Study of variation in microRNA regions and early head development in Arctic charr (Salvelinus alpinus)

ABSTRACT Arctic charr (Salvelinus alpinus) is a northern freshwater fish that inhabits the sea, lakes and rivers. In Iceland those lakes have been all formed after the last glaciation (10000 years ago). In Lake Thingvallavatn, Iceland, Arctic charr shows as many as four sympatric morphs. Two of them are limnetic (Planktivorous and Piscivorous) and the rest are benthonic (Small benthic and Large benthic). One remarkable feature is the high variability these morphs present regarding to their morphology, behaviour and life history. One part of this research will be focused on the study of genetic variation in different microRNAs genomic region of Planktivorous (PL), Small Benthic (SB) and Large Benthic (LB) population. These regions will also be compared between Salmo salar and Salvelinus alpinus. Another aim is to study the developmental basis of morphological differences observed in the three morphs previously mentioned plus one more, an Aquaculture (AC) stock. The main goal is to describe eye size, position and shape changes along variation in the strucutures of the splacnocranium in early stages of these morphs. After that different morphs and stages will be compared, ossification of these structures will be also explained comparing morphs and stages. Samples used in the study of genetic variation where collected in different years from Lake Thingvallavatn, in Iceland. DNA isolation, amplification by PCR procedure and sequencing were done in order to identify and describe variations in the miRNA regions. Once these variations were found, I tested for genotype and allele frequency differences between morphs. Using morphometrics, I tested morph/stage differences in changes of the structures. In conclusion significant allele and genotype frequency between morphs were found comparing LB with SB and PL in the microRNA genomic region of 19c,20b-3p,18b and 18b*. Embryos used for morphometrics had the bigger stage frame for AC. Comparison was possible in 4 stages of the four morphs finding significant differences regarding to morphs and stages. Also significant changes occur differantially on the stage depending on the morph. Bleikja (Salvelinus alpinus) lifir á norðlægum slóðum, í sjó og ferskvatni. Á Íslandi eru nokkrir stofnar bundnir við ferskvatn, læki og vötn, sem mynduðust í kjölfar síðustu ísaldar (fyrir um 10000 árum). Í Þingvallavatni eru mestur fjölbreytileiki í bleikjustofninum, þar finnast fjögur samsvæða afbrigði. Tvö þeirra eru sviflæg, sílableikja og murta, en tvö botnlæg, dvergbleikja og kuðungableikja. Sérstakt er hversu ólík afbrigðin eru í útliti, háttum og lífssögu. Fyrri hluti rannsóknarinnar lýtur að greiningu á miRNA svæðum í þremur bleikjuafbrigðum, með það að markmiði að kanna hvort þau séu til staðar í bleikju og hvort að erfðabreytileiki á þessum svæðum fylgi afbrigðum. Við skoðum hversu svipuð svæðin eru milli bleikju og lax Salmo salar. Seinni hluti rannsóknarinnar snýr að greiningu á formi og staðsetningu augna í bleikjufóstrum. Við skoðum murtu, dverg og kuðungableiku, auk eldisbleikju frá Hólum, og könnum staðsetningu, afstöðu og stærð augna og beina á fyrstu vikum og mánuðum þroskunar. Sýnin fyrir erfðarannsóknina voru öll tekin úr Þingvallavatni, en á ólíkum árum. Ákveðin svæði voru mögnuð upp með PCR og raðgreind með Sanger aðferð, með það að markmiði að finna og skilgreina erfðabreytileika í þeim. Sérstaklega var prófað hvort að breytileiki í ákveðnum stöðum genanna væri misalgengur í bleikuafbrigðunum þremur. Niðurstöðurnar sýna að breytileiki á einu miRNA svæðinu er marktækt algengari í kuðungableikju, en í dvergbleikju og murtu. Þetta svæði inniheldur genin 19c,20b,18b and 18b*. Sumar breytingar í formi sýna mjög sterka fylgni við þroskastig og stærð fóstursins, en aðrar breytast lítið meðan á þroskun stendur. Samanburður á afbrigðum leiðir í ljós að sumar formbreytingar eru bundnar við ákveðin afbrigði, sem sýnir að hluti af þeim svipfarsmun sem greinir að afbrigðin kann að eiga sér rætur í snemmþroskun bleikjunar