is Íslenska en English

Lokaverkefni (Doktors)

Háskóli Íslands > Verkfræði- og náttúruvísindasvið > Doktorsritgerðir - Verkfræði- og náttúruvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/13858

Titill: 
  • Langtímabreytileiki í erfðasamsetningu þorsks (Gadus morhua L.) við Ísland
  • Titill er á ensku The historical genetic variation in Atlantic cod (Gadus morhua L.) in Icelandic waters
Námsstig: 
  • Doktors
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    The population genetics, such as population structure, of Atlantic cod have been unravelled in the last two decades, at an ever finer scale. Yet, much is still unknown about the evolutionary genetics of cod and the possible impact of fisheries on the genetic structure, both temporal and spatial. The objectives of this thesis were to investigate the extent of temporal genetic differentiation in Icelandic cod over the latter half of last century and to correlate historical changes of genetic variation with known factors such as the potential impact of fisheries.
    A prerequisite for such a study is access to historical genetic material and development of the appropriate genetic markers. DNA was obtained from dried tissue on stored cod otoliths, previously used for age determination. These were retrieved from the archives of the Icelandic Marine Research Institute. In the first part of the thesis, specific set of microsatellites markers were developed, suitable for the degraded cod DNA, usually obtained from dried tissue remains.
    Secondly the connection between important behavioral phenotypes and genotypes at non-neutral marker Pan I was determined, using current-day genetic material. This analysis showed that the Pan IAA homozygotes could be assigned to a “coastal” type that appeared to follow seasonal trend in temperature, foraging in relatively shallow waters. On the other hand, most Pan IBB homozygotes were assigned to “frontal” type that is characterized by migrating to colder and deeper waters during feeding migration.
    For the main part of the thesis historical data set of archived otoliths collected between 1948 and 2002 was used to jointly examine phenotypic and genetic data with the goal to examine historical trends in the genetic composition of the Icelandic cod stock. This analysis showed that there have been major changes in the genetic variation at the Pan I locus of Icelandic cod during the latter part of last century. These have occurred alongside changes in fishing patterns and pressure, and age composition of the stock, whereas no temporal changes were detected in neutral markers. The frequency of the Pan IBB genotype decreased over a period of six decades, concomitant with considerable spatial and technical changes in fishing effort that resulted in the disappearance of older individuals from the fishable stock.
    Analysis of the neutral historical genetic variation revealed considerable genetic variability. The genetic effective population size (Ne) of cod was estimated to be within the range of few hundreds to several thousand individuals i.e. several magnitudes smaller than the census size. The temporal variation in effective population size of Atlantic cod in Icelandic waters was considerable, likely determined by highly dynamic forces shaping the genetic variation of the population. Indications of subtle changes in genetic differentiation and in Ne highlight the importance of repetitive temporal sampling for detection of any underlying trends which are difficult to detect by other means.

  • Þekking á erfðafræðilegri stofngerð þorsks hefur aukist til muna á undanförnum áratugum. Hins vegar er enn lítið vitað um sögulegar breytingar í erfðasamsetningu þessa fisks eða möguleg áhrif fiskveiða á hana, hvort sem er í tíma eða rúmi. Markmið þessa doktorsverkefnis var að kanna erfðabreytileika þorsks á seinni hluta síðustu aldar og meta áhrif fiskveiða.
    Unnt er að nýta gamlar kvarnir sem hefur verið safnað af Hafrannsóknastofnun til aldursgreininga, til að nálgast erfðaefni. Í fyrsta hluta verkefnisins er fjallað notkun nýrra erfðamarka en léleg gæði erfðaefnis sem einangrað var úr uppþornuðum vefjaleifum af yfirborði kvarnanna kallaði á þróun nýrra aðferða til að auðvelda notkun þess.
    Í öðrum hluta ritgerðarinnar var hið valbundna Pan I erfðamark notað til að aðgreina erfðafræðilega tvo hópa þorsks sem sýnt hafa ólíkt atferli m.t.t. til fæðunáms. Til þessa var samtíma erfða efni notað bæði úr ferskum vef sem og af kvörnum. Þannig var sýnt fram á að Pan IAA arfgerð einkennir grunnfarsþorsk, sem heldur sig á grunninu allt árið um kring en Pan IBB arfgerð virðist einkenna djúpfarsþorsk sem leitar í dýpri sjó og í hitaskil til fæðuöflunar.
    Í megin hluta ritgerðarinnar var notað erfðaefni af gömlum kvörnum frá 60 ára tímabili (1948-2002) auk líffræðilegra upplýsinga til að kanna langtíma breytingar á arfgerðatíðni Pan I erfðamarksins sem og hlutlausra erfðamarka (örtungl) í hrygnandi þorski við Ísland. Helstu niðurstöður voru þær að jafnframt því sem að meðalaldur fiska lækkaði á tímabilinu urðu breytingar á arfgerðatíðni Pan I erfðamarksins. Þessar niðurstöður bentu eindregið til þess að hlutfall Pan I BB arfgerðar sem einkennir djúpfarshópinn hafi minnkað í kjölfar aukins fiskveiðiálags á rannsóknartímabilinu.
    Ítarleg rannsókn á langtíma breytileika í hlutlausum erfðamörkum (örtungl) leiddi í ljós töluverðan breytileika og erfðafræðilegan mun á milli ára, sér í lagi yfir seinni hluta tímabilsins. Erfðafræðileg stofnstærð (Ne) var metin vera á bilinu nokkur hundruð til þúsunda fiska sem er mjög lág miðað við eiginlegan hrygningarstofn. Niðurstöður bentu til þess að sá mikli breytileiki sem einkennir ýmis lífsöguleg atriði í íslenska þorskinum endurspeglist í breytilegri erfðasamsetningu en um leið tiltölulega lágri erfðafræðilegri stofnstærð. Jafnframt sýna niðurstöður fram á mikilvægi endurtekinnar söfnunar yfir lengri tímabil svo greina megi erfðafræðilegar langtímabreytingar frá skammtímasveiflum.

Samþykkt: 
  • 24.1.2013
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/13858


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
KBJ_thesis_final.pdf2.2 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna