From genotype to phenotype : diversity and population structure of Flavobacterium psychrophilum

Flavobacterium psychrophilum is the etiological agent of bacterial cold-water disease (BCWD) causing high fish mortalities and significant economic losses to the freshwater salmonid aquaculture industry around the world. Today BCWD outbreaks are mainly treated with environmentally hazardous antimicrobial agents and alternative preventative measures are urgently needed in order to ensure the well-being of animals and the sustainability of aquaculture. The diversity of pathogenic bacteria challenges the development of universal control strategies and in many cases the pathogen population structure, i.e. the total genetic diversity of the species must be taken into account. This work integrates the tools of modern molecular biology and conventional phenotypic microbiology to gain knowledge about the diversity and population structure of F. psychrophilum. The present work includes genetic characterization of a large collection of isolates collected from diverse origins and years, from aquaculture in a whole region including different countries, and provides the first international validation of a universal multilocus sequence typing (MLST) approach for unambiguous genetic typing of F. psychrophilum. Population structure analyses showed that the global F. psychrophilum population is subdivided into pathogenic species-specific clones, of which one particular genetic lineage, clonal complex CC-ST2, has been responsible for the majority of BCWD outbreaks in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in European aquaculture facilities over several decades. Genotypic and phenotypic population heterogeneity affecting antimicrobial resistance in F. psychrophilum within BCWD outbreaks was discovered. Specific genotypes were associated with severe infections in farmed rainbow trout and Atlantic salmon (Salmo salar), and in addition to high adherence, antimicrobial resistance was strongly associated with outbreak strains. The study brought additional support for the hypothesis of an epidemic F. psychrophilum population structure, where recombination is an important force for the generation and maintenance of genetic diversity, and a significant contribution towards mapping the genetic diversity of this important fish pathogen. Evidence indicating dissemination of virulent strains with commercial movement of fish and fish products was strengthened.

Conservation Genetics of Exploited Finnish Salmonid Fishes

Genetic diversity is one of the levels of biodiversity that the World Conservation Union (IUCN) has recognized as being important to preserve. This is because genetic diversity is fundamental to the future evolution and to the adaptive flexibility of a species to respond to the inherently dynamic nature of the natural world. Therefore, the key to maintaining biodiversity and healthy ecosystems is to identify, monitor and maintain locally-adapted populations, along with their unique gene pools, upon which future adaptation depends. Thus, conservation genetics deals with the genetic factors that affect extinction risk and the genetic management regimes required to minimize the risk. The conservation of exploited species, such as salmonid fishes, is particularly challenging due to the conflicts between different interest groups. In this thesis, I conduct a series of conservation genetic studies on primarily Finnish populations of two salmonid fish species (European grayling, Thymallus thymallus, and lake-run brown trout, Salmo trutta) which are popular recreational game fishes in Finland. The general aim of these studies was to apply and develop population genetic approaches to assist conservation and sustainable harvest of these populations. The approaches applied included: i) the characterization of population genetic structure at national and local scales; ii) the identification of management units and the prioritization of populations for conservation based on evolutionary forces shaping indigenous gene pools; iii) the detection of population declines and the testing of the assumptions underlying these tests; and iv) the evaluation of the contribution of natural populations to a mixed stock fishery. Based on microsatellite analyses, clear genetic structuring of exploited Finnish grayling and brown trout populations was detected at both national and local scales. Finnish grayling were clustered into three genetically distinct groups, corresponding to northern, Baltic and south-eastern geographic areas of Finland. The genetic differentiation among and within population groups of grayling ranged from moderate to high levels. Such strong genetic structuring combined with low genetic diversity strongly indicates that genetic drift plays a major role in the evolution of grayling populations. Further analyses of European grayling covering the majority of the species’ distribution range indicated a strong global footprint of population decline. Using a coalescent approach the beginning of population reduction was dated back to 1 000-10 000 years ago (ca. 200-2 000 generations). Forward simulations demonstrated that the bottleneck footprints measured using the M ratio can persist within small populations much longer than previously anticipated in the face of low levels of gene flow. In contrast to the M ratio, two alternative methods for genetic bottleneck detection identified recent bottlenecks in six grayling populations that warrant future monitoring. Consistent with the predominant role of random genetic drift, the effective population size (N_e) estimates of all grayling populations were very low with the majority of N_e estimates below 50. Taken together, highly structured local populations, limited gene flow and the small N_e of grayling populations indicates that grayling populations are vulnerable to overexploitation and, hence, monitoring and careful management using the precautionary principles is required not only in Finland but throughout Europe. Population genetic analyses of lake-run brown trout populations in the Inari basin (northernmost Finland) revealed hierarchical population structure where individual populations were clustered into three population groups largely corresponding to different geographic regions of the basin. Similar to my earlier work with European grayling, the genetic differentiation among and within population groups of lake-run brown trout was relatively high. Such strong differentiation indicated that the power to determine the relative contribution of populations in mixed fisheries should be relatively high. Consistent with these expectations, high accuracy and precision in mixed stock analysis (MSA) simulations were observed. Application of MSA to indigenous fish caught in the Inari basin identified altogether twelve populations that contributed significantly to mixed stock fisheries with the Ivalojoki river system being the major contributor (70%) to the total catch. When the contribution of wild trout populations to the fisheries was evaluated regionally, geographically nearby populations were the main contributors to the local catches. MSA also revealed a clear separation between the lower and upper reaches of Ivalojoki river system – in contrast to lower reaches of the Ivalojoki river that contributed considerably to the catch, populations from the upper reaches of the Ivalojoki river system (>140 km from the river mouth) did not contribute significantly to the fishery. This could be related to the available habitat size but also associated with a resident type life history and increased cost of migration. The studies in my thesis highlight the importance of dense sampling and wide population coverage at the scale being studied and also demonstrate the importance of critical evaluation of the underlying assumptions of the population genetic models and methods used. These results have important implications for conservation and sustainable fisheries management of Finnish populations of European grayling and brown trout in the Inari basin.

Genetic diversity and phenotypic variability of phytoplankton populations in the Baltic Sea

En av naturens mest grundläggande aspekter är den enorma mängd av variation som existerar mellan arter. Denna variation har lett oss till att klassificera olika organismer på basis av morfologiska skillnader och på senare tid till att jämföra genetiska skillnader på individens nivå. Den marina kiselalgen Skeletonema marinoi är en av de vanligaste växtplanktonarter i Östersjön under vårblomningen och anses viktig för den årliga produktionen. En av mina främsta målsättningar var att beskriva den intra-specifika diversiteten hos denna art längs med miljögradienter i Östersjön. Ett annat mål var att klargöra de faktorer som eventuellt är involverade i konfigurationen av genetisk diversitet och differentiering. Med hjälp av genetiska markörer visade jag att den genetiska diversiteten hos S. marinoi populationer i Östersjön är lägre jämfört med populationer i östra delen av Nordsjön. Arten är genetiskt uppdelad så att en utpräglad population förekommer i Östersjön och en annan, genetiskt åtskild population förekommer norr om de Danska sunden. Resultaten visar att de genetiskt åtskilda populationerna är anpassade till lokala salinitetsförhållanden. Genflödet mellan populationerna korrelerade kraftigt med havströmmar i området. Mina studier avslöjade även omfattande variation av fenotypiska, ekologiskt vikitga särdrag hos olika kloner. Djurplankton som äter kiselalger kunde modifiera den klonala mångfalden av fenotypiskt variabla S. marinoi populationer. En ökad klonal mångfald ledde till högre prestationsförmåga i fråga om primär produktion och stabiliserade ekofysiologiska funktioner. Som visas i denna avhandling består en art allt som oftast av åtskilliga genetiska varianter med fenotypiska skillnader. Kunskap om sådana intra-specifika skillnader är en förutsättning för att vi skall kunna förstå var och varför arter förekommer. Denna kunskap utgör även en grund för prognoser som siktar på att förutspå huruvida arter kan anpassa sig till framtida miljöförhållanden. ------------------------------------------------------ Suunnaton määrä variaatioita eliölajien välillä on perustavanlaatuinen ominaisuus luonnossa. Perinteisesti tätä monimuotoisuutta on käytetty organismien luokittelemiseen eri lajeihin niiden morfologisten eroavaisuuksien perusteella. Hiljattain myös geneettisten erojen huomioimista yksilötasolla on hyödynnetty lajien luokittelemisessa. Merialueilla esiintyvä piilevä, Skeletonema marinoi on yksi Itämeren tavallisimmista kasviplanktonlajeista kevätkukinnan aikana. Tavoitteenani oli selventää geneettistä ja fenotyyppistä monimuotoisuutta pitkin Itämeren ympäristögradienttejä. Geneettisen monimuotoisuuteen ja erkaantumiseen vaikuttavien tekijöiden selvittäminen oli tärkeä aspekti väitöstutkimuksessani. Geneettisiä markkereita käyttämällä pystyin toteamaan, että S. marinoi levän geneettinen monimuotoisuus on Itämeressä merkittävästi alhaisempi kuin läheisessä Pohjanmeren itäosassa. Tutkittu laji jakautuu geneettisesti yhteen erilliseen populaatioon Itämeressä ja toiseen selvästi erottuvaan populaatioon Tanskan salmien pohjoispuolella. Kokeellisten tulosten perusteella nämä geneettisesti erilaistuneet populaatiot ovat kumpikin sopeutuneet paikalliseen veden suolapitoisuuteen. Populaatioiden välisen geenivirran ja merivirtojen luoman yhteyden välillä havaittiin vahva korrelaatio. Tutkimukseni paljastivat myös laajaa vaihtelua Skeletonema-kloonien ekologisesti tärkeissä ominaisuuksissa. Kokeellisten tutkimusteni perusteella laiduntajat pystyivät muuttamaan geneettisten kloonien lukumäärää monimuotoisissa S. marinoi populaatioissa. Lisääntynyt kloonien lukumäärä paransi perustuotantokykyä ja vakautti ekofysiologisia toimintoja. Kuten tässä väitöstutkimuksessa osoitetaan, lajit koostuvat useimmiten lukuisista geneettisistä muunnelmista, jotka eroavat usein fenotyypeiltään. Ymmärtääksemme missä tietyt lajit esiintyvät ja miksi, tarvitsemme tietoa lajien sisäisistä vaihteluista. Tämä tieto on tarpeellista, jotta voimme ennustaa lajien sopeutumista tuleviin ympäristönmuutoksiin.

Effekten av situationsbundna faktorer i sexuellt utnyttjande av barn på depression : en metaanalys

Sexuellt utnyttjande av barn (SUB) har påvisats resultera i en mängd negativa utfall, så som depression. Eftersom inte alla som upplevt SUB utvecklar depression har man föreslagit att situationsbundna faktorer, så som offrets ålder när SUB startade, graden av fysisk kontakt, användningen av fysiskt våld i samband med SUB, mängden SUB och relationen mellan offret och förövaren påverkar förhållandet mellan SUB och depression. En metaanalys över den existerande litteraturen om effekten av situationsbundna faktorer på utvecklingen av depression utfördes. Samplets kön användes som modererande variabel i analyserna. Utöver detta utfördes också analyser av publikationsbias. För att inkluderas i metaanalysen skulle studierna vara referentgranskade, skrivna på engelska och undersöka effekten av minst en situationsbunden faktor på insjuknande i depression. Litteratursökningen resulterade i 73 relevanta artiklar. Dessa artiklar undersökte sammanlagt 14 058 individer som utsatts för sexuellt utnyttjande före 18 års ålder. Högre grad av fysisk kontakt, incestuöst SUB (jämfört med icke-incestuöst SUB), användningen av fysiskt våld (jämfört med SUB utan fysisk våld) samt högre frekvens, fler incidenter och längre varaktighet av SUB ökade risken för att insjukna i depression. Resultaten från den föreliggande metaanalysen överensstämmer med tidigare metaanalyser gjorda på situationsbundna faktorers inverkan på hälsoriskbeteende, social kompetens och psykosexuell ångest.

“IF ONLY I COULD�? ~ “THERE IS ALWAYS A LOOPHOLE"? Hope and hopelessness experienced by the severely depressive and nondepressive

The aim of this research was to structure a conceptual model of hope and hopelessness based on dictionary definitions, and to verify this model on the basis of the experiences of the severely depressive and non-depressive elderly. This research has produced a substantive theory of hope and hopelessness which is based on the experiences of the depressive and non-depressive elderly, and on the concept analysis of hope and hopelessness based on English dictionary definitions. The patients who participated in the research were 65 years old and older men and women (n=22) who had been admitted to a psychiatric hospital because of major depression, and another group: the non-depressive elderly (n=21), who were recruited from the pensioners’ clubs. The data were collected in interviews using the Clinical Assessment Tool, developed by Farran, Salloway and Clark (1990) and Farran, Wilken and Popovich (1992), and it produced 553 pages of written text, which were analysed using the ATLAS/ti programme. ATLAS/ti is a tool for analysing qualitative data and is based on Grounded Theory. The medical and nursing records of the depressive elderly completed source triangulation. The concept analysis of hope and hopelessness was made on the basis of the definitions of English dictionaries (n=103), using semantic analysis and the ATLAS/ti programme. The most important hope-promoting factors were human relations, health and managing in everyday living. Autonomy, self-determination and feeling of security were highly appreciated among the elderly. Hopelessness, on the other hand, was most often associated with the same factors: human relations, health and everyday living. Especially, losses of significant others were experienced as strongly hope-diminishing. Old age had brought freedom from duties concerning others, but now, when you finally had an opportunity to enjoy yourself, you could not accomplish anything; you were clasped in the arms of total inability, depression had come. The most obvious difference in the life course of the depressive and nondepressive elderly was the abundance of traumatic experiences in the childhood and youth of the depressive elderly. The continuous circulation of fearful thoughts was almost touchable, and suicidality was described in connection with these thoughts. You were afraid to be awake and also to go to sleep. Managing day by day was the goal. The research produced the Basic Social Process (BSP) of hope: achieving - maintaining - losing, which expresses a continuous balancing between Being without and Being with. The importance of the object of hope was combined with the amount of hope and disappointment. The process of approaching defined the realisation of hope and the process of withdrawal that of losing. Joy and security versus grief and insecurity defined the Being with and Being without. Two core categories were found. The first one “If only I could�? reflects lack of energy, lack of knowledge, lack of courage and lack of ability. The other one “There is always a loophole�? reflects deliberate tracing of possibilities and the belief in finding solutions, and managing.

Undervattensmiljön i norra Östersjön : Viktigt att tänka på vid havsnära planering

Undervattensmiljön i skärgårdarna och de kustnära områdena i norra Östersjön är mångformiga och produktiva. Arternas levnadsmil-jöer styrs bl.a. av bottentyp, exponeringsgrad och ljustillgång. Kunskap och information om undervattensarterna är av stor vikt för en hållbar planering av kust- och havsmiljön. Denna rapport beskriver indelningen av de viktigaste undervattenshabitaten i norra Östersjöns kustvatten samt hur ett naturvärde på dessa miljöer kan uppskattas på basen av de olika ekologiska funktioner som habitatet uppfyller. De mest inflytelserika mänskliga hoten, både små- och storskaliga, som allvarligt kan hota habitatens fortbestånd behandlas också. Habitaten som beskrivs är både av typen hårdbotten och mjukbotten. Hårdbottenssamhällena bildar distinkta bälten från ytan mot bott-nen: trådalgszonen, zonen med stora fleråriga brunalger (Fucus vesiculosus, F. radicans), rödalgszonen och blåmusselzonen (Mytilus edulis/trossulus). Mjukbottensamhällena är uppbyggda kring ålgräs (Zostera marina), andra vattenlevande kärlväxter eller kransalger. En stor del av både de grunda och djupa mjukbottnarna saknar vegetation och samhällena struktureras då av ryggradslösa djur i och på sedi-mentytan. Habitaten har klassificerats och värderats enligt en tvåstegsmodell. Först har habitaten namngivits efter den dominerande arten eller artgruppen som bestämts enligt täckningsgrad. Därefter har varje habitat getts ett värde enligt sin ekologiska betydelse. Naturvärdet är indelat i skalan 1-5. Projektet NANNUT – The Nature and Nurture in the Northern Baltic Sea – har gjort inventeringar av undervattensmiljön på olika håll av kusterna och skärgårdarna i Finland 2010-2011. Målsättningen har varit att utveckla enkla och kostnadseffektiva metoder både för kartering och värdering av undervattenshabitat. Det huvudsakliga undersökningsområdet var förlagt till Raseborgsstad i södra Finland.