OF THE INTERACTIONS BETWEEN EYE FLUKE PARASITES AND SALMONID FISHES

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6456-8
Title: OF THE INTERACTIONS BETWEEN EYE FLUKE PARASITES AND SALMONID FISHES
Author: Kuukka-Anttila, Hanna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Wildlife Biology
Natural Resources Institute Finland (Luke)
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-10-09
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6456-8
http://hdl.handle.net/10138/319384
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In addition to their major biological significance, parasites interest scientists due to their importance in agriculture, aquaculture and medicine. In this thesis I look at local adaptation between salmonid fishes and Diplostomatidae parasites as well as genetic differences in rainbow trout resistance and tolerance against Diplostomum sp. parasite infection. I also study phenotypic and genetic correlations between fish resistance and tolerance and other fitness-related traits to find possible trade-offs. The results are combined with the literature on host-parasite coevolution to gain more understanding on how host-parasite dynamics work and how the health, welfare and productivity of the fish could be further enhanced in captive populations. The results indicate local adaptation of parasites and genetic differences in fish resistance against eye flukes in salmonid fishes. The heritability of resistance was estimated to be of moderate degree (h2 = 0.25–0.35) in farmed rainbow trout. There was genetic variation also in fish tolerance against eye flukes, contradicting the hypothesis that tolerance traits should quickly become fixed. Phenotypic and genetic correlations between parasite resistance, tolerance and other fitness-related traits were estimated to find out possible trade-offs, and also for the purposes of the rainbow trout breeding programme. There was no indication of trade-offs between fish resistance and the other studied traits. Fish with lower resistance tended to grow fast during the first months of their life but over the time, parasite-induced cataracts blinded the fish and growth slowed down. Survival was also reduced among the families having lower resistance and more severe cataracts. Yet, a trade-off between fish performance in the absence of parasites and tolerance emerged when parasite load increased. The fish that had the highest weight and the lowest mortality in the absence of parasites tolerated the parasitism the worst. Resistance and tolerance were not genetically correlated, indicating that the two defence mechanisms are independent from each other. In the arms-race of coevolving host and parasite populations, host resistance and tolerance have different consequences. Resistance favours an increase in parasite infectivity and virulence, whereas tolerance does not cause such selection pressure on parasites. The results of my thesis give new information to improve rainbow trout breeding stock. Resistance and tolerance can both be selected for without compromising productivity.Loiset kiinnostavat tutkijoita paitsi suuren biologisen merkityksensä vuoksi, myös maatalouden, vesiviljelyn ja lääketieteen näkökulmasta. Kalojen silmissä tavataan erityisesti makeassa vedessä imumatoihin (Trematoda) kuuluvia loisia, jotka samentavat kalan näköä, heikentävät siten kalojen ravinnonsaantia ja altistavat niitä pedoille. Nämä silmäloiset ovat yleisiä myös viljelykaloilla ja haittaavat sekä ihmisravinnoksi kasvatettavien kalojen tuotantoa että oletettavasti myös istukaspoikasten menestystä luonnossa. Tässä väitöskirjatyössä tarkastelen lohikalojen ja kahden silmäloislajin paikallista sopeutumista toisiinsa sekä perinnöllisiä eroja kirjolohen vastustuskyvyssä (resistenssi) ja sietokyvyssä (toleranssi) Diplostomum sp. -silmäloisten tartuntaa vastaan. Tutkin myös kirjolohen vastustuskyvyn ja sietokyvyn sekä muiden elinkelpoisuuteen liittyvien ominaisuuksien fenotyyppisen, eli ilmiasun sekä geneettisen tason yhteyksiä mahdollisten allokaatiokustannusten (trade-off) löytämiseksi ja kirjolohen jalostusohjelman tarkoituksia varten. Tutkimustulokset on yhdistetty isännän ja loisen yhteisevoluutiota käsittelevään kirjallisuuteen, jotta saataisiin enemmän ymmärrystä siitä, miten isäntien ja loisen välinen dynamiikka toimii, ja kuinka viljelykalojen terveyttä, hyvinvointia ja tuottavuutta voitaisiin parantaa. Tulokset viittaavat loisten isäntiään parempaan paikalliseen sopeutumiseen ja perinnöllisiin eroihin kirjolohen vastustuskyvyssä Diplostomum sp. -silmäloista vastaan. Vastustuskyvyn periytymisasteen arvioitiin olevan kohtalaista (h2 = 0,25–0,35) viljellyissä kirjolohissa. Perinnöllistä vaihtelua havaittiin myös kirjolohien sietokyvyssä silmäloisia vastaan, mikä on vastoin oletusta siitä, että sietokykyyn liittyvät ominaisuudet fiksoituisivat populaatioissa nopeasti. Kirjolohen vastustuskyvyn ja muiden tutkittujen ominaisuuksien välillä ei havaittu viitteitä negatiivisesta yhteydestä. Kirjolohet, joilla oli alhaisempi vastustuskyky, kasvoivat hyvin elämänsä ensimmäisten kuukausien aikana, mutta ajan myötä loisten aiheuttama kaihi oletettavasti sokaisi kalat, ja kasvu hidastui. Myös kuolleisuus oli korkeampi niiden kirjolohiperheiden keskuudessa, joilla oli alhaisempi vastuskyky ja siten enemmän loiskaihia. Kirjolohen sietokyvyn ja muiden mitattujen elinkelpoisuusominaisuuksien välillä sitä vastoin havaittiin negatiivinen yhteys. Kalat, jotka painoivat eniten, ja joilla kuolleisuus oli pienintä ilman loisia, sietivät loisintaa heikoimmin. Vastustuskyvyn ja sietokyvyn välillä ei ollut geneettistä korrelaatiota, mikä osoittaa, että nämä kaksi puolustusmekanismia ovat riippumattomia toisistaan. Isäntä- ja loispopulaatioiden välisessä kilpavarustelussa isännän vastustus- ja sietokyvyllä on evolutiivisesti erilaiset seuraukset. Isännän vastustuskyky suosii loisten tarttuvuuden ja virulenssin eli taudinaiheuttamiskyvyn lisääntymistä, kun taas isännän sietokyky ei aiheuta loisiin kohdistuvia valintapaineita. Tämän väitöskirjatyön tulokset antavat uutta tietoa kirjolohen jalostuskannan parantamiseksi. Sekä kirjolohen vastustuskykyä että sietokykyä tätä Suomessa yleistä Diplostomum-silmäloista vastaan voidaan valita tuottavuutta heikentämättä.
Subject: ekologia ja evoluutiobiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record