Miljöövervakning av genetisk mångfald. Linda Laikre Stockholms universitet

Transkript

1 Miljöövervakning av genetisk mångfald Linda Laikre Stockholms universitet

2

3

4

5

6 Genetisk variation osynliga verktyg för överlevnad och anpassning Genetisk variation = förekomst av varianter av enskilda gener/arvsanlag (alleler)

7 Individer Populationer Ekosystem Nödvändig för långsiktig överlevnad och anpassning Arter Genetisk variation är basen för all biologisk mångfald

8 Genetisk diversitet kan ha delvis samma funktion som artdiversitet ökar ekosystemens funktion, produktion och resiliens Reusch et al. 2005; Worm et al. 2006

9 Genetisk mångfald evolutionens verktygslåda Nationell övervakning saknas

10 Mycket genetisk variation i en population...

11 ...kan minska...

12 ...utan att vi upptäcker det utan genetisk övervakning

13 Genetisk mångfald evolutionens verktygslåda Nationell övervakning saknas Habitats Directive Trots tydliga mål i internationella och nationella överenskommelser

14 Öring (Salmo trutta) Nytt projekt! Miljöövervakning av genetisk mångfald HaV-finansierat Två pilotarter marin- och sötvattensmiljö Hur kan övervakningsprogram för genetisk mångfald utformas? Syntetisera från pilotarter: generella kriterier för arter/populationer, metoder Professor Kerstin Johannesson, Göteborgs universitet Fucus (Fucus radicans, F. vesiculosus)

15 2007 Genetisk övervakning Genetiska metoder för traditionell övervakning av arter Övervakning av genetisk mångfald Identifiering av individer (ex. varg, fjällräv) Identifiering av arters förekomst/utbredning (ex. via edna, DNA barcoding) Mängd genetisk variation Populationsstruktur över tid och rum Förändringshastighet (genetiskt effektiv populationsstorlek, N e )

16 Generella hot mot genetisk mångfald 1. Förlust av genetiskt särpräglade bestånd 2. Minskande populationsstorlekar 3. Onaturliga selektionstryck 4. Spridning av främmande gener Laikre et al 2008 Conserv Biol

17 Hot mot genetisk mångfald (exempel) Vindelälven Vindelälvens vilda laxbestånd visar tecken på genetisk homogenisering Allt mer lik odlingstam som används för utsättning (genetisk skillnad minskar) Genetisk olikhet Ångermanälvens odling Modifierad från Vasemägi et al. 2005

18 Skäl för övervaka biodiversitet på genetisk nivå Genetisk variation utgör grunden för all biologisk mångfald populationers och arters evolutionära potential beroende av denna nivå av variation Snabba miljöförändringar och olika tryck populationer behöver genetisk diversitet för anpassningsförmåga Möjligt för tidigare upptäckt av biodiversitetsförändringar Effektivare förvaltning möjlig Implementering av internationella och nationella överenskommelser

19 Varför Fucus och öring? Ekologiska viktiga arter i fjällsjöar respektive marina kustområden Utsatta för påverkan där genetisk variation är viktig Genetiska grunddata finns Brett geografiskt spann ( från källa till hav ) 2017 Open access:

20 Östersjöns arter genetiskt särpräglade Johannesson & André 2006; Hemmer-Hansen et al 2007; Florin & Höglund 2008; Gaggiotti et al 2009: Larmuseau et al 2010; Wiemann et al 2010; Was et al 2010

21 Östersjöns populationer med marint ursprung har lägre grad av genetisk variation än populationer av samma art väster ut Johannesson & André 2006 Mol.Ecol.; Johannesson et al Ambio

22 Två mycket närbesläktade arter Initierad insamling 2017 F. vesiculosus: låg grad av genetisk variation, finskalig struktur med genetiska skillnader även inom 1 km F. radikans: endemisk för Östersjön. Genetisk hotspot i Estland

23 Öring i fjällsjöar Fjällsjöar särskilt sårbara för klimatförändringar Öring ensam eller en av få fiskarter Kulturellt och ekologiskt viktig; ex. värd för flodpärlmussla (Margaritifera margaritifera) Kan användas som modell för andra fiskarter (särskilt salmonider) Annan övervakning pågår (provfiske) Välstuderad genetiskt och genetisk insikt relativt spridd Utsatt för processer som kan påverka genetiken (ex. utsättningar) Förekommer från källa till hav - övervakning kan expandera

24 Vävnadsbanker centrala för genetisk övervakning

25 Nils Ryman 1970s Gunnar Ståhl

26 > öringar ~ från s ~200 sjöar/tjärnar/vattendrag Frusen vävnadsbank vid Stockholms universitet (initierad av prof Nils Ryman) Uppdatering av vävnadsbank och databaser pågår. Några exampel på platser där tidiga prover finns Många andra arter finns också: röding, älg, lax, gädda, sill...

27 Strategi - uppstart Uppdatera vävnadsdatabaser för öring (och röding) Detaljstudier av genetiska förändringar med hjälp av långtidsserie från Hotagens naturreservat i Jämtland inkl. eventuella länkar till miljöparametrar Återvända till utvalda vatten efter 40 år (10 sjöar insamlade 2017) Fokus på populationssystem (metapopulationer)

28 Initial insamling av prover 2017

29 Genetisk variation i öringbestånd i Hotagens naturreservat V. Trollsvattnet Ne = 140 H = Ö. Trollsvattnet Ne = 480 H = L:a Bävervattnet St. Bävervattnet N e >50 korttidsbevarande N e >500 långtidsbevarande Blanktjärnen Ne = 97 N ef = 58 H = Flyn Ne = 52 H = Waterfall N N e : genetiskt effektiv storlek H: heterozygositet 5 km Haravattsån Ne = 48 H = 0.058

30 Genetisk variation i öringbestånd i Hotagens naturreservat Andersson et al. 2017

31 Strategi - uppstart Uppdatera vävnadsdatabaser för öring (och röding) Detaljstudier av genetiska förändringar med hjälp av långtidsserie från Hotagens naturreservat i Jämtland inkl. eventuella länkar till miljöparametrar Återvända till utvalda vatten efter 40 år (10 sjöar insamlade 2017) Fokus på populationsstystem (metapopulationer) System av olika storlek, skydd, exploatering etc. Olika genetiska markörer; SNPs, sekvensning Samarbete med länsstyrelser, fiskeklubbar, samebyar

32 2010 Forskning Förvaltning Glapp : Mycket genetisk kunskap finns men används inte i praktisk förvaltning

33 Tack! Jijnjevaerie & Voernese samebyar D-30 sportfiskeklubb