Genetisk variation hos Tåmeharr Umeå 2008-01-17 Jan Nilsson, SLU vfm Delrapport inom projektet - Kustvattendrag inom Skellefteå kommun
2 Bakgrund. Uppgiften här har varit att genetiskt karakterisera harr från Tåme (Skellefteå kommun, Vb län). Tåmeälven har historisk haft en god uppvandring av harr från havet. Från gamla tider berättas om tillfälligt mycket goda fångster av harr i Norrsundet. Det gick upp så mycket harr att folk kunde stå på stränderna och håva harren manuellt. När man la tinor i strömmen krävdes det flera man för att lyfta tinorna. En enda fångst kunde fylla en tvåhjulig hästkärra. Ossian Olofsson skriver 1938 att fångsterna har minskat och att byn slutat fiska där för ca 40 år sen men fortfarande tas harr upp i ån. Tåmeharren är vad vi känner till i dag den enda kvarvarande harren som leker i mindre vattendrag i Skellefteå kommun. I 12 andra mindre och medelstora vattendrag i kommunen har harren försvunnit. Även om det vid något enstaka tillfälle har skett mindre utsättningar av harryngel så är det troligt att det fortfarande är den ursprungliga stammen som finns kvar. Vi har konstaterat att den havsvandrande harren vandrar minst 4 km upp i vattendraget för lek. Tåmeälven skiljer sig från de andra mindre kustvattendrag i området genom att vattenkemin fortfarande är bra. Landhöjning har också gjort att strömsträckan nedström Nördavan är längre än tidigare. Däremot har sträckan varit kraftigt rensad rensad vilket har minskat andelen bra uppväxtplatser för ynglen, strömhastigheten har varit för hög under vår och försommar. Biotopvårdsåtgärder har genomförts genom att sten och lekgrus har återförts till vattendraget. Åtgärderna har haft god effekt och rikligt med harrungar har iaktagits efter åtgärderna Medelvattenföringen i Tåmeälven är 1,1 m 3 /s och avrinningsområdet storlek är 110 km 2. Fiskmaterial Den analyserade fisken bestod av 54 harrar (1-somriga) som under 2007 insamlats genom Skellefteå kommuns försorg, konserverats i alkohol och sänts till SLU. Insamlingen skedde vid Tåmeälvens mynning och ca 200 m upp mot sjön Nördavan samt längs en kort sträcka ca 1,5 km uppströms mynningen (ca 5 yngel). DNAanalyser Analyser har genomförts av variation i mitokondriellt DNA (mtdna) och för 7 DNA mikrosatelliter: B12, B13, B15, B17, B18, Ogo2, One2 (Koskinen et al. 2002 ). Variation i mikrosatelliterna analyserades genom PCR amplifiering och analys av fragmentstorlek i en automatisk DNA sekvenserare (Beckman CEQ800). Vid analyserna användes även referensmaterial bestående av 12 individer med kända genotyper från tidigare analyser för att säkerställa jämförelser med andra bestånd. Totalt analyserades 54 harrar från Tåme för samtliga 7 markörer. Endast 5% bortfall av genotyper förelåg. Analyser av mtdna gjordes genom PCRamplifiering av ND 5/6 genen följt av klippning med restriktionsenzymet HINF1. De fragment som erhölls efter klippning visualiserades
3 med hjälp av agarosgel och bandmönster noterades. Denna metod visar på tillhörighet till västlig eller östlig mitokondriell linje (se Koskinen et al 2000) beroende av erhållet bandmönster. Till skillnad från vanliga nukleära DNA markörer som exempelvis mikrosatelliter nedärvs mtdna enbart maternellt. För samtliga 54 Tåmeharrar kunde haplotypen fastställas. Statistiska analyser För analys av variationsnivå (observerad och förväntad heterozygotigrad) användes programmet PopGen. För analys av parvisa Fst samt analys av Hardy-Weinberg jämvikt och populationsdifferentiering användes Genepop3.2a. Fst värden är mått på genetisk distans mellan populationer, värden mellan 0-0.05 kan klassificeras som svag differentiering, värden mellan 0.05-0.15 som måttlig differentiering och värden > 0.15 anger stark differentiering. Genetiska relationer mellan stammar visualiserades med hjälp av dendrogram (UPGMA) baserat på Nei s genetiska distans. Vid analyserna har jämförelser gjorts med data från interregprojektet Kvarkenharr som inkluderar motsvarande genetisk information från ca 10 harrpopulationer i Kvarkenområdet (Alanärä et al 2006; Nilsson & Alanärä 2006). Resultat och diskussion MikrosatellitDNA variation Tåmeharren visade variation i samtliga de markörer som testats. Ingen systematisk avvikelse från Hardy-weinberg jämvikt förekom och endast en av sju markörer (B15) visade signifikant överskott av homozygoter. Variationsgraden ( förväntad heterozygoti) var 0.61 vilket är något lägre än för 7 andra harrbestånd som har nära förbindelse med havet (0.63-0.70). Även när man ser på medelantalet alleler per markör tenderar Tåmeälven att ligga i underkant med 5.29 jämfört med 5.71-7.57 för andra havs eller havsnära bestånd. Det genetiska släktskapet med andra bestånd värderades med Fst värden (Tabell 1) som mått på genetisk distans. Tåmeharren är tydligt (statistiskt signifikant) genetiskt skild från samtliga i tabellen förkommande bestånd. Genomgående visade Tåmeharren låga värden (0.068-0.117) gentemot bestånd som tidigare klassificerats som tillhörande östlig harr, dvs Holmön och de finska bestånden. Högre värden (0.188-0.195) erhölls med kustnära bestånd i andra västerbottenälvar och de allra högst värdena(> 0.300) var med bestånd i dessa älvars övre delar.
4 Tabell 1. Fst (genetiskt avstånd) mellan Tåmeharr och 10 andra harrbestånd. Population Tåme Holmön 0.0682 Lögde nedre 0.1882 Lögde övre 0.3047 Öre nedre 0.1879 Öre övre 0.3032 Rickleå 0.1657 Sävar nedre 0.1946 Sävar övre 0.4582 Olkijoki 0.1169 Siponjoki 0.0889 En visualisering av de genetiska relationerna mellan olika bestånd ges med ett dendrogram (Fig 1). Här framgår tydligt att Tåmeharren grupperas bland de östliga harrarna. +----------- Holmön +---!! +----------- Tåme +--------+!! +---------- Olkijoki! +----!! +---------- Siponjoki +-----------!!! +-------- Lögde nedre!! +--!!! +--! +-------- Rickleå!!!! +---------------------! +-----------! +---------- Sävarå nedre!!!!! +------------ Norrby!!!! +----------------------------- Lögde Övre -! +------!!! +--- Öre nedre! +-------------------------!! +--- Öre övre! +---------------------------------------------------------- Sävarå övre Fig 1. Dendrogram för harr.
5 Mitokondriellt DNA Bland Tåmeharren ehölls endast den östliga formen (haplotypen) av ND5/6 (n=54). Detta medför att även mtdna-analysen tyder på att detta harrbestånd hör till den från öster invandrande harren. I Fig 2 visas den relativa fördelningen av haplotyper för Tåmes och andra bestånds harrar. Lögde ö Öre ö Sävar ö Lögde n Öre n Sävar n Rickleå Norrby Holmö ad Holmö juv Tåme Siiponjokii Olkijoki Fig 2. Fördelning av östlig (vit) och västlig (svart) mtdna haplotyp för ND5/6
6 Entydiga resultat från mikrosatellitdna och mtdna analyser anger att harren från Tåme älv har ett ursprung i den från efter istiden österifrån invandrande harren (Koskinen et al 2000;2002). Störst likhet visade tåmeharren med harr från Holmön och från finska älvar. Älvar längs västerbottenkusten längre söderut uppvisar en blandning av den västliga och östliga linjen åtminstone i de nedre delarna (Nilsson & Alanärä 2006. Tåmeälvens harr avviker därigenom från tidigare undersökta harrbestånd på svenska sidan. Tåmeharren uppvisar en något lägre genetisk variationsnivå än andra bestånd i samma fylogeografiska grupp men även i jämförelse med andra älvar längs västerbottenkusten. Skillnaden är emellertid relativt liten och motiverar inte att man betrakta beståndet som genetiskt utarmat eller inavlat och bör inte föranleda några åtgärder. Den mest troliga förklaringen är att beståndet är eller under någon period varit numerärt litet vilket förefaller rimligt då vattendraget är litet i jämförelse med de andra undersökta stammarnas vattendrag. En bidragande orsak kan även vara liten migration från andra bestånd. Skulle återetablering av bestånd i vattendrag i denna del av Västerbotten bli aktuell bör man vid val av utsättningsmaterial beakta dessa resultat och framförallt undvika införandet av den västliga harren. Ur bevarandesynpunkt anses det olämpligt att genom utsättningar blanda bestånd som under 1000-tals år utvecklats i separata evolutionära linjer. Det bör dock framhållas att resultatet avser endast en älv och om möjligheter finns att undersöka någon fler älv som är rimligt närliggande kan det ge ännu säkrare vägledning avseende fylogeografiska gränser. Referenser: Alanärä A., Hudd R., Nilsson J., Lax H-G., Carlsson U. 2006. Slutrapport Projekt Kvarkenharr Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Vattenbruksinstitutionen vol 55 http://publikationer.slu.se/filer/rapport55-slutrapportprojektkvarkenharr.pdf Nilsson J., Alanärä A. 2006. Genetisk variation hos harr i Kvarken Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Vattenbruksinstitutionen vol 54 http://publikationer.slu.se/filer/rapport54_genetisk_variation_hosharr_i_kvarken.pdf Koskinen, M. T., Ranta, E., Piironen J., Veselov A., Titov, S., Haugen T.O., Nilsson, J.,Carlstein, M. and Primmer C.R. 2000. Genetic lineages and postglacial colonization of the grayling (Thymallus thymallus, Salmonidae) in Europe, as revealed by mitochondrial DNA analyses. Mol. Ecol. (9: 1609-1624)
7 Koskinen, MT, J Nilsson, AJ Veselov, AG Potutkin, E Ranta and CR Primmer. 2002. Microsatellite data resolve phylogeographic patterns in European grayling, Thymallus thymallus, Salmonidae. Heredity 88 391-401 Fotnot: Kustvattendragsprojektet bekostas genom medel från LONA- den lokala Naturvårdssatsningen