Abstract Background Salmonid species have followed markedly divergent evolutionary trajectories in their interactions with sea lice. While sea lice parasitism poses significant economic, environmental, and animal welfare challenges for Atlantic salmon ( Salmo salar ) aquaculture, coho salmon ( Oncorhynchus kisutch ) exhibit near-complete resistance to sea lice, achieved through a potent epithelial hyperplasia response leading to rapid louse detachment. The molecular mechanisms underlying these divergent responses to sea lice are unknown. Results We characterized the cellular and molecular responses of Atlantic salmon and coho salmon to sea lice using single-nuclei RNA sequencing. Juvenile fish were exposed to copepodid sea lice ( Lepeophtheirus salmonis ), and lice-attached pelvic fin and skin samples were collected 12 h, 24 h, 36 h, 48 h, and 60 h after exposure, along with control samples. Comparative analysis of control and treatment samples revealed an immune and wound-healing response that was common to both species, but attenuated in Atlantic salmon, potentially reflecting greater sea louse immunomodulation. Our results revealed unique but complementary roles of three layers of keratinocytes in the epithelial hyperplasia response leading to rapid sea lice rejection in coho salmon. Our results suggest that basal keratinocytes direct the expansion and mobility of intermediate and, especially, superficial keratinocytes, which eventually encapsulate the parasite. Conclusions Our results highlight the key role of keratinocytes in coho salmon’s sea lice resistance and the diverged biological response of the two salmonid host species when interacting with this parasite. This study has identified key pathways and candidate genes that could be manipulated using various biotechnological solutions to improve Atlantic salmon sea lice resistance.

Background: Salmonid species have followed markedly divergent evolutionary trajectories in their interactions with sea lice. While sea lice parasitism poses significant economic, environmental, and animal welfare challenges for Atlantic salmon (Salmo salar) aquaculture, coho salmon (Oncorhynchus kisutch) exhibit near-complete resistance to sea lice, achieved through a potent epithelial hyperplasia response leading to rapid louse detachment. The molecular mechanisms underlying these divergent responses to sea lice are unknown. Results: We characterised the cellular and molecular responses of Atlantic salmon and coho salmon to sea lice using single-nuclei RNA sequencing. Juvenile fish were exposed to copepodid sea lice (Lepeophtheirus salmonis), and lice-attached pelvic fin and skin samples were collected 12h, 24h, 36h, 48h, and 60h after exposure, along with control samples. Comparative analysis of control and treatment samples revealed an immune and wound-healing response that was common to both species, but attenuated in Atlantic salmon, potentially reflecting greater sea louse immunomodulation. Our results revealed unique but complementary roles of three layers of keratinocytes in the epithelial hyperplasia response leading to rapid sea lice rejection in coho salmon. Our results suggest that basal keratinocytes direct the expansion and mobility of intermediate and, especially, superficial keratinocytes, which eventually encapsulate the parasite. Conclusion: Our results highlight the key role of keratinocytes to coho salmon9s sea lice resistance, and the diverged biological response of the two salmonid host species when interacting with this parasite. This study has identified key pathways and candidate genes that could be manipulated using various biotechnological solutions to improve Atlantic salmon sea lice resistance.

ABSTRACT Background The skin serves as the first line of defence for an organism against the external environment. Despite the global significance of salmon in aquaculture, a critical component of this first line of defence, mesenchymal stromal cells, remains unexplored. These pluripotent cells can differentiate into various tissues, including bone, cartilage, tendon, ligament, adipocytes, dermis, muscle and connective tissue within the skin. These cells are pivotal for preserving the integrity of skin tissue throughout an organism’s lifespan and actively participate in wound healing processes. Results In this study, we characterise mesenchymal stromal cells in detail for the first time in healthy Atlantic salmon tissue and during the wound healing process. Single-nucleus sequencing and spatial transcriptomics revealed the transcriptional dynamics of these cells, elucidating the differentiation pathways leading to osteogenic and fibroblast lineages in the skin of Atlantic salmon. We charted their activity during an in vivo wound healing time course, showing clear evidence of their active role during this process, as they become transcriptionally more active during the remodelling stage of wound healing. Conclusions For the first time, we chart the activity of sub-clusters of differentiating stromal cells during the process of wound healing, revealing different spatial niches of the various MSC subclusters, and setting the stage for investigations into the manipulation of MSCs to improve fish health.

ABSTRACT Atypical Aeromonas salmonicida (a As ) and Vibrionaceae related species are bacteria routinely recovered from diseased ballan wrasse used as cleaner fish in Atlantic salmon farming. Autogenous multivalent vaccines formulated from these microorganisms are widely used by the industry to protect farmed wrasse despite limited experimental proof that they are primary pathogens. In this study, the components of a commercial multivalent injection wrasse vaccine were tested for infectivity, pathogenicity and virulence via intra peritoneal injection at pre-deployment size (25-50g) and the efficacy of the vaccine for protection against a As assessed. Injection with 3.5×10 9 , 8×10 9 1.8×10 9 and 5×10 9 cfu/fish of Vibrio splendidus , V. ichthyoenteri , Aliivibrio logeii and A. salmonicida , respectively, did not cause significant mortalities, lesions or clinical signs after a period of 14 days. IP injection with both a As and Photobacterium indicum successfully reproduced the clinical signs and internal lesions observed during natural outbreaks of the disease. Differences in virulence (LD 50 at day 8-post infection of 3.6×10 6 cfu/fish and 1.6×10 7 cfu/fish) were observed for two a As vapA type V isolates. In addition, the LD 50 for Photobacterium indicum was 2.2×10 7 cfu/fish. The autogenous vaccine was highly protective against the two a As vapA type V isolates after 700-degree days of immunisation. The RPS FINAL values for the first isolate were 95 and 91% at 1×10 6 cfu/fish and 1×10 7 cfu/fish, respectively, and 79% at 1×10 7 cfu/fish for the second isolate tested. In addition, significantly higher anti a As seral antibodies (IgM), were detected by ELISA in vaccinated fish in contrast with control (mock vaccinated) fish. These results suggest wrasse can be effectively immunised and protected against a As infection by injection with oil adjuvanted vaccines prepared with inactivated homologous isolates. Further work should assess the efficacy of vaccination against other isolates that have proven to be pathogenic such as a As type VI and Photobacterium indicum and explore the feasibility of immersion vaccination. In addition, a full characterisation of a As isolates within the same vapA types should be performed as differences in virulence between vapA type V isolates were observed and partial genome analysis indicated small but potentially important genomic differences in these isolates.

 Salmon louse (Lepeophtheirus salmonis) poses significant risks to both wild and farmed salmon populations. Atlantic Salmon (Salmo salar) are highly susceptible to the parasite, while Pacific salmon species such as Pink (Oncorhynchus gorbuscha), Coho (Oncorhynchus kisutch), and Chum (Oncorhynchus keta) salmon exhibit varying levels of resistance. This study explored L. salmonis infestation dynamics in four salmonid species (Atlantic, Pink, Coho, and Chum Salmon) across three challenge trials using the same fish cohort. Infestation was only successful in the third trial, where sedation facilitated parasite attachment. Skin and fin samples were collected at 12, 24, 36, 48, 60, and 168 hours post-infestation (hpi) during the early infestation phase. Results showed low L. salmonis settlement on Chum and Pink Salmon, while Coho Salmon initially had the highest lice counts on fins, followed by Atlantic Salmon. A strong correlation was observed between mucous cell area and susceptibility, with Chum Salmon showing 30-40% mucous cell coverage compared to 10% in Atlantic Salmon. Coho Salmon successfully rejected copepodids after two days, which was linked to an influx of polymorphonuclear cells at attachment sites. This immune response, highlighted by spatial transcriptomics, showed upregulation of host immune markers at the louse-host interface, suggesting that macrophages and neutrophils are key to copepodid rejection. The findings suggest that Coho Salmon’s rapid inflammatory response is crucial in resisting lice and differs significantly from the response in Atlantic Salmon.