Utvikling og implementering av genetiske metoder

Genetikklabben i NINA følger nøye med på den raske utviklingen innen molekylærgenetiske metoder. Gjennom kontinuerlige oppdateringer av utstyr og kunnskap er NINA en toppmoderne genetikklabb som leverer etterspurt kunnskap for å finne gode løsninger for miljøforvaltningen. NINAs genetikklab leverer analyser av et stort mangfold av organismer i vann og på land og fungerer derfor som et knutepunkt for utveksling av kunnskap og erfaringer på tvers av avdelinger i NINA.    

""
Elvemusling er en av fokusartene i prosjektet. Foto Bjørn Mejdel Larsen/NINA. 

Våre hovedmål i dette prosjektet er:

1. Utvikle nye genetiske markører for:

  • ørret (Salmo trutta)
  • røye (Salvelinus alpinus)
  • gjedde (Esox lucius)
  • elvemusling (Margaritifera margaritifera)
  • fjellrev (Vulpes lagopus)
  • dragehode (Dracocephalum ruyschiana)
  • jerv (Gulo gulo)
  • fjellrype (Lagopus muta)
  • lirype (Lagopus lagopus)
  • hare (Lepus timidus)
  • kongeørn (Aquila chrysaetos)
  • gaupe (Lynx lynx)

2. Utvikle protokoller for påvisning og relativ kvantifisering av arter fra en miljøprøve, såkalt miljø-DNA, med hovedfokus på påvisning av gjedde, elvemusling og salamander. I tillegg vil vi analysere vannprøver for å påvise fiskesamfunn og fiskeartenes relative forekomst og gjøre diettanalyser av ekskrementer fra rovdyr.   

Utvikling av genetiske markører

I 2013 investerte NINA som den første i landet i en ny type SNP-genotypingsplattform (SNP = Single Nucleotide Polymorphism): Fluidigm EP1. Med denne maskinen er vi i stand til å effektivt analysere 95 individer for 96 SNP-markører samtidig og utkonkurrerer derved tidligere brukte analyser av mikrosatellittmarkører. 

Den gode erfaringen vi har med å bruke denne maskinen for genetiske analyser på laks gjør at vi nå satser på å utvikle SNP-markører for andre arter der vi til nå har benyttet mikrosatellittmarkører. 

""
SNP-genotyping ved bruk av NINAs EP1 Fluidigm SNP-plattform. Hvert punkt er et individ som enten er homozygot grønn, homozygot rød eller heterozygot blå.

  • Fra CIGENE, NMBU har vi fått SNP-sekvenser for ørret som vi har benyttet for å lage assay for 96 SNPer. Dette assayet benyttes nå rutinemessig for analyser av ørret med NINAs Fluidigm SNP-genotypingsplatform. 
  • SNP-assay for dragehode har blitt utviklet og er implementert på NINAs genetikklab. SNP-assay for elvemusling, røye og gjedde er under utvikling.
  • For elvemusling har vi i tillegg utviklet et nytt assay med mikrosatelittmarkører som inkluderer 15 mikrosatelitter istedenfor som tidligere åtte.
  • SNP-assay for jerv, gaupe og kongeørn blir utviklet i samarbeid med Sveriges lantbruksuniversitet (SLU, Umeå, Sverige) og DNA fra disse artene er sendt til SciLife (Nasjonalt senter for molekylærbiologi, Sverige) til sekvensering for SNP deteksjon og det vil snart foreligge assay for 96 SNPer for hver og en av artene for analyse på NINAs SNP-genotypingsplattform.
  • For lirype, fjellrype og hare er vi godt i gang med innsamling av vevsprøver og DNA sekvensering for SNP-deteksjon av disse vil komme i gang når et tilstrekkelig antall foreligger.           

Miljø-DNA  

Miljø-DNA (eDNA) er DNA (arvestoff) ekstrahert fra en prøve av det miljøet (vann, jord eller luft) der organismer har etterlatt seg vevsrester i form av hud, hår, ekskrementer, slim, etc. Siden den genetiske koden i arvestoffet kan brukes til å skille mellom arter er det mulig å identifisere hvilke arter som har etterlatt spor i en slik miljøprøve. Analyser av miljø-DNA kan derfor være en meget kostnadseffektiv, og i visse tilfeller en sikrere metode for artsinventering og overvåkning, enn tradisjonelle feltmetoder. 

""
Innsamling av miljø-DNA ved filtrering av vann. Foto Frode Fossøy/NINA.

NINA har nå utviklet prøvetakingsmetodikk og genetiske markører for å påvise gjedde, mort, ørret, ørekyte og salamander fra miljø-DNA innsamlet ved filtrering av vann. Analyseresultatene så lang viser at protokollene fungerer for påvisning av disse artene og at det også er mulig å kvantifisere mengde arvestoff innsamlet i disse prøvene.

I samarbeid med SpyGen (Frankrike) har vi analysert sammensetning av fiskearter fra filtrert vann i flere norske innsjøer. Resultatene fra disse analysene ser meget lovende ut ved at de fleste forventede artene ble detektert med relativ forekomst.

Vi arbeider nå med å sekvensere DNA fra norske fiskebestander for å forbedre deteksjonsmuligheten av ulike fiskearter. Artsspesifikk genetisk markør for elvemusling er under utarbeidelse og vil bli testet på miljø-DNA prøver tatt fra kjente lokaliteter av elvemusling.

NINA utfører rutinemessig DNA-analyser av ekskrementer fra rovdyr for individgjenkjenning og slektskapsanalyser. Dette DNA-et kan også benyttes til å kartlegge dietten til rovdyrene ved identifikasjon av byttedyr-DNA i ekskrementet. Sammen med informasjon om hvor prøven ble tatt og informasjon om husdyrhold i disse områdene, gir dette et meget godt utgangspunkt for å kartlegge dietten til rovdyr i forhold til husdyrhold. I første omgang vil vi analysere diett i ekskrementer fra jerv og arbeidet er planlagt å skje i samarbeid med Naturhistoriska riksmuseet (Sverige).

Prosjektinformasjon

Prosjektleder: Sten Karlsson

Tisdplan: 2016 – 2019

Budsjett: 1 million årlig

Projektledergruppe:

  • Frode Fossøy
  • Øystein Flagstad
  • Sten Karlsson
  • Oddmund Kleven 

Prosjektdeltagere:

  • Torveig Balstad
  • Sondre Dale
  • Børre Dervo
  • Line Eriksen
  • Frode Fossøy
  • Øystein Flagstad
  • Trygve Hesthagen
  • Kjetil Hindar
  • Sten Karlsson
  • Oddmund Kleven
  • Bjørn Mejdel Larsen
  • Jon Museth
  • Odd Terje Sandlund
  • Merethe Spets Hagen
  • Kristine Westergaard

Eksterne samarbeidspartnere: