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Resistance to three pathogens in the endangered winter-run chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha): effects of inbreeding and major histocompatibility complex genotypes

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We have carried out the first major infectivity trial to examine differential genetic resistance in fish for pathogens. We used captive-bred, endangered winter-run chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) to determine resistance to three pathogens: the bacterium, Listonella (Vibrio) anguillarum, infectious hematopoietic necrosis virus (IHNV), and Myxobolus cerebralis, the parasite that causes whirling disease. We compared resistance to these three pathogens between inbred and outbred salmon and between siblings that were heterozygous or homozygous for a class II gene in the major histocompatibility complex (MHC). In two of five different comparisons, we found significant genetic effects on disease resistance. First, MHC heterozygotes had a higher survival than MHC homozygotes when exposed to IHNV and the selection disadvantage of homozygotes was estimated to be 8.5%. Second, outbred fish had a higher resistance (or lower infection severity) than inbred fish when exposed to M. cerebralis. Using a quantitative genetics approach, it appears that there are slightly more than three gene equivalents segregating that would result in no resistance to M. cerebralis when homozygous. Overall, our investigation suggests that pathogen susceptibility in the winter-run chinook salmon will increase if further genetic variation is lost in this endangered species.

Nous avons mis sur pied le premier test d'infectivité à grande échelle qui vérifie la résistance génétique différentielle des poissons aux pathogènes. Des saumons quinnat (Oncorhynchus tshawytscha) élevés en captivité et appartenant à la race menacée à montaison hivernale ont servi à tester la résistance à trois pathogènes : la bactérie Listonella (Vibrio)anguillarum, le virus de la nécrose hématopoïétique infectieuse (IHNV) et Myxobolus cerebralis, le parasite qui cause la maladie du tournis. Nous comparons la résistance à ces trois pathogènes chez des saumons consanguins et non consanguins et chez des frères et sœurs hétérozygotes ou homozygotes pour un gène de classe II du complexe majeur d'histocompatibilité (MHC). Dans deux de cinq comparaisons, il y a des effets génétiques significatifs sur la résistance à la maladie. D'abord, les hétérozygotes MHC ont une meilleure survie que les homozygotes lors d'une exposition au IHNV et le désavantage sélectif des homozygotes est estimé à 8,5 %. Ensuite, les poissons non consanguins ont une plus forte résistance (ou leur infection est moins sévère) que les poissons consanguins lors d'expositions à M. cerebralis. Une approche génétique quantitative laisse croire qu'il y a un peu plus de trois ségrégations d'équivalents-gènes qui causent l'absence de résistance à M. cerebralis en condition homozygote. En résumé, notre étude indique que la susceptibilité aux pathogènes chez le saumon chinook à montaison hivernale risque de s'accroître s'il se perd encore plus de variation génétique chez cette espèce menacée.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-06-01

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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