Изменение содержания летучих органических соединений в слизи атлантического лосося связано с устойчивостью к заражению лососевых вшами.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 4839 (2022) Цитировать эту статью

1336 Доступов

2 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Лососевые вши — это эктопаразиты, угрожающие диким и выращиваемым лососевым видам. Искусственный отбор лосося на устойчивость к инфекционной стадии копеподидных вшей в настоящее время основан на испытаниях in vivo на тысячах лососей в год. В двух отдельных исследованиях мы заразили 5750 лососей лососевыми вшами (Lepeophtheirus Salmonis) из двух разных выращенных линий лосося. Мы обнаружили, что летучие органические соединения (ЛОС), 1-пентен-3-ол, 1-октен-3-ол и 6-метил-5-гептен-2-он, в слизи лосося-хозяина после заражения лососевыми вшами были значительно связано с количеством заражений вшами в диапазоне температур воды (5 °C, 10 °C, 17 °C). Некоторые ЛОС (бензол, 1-октен-3-ол и 3,5,5-триметил-2-гексен) значительно различались между линиями, по-разному отобранными по устойчивости к лососевым вшам. При объединенной популяционной оценке выбранные ЛОС варьировались между семьями в диапазоне 47–59%, что указывает на генетический компонент, и положительно коррелировали с оценочными значениями размножения лососевых хозяев 0,59–0,74. Фенотипы ЛОС слизистых оболочек могут дополнять существующие методы селекции и потенциально могут стать более прямым и этическим показателем устойчивости лососевых вшей при условии, что их можно измерить до заражения вшами.

Согласно летописям окаменелостей, копеподы паразитировали на рыбе, по крайней мере, в течение последних 100 млн лет назад или дольше1. Лососевые вши (Lepeophtheirus salar) не являются исключением: атлантический подвид лососевых вшей в течение последнего времени (ок. 2,5–11 млн лет назад)2 одновременно эволюционировал и паразитировал на хозяевах атлантического лосося (Salmo salar)2. Коэволюция хозяина и паразита, как правило, представляет собой быстрый и двусторонний процесс, в котором каждый вид адаптирует защиту другого вида, по существу сводясь к игре с нулевой суммой (т.е. гипотезе Красной Королевы)3. С момента интенсификации разведения атлантического лосося во второй половине двадцатого века лососевые вши стали трудноразрешимой проблемой, оказывающей разрушительное воздействие как на дикого, так и на содержащегося в неволе атлантического лосося4. За химической обработкой последовала быстрая и последовательная адаптация и резистентность лососевых вшей5,6,7,8, что позволяет предположить, что неоднократное повторное введение наивного лосося при высокой плотности в морские садки может непропорционально способствовать паразитарной адаптации. Стратегии, направленные на предотвращение прикрепления паразита к лососю, оказались наиболее многообещающими с точки зрения прекращения коэволюционной гонки вооружений между хозяином и паразитом6,8. Фундаментальный вопрос заключается в том, возможно ли восстановить устойчивое равновесие между хозяином и паразитом, которое обеспечит устойчивое и этичное производство атлантического лосося.

Предыдущие исследования были направлены на сравнение и выяснение больших различий в устойчивости к лососевым вшам после прикрепления между видами атлантического лосося и тихоокеанскими лососями, принадлежащими к роду Oncorhynchus9,10,11. Интересно, что в стандартизированных испытаниях in vivo начальное количество прикрепившихся лососевых вшей одинаково у атлантического и тихоокеанского лосося12. Однако более устойчивые кижуч (O. kisutch) и горбуша (O. gorbuscha) быстро отторгают вшей через несколько дней после прикрепления13. У кижуча этот феномен связан с быстрой и выраженной неспецифической эпителиальной гиперплазией и клеточными инфильтрационными реакциями, которые приводят к отторжению паразита через несколько дней после прикрепления14. И наоборот, горбуша отвечает локализованной воспалительной реакцией и сильной секвестрацией железа11. . Эти результаты вызвали интерес к интрогрессии генов устойчивости из видов тихоокеанского лосося в атлантический лосось, но эта технология находится на стадии становления, и ключевая геномная информация об этих путях все еще необходима15,16.

Искусственный отбор на устойчивость хозяина к прикреплению свободноживущей личиночной фазы (копеподиды) представляет собой сильный подход, поскольку он снижает частоту встреч и препятствует завершению паразитического жизненного цикла6,15. В принципе, лососевые вши могут противодействовать методам искусственного отбора на устойчивость к хозяину. Однако контрадаптация патогенов к полигенной устойчивости хозяина в системах растений и животноводства (включая лососевых) происходит гораздо медленнее, чем контрадаптация к химическим обработкам8. Предположение о том, что искусственный отбор на устойчивость хозяина может быть эффективным методом установления устойчивого равновесия между хозяином и паразитом. Тем не менее, идентификация генетически элитного атлантического лосося опирается на стандартизированные испытания in vivo на тысячах рыб-информаторов (братьев и сестер кандидатов в разведение) каждого поколения. Рыбы-информаторы вручную подсчитываются на предмет прикрепления копеподитов обученными наблюдателями после смерти, поэтому их нельзя использовать непосредственно для селекционного разведения. По сравнению с селекционным разведением, когда кандидаты для разведения имеют собственный фенотип, этот косвенный метод отбора умерших родственников-информаторов менее эффективен, помимо серьезных логистических и этических ограничений, затрудняющих тестирование. В то же время основная молекулярная основа устойчивости хозяина к прикреплению паразита остается неописанной.