Genetic variation in susceptibility of Atlantic salmon (Salmo salar L.) to salmon lice, Lepeophtherius salmonis, from field and challenge tests

Abstract

Sea lice, Lepeophtheirus salmonis (L. salmonis) is the major threats for Norwegian salmon farming industry and the cost of the parasite was estimated to be around five billion NOK per year. Chemical treatments have been used to control sea lice infection in the last two decades, however, negative impacts on the economic, environment and animal welfare has also been reported. Results from several Atlantic salmon breeding programs suggest that there is substantial additive genetic variation in resistance to the sea lice. The aim of this study was to estimate the genetic variation in resistance to sea lice (L. salmonis) with dataset from field and tank challenges in marine harvest breeding populations. The specific objectives of the study were to estimate genetic (co) variation between repeated lice challenges of i) the same year class of families, ii) between different year classes, and iii) the importance on the use of lice count per fish (LC) as compared to lice density (LD; i.e. LC adjusted for body size of the fish). To achieve this, a total of 15457 individuals with complete phenotype information and 14269 individuals with genotype information from 1339 families of 644 sire and 1305 dams were measured for LC and LD across several year-classes of Atlantic salmon. Challenge tests were conducted in sea net-cages and tanks. The average LC in net cages ranged from 4.6 (SD = 2.9) to 15.5 (SD = 8.0) and in tank it was 17.2 (SD = 12.5) and 23.9 (SD = 15.5) for Matre and Veso, respectively. In net cages heritability estimates of LC was 0.05 to 0.18 and 0.06 to 0.15 using pedigree and genomic relationship matrix, respectively. In tanks, the heritability estimates for LC was 0.19 and 0.30 and 0.16 and 0.24 in Matre and Veso, using pedigree and genomic relationship matrix, respectively. LD heritability estimates ranged from 0.04 to 0.16 in net cages while in tanks it was 0.22 in Matre and 0.25 in Veso. Genetic correlation between LC and LD was 0.67 to 0.99 across all the year classes. The genetic correlation between the two independent counts for year class 2015 and 2016 was found to be positive and significantly different from zero. In addition to this, we have found a moderate genetic correlation between the three locations of 2017- year class both for LC and LD. Phenotypic correlation of body weight with LC or LD were -0.05 to 0.2 and -0.05 to -0.41 for LC and LD respectively; suggesting that selection for increased body weight in Atlantic salmon would not cause unfavourable correlated response in lice resistance.

Lakselus, Lepeophtheirus salmonis (L. salmonis) er den største trusselen for norsk laks oppdrettsindustri, og kostnaden forbudet med parasitten er anslått til rundt fem milliarder kroner per år. Mange ulike behandlingsmetoder er i bruk for å kontrollere problemet, men alle med negativ virkninger på miljø og dyrevelferd. Studier har vist at det er betydelig additiv genetisk variasjon i resistens mot lakselus og at det derfor er mulig å gjøre utvalg for økt resistens i et avlsarbeid. Målet med denne studien var å undersøke størrelsen på den genetiske variasjonen for resistens hos laks mot L. salmonis og den genetiske korrelasjonen mellom resistens mellom gjentatte målinger av resistens på samme familier i en årsklasse og mellom familier i ulike årsklasser; og i hvilken egenskap, antall lus per fisk (LC, lice count) eller tetthet lus (LD, dvs. LC justert for fisken størrelse), en bør bruke år en skal gjøre utvalg for resistens mot lus i avlsarbeidet. For å undersøke dette analyserte vi LC data fra 15457 laks etter 644 fedre og 1305 mødre og som ble registrert på fisk i både i merder og kar. Gjennomsnittlig LC i merdene varierte fra 4,6 (SD = 2,9) til 15,5 (SD = 8,0) og i kar 17,2 (SD = 12,5) og 23,9 (SD = 15,5) for henholdsvis Matre og Veso. I merdene varierte arvegraden for LC fra 0,05 til 0,18 ved bruk av klassisk slektskapsmatrise, og fra 0,06 til 0,15 ved bruk av genomisk slektskapsmatrise. I kar var de tilsvarende estimatene 0,19 og 0,30 for Matre og 0,16 og 0,24 for Veso. De genetisk korrelasjonene mellom LC og LD varierte fra 0,67 til 0,99, noe som tyder på at korrigering av LC for størrelsen på fisken hadde relativ liten betydning i dette fiskematerialet. Den genetiske korrelasjonen mellom LC i uavhengige tester i samme årsklasse ble funnet å være positive. I tillegg ble det funnet en moderat genetisk korrelasjon mellom de tre smittetestene i samme årsklasse. Fenotypisk korrelasjon mellom kroppsvekt var -0,05 til 0,2 for LC og -0,05 til -0,41 for LD; noe som tyder på at utvalget for økt kroppsvekt i atlantisk laks ikke ville forårsake ugunstig korrelert respons i resistens mot lus.