ABSTRACT Background Infectious Salmonid Anaemia virus (ISAV) is an orthomyxovirus responsible of large losses in Atlantic salmon ( Salmo salar ) aquaculture. Current available treatments and vaccines are not fully effective, and therefore selective breeding to produce ISAV-resistant strains of Atlantic salmon ( Salmo salar ) is a high priority for the industry. Genomic selection and potentially genome editing can be applied to enhance the disease resistance of aquaculture stocks, and both approaches can benefit from increased knowledge on the genomic mechanisms of resistance to ISAV. To improve our understanding of the mechanisms underlying resistance to ISAV in Atlantic salmon we performed a transcriptomic study in ISAV-infected salmon with contrasting levels of resistance to this virus. Results Three different tissues (gills, head kidney and spleen) were collected on 12 resistant and 12 susceptible fish at three timepoints (pre-challenge, 7 and 14 days post infection) and RNA sequenced. The transcriptomes of Infected and non-infected fish and of resistant and susceptible fish were compared at each timepoint. The results show that the responses to ISAV are organ-specific; an important response to the infection was observed in the head kidney, with up-regulation of immune processes such as interferon and NLR pathways, while in gills and spleen the response was more moderate. In addition to immune related genes our results suggest that other processes such as ubiquitination or ribosomal processing are important during early infection to ISAV. Moreover, the comparison between resistant and susceptible have also highlighted some interesting genes related to ubiquitination, intracellular transport or the inflammasome. Conclusions Atlantic salmon infection by ISAV revealed an organ-specific response, implying differential function during the infection. An early immune response was observed in the head kidney, while gills and spleen showed modest responses in comparison. Comparison between resistance and susceptible samples have highlighted genes of interest for further studies, for instance those related to ubiquitination or the inflammasome.

Cardiomyopathy syndrome is a sever, viral disease of Atlantic salmon that mostly affects farmed animals during their late production stage at sea. Caused by piscine myocarditis virus (PMCV), over the past few years, the outbreaks due to this disease have resulted in significant losses to the aquaculture industry. However, there are currently no vaccine that has proven effective against this virus. In this study, using a challenge model, we investigate the genetic variation for robustness to PMCV, by screening large number of animals using a 55 K SNP array. In particular, we aimed to identify genetic markers that are tightly linked to higher disease resistance and can potentially be used in breeding programs. Using genomic information, we estimated heritability of 0.41 +/- 0.05, suggesting that robustness against this virus is largely controlled by genetic factors. Through association analysis, we identified a major QTL on chromosome 27, explaining approximately 57% of the total additive genetic variation. The region harbouring this putative QTL contains various immune related candidate genes, many of which have previously been shown to have a differential expression profile between the naive and infected animals. We also identified a suggestive association on chromosome 12, where the QTL linked markers are located within two putatively immune related genes. These findings are important as they can be readily implemented into the breeding programs but also the results can further help in fine-mapping the causative mutation, in better understanding the biology of the disease and refine the mechanics of resistance against PMCV.

ABSTRACT Infectious Salmonid Anaemia Virus (ISAV) causes a notifiable disease that poses a large threat for Atlantic salmon breeders and producers worldwide. There is no fully effective treatment or vaccine, and therefore selective breeding to increase resistance to ISAV in commercial strains of Atlantic salmon is a promising avenue for disease prevention. Genomic selection and potentially genome editing can be applied to enhance host resistance, and these approaches benefit from improved knowledge of the genetic and functional basis of the target trait. The aim of this study was to characterise the genetic architecture of resistance to ISAV in a commercial Atlantic salmon population and study its underlying functional genomic basis using RNA Sequencing. A total of 2,833 Atlantic salmon parr belonging to 194 families were exposed to ISAV in a cohabitation challenge in which cumulative mortality reached 63% over 55 days. A total of 1,353 animals were genotyped using a 55K SNP array, and the estimate of heritability for the trait of binary survival was 0.33 (±0.04). A genome-wide association analysis confirmed that resistance to ISAV was a polygenic trait, albeit a genomic region in chromosome 13 was significantly associated with resistance and explained 3% of the genetic variance. RNA sequencing of the heart of 16 infected (7 and 14 days post infection) and 8 control fish highlighted 4,927 and 2,437 differentially expressed genes at 7 and 14 days post infection respectively. The complement and coagulation pathway was down-regulated, while several metabolic pathways were up-regulated in infected fish compared to controls. The interferon pathway was mildly activated at 7 days and showed no sign of up-regulation at 14 days post infection, implying a crosstalk between host and virus. Comparison of the transcriptomic response of fish with high and low breeding values for resistance (4 high resistance and 4 low resistance animals per time point) highlighted TRIM25 as being up-regulated in resistant fish, suggesting it may be a key antiviral gene involved in the functional genetic basis of resistance to ISAV.

Abstract Infectious pancreatic necrosis (IPN) is an important viral disease of salmonids that can affect fish during various life cycles. In Atlantic salmon, selecting for genetically resistant animals against IPN has been one of the most highly praised success stories in the history of fish breeding. The findings that resistance against this disease has a significant genetic component, which is mainly controlled by variations in a single gene, has helped to reduce the IPN outbreaks over the past decade to a great extent. In this paper, we present the identification of a new isolate of the IPN virus, from a field outbreak, that had caused mortality, even in the genetically resistant animals. We recovered and assembled the full-length genome of this virus, following deep-sequencing of an infected tissue. The comparative sequence analysis revealed that for the critical amino acid motifs, previously found to be associated with the degree of virulence, the newly identified isolate is similar to the virus’s avirulent form. However, we detected a set of deduced amino acid residues, particularly in the hypervariable region of the polyprotein, that collectively are unique to this strain compared to all other reference sequences assessed in this study. We suggest that these mutations have likely equipped the virus with the capacity to escape the host defence mechanism more efficiently, even in the genetically deemed IPN resistant animals.