerate over 0.95 (call rate; CR > 0.95) etter overfor nevnte filtre. Global og per SNP observert og forventet heterozygositet ble bestemt innen hver kildepopulasjon og Altevatngruppe (temporale replikaer adskilt) med POWERMARKER (Liu & Muse 2005). Generelle analyser – populasjonsstruktur og differensiering Populasjonsstruktur og tilhørighet av Atlevatnindivider til lokale gytelokaliteter ble bestemt med en Bayesisk strukturanalyse som implementert i STRUCTURE 2.3.4 (Pritchard et al. 2000). Analysen ble gjort med en modell som antok admiksing og korrelerte allelfrekvenser mellom K populasjoner (varierende burn-ins på 100.000-200.000 (mikrosatellitter), 10.000 (SNPs) replikasjoner og deretter 150.000-300.000 (mikrosatellitter), 10.000 (SNPs) MCMC replikasjoner. Scenariet ble kjørt uavhengig 15 ganger for å sikre konsistens. Analysene ble gjort i intervallet K = 1-10. Den beste grupperingen og antall populasjoner (K) i datasettet ble visualisert med STRUCTURE HARVESTER (Earl & vonHoldt 2012). Det ble brukt den avledede ΔK fremfor K, da denne tilnærming er vist å gi et mer presist estimat av den faktiske populasjonsstrukturen (se e.g. Warnock et al. 2010 og Earl & vonHoldt 2012). Videre ble STRUCTURE 2.3 brukt til å tilordne ørret fra Altevatn til gytelokaliteter. Populasjonsstruktur og tilordning ble kontrollert ved å analysere dataen i en prinsipal komponent analyse i GenAlEx 6.0 (Peakall & Smouse 2006). Denne tilnærming bruker, til forskjell fra STRUCTURE, ikke basis genetiske prinsipper (f.eks. Hardy-Weinberg likevekt) til å gruppere individene og gir derfor et estimat som må påregnes å reflektere variasjonen i allele frekvenser mellom undersøkte grupper av individer. Den genetiske diversiteten per prøve, populasjon (bestemt via STRUCTURE) og locus ble bestemt i Genepop 4.0 (Rousset 2007) og GenAlEx 6.0 (Peakall & Smouse 2006). Hardy-Weinberg likevekt ble testet med eksakt test i Genepop 4.0.


side 7

Graden av reproduktiv adskillelse mellom de ulike ørretpopulasjonene bestemt i STRUCTURE ble estimert ved FST (Weir & Cockerham 1984) og det ble testet for statistisk signifikans med 10.000 permutasjoner ved hjelp av ARLEQUIN 3.5 (Excoffier & Lischer 2010). Generelle analyser – naturlig seleksjon For å identifisere SNP loci som potentielt er påvirket av naturlig seleksjon ble det utført en seleksjonstest i Arlequin 3.5 (Excoffier & Lischer 2010). Denne testen er lik Fdist testen utviklet av (Beaumont & Nichols 1996). Det ble kjørt fire forskjellige kjørsler; 1) på alle prøvene separat, hvor det da vil være lokalitet/tid som testes, 2) sammenligning av gruppene bestemt i STRUCTURE, hvor ikke størrelse, men effekten av lokaliteten har betydning, 3) sammenligning av store vs. små individer fra Altevatn uten hensyntagen til tilhørighet og 4) sammenligning av store individer (jvf. Resultater - Karakteristikk av system) fra Altevatn som ble tilordnet til Oustoelva mot små individer fra Altevatn tilordnet til Gamaselva. Alle sammenligninger ble foretatt med P < 0.01 signifikansnivå. Spesielt sammenligning 2 og 4 er i denne sammenheng. I 2) er gruppene bestemt i STRUCTURE representative for lokaliteten og loci som blir forslått påvirket av seleksjon vil derfor representere adaptive genetiske egenskaper, som f.eks. vekst. Videre er sammenligningen i 4) viktig da > 90 % av de storvokste individene i Altevatn kan tilordnes Oustoelva, i tillegg til at Gamaselva ikke er vist å produsere nevneverdige mengder av storvokst fisk (se f.eks. Hanssen & Præbel 2012). Derfor må det forventes at loci som viser seg å være påvirket av naturlig seleksjon i denne sammenligningen kan være assosiert til den storvokste egenskapen. Analyser relatert til kultiveringsopplegg for storvokst ørret i Altevatn For å bidra med et estimat på hvilken effekt utsetninger av “kultivert” ørret kan ha på den ville storørretstammen brukes Rymans og Laikres ligning (Ryman & Laikre 1991, men se også f.eks. Christie et al. 2012):

hvor Nwc er den totale effektive populasjonsstørrelsen av vill og kultivert fisk i systemet, Nc er den effektive populasjonsstørrelsen av kultivert fisk (altså i stamfiskpopulasjonen), Nw er den effektive populasjonsstørrelsen av vill fisk før påvirkning av kultivert fisk og x er forholdet av bidrag fra utsatt kultivert fisk til den ville populasjonen. Nwc undersøkes med modellen for Nw i variasjonsområdet bestemt for den effektive populasjonsstørrelsen av storørret og for Nc i området fra 10 til 20. Området for Nc ble fastsatt ut fra antagelsen at det ikke er mulig å oppnå samme genetiske diversitet/variasjon i et kultiveringsopplegg som det finnes i den naturlige populasjonen. Dertil kommer effektene av manglene naturlig seleksjon som vil fremme effekter av tilfeldig genetisk drift og innavl.


side 8

3. Resultater Karakteristikk av system Av totalt 42 Altevatnindivider hadde 37 individer lengdedata og disse varierte mellom 122 og 770 mm (Figur 1), med et gjennomsnitt på 417 mm (S.D. 169 mm; 95 % Cl 57 mm). Storvokst ørret ble definert som individer større enn 474 mm (gjennomsnittslengden + 95 % Cl) og i alt 13 storvokste individer ble identifisert i datasettet.

Figur 1. Størrelse og kjønnsfordeling av de 37 ørret fra Altevatn med lengdedata. Gjennomsnittslengde (mean) og 95% konfidensintervaller (Cl) er vist. Kjønnet av ørreten er bestemt ved hjelp av en molekylær kjønnstest.

Den molekylære kjønnstesten viste at Altevatnindividene bestod av 52 % hunn fisk, 43 % hannfisk og 5 % uidentifisert (grunnet dårlig DNA) (Appendiks 3). Resultatet fra kjønnstesten stemte overens med hva som var observert i felt. Videre ga 1-2 replikakjørsler av ca. 20 % av individene et resultat i fullstendig overensstemmelse med den opprinnelige kjønnsbestemmelsen. Kjønnsfordelingen av de 13 storvokste individer var 46 % hunn og 54 % hannfisk. I de to prøver av juvenile fisk fra Oustoelva fra 2009 og 2012 var kjønnsfordelingen hhv. 33/64/3 % og 48/42/10 % av hunn/hann/uidentifiserte individer. Hvis det antas at det relativt begrensede materialet stilt til rådighet her er dekkende for det generelle mønster i systemet, er det ingen tegn på at den storvokste egenskap er relatert til kjønn - hverken på de tidlige eller seine livsstadier. Sammenligning av Fultons K mellom de juvenile fiskene innsamlet i 2012 viste at individene fra Oustoelva hadde en signifikant høyere kondisjonsfaktor sammenlignet med Gamaselva (P=0.036) og Maissajohka (P<0.001) (Figur 2). Videre, hadde Gamaselva en signifikant høyere kondisjonsfaktor enn Maissajohka (P<0.001). Signifikant høyere gjennomsnittlig kondisjonsfaktor for individene fra Oustoelva kan indikere at Oustoelva har bedre oppvekstforhold enn de andre undersøkte elvene. Men det påpekes at antallet av individer er noe lavt med henblikk på statistisk testing.


side 9

Figur 2. Gjennomsnittlig kondisjonsfaktor ± S.E.M. av de juvenile individer i Maissajohka, Gamaselva (2012) og Oustoelva (2012). Individene fra Oustoelva hadde en signifikant høyere kondisjonsfaktor sammenlignet med Gamaselva (P=0.036) og Maissajohka (P<0.001). Videre hadde Gamaselva en signifikant høyere kondisjonsfaktor enn Maissajohka (P<0.001). Karakteristikk av genetiske markører og standard genetiske estimater for prøver Ut av de opprinnelige 24 mikrosatellitter ble fem sortert bort under kvalitetssikringen av datasettet, slikt at materialet ble undersøkt for variasjon ved 19 mikrosatellitter (Appendiks 1). Etter kvalitetssikringen viste testen for Hardy-Weinberg likevekt at 39 ut av 152 loci-prøver kombinasjoner avvek fra likevekt, mens bare 12 kombinasjoner, fordelt på 10 loci og fire lokaliteter, avvek etter korreksjon for flere parvise sammenligninger (Bonferroni korreksjon). Tabell 1. Basis genetiske estimater for lokaliteter og prøver inkludert i studiet bestemt ved mikrosatellitter. Kode (Kode) for genetiske analyser, antall individer (N) inkludert i analysene, gjennomsnittlig antall alleler over alle loci (NA), gjennomsnittlig antall private alleler (NPA), gjennomsnittlig forventet heterozygositet (He), fixation index (FIS) med P-verdi for test for Hardy-Weinberg likevekt (PHWE) for alle loci og nøytrale loci.

Alle loci Nøytrale loci

Prøve År Kode N NA NPA He FIS PHWE FIS PHWE

Altevatn 2010/12 Alt 42 7,2 0,2 0,637 0,190 0,000 0,200 0,000

Barduelva 2000 Bar00 21 6,3 1,5 0,640 0,044 0,004 0,107 0,004

Gamaselva 2000 Gam00 43 5,1 0,5 0,544 0,022 0,147 0,001 0,425

Gamaselva 2012 Gam12 35 4,5 0,3 0,533 -0,059 0,000 -0,036 0,000

Golivatn 2000 Gol 37 2,9 0,3 0,324 0,117 0,000 0,114 0,000

Maissajohka 2012 Mai 37 4,6 0,2 0,520 -0,016 0,000 -0,020 0,000

Oustoelva 2009 Ous09 41 5,3 0,1 0,541 0,038 0,062 0,058 0,012

Oustoelva 2012 Ous12 32 5,3 0,3 0,518 0,014 0,060 0,012 0,061


side 10

Siden avviket kunne relateres til seks avvik i Altevatnprøven2 og avviket for de resterende loci ikke kunne relateres til noe spesielt mønster, ble det valgt å beholde disse loci i datasettet for å sikre statistisk styrke. Antallet av alleler varierte fra en for locus SSspG7 i f.eks. Barduelva til 22 for locus Sco212 i Altevatnprøven og forventet og observert heterozygositet hhv. 0,000 og 0,000 for locus SsspG7 i Barduelva til 0,922 og 0,930 i hhv. Altevatn og Gamaselva 00 (Appendiks 1). Gjennomsnittlig antall alleler over alle mikrosatellitt loci varierte fra 2,9 (Golivatn) til 7,2 (Altevatn) og antall private alleler over alle mikrosatellitt loci varierte fra 0,1 i Oustoelva 2009 til 1,5 i Barduelva (Tabell 1). Forventet heterozygositet varierte fra 0,324 i Golivatn til 0,640/0,637 i Barduelva/Altevatn. Det skal dog bemerkes at ikke alle disse estimater ikke er veiledende, da prøvene representerer lokaliteter og derfor inneholder blandinger av flere populasjoner. Testen for nøytralitet blant mikrosatellittene viste at fire loci var påvirket av seleksjon på 0,99 konfidens nivå og ytterligere tre loci kan være påvirket av seleksjon hvis 0,95 konfidens nivået inkluderes (Appendiks 2). For å sikre at estimatene av effektive populasjonsstørrelser og familiestruktur baseres på nøytrale loci splittes datasettet i to; et datasett med 12 nøytrale loci og et med alle 19 mikrosatellitter. Som nevnt ovenfor var Altevatnprøven assosiert med flest avvik fra HWE (6/4 hhv. før/etter Bonferroni korreksjon) og viste sterkt positiv FIS verdi både ved nøytrale og alle loci (Tabell 1). Siden avvikene er assosiert med homozygot overskudd (positiv FIS) er det mest sannsynlig underliggende populasjonsstruktur/Wahlund effekt som gir opphav (som også indikert i fotnote 2). Golivatn skiller seg også ut med en signifikant og stor positiv FIS -verdi. I dette tilfelle må avviket tilskrives innavl fremfor blanding av populasjoner, hvilket også er reflektert i de genetiske diversitets mål. Gamaselva 2012 prøven viste også avvik fra HWE men med liten negativ FIS. Men bare 1 ut av 7 prøver var signifikante etter Bonferroni korreksjon. Kun Oustoelva 2009 prøven på nøytrale loci viste avvik fra HWE assosiert med positiv FIS. Men dette var ikke signifikant etter Bonferroni korreksjon og bør derfor ikke bemerkes ytterligere.

2 Altevatnprøven forventes at avvike fra HWE, da denne prøve inneholder individer fra ulike populasjoner og

dermed ikke oppfyller et av kravene for HWE.

Tabell 2. Genetiske parametere bestemt med SNPs: antall genotypet individer (N), antall gjenværende individer etter filtrering (NRET), og gjennomsnittlig forventet (He) og observert (Ho) heterozygositet. Prøve År N NRET He Ho

Altevatn 2010 24 24 0,293 0,259

Altevatn 2012 18 16 0,277 0,241

Barduelva 2000 32 32 0,317 0,319

Gamaselva 2000 32 32 0,231 0,236

Gamaselva 2012 30 30 0,218 0,230

Golivatn 2000 24 24 0,072 0,076

Maissajohka 2012 34 34 0,232 0,236

Oustoelva 2009 50 48 0,281 0,287

Oustoelva 2012 24 22 0,259 0,264


side 11

Figur 3. Prinsipal komponent analyse med; A nøytrale mikrosatellitter; B alle mikrosatellitter.

Av de opprinnelige 6500 SNP loci kunne 3449 klassifiseres som enkelt locus SNPs og viste 2 alleler i databasen. Sammenligningen av de replikate prøver viste at bare 30 loci avvek fra den originale genotypen og da bare i et individ. Dette gir en framragende repeterbarhet på mer enn 99 %. 262 loci ble etterfølgende ekskludert grunnet MAF < 0.01 og 12 SNPs ble ekskludert da de bare ble funnet i mindre enn 5 % av individene. Seks individer ble ekskludert fra analysene siden mindre enn 95 % av de restene SNPs kunne kalles. Altså inneholder det endelige datasett 262 individer genotypet på 3135 SNPs. Gjennomsnittlig forventet (He) og observert (Ho) heterozygositet varierte fra 0,072 og 0,076 i Golivatn til 0,317 og 0,319 i Barduelva (Tabell 2). Tilhørighet av storvokst ørret For å verifiserer at Oustoelva er gytelokalitet for storvokst ørret i Altevatn ble det innsamlet flere individer i Altevatn, Gamaselva, Oustoelva samt Maissajohka for å øke antallet av mulige gytelokaliteter, øke den genetiske variasjonen (gjennom at øke antall individer) og øke antallet av storvokst ørret inkludert i datasettet. Tilhørighet og populasjonsstruktur ble estimert med to ulike tilnærminger, hvor en grupperer individer på basis av allele frekvenser (prinsipal komponent analysen) og de resulterende prinsipale komponenter, mens STRUCTURE analysen ligger vekt på Hardy-Weinberg og koblingslikevekt mellom individer og loci. Videre ble tilhørighet og populasjonsstrukturen undersøkt med både nøytrale og alle mikrosatellitter og 3135 SNPs. Prinsipal komponent analysen med bare nøytrale mikrosatellitter forklarte 36,1 % og 32,0 % av variasjonen i systemet og grupperte de to prøver fra Oustoelva i tillegg til 22 individer fra Altevatn i en dimensjon (Figur 3). Gamaselva, Barduelva, Maissajohka, og 14 individer fra Altevatn i en annen dimensjon og Golivatn i en egen dimensjon. Analysen med alle mikrosatellittene viste samme mønster og forklarte 34,5 % og 31,7 % av variasjonen i systemet. Bare seks og fem individer fra Altevatn (nøytrale/alle mikrosatellitter) ble ikke tilordnet noen gruppe med denne tilnærming. STRUCTURE analysen med alle mikrosatellittene viste samme gruppering som prinsipal komponent analysene (Figur 4) og tilordnet de samme Altevatn individer, i tillegg til at ytterligere tre individer fra Altevatn ble tilordnet til Gamaselva (Appendiks 3).


side 12

Figur 4. STRUCTURE-analyse med 19 mikrosatellitter (A) og 3135 SNPs (B) av de otte prøver inkludert i denne undersøkelse. STRUCTURE-analysen ble utført uten a priori informasjon om individets lokalitet resulterte i identifisering av tre (DK = 3) genetiske grupper. Hver horisontale linje representerer den genetiske sammensetning for ett individ og andel av farge tilkjennegir forholdet av genetisk tilhørighet til de identifiserte genetiske enheten. Bemerk at tilordning av individer fra Altevatnprøven til Gamas og Oustoelvagruppene er helt lik for de to markørtyper.

STRUCTURE analysen med de 3135 SNPs viste akkurat den samme gruppering og tilordning av individer fra Altevatn som analysene med mikrosatellitter (Figur 4). Alle estimater var i tillegg assosiert med q-verdier > 0,80, noe som støtter sterk strukturering. Sammenlignes graden av reproduktiv reproduksjon mellom de identifiserte grupper av individer er Oustoelva-gruppen signifikant forskjellig fra Gamaselva (FST hhv. 0,206 og 0,196 for mikrosatellitter og SNPs) og fra Golivatn (FST hhv. 0,381 og 0,439 for mikrosatellitter og SNPs) (Tabell 3).

Tabell 3. Parvise FST-verdier mellom de identifiserte grupper av individer fra Oustoelva, Gamaselva og Golivatn bestemt med mikrosatellitter (over diagonalen) og SNPs (under diagonalen). Alle verdier er høysignifikante (P < 0.001). Gamas-Gruppe Ousto-Gruppe Goli-Gruppe

Gamas-Gruppe - 0,206 0,347

Ousto-Gruppe 0,196 - 0,381

Goli-Gruppe 0,418 0,439 -


side 13

Figur 5. Sammenheng mellom lengde og tilhørighet for de 37 Altevatnindivider. Lengden (mm) av individene ble gruppert i grupper av 100 mm. Tilordningsanalysene identifiserte 21 individer i Altevatn som tilhører Oustoelva og som har lengde og kjønnsinformasjon. Av disse individer er 9 hunfisk og 12 hanfisk. Sett bort fra en juvenil fisk på 122 mm var gjennomsnittslengden ± Cl for hhv. hunn og hanfisk på 520 ± 117 mm og 499 ± 100 mm. Hvis lengden for Altevatnindividene assosieres med gruppene som ble identifisert i tilordningsanalysene tilordnes 100 % av individene mellom 601 og 800 mm og 80 % av individene mellom 501 mm og 600 mm til Oustoelva. Derimot tilordnes individer opp til 500 mm likt til Ousto og Gamaselva (Figur 5). Altså kan 92 % (12 ut av 13 individer) av individene som ble definert som storvokst ørret tilordnes Oustoelva (Figur 5, Appendiks 3). Dette er et sjeldent klart resultat og det antas derfor, basert på dette materialet, at Oustoelva representerer gytelokaliteten for den overveiende del av storvokst Altevatn ørret. Genetisk variasjon i identifiserte grupper av ørret og familiestruktur i Oustoelva Gruppen av Oustoelva individer viste et færre gjennomsnittlig antall alleler og lavere forventet heterozygositet bestemt ved mikrosatellitter enn Gamaselva, men fler/høyere en Golivatn (Tabell 4). Derimot har Oustoelva høyere forventet heterozygositet når estimatet baseres på SNPs. Altså er det ingen klare mønstre for genetisk variasjon mellom de identifiserte gruppene. Tabell 4. Genetisk diversitet bestemt med mikrosatellitter og SNPs for gruppene av ørret identifisert ved tilhørighetsanalysen. Antall genotypet individer (N) med mikrosatellitter, antall genotypet individer med SNPs etter filtrering (NRET), gjennomsnittlig antall alleler (mikrosatellitter), og gjennomsnittlig forventet (He) heterozygositet (mikrosatellitter/SNPs).

Mikrosatellitter SNPs

Prøve N/Nret NA He He

Gamas-Gruppe 131/112 6,9 0,605 0,255

Ousto-Gruppe 94/92 5,8 0,551 0,277

Goli-Gruppe 37/24 2,9 0,324 0,072


side 14

Den effektive populasjonsstørrelsen for de to prøvene (2009/2012) av Oustoelva ørret og ved de tre ulike bestemmelsesmetoder var ikke signifikant forskjellig og varierte mellom 18 ( CL 12-28) og 37 (Cl 20-103) (Tabell 5). Blant undersøkte ungfisk fra Oustoelva ble det identifisert hhv. 7 og 6 fullsøsken og 98 og 76 halvsøsken i prøvene av ungfisk innsamlet i Oustoelva i 2009 og 2012 (Figur 6). Det ble estimert at 12 fedre og 11 mødre er det parentale opphav til ungfisken i 2009 prøven og 13 fedre og 11 mødre er det parentale opphav til ungfisken i 2012 prøven (Appendiks 4) og at det fantes 30 familier i hver prøve. Det ble estimert at individ Alt12038 (hanfisk) har bidratt til en familie i 2009 prøven og individene Alt12017 (hunfisk) og Alt12022 (hanfisk) har bidratt til 3 og 1 familier i 2012 prøven. Naturlig seleksjon i identifiserte genetiske grupper Seleksjonstesten av mikrosatellitter viste at loci SSspG7 og SaSa_UBA er påvirket av retningsbestemt seleksjon (Appendiks 2). Funksjonen til locus SSspG7 er ukjent og tidligere studier gjort med dette locus har ikke identifisert dette. Locus SaSa_UBA ble derimot inkludert i dette studiet, da det er vist å være sterkt linket til MHC I i laksefisk. Sammenlignes allelfrekvensen for dette locus med de grupper som ble identifisert i STRUCTURE er det klart at dette locus nesten er fiksert på allel 298 for Ousto-gruppen, hvor i mot individene inkludert i Gamas-gruppen viser større variasjon (Figur 7). Sammen med seleksjonstesten antyder at dette at individene i Ousto-gruppen antageligvis har gjennomgått lokale tilpasninger for denne egenskap.

Figur 6. Individbasert plots fra COLONY 1.2 av fullsøsken og halvsøsken kombinasjoner estimert på basis av 12 nøytrale mikrosatellitt loci analysert i ungfisk innfanget i Oustoelva i 2009 og 2012. Den inklusive og eksklusive sannsynlighet var satt konservativt høyt (p < 0,01).

Tabell 5. Effektiv populasjonsstørrelse (Ne) med konfidensintervall av ørret fra Oustoelva innsamlet i 2009 og 2012 bestemt med tre ulike metoder.

Prøve Ne (Cl)

OneSamp LDNe Colony

Oustoelva 2009 22 (18-31) 18 (12-28) 24 (14-47)

Oustoelva 2012 32 (24-45) 37 (20-103) 24 (15-47)


side 15

Figur 7. Allelfrekvenser for locus SaSa_UBA (MHC I) i Ousto- og Gamas-gruppene bestemt i STRUCTURE og som ble vist at være påvirket av retningsbestemt seleksjon.

Seleksjonstesten over de 3135 SNPs og alle prøver identifiserte 83 loci, med en FST - range på 0,473 til 0,980, som potentielt er påvirket av retningsbestemt seleksjon (Figur 8, Tabell 6). Dette indikerer at disse 83 loci medvirker sterkt, via lokal adaptasjon, til den strukturering som generelt er observert i dette studiet. Dette støttes videre av de høye FST -verdier assosiert med disse loci. Ved å sammenligne Ousto- vs. Gamas-gruppene ble det identifisert 43 loci, med en FST - range på 0,480 til 0,880, som potentielt er påvirket av retningsbestemt seleksjon. Selv om dette viser at gruppene i systemet er påvirket av retningsbestemt seleksjon og sannsynligvis har gjennomgått lokale tilpasninger, gir det ingen informasjon om egenskapen “storvokst ørret” et genetisk betinget. Derfor ble data filtrert og det ble foretatt en “Store mot Små”-individer sammenligning i Altevatn prøven. Denne testen identifiserte 11 loci med FST på 0,473 til 0,551. Derimot, når store individer fra Altevatn som ble tilordnet til Oustoelva ble sammenlignet små individer som ble tilordnet til Gamaselva, ble det identifisert 28 loci som potentielt er påvirket av naturlig seleksjon (Figur 8). Disse 28 loci viste FST – verdier fra 0,720 til 0,920 (Tabell 6) og er dermed drivere for den reproduktive isolasjonen mellom storvokste Oustoørret og små Gamasørret. Dette betyr også at de 28 loci potentielt kan være den genetiske basis for den storvokste egenskapen i Oustoørreten. Tabell 6. Oversikt over SNP loci som ble identifisert som potentielt påvirket av rettbestemt seleksjon identifikasjon i ulike hierarkiske sammenligner. Se også Metode avsnitt for ytterligere forklaring. Sammenligning Antall loci

identifisert Nedre FST verdi

Øvre FST verdi

Alle prøver 83 0,473 0,980

Ousto- vs. Gamaselvagruppe 43 0,480 0,880

Altevatn stor vs. små fenotype 11 0,473 0,551

Altevatn Stor fra Ousto- vs. lille Gamaselvagruppe

28 0,720 0,920


side 16

Figur 8. Seleksjonstest for outlier loci blant de 3135 SNPs via ulike hierarkiske tilnærminger. Outliers ble estimert over alle lokaliteter, i Oustu- vs. Gamasgruppen, mellom storvokste individer fra Altevatn som ble tilordnet til Oustoelva og Gamas-gruppen, og mellom store og små individer i Altevatn. Signifikansnivå for outliers P < 0.01.

Analyser relatert til kultiveringsopplegg for storvokst ørret i Altevatn Det ble modellert hvilke potensielle effekter utsetninger av kultivert ørret kan ha på den effektive populasjonsstørrelsen av det samlede system, altså vill fisk og kultivert fisk. Det ble anvendt effektive populasjonsstørrelser tilsvarende det som ble bestemt i dette studiet for Oustoelva vill fisk (Nw = 25-45) og Nc fra 10 til 20 for kultivert fisk under antagelsen at det ikke er mulig at oppnå samme variasjon i et kultiveringsprogram som i villfisk. Modellen viste at ved lave bidrag av kultivert fisk til den samlede populasjonen ses en økning av Nwc opptil cirka 20-40 % hvoretter bidraget vil ha en negativ effekt på systemet (Figur 9). Dette spesielt hvis kultivert fisk har lav effektiv populasjonsstørrelse.


side 17

Figur 9. Modellering av effekten ved innblanding av kultivert fisk med ulike effektiv populasjonsstørrelse (Nc) på den totale effektive populasjonsstørrelsen (Nwc) under ulike effektiv populasjonsstørrelser av vill fisk (Nw).

4 Diskusjon Denne undersøkelsen hadde til formål 1) å bestemme om storvokst ørret i Altevatn kan knyttes til én bestemt lokalitet ved bruk av nøytrale og selekterte genetiske markører, 2) å beskrive den genetiske variasjonen i systemet og effektiv populasjonsstørrelse i en eventuell storørretstamme for bruk i vurdering av kultiveringsstrategien, 3) å undersøke om storvokst ørret kunne assosieres med adaptive genetiske egenskaper, 4) å syntetisere 1), 2), og 3) for tilrådning til bevarelse av en eventuell unik storvokst ørretstamme samt kultiveringsopplegg for storvokst ørret i Altevatn. Genetisk struktur og tilhørighet av storvokst ørret i Altevatnsystemet De to temporale prøver fra Oustoelva dannet sammen med 50 % av Altevatnindividene sin egen gruppe, mens Gamaselvaindividene ble gruppert med prøver fra Maissajohka, Barduelva og 41% av Altevatnindividene. Denne genetiske strukturen ble støttet av begge de statistiske metodene og resultatet var uavhengig av om det anvendes mikrosatellitter eller SNPs til bestemmelsen. Samme uavhengighet av metode og markørtype var også gjeldende for tilordning av individer fra Altevatn til spesifikke lokaliteter og estimatene var assosiert med høye q-verdier. Dette understøttes videre i graden av reproduktiv adskillelse mellom de identifiserte grupper av fisk. Sammenholdes FST verdiene med STRUCTURE resultatene er det klart at der er særdeles lite genetisk utveksling mellom Oustoelva- og Gamaselva-gruppen, hvilket også er reflektert i Hardy-Weinberg estimatene for Oustoelva. Altså er Oustoelva særdeles genetisk isolert fra alle andre prøver/lokaliteter i systemet. Videre er det spesielt at lokaliteter (Maissajohka) oppstrøms Oustoelva grupperer seg med Gamaselva og ikke seg selv eller Oustoelva. Dette viser at Oustoelvaindividene sannsynligvis har en sterk grad av assortativ parring3 og at avkommet/populasjonen er utsatt for sterke selektive krefter som effektivt hindrer hybridisering (innblanding) fra andre populasjoner. Generelt viser overstående at den estimerte genetiske strukturen og tilordning av individer fra Altevatn til de ulike gyteelvene er ganske sikker.

3 det forhold at individer med samme arveegenskaper bevist søker sammen


side 18

I denne undersøkelsen ble > 90% (12/13) av de storvokste individene tilordnet Oustoelva, hvilket er i overensstemmelse med resultatene funnet av Hanssen & Præbel (2012). Det er bemerkelsesverdig at alle de største individene (> 601 mm) ble tilordnet Oustoelva. Materialet som denne undersøkelsen bygger på er fremdeles ikke spesielt stort siden det er 13 storvokste individer ut av 42 individer totalt. Men siden fenotypen (storvokst) er så tett assosiert med genotypen (Oustoelva) er det lite som tyder på at ytterligere innsamlinger vil forandre på dette resultatet. Det konkluderes derfor at storvokst Altevatnørret overveiende har tilhørighet til Oustoelva. Genetisk variasjon og familiestruktur i Oustoelva Den genetiske variasjonen i Oustoelva bestemt med mikrosatellitter og SNPs var ikke forskjellig fra de andre lokaliteter/grupper inkludert i denne undersøkelsen. Dette gjelder både for sammenligning mellom temporale og spatiale prøver og for gruppene bestemt i STRUCTURE. Bare Barduelva skiller seg ut med høyere antall alleler og forventet heterozygositet i forhold til prøvene i Altevatnsystemet, hvilket også er funnet i tidligere undersøkelser i dette området (Præbel et al. 2011). Men Barduelva antas at ha lite innflytelse på populasjonene i Altevatnsystemet, da genflyt fra Barduelva til Altevatnsystemet er fysisk umulig på grunn av Altevatndemningen. Estimatene av den effektive populasjonsstørrelsen for de to temporale prøver av ungfisk fra Oustoelva viste verdier fra Ne = 18 (CL 12-28) til Ne = 37 (Cl 20-103). Siden 95% konfidensintervall overlapper mellom ulike år ogmellom de tre ulike metodene er det ikke signifikant forskjellige resultater, og den faktiske populasjonsstørrelsen av Oustoelv-ørret må derfor påregnes å være mindre enn 50. Generelt er disse estimater lave sammenlignet med ørret fra andre systemer (f.eks. Hansen et al. 2007). Følges generelle føringer i litteraturen er den effektive populasjonsstørrelsen for Oustoelva mindre enn det som tilrådes i et forvaltningsmessig perspektiv (se f.eks. Rieman & Allendorf 2001). Men det er generelt vanskelig at vurderer den absolutte betydningen av den effektive populasjonsstørrelsen, siden populasjonsspesifikke karakterer (se fotnote 1) vil ha effekt på estimatet. I denne sammenheng må f.eks. assortativ parring forventes å påvirke resultatet, dette spesielt siden den storvokste fenotypen vil forsterke et selektivt partnervalg. Det må derfor forventes at Ne ikke reflekterer det absolutte antall gytere og den genetiske variasjonen i systemet er sannsynligvis høyere enn estimert her. Det bør derfor foretas en vurdering av faktisk populasjonsstørrelse bestemt ved f.eks. telemetri, gjenfangst av merket fisk og/eller faktiske observasjoner, for eventuelle konkrete tilrådninger basert på dette estimatet. Det parentale opphav i de to temporale prøvene fra Oustoelva ble estimert til 12/13 fedre og 11/11 mødre i 2009/2012, hvilket i begge prøver ble estimert å resultere i 30 fullsøskenfamilier. Dette støtter opp om tidligere analyser (Præbel 2011), og indikerer basert på disse to prøver at gytepopulasjonens størrelse er konstant. Samtidig viser dette også at det er begrenset med individer som gyter hvert år, hvilket også stemmer med estimatene av den effektive populasjonsstørrelsen. Dette spesielt siden det ikke er realistisk at den fulle variasjon er innsamlet i dette prosjektet. Uansett viser resultatet at det sannsynligvis ikke skal skje store reduksjoner i antall foreldre før den effektive populasjonsstørrelsen (Ne) forandres. Det ble estimert at tre individer fra Altevatnprøven har bidratt til totalt fire familier i prøvematerialet, hvilket er positivt med henblikk på styrken av analysen og ved eventuelle fremtidige undersøkelser av dette system. Individ Alt12022 ble estimert til å være foreldre i 2012 prøven, men individet ble innsamlet i 2010 og dette blir derfor et usikkert estimat. Aldersavlesningen på ungfisk i systemet viste at ungfisken var mellom 1 og 3 år gammel. Videre er det observert at ungfisk blir i elvene rundt Altevatn frem til 3 års alderen (pers. medd.. Kanstad-Hanssen). Det er derfor ikke usannsynlig at individ Alt12022 faktisk har bidratt til 2012 prøven. Uansett understreker dette at slike tester forblir estimater så lenge metoden ikke kan kalibreres gjennom f.eks. test på kjente foreldre versus. avkom.


side 19

Adaptive signaturer i Altevatnsystemet Loci som er påvirket av naturlig seleksjon er viktige for den generelle genetiske strukturering av systemer siden de er involvert i lokale tilpasninger og dermed driver den reproduktive adskillelsen mellom populasjoner (se f.eks. Bernatchez et al. 2010; Bradbury et al. 2013). I et forvaltningsmessig perspektiv er lokale tilpasninger (adaptive signaturer) av stor viktighet, siden det er tilpasninger til miljøet som i stor grad driver opprettholdelse og utvikling av genetisk variasjon i naturlige systemer. Adaptive signaturer bør derfor vektlegges tungt i beslutninger som vedrører bevarelse av naturlige resurser, spesielt siden ny forskning viser at slike signaturer kan forandres i stamfiskeproduksjon og ved menneskelig påvirkning (se f.eks. Baskett et al. 2013; Milot et al. 2013). Undersøkelser av lokale tilpasninger har ikke tidligere været en del av vurderingen i dette prosjektet, primært grunnet metodiske utfordringer. Utviklingen av metoder til undersøkelse av genomiske signaturer av naturlig seleksjon har muliggjort at slik informasjon nå kan inkluderes i vurderingen. Denne undersøkelsen viste at mikrosatellitt SaSa_UBA, som er linket til MHC I, er påvirket av retningsbestemt naturlig seleksjon i Altevatn systemet. Denne locus/egenskap er derfor forventet å bidra til lokale adaptasjoner og drive den reproduktive adskillelsen mellom populasjonene. Dette locus ble videre vist å være nesten fiksert i Oustoelva, mens de andre undersøkte lokaliteter derimot viste større allelvariasjon. Fiksering av loci kan i prinsippet fremkomme via flere ulike mekanismer (f.eks. vilkårlig genetisk drift, innavl og seleksjon), men siden Oustoelva ikke viser tegn til at være mer påvirket av genetisk drift eller innavl (basert på NA, He og FIS) enn de andre prøver fra Altevatnsystemet, er det rimelig at anta at fikseringen skyldes naturlig seleksjon. Dette er i overensstemmelse med hva andre studier har rapportert for dette locus (F.eks. Hansen et al. 2007). Analysen av de 3135 SNPs identifiserte 83 loci som potensielt er påvirket av retningsbestemt seleksjon i Altevatnsystemet. De 83 loci er dermed er signaturer på lokale tilpasninger og vil bidra sterkt til den genetiske struktureringen innen systemet. Dette ble også vist ved at FST verdiene for de 83 SNP loci (FST = 0,473-0,980) er mye høyere enn FST verdiene som ble bestemt med alle 3135 SNP loci mellom populasjonene (FST = 0.196-0.439). Omtrent halvparten så mange SNPs (43) viste signaturer på adaptive forskjeller når det bare ble sammenlignet mellom Ousto- og Gamas-gruppene bestemt i STRUCTURE. Men resultatet viser at populasjonene har utviklet lokale adaptasjoner til deres respektive lokaliteter og at naturlig seleksjon fremdeles påvirker systemet. Det ble forsøkt å koble den storvokste fenotypen sammen med SNP analysene for å undersøke om den storvokste egenskap kunne relateres til adaptive forskjeller. Først ble det sammenlignet storvokste og små individer i Altevatnprøven på tvers av de identifiserte gruppene. Det ble estimert at 11 SNPs er påvirket av naturlig retningsbestemt seleksjon, men med relativt lave FST verdier sammenlignet med de øvrige sammenligninger. Svakheten i denne sammenligning er at storvokste individer kan ha opphav i andre lokaliteter enn Oustoelva, som tilfellet for det ene individet som ble tilordnet til Gamaselva. Dertil kommer at små individer kan være juvenile fisk fra Oustoelva selv. Derfor ble de storvokste individene som ble tilordnet til Oustoelva sortert ut og sammenlignet med Gamas-gruppen. Denne sammenligningen resulterte i at det ble identifisert 28 loci som potensielt er relatert til den storvokste egenskap. Disse 28 loci viste videre FST fra 0,720 til 0,920, hvilket tilsier at disse loci er nær fiksert i de pågjeldende individer og dermed driver den adaptive adskillelse mellom de to fenotyper. Et slikt resultat er bemerkelsesverdig og tilsier et kraftig seleksjonspress for de 28 loci assosiert til de to fenotypene. Det er altså klare indikasjoner på adaptive signaturer i systemet og dermed på at ørreten i Oustoelva har gjennomgått lokale tilpasninger og at denne populasjonen er relatert til en storvokst egenskap. Videre er den storvokste egenskap koblet til lokale tilpasninger drevet av en sterk naturlig seleksjon. Dette ble vist via de adaptive loci men også via den sterke reproduktive adskillelsen mellom de ulike populasjonene i systemet. Det vil til tross for lav Ne sannsynligvis bidra til å opprettholde en genetisk avgrenset populasjon. For eksempel ble det vist at juvenile individer fra Oustoelva har en høyere kondisjonsfaktor enn individer fra andre potensielle storørretlokaliteter i Altevatnsystemet. En høyere kondisjonsfaktor bør gi en fordel under utvandringen til Altevatn, i tillegg til å fremme potensielt høyere overlevelse i elven (f.eks. Saloniemi et al. 2004). Om denne egenskapen er oppstått grunnet


side 20

miljøfaktorer, altså om miljøet i Oustoelva er spesielt favorabelt, eller som en konsekvens av den storvokste egenskap, eller av interaksjoner mellom disse, kan ikke utledes innen denne studie. Men siden vekst generelt er en egenskap med høy arvelighet er det nærliggende å tro at denne egenskapen også har betydning på de tidlige livsstadier. En annen faktor som også vil ha betydning er at individer med høyere kondisjonsfaktor vil ha en fordel i utvandringen til Altevatn enn individer med lavere kondisjonsfaktor. Dette skyldes at et individ med høyere kondisjonsfaktor vil være bedre stillet i fødekonkurrensen med småvokste røye og andre ørret. Videre vil Ousto-ungfisken sannsynligvis også vokse raskere enn individer fra de andre elvene og dermed tidligere foreta et nisjeskift til fiskediet. Dette er dog noe som må undersøkes nærmere via diet og stabil isotop analyse studier. Overveielser for stamfiskproduksjon og bevarelse av Oustoelvaørret I en tidligere utredning av stamfiskproduksjon og bevarelse av ørret fra Oustoelva (Præbel 2011), ble det antatt: i) at et eventuelt stamfiskuttak ble gjort på det juvenile stadiet, ii) at populasjonsfremmende utsetninger skulle baseres på minst 20 familier, og iii) at det skulle fortas forsiktige populasjonsfremmende utsetninger i Altevatn. Videre ble det fremhevet at påvirkningene på det naturlig systemet fra de populasjonsfremmende utsetninger generelt er vanskelige å predikerer, da det er vist både teoretisk og i naturen at interaksjonene mellom utsatt og lokal fisk er tilfeldige (f.eks. Hansen 2002; Salminen et al. 2012). Sist ble det fremhevet at kunnskap om adaptive egenskaper er en nødvendighet for å tilråde om Oustoelvaørret utgjør en populasjon som er lokalt tilpasset til miljøet og dermed bør beskyttes mot potensiell hybridisering (innblanding) fra utsatt fisk. Estimatene gjort i denne undersøkelsen av genetisk diversitet (NA, He, FIS, Ne), antall familier og antall foreldre som bidrar til Oustoelva populasjonen støtter opp om resultatene funnet i Præbel (2011). Det viktigste bidrag fra denne nye undersøkelsen er at det ble påvist at lokale adaptasjoner er involvert i den genetiske strukturering i systemet. Spesielt de adaptive forskjeller mellom storvokst fisk fra Oustoelva og individene fra Gamaselva er viktige, da de viser at det sannsynligvis er en genetisk komponent koblet til den storvokste egenskap. I tillegg viser fikseringen av en MHC I-koblet mikrosatellitt at Oustoelva populasjonen har lokale tilpasninger relatert til sykdom og parasittresistens. Videre viste denne undersøkelsen også at ungfiskene i Oustoelva hadde en høyere kondisjonsfaktor som også kan være koblet til genetiske komponenter. Der er flere utfordringer ved stamfiskproduksjon og populasjonsfremmende utsetninger i et system som gjennom naturlig seleksjon har nået lokale tilpasninger. For det første fjerner man komponenten av assortativ parring når man starter med at krysse fisk tilfeldig. Videre mangler stamfiskanlegget de naturlige miljøkomponenter som induserer seleksjon. For eksempel er det vist at bare en enkelt generasjon domestisering påvirker fitness av utsatt laks (Milot et al. 2013), og det er derfor nærliggende å anta at det samme vil gjøre seg gjeldende for ørret. Man vil derfor lett kunne fremme ikke-favorable alleler/egenskaper, som ved innblanding i villfisk vil føre til at de favorable og nødvendige adaptive egenskapene til villfisken mistes. Et eksempel på effekten av stamfisk produksjon på villfisk er fikseringen ved allel 296 for den MHC I linkede mikrosatellitten (SaSa_UBA) vist i dette studie. Frekvensen for dette allel i populasjonen er ~95 % hvor de to andre alleler begge har frekvenser rundt 2.5%. Hvis en av stamfiskene da tilfeldigvis ikke har allel 296 vil deler av avkommet fra denne familie heller ikke ha allel 296. Hvis tilstrekkelig med individer fra denne familien settes ut i Altevatn og de gyter med villfisk vil avkommet da ha en ikke-favorabel allelkombinasjon for dette locus og dermed risikeres å ha svekket parasitt og sykdomsresistens. Det er klart at allelfrekvensforandringer ved mikrosatellitten SaSa_UBA ikke gjenspeiler funksjonelle forandringer i genet, men siden den er under seleksjon og er fiksert er der lite tvil om at SaSa-UBA reflekterer forandringer i det regulatoriske området i/rundt selve genet. Men dette eksempel er dekkende for alle adaptive egenskaper og siden det ble identifisert SNPs påvirket av naturlig seleksjon vil effekten være den samme for denne typen av loci. Det vil derfor kreve en fullstendig genetisk kartlegging av de underliggende genetiske mekanismer at forstå dette system. For at oppnå den nødvendige viten må det innfanges storvokst fisk fra Oustoelva som krysses med f.eks. individer fra Gamaselva. Deretter må det laves et «common garden» forsøk hvor de rene individer fra de to lokaliteter sammen med hybridene undersøkes for vekst og størrelse ved kjønnsmodning. Hvis Oustoelva individene vokser


side 21

hurtigere og/eller blir større sammenlignet med f.eks ørret fra Gamaselva i et slikt forsøk viser det at vekstegenskapen er genetisk betinget. Samtidig bør nøkkel-genene relatert til for eksempel vekst, metabolisme, alder og/eller størrelse ved kjønnsmodning identifiseres, og det bør undersøkes om disse gener har gjennomgått adaptive forandringer i Oustoelva individene. Dette er en svært tidskrevende og dyr undersøkelse og alternative løsninger bør overveies. En annen potensiell utfordring er hvordan man skal opprettholde den effektive populasjonsstørrelsen for villfisken fra Oustoelva ved populasjonsfremmende utsetninger. For eksempel er det vist at både den effektive populasjonsstørrelsen og antallet av utsatt fisk har effekt på den effektive populasjonsstørrelsen av villfiskbestanden (Christie et al. 2012). Simuleringene gjort i dette studie med Ryman-Laikre modellen viste at selv ved små bidrag fra stamfiskproduksjonen vil populasjonsstørrelsen øke og ved 20-40 % innblanding av fisk fra stamfiskproduksjonen vil den generelle populasjonsstørrelsen falle. Dette er altså en delikat balanse som blir vanskelig å kontrollere i det virkelige system, siden det er uvisst hvor mange utsatte fisk som vil vende tilbake for at gyte i Oustoelva. For å illustrere hvor sårbar Oustoørreten kan være i en slik sammenheng så ble det på bakgrunn av det innsamlede materialet fra 2009 og 2012 estimert en effektiv populasjonsstørrelse på 18 (CI 12-28) individer i 2009 og 37 (CI 20-103) individer i 2012. Hvis det innsamlede materialet disse to årene antas å representere tilnærmet hele den genetiske variasjonen i bestanden skal ikke mer enn 4-16 fisk fra stamfiskproduksjonen bidra i gytingen sammen med villfisken før effektiv populasjonsstørrelse vil avta. Gitt en utsetting av stor anleggsprodusert ørret i størrelsesorden 2000-4000 individer per år, noe som på sikt vil gi en akkumulert bestand på 6000-8000 individer eller 0,5-1 ind./hektar (jfr Kanstad-Hanssen, 2010), skal med andre ord ikke mer enn 0,1-0,8 % av den utsatte fisken søke til Oustoelva for å gyte før det risikeres en reduksjon i effektiv populasjonsstørrelse og tap av genetisk variasjon i den genuine Oustoørretbestanden. Sett i lys av svært stor usikkerhet med hensyn til homing-adferd hos utsatt fisk (om preget/utsatt i annen elv enn Oustoelva) og vanlig registrert frekvens av feilvandring mellom elvebestander (2-15 % - se review i Jonsson & Jonsson (2011)) må det vurderes som svært sannsynlig at oppvandring av utsatt fisk til Oustoelva, selv ved lave utsettingstall, vil medføre tap av genetisk variasjon og lokale adapsjoner. Konklusjon Sammenholdes overstående med vurderingene fra Præbel (2011) blir det vanskelig å oppfylle målet om å etablere et stamfiskeprogram til populasjonsfremmende utsetninger som ikke har negative konsekvenser for villfisken i Oustoelva. Her blir det da spesielt to forhold som veier tungt: 1) erfaringer viser at populasjonsfremmende utsetninger gir tilfeldige (stokastiske) resultater; 2) adaptive egenskaper i kombinasjon med lav effektiv populasjonsstørrelse gjør Oustoørreten særdeles sårbar overfor forandringer i seleksjonstrykk/miljø og innblanding fra andre populasjoner/utsatt fisk. Denne konklusjonen har ikke kommet frem i tidligere undersøkelser. Utviklingen av metoder til å undersøke genomiske signaturer av naturlig seleksjon har muliggjort at slik informasjon nå endrer tidligere tilrådninger noe. Vi mener at beslutninger vedrørende bevarings-/kultiveringsaktivitet i Altevatn kan gå i to retninger; I) der bevaringsaspektet av den genuine storørretstammen fra Oustoelva gis høyeste prioritet eller II) der delvis eller fullstendig tap av den genuine storørretstammen risikeres/aksepteres for å skape et fiske på utsatt, stor ørret. Gitt "beslutningsretning" I) -at bevaring gis høyeste prioritet - må konklusjonen fra dette studie bli at det beste for storørretstammen vil være å i) frede storørreten for fiske, ii) tynne røyebestanden for å gi ørret bedre oppvekstvilkår i innsjøen og derigjennom la naturlige prosesser styre utviklingen i storørretstammen (jfr. Kanstad Hanssen 2010) og iii) stanse videre arbeid med stamfiskprogram og etablere et overvåkingsprogram for utvikling i både storørretbestanden og i røyebestanden.


side 22

Gitt "beslutningsretning" II) forslås det at; i) Oustoørreten i videst mulig omfang beskyttes mot forandringer, ii) Kun Oustoørret brukes til stamfiskprogram, iii) Stamfiskprogram bør baseres på voksen fisk som innfanges i Altevatn for å unngå og forstyrre ørreten i Oustoelva (her forutsettes at ordinært fiske på storørret ikke tillates en del år fremover, og at uttak av stamfisk kun erstatter tidligere fangster gjennom sportsfiske – slik endres ikke beskatningen på Oustørretbestanden nevneverdig ut fra dagens tilstand, og den naturlige rekrutteringen til bestanden gjennom ungfisk som vokser opp i Oustoelva påvirkes ikke gjennom uttak av ungfisk til stamfiskprogrammet), iv) At det umiddelbart etter utsetting av settefisk følges opp med genetisk overvåkning av ørreten i Oustoelva med spesielt fokus på forandringer i adaptive egenskaper og vi) Inntil det er dokumentert at settefisken ikke har effekt på Oustoørretens adaptive egenskaper, bør antallet av settefisk holdes moderat, slikt at det sikres at Oustoørreten beholdes for fremtiden som en «naturlig» stamfiskkilde. Det bør også overveies at bruke steril settefisk (f.eks. ved temperatur/trykksjokk i egg stadiet) for at minimere muligheten for uttynnende effekter av de lokale adaptive egenskapene hos Oustoelva ørret ved innblanding av ikke adapterte stamfisk. I tillegg bør det vurderes hvor stamfisk utsettes med tanke på homing-effekter. Dersom et stamfiskprogram besluttes igangsatt bør genetiske undersøkelser av ørreten i Oustoelva følge et opplegg som identifiserer allelidentitet på adaptive loci i stamfisk og avkom og overvåker eventuell innblanding (hybridisering) av utsatt fisk med vill Oustoørret. En kartlegging av den genetiske familiestrukturen hos stamfisken vil være en stor fordel for vurdering av effekten av utsetningen på den effektive populasjonsstørrelsen av vill Oustoørret. Videre vil det for forståelsen av dette systemet være ytterst nyttig å utføre en krysning mellom Ousto- og Gamasørret, og følge utviklingen på egg/juvenil stadiet for ren Ousto og Gamasørret og hybriderne ved f.eks tre ulike temperaturer. Et slikt forsøk vil være med til at belyse hvilke faktorer som bidrar til seleksjonen og hvilke egenskaper som er adaptive og hvilke som er plastiske. I påvente av at slike genetiske undersøkelser belyser effektene på Oustoørretens adaptive egenskaper er utsettingene anbefalt å holdes moderate. Her foreslår vi at utsettingene i årene frem til at en årsklasse har blitt gyteklar ikke utgjør mer enn det antallet som er nødvendig for å gjennomføre en kontroll på vandringsadferd/elvevalg, enten gjennom merkeforsøk (f.eks pit-merking) eller visuell registrering av oppvandring (snorkling eller videoovervåking). Gitt en årlig dødelighet på 20-30 % etter utsetting og minimum 4-5 år i innsjøen før kjønnsmodning vil utsetting av 1000 individer resultere i om lag 200 gytemodne individer klare til oppvandring i elvene hvert år. Hvor stor andel av dette som så vil søke til Oustoelva kan ikke utledes klart.


side 23

5 Litteratur Aljanabi SM, Martinez I (1997) Universal and rapid salt-extraction of high quality genomic DNA for

PCR-based techniques. Nucleic Acids Research 25, 4692-4693. Beaumont MA, Nichols RA (1996) Evaluating loci for use in the genetic analysis of population

structure. Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences 263, 1619-1626.

Bernatchez L, Renaut S, Whiteley AR, et al. (2010) On the origin of species: insights from the ecological genomics of lake whitefish. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences 365, 1783-1800.

Bradbury IR, Hubert S, Higgins B, et al. (2013) Genomic islands of divergence and their consequences for the resolution of spatial structure in an exploited marine fish. Evolutionary Applications 6, 450-461.

Christie MR, Marine ML, French RA, Waples RS, Blouin MS (2012) Effective size of a wild salmonid population is greatly reduced by hatchery supplementation. Heredity 109, 254-260.

Earl DA, vonHoldt BM (2012) STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conservation Genetics Resources 4, 359-361.

Excoffier L, Lischer HEL (2010) Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Molecular Ecology Resources 10, 564-567.

Grimholt U, Drablos F, Jorgensen SM, Hoyheim B, Stet RJM (2002) The major histocompatibility class I locus in Atlantic salmon (Salmo salar L.): polymorphism, linkage analysis and protein modelling. Immunogenetics 54, 570-581.

Hansen MM (2002) Estimating the long-term effects of stocking domesticated trout into wild brown trout (Salmo trutta) populations: an approach using microsatellite DNA analysis of historical and contemporary samples. Molecular Ecology 11, 1003-1015.

Hansen MM, Skaala O, Jensen LF, Bekkevold D, Mensberg KLD (2007) Gene flow, effective population size and selection at major histocompatibility complex genes: brown trout in the Hardanger Fjord, Norway. Molecular Ecology 16, 1413-1425.

Hanssen ØK, Præbel K (2012) Fiskebiologiske undersøkelser i Altevatn i 2010 - rekrutteringspotensial og populasjonstilhørighet hos ørret og ørekytas utbredelse. In: Prosjekt Bedre fiske i regulerte vassdrag i Troms, p. 19s.

Jones O, Wang J (2009) COLONY: a program for parentage and sibship inference from multilocus genotype data. Molecular Ecology Resources 10, 551–555.

Jonsson B, Jonsson N (2011). Salmonids can enter the wrong river. In:Ecology of Atlantic salmon and brown trout. Fish and fisheries series 33. Springer s.294-298.

Liu K, Muse SV (2005) PowerMarker: an integrated analysis environment for genetic marker analysis. Bioinformatics 21, 2128-2129.

Milot E, Perrier C, Papillon L, Dodson JJ, Bernatchez L (2013) Reduced fitness of Atlantic salmon released in the wild after one generation of captive breeding. Evolutionary Applications 6, 472-485.

Peakall R, Smouse PE (2006) GenAlEx 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes 6, 288-295.

Pompanon F, Bonin A, Bellemain E, Taberlet P (2005) Genotyping errors: Causes, consequences and solutions. Nature Reviews Genetics 6, 847-859.

Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155, 945-959.

Præbel K (2011) Estimering av familiestruktur og genetisk variasjon i ørretpopulasjonen i Ostuelva, Altevatn, Troms, med henblikk på etablering av stamfiskprogram til fremtidige populasjonsfremmende utsetninger av ørret i Altevatn, p. 16. Universitetet i Tromsø.

Præbel K, Westgaard J-I, Fevolden SE (2011) Identification of the origin of Altevatn trout (Salmo trutta), p. 3s. Universitetet I Tromsø.

Rieman BE, Allendorf FW (2001) Effective population size and genetic conservation criteria for bull trout. North American Journal of Fisheries Management 21, 756-764.


side 24

Rousset F (2007) Genepop'007: a complete reimplementation of the Genepop software for Windows and Linux. Molecular Ecology Resourses 8, 103-106.

Ryman N, Laikre L (1991) Effects of supportive breeding on the genetically effective population-size. Conservation Biology 5, 325-329.

Salminen M, Koljonen M-L, Säisä M, Ruuhijärvi J (2012) Genetic effects of supportive stockings on native pikeperch populations in boreal lakes – three cases, three different outcomes. Hereditas 149, 1-15.

Saloniemi I, Jokikokko E, Kallio-Nyberg I, Jutila E, Pasanen P (2004) Survival of reared and wild Atlantic salmon smolts: size matters more in bad years. ICES Journal of Marine Science: Journal du Conseil 61, 782-787.

Tallmon DA, Koyuk A, Luikart G, Beaumont MA (2008) ONeSAMP: a program to estimate effective population size using approximate Bayesian computation. Molecular Ecology Resources 8, 299-301.

Van Oosterhout C, Hutchinson WF, Wills DPM, Shipley P (2004) MICRO-CHECKER: software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data. Molecular Ecology Notes 4, 535-538.

Väsemagi A, Nilsson J, Primmer CR (2005) Seventy-five EST-linked Atlantic salmon (Salmo salar L.) microsatellite markers and their cross-amplification in five salmonid species. Molecular Ecology Notes 5, 282-288.

Waples RS, Do C (2008) LDNE: a program for estimating effective population size from data on linkage disequilibrium. Molecular Ecology Resources 8, 753-756.

Waples RS, Do C (2010) Linkage disequilibrium estimates of contemporary Ne using highly variable genetic markers: a largely untapped resource for applied conservation and evolution. Evolutionary Applications 3, 244-262.

Warnock WG, Rasmussen JB, Taylor EB (2010) Genetic clustering methods reveal bull trout (Salvelinus confluentus) fine-scale population structure as a spatially nested hierarchy. Conservation Genetics 11, 1421-1433.

Weir BS, Cockerham CC (1984) Estimating F-Statistics for the Analysis of Population-Structure. Evolution 38, 1358-1370.

Westgaard J-I (2002) Microsatellite DNA variation among three neighbouring populations of brown trout (Salmo trutta L.) Master, University of Tromsø.

Wright S (1951) The Genetical Structure of Populations. Annals of Eugenics 15, 323-354.


side 25

Appendiks

Appendiks 1. Oversikt over anvendte loci og eventuell kjent link til funksjonelle gener (Func.). Videre oppgis

antall individer per prøve som amplifiserte (N), antall alleler per prøve (NA). observert (Ho)og forventet (He)

heterozygositet og Wrights FIS.

Sample

CA_58 CA_80 CA_81 SSsp1605 CA_36 CA_64 CA_86 SSsp2216 SSspG7

Func.

Altevatn N 42 42 42 42 42 42 42 40 42

NA 10 9 4 5 10 4 2 3 3

Ho 0.762 0.667 0.381 0.452 0.738 0.119 0.476 0.450 0.071

He 0.834 0.718 0.599 0.601 0.768 0.157 0.500 0.642 0.069

FIS 0.087 0.071 0.365 0.247 0.039 0.242 0.048 0.299 -0.029

Barduelva N 20 20 20 18 20 20 20 20 19

NA 9 8 2 5 11 7 2 3 1

Ho 0.900 0.650 0.550 0.278 0.750 0.650 0.350 0.600 0.000

He 0.851 0.750 0.489 0.611 0.801 0.629 0.439 0.611 0.000

FIS -0.057 0.133 -0.125 0.545 0.064 -0.034 0.202 0.018 -

Gamaselva 00 N 43 43 43 43 43 43 43 43 43

NA 7 6 2 2 7 3 2 2 1

Ho 0.814 0.674 0.465 0.442 0.767 0.070 0.395 0.419 0.000

He 0.773 0.653 0.467 0.500 0.717 0.068 0.431 0.487 0.000

FIS -0.053 -0.033 0.005 0.116 -0.071 -0.028 0.082 0.140 -

Gamaselva 12 N 35 35 35 35 35 35 35 34 35

NA 6 5 3 2 4 3 2 2 3

Ho 0.857 0.514 0.257 0.343 0.800 0.257 0.371 0.500 0.429

He 0.737 0.460 0.269 0.431 0.561 0.277 0.485 0.496 0.392

FIS -0.163 -0.119 0.044 0.205 -0.425 0.072 0.235 -0.008 -0.093

Golivatn N 37 37 37 37 37 37 37 37 37

NA 6 6 2 3 1 2 2 1 1

Ho 0.405 0.486 0.054 0.432 0.000 0.486 0.568 0.000 0.000

He 0.430 0.560 0.102 0.571 0.000 0.418 0.447 0.000 0.000

FIS 0.057 0.131 0.471 0.243 - -0.164 -0.269 - -

Maissajohka N 37 37 37 36 37 37 37 37 37

NA 5 3 2 3 6 3 2 4 4

Ho 0.892 0.946 0.459 0.444 0.784 0.081 0.270 0.649 0.162

He 0.600 0.570 0.494 0.500 0.701 0.079 0.307 0.693 0.175

FIS -0.485 -0.659 0.070 0.110 -0.118 -0.033 0.119 0.064 0.075

Oustoelva 09 N 41 41 41 41 41 40 41 40 41

NA 7 4 3 5 8 3 2 4 2

Ho 0.732 0.512 0.415 0.415 0.780 0.100 0.512 0.325 0.098

He 0.744 0.617 0.449 0.425 0.771 0.096 0.470 0.498 0.093

FIS 0.016 0.171 0.077 0.025 -0.013 -0.042 -0.089 0.348 -0.051

Oustoelva 12 N 32 32 32 33 33 33 32 30 33

NA 9 7 2 4 7 3 3 3 2

Ho 0.844 0.781 0.375 0.424 0.818 0.061 0.438 0.267 0.303

He 0.767 0.721 0.305 0.391 0.813 0.059 0.398 0.499 0.257

FIS -0.101 -0.084 -0.231 -0.086 -0.007 -0.023 -0.099 0.466 -0.179

Appendiks 1. Forsatt. Sample

Ssa197 SSa100NVH SaSa_TAP2B SaSa_UBA SsaD157 Str15INRA


side 26

Func.

TAP

4 MHC I

5

Altevatn N 42 41 42 41 42 42

NA 3 10 3 4 7 5

Ho 0.500 0.707 0.548 0.293 0.548 0.500

He 0.550 0.785 0.629 0.599 0.629 0.722

FIS 0.091 0.099 0.129 0.511 0.129 0.307

Barduelva N 20 20 20 20 20 20

NA 3 7 3 5 9 4

Ho 0.250 0.850 0.800 0.900 0.800 0.600

He 0.421 0.803 0.585 0.750 0.830 0.536

FIS 0.407 -0.059 -0.368 -0.200 0.036 -0.119

Gamaselva 00 N 43 43 43 43 43 43

Na 4 4 3 5 5 3

Ho 0.209 0.721 0.512 0.558 0.442 0.535

He 0.251 0.637 0.637 0.657 0.465 0.543

FIS 0.167 -0.132 0.197 0.150 0.051 0.015

Gamaselva 12 N 34 35 35 31 35 35

NA 3 5 3 4 6 3

Ho 0.353 0.629 0.657 0.613 0.657 0.743

He 0.333 0.588 0.540 0.546 0.655 0.634

FIS -0.061 -0.069 -0.217 -0.123 -0.004 -0.172

Golivatn N 37 37 37 37 37 37

NA 2 5 3 3 3 1

Ho 0.081 0.270 0.351 0.351 0.324 0.000

He 0.078 0.562 0.420 0.420 0.316 0.000

FIS -0.042 0.519 0.164 0.164 -0.028 -

Maissajohka N 35 37 37 32 37 37

NA 5 3 3 4 6 4

Ho 0.657 0.459 0.486 0.281 0.541 0.676

He 0.697 0.500 0.466 0.448 0.595 0.696

FIS 0.057 0.080 -0.045 0.372 0.091 0.030

Oustoelva 09 N 41 41 41 41 41 41

NA 2 5 3 4 5 5

Ho 0.537 0.659 0.756 0.268 0.488 0.634

He 0.500 0.661 0.651 0.262 0.399 0.705

FIS -0.074 0.004 -0.161 -0.024 -0.222 0.101

Oustoelva 12 N 33 33 33 33 33 33

NA 2 7 3 3 6 4

Ho 0.515 0.788 0.545 0.091 0.636 0.576

He 0.498 0.715 0.619 0.088 0.558 0.615

FIS -0.034 -0.101 0.119 -0.037 -0.140 0.063

Appendiks 1. Forsatt.

Sample

OMM1070 Sco212 Sco215

Func.

Altevatn N 40 39 40

NA 12 22 8

Ho 0.725 0.872 0.575

He 0.870 0.922 0.711

4 TAP: Transporter associated with Antigen Processing

5 MHC I: Major histocompatibility complex class I


side 27

FIS 0.167 0.054 0.191

Barduelva N 19 20 20

NA 9 16 5

Ho 0.842 0.850 0.650

He 0.777 0.908 0.666

FIS -0.084 0.063 0.024

Gamaselva 00 N 43 43 43

Na 9 14 7

Ho 0.860 0.930 0.628

He 0.864 0.894 0.570

FIS 0.004 -0.041 -0.102

Gamaselva 12 N 35 30 26

NA 8 12 4

Ho 0.886 0.833 0.423

He 0.810 0.795 0.410

FIS -0.093 -0.048 -0.032

Golivatn N 37 37 36

NA 4 5 2

Ho 0.568 0.703 0.111

He 0.704 0.734 0.105

FIS 0.194 0.043 -0.059

Maissajohka N 37 35 37

NA 7 10 4

Ho 0.784 0.686 0.351

He 0.755 0.729 0.345

FIS -0.038 0.059 -0.019

Oustoelva 09 N 40 39 41

NA 7 15 10

Ho 0.625 0.744 0.805

He 0.733 0.789 0.770

FIS 0.147 0.058 -0.046

Oustoelva 12 N 33 32 33

NA 7 12 9

Ho 0.636 0.688 0.636

He 0.684 0.778 0.699

FIS 0.070 0.117 0.090


side 28

Appendiks 2. Seleksjonstest av mikrosatellitter med konfidensintervaller (C.l.) på 90, 95, og 99 %. Bare loci

som avviker 95 % (gule) og 99 % (røde) konfidensgrenser antas at være påvirket av naturlig seleksjon.


side 29

Appendiks 3. Individuelle detaljer for de 42 Altevatn ørret inkludert I denne undersøkelsen. For hvert individ er

vist; fangststed i innsjøen (location). dato for fangst (date). tilhørighet bestemt ved hjelp av prinsipal

komponent analyse (PCA) for det nøytrale (usat neut.) og fulle (usat all) mikrosatellittdatasett og ved hjelp av

STRUCTURE med det fulle (usat all) mikrosatellittdatasett og SNPs. lengde (L) i mm. og kjønnet (Sex.

1=hunn; 2=hann) bestemt i felt (field) og ved hjelp av den molekylære kjønnstesten (gen). For tilordningen

angir NA at individet ikke kunne tilordnes med sikkerhet til noen spesifikk populasjon. Populasjonsnavne i

tilhørighetstestene som i tabell 1. Bemerk overensstemmelsen mellom de 4 tester for alle individer som ble

tilordnet Oustoelva.

Appendiks 3. Fortsatt.

PCA STRUCTURE Sex

Individual Location Date usat neut. usat all usat all SNPs L(mm) Field Gen

Alt12001 unknown 3.10.12 Ous Ous Ous Ous 770 1 1

Alt12002 unknown 3.10.12 NA NA Gam Gam 380

1

Alt12003 unknown 3.10.12 Gam Gam Gam Gam 300

1


1


1


Alt12007 unknown 4.10.12 Gam Gam Gam Gam 245 1 1


Alt12009 unknown 25.10.12 Gam Gam Gam - 510 1 1



Alt12012 unknown 26.10.12 NA NA Gam - 229 1 1



Alt12015 Storbukta 9.9.12 Ous Ous Ous Ous 490

1

Alt12016 Røykskaret 16.9.12 Ous Ous Ous Ous 300

1

Alt12017 Røykskaret 16.9.12 Ous Ous Ous Ous 680 1 1

Alt12018 Storbukta 9.9.12 NA Gam Gam Gam 320 2 2

Alt12019 Sandvika 2010 Ous Ous Ous Ous 730

2

Alt12020 Sandvika 2010 Ous Ous Ous Ous -

2

Alt12021 Sandvika 11.7.10 Ous Ous Ous Ous 290

2


2


-


-


2

Alt12026 Sandvika 2010 Gam Gam Gam Gam 360

2

Alt12027 Storbukta 11.7.10 Gam Gam Gam Gam 320

1

Alt12028 Storbukta 24.7.10 Gam Gam Gam Gam -

2


1

Alt12030 Storbukta 2010 Gam NA Gam Gam 230

1


side 30

PCA STRUCTURE Sex

Individual Location Date usat neut. usat all usat all SNPs L(mm) Field Gen

Alt12031 Storbukta 27.7.10 NA NA NA NA 200

2

Alt12032 Storbukta 27.7.10 Gam Gam Gam Gam 325

2


2

Alt12034 Vargeneset 2010 Ous Ous Ous Ous 270

2

Alt12035 Vargeneset 26.7.10 Ous Ous Ous Ous 610

2


2


2


2


1


2

Alt12041 Vargeneset 22.8.10 NA NA NA NA -

1

Alt12042 Vargeneset 26.8.10 NA Ous Ous Ous 660

1


side 31

Appendiks 4. Identifiserte og teoretiske foreldre av ungfisk fra Oustoelva innsamla i 2009 og 2012. Avkom er individer med individuell

kode, “far/mor” er estimerte eksisterende/teoretiske foreldre kombinasjoner. P< 0.007 og P<0.008 for hhv 2009 og 2012 undersøkelsen.

Avkom 09 FarID MorID Avkom 12 FarID MorID

Ous09001 *1 #1 Ous12002 *1 #1

Ous09002 *2 #1 Ous12003 *1 #2

Ous09003 *2 #2 Ous12004 *2 #1

Ous09006 *1 #3 Ous12005 *3 #3

Ous09009 *3 #4 Ous12006 *4 #4

Ous09010 *4 #2 Ous12008 *5 #4

Ous09011 *4 #4 Ous12009 *2 #5

Ous09012 *5 #3 Ous12010 *3 #3

Ous09014 *2 #2 Ous12011 *3 #3

Ous09015 *6 #5 Ous12012 *3 #6

Ous09016 *7 #5 Ous12013 *4 #7

Ous09018 *7 #6 Ous12014 *2 #8

Ous09019 *1 #5 Ous12015 *3 #8

Ous09021 *8 #2 Ous12016 *6 #1

Ous09023 *9 #3 Ous12017 *3 #1

Ous09024 *5 #7 Ous12018 *7 #9

Ous09025 *8 #6 Ous12019 *8 #6

Ous09026 *4 #8 Ous12021 *8 #5

Ous09027 *8 #6 Ous12022 *9 #9

Ous09028 *4 #2 Ous12023 *7 Alt12017

Ous09030 Alt12038 #2 Ous12024 *10 #3

Ous09031 *2 #7 Ous12025 *11 #10

Ous09032 Alt12038 #9 Ous12026 *7 #6

Ous09033 *2 #7 Ous12027 *5 #7

Ous09034 *2 #9 Ous12028 *12 #4

Ous09035 *6 #5 Ous12029 *11 Alt12017

Ous09038 *2 #10 Ous12030 *2 #7

Ous09039 *1 #7 Ous12031 *3 #3

Ous09042 *7 #6 Ous12032 Alt12022 #4

Ous09044 *1 #4 Ous12033 *8 Alt12017

Ous09045 *10 #9 Ous12034 *3 #5

Ous09046 *11 #10 Ous12035 *9 #2

Ous09047 *11 #11 Ous12036 *12 #3

Ous09048 *3 #6

Ous09049 *9 #4

Ous09050 *9 #3

Ous09051 *8 #4

Totalt 12 11 Totalt 13 11

Documents

Tilhørighet og genetisk variasjon av storvokst satellitter ...ferskvannsbiologen.net/Rapporter/Rapport 2013-11 Genetikk- Altevatn... · This project forms part of a larger initiative