实验减少羽毛微生物负荷提高圈养斑胸草雀的繁殖性能

N. Burley, Felipe Azevedo Campos, Emilie Chien, Shauna Duarte, Nathalie Kirshman, Alison Thuy Tien N Phan, Kerianne M. Wilson
{"title":"实验减少羽毛微生物负荷提高圈养斑胸草雀的繁殖性能","authors":"N. Burley, Felipe Azevedo Campos, Emilie Chien, Shauna Duarte, Nathalie Kirshman, Alison Thuy Tien N Phan, Kerianne M. Wilson","doi":"10.1093/ornithology/ukac021","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"ABSTRACT We performed a laboratory experiment on caged, domesticated Australian Zebra Finches (Taeniopygia guttata castanotis) to assess the effects of antimicrobial treatment applied to birds' plumage on the feather microbial loads of breeding pairs and their associated reproductive performance. Treatments included an experimental group that experienced frequent misting with a broad-spectrum antimicrobial, as well as 2 control groups. Microbial loads (colony forming units [CFUs]) sampled from the belly feathers of breeders were higher posthatching than prehatching, and experimental pairs had lower loads (one-half to one-third the CFU counts) than controls at all sampled breeding-cycle stages. Clutch size and hatching success did not differ among treatments, but experimental pairs fledged nearly 50% more offspring (mean = 3.5 per clutch) than controls (mean = 2.3 per clutch) due to experiencing much lower nestling mortality. Offspring development rate, as assessed by one metric, varied among treatments: beak color score sampled midway in the development of adult phenotype revealed that offspring of experimental pairs had more rapid development. Findings imply that experimentally reduced density of feather microbial loads on breeders decreased reproductive costs in the posthatch phase, resulting in increased offspring survival and condition. At the time offspring fledged, uropygial gland volume tended to be greater among breeders that had experienced antimicrobial application throughout the breeding cycle. These results are consistent with a growing literature showing that the feather microbiome contributes significantly to the evolution of avian life histories and behavior and indicate that Zebra Finches are a useful laboratory model for investigating in vivo effects of the feather microbiome on avian hosts. LAY SUMMARY Feathers are necessary for bird survival, flight, and reproduction but provide large surface areas for the growth of microbes (bacteria plus yeast), whose aggregate effects on birds' health and reproduction are largely unknown. To measure reproductive effects, we used an antimicrobial treatment to reduce feather microbial density on one group of breeding pairs of Australian Zebra Finch (Taeniopygia guttata castanotis) and compared their reproduction to that of untreated control pairs of the same species. Birds with reduced feather microbial density raised more offspring per brood than controls, and their young showed more rapid development of beak color. Results imply that treated birds experienced reduced physiological costs that result from high microbial densities. This study indicates that feather microbes increase reproductive costs to birds and suggests that such costs have been influential in the evolution of avian reproductive schedules and behavior. RESUMO Realizamos um experimento laboratorial em diamantes-mandarim engaiolados e domesticados para avaliar os efeitos do tratamento antimicrobiano aplicado à plumagem das aves nas cargas microbianas de pares reprodutores e seu desempenho reprodutivo associado. Os tratamentos incluíam um grupo experimental que foi submetido a nebulização frequente utilizando um antimicrobiano de amplo espectro, assim como dois grupos controle. Cargas microbianas (unidades formadoras de colônia, ou “UFCs”) obtidas das penas da região peitoral dos reprodutores foram maiores no período pós-incubação do que no pré-incubação, e os pares experimentais tiveram menores cargas (metade a um terço da contagem das UFCs) que os controles em todos os estágios amostrados do ciclo reprodutivo. O tamanho da ninhada e sucesso de eclosão não diferiram entre os tratamentos, mas os pares experimentais emplumaram próximo a 50% a mais da prole (média = 3,5/ninhada) que os controles (média = 2,3/ninhada) devido a apresentarem mortalidade muito menor dos filhotes. A taxa de desenvolvimento da prole, conforme avaliada por uma métrica, variou entre os tratamentos: dados colorimétricos do bico amostrados em um ponto intermediário do desenvolvimento do fenótipo adulto revelaram que a prole dos pares experimentais apresentou desenvolvimento mais rápido. As descobertas sugerem que a densidade de carga microbiana reduzida experimentalmente na plumagem dos reprodutores diminuiu os custos reprodutivos na fase pós-incubação, resultando em aumento da sobrevivência e condição da prole. No momento de emplumação da prole, o volume da glândula uropigial tendeu a ser maior entre os reprodutores que foram submetidos a aplicação antimicrobiana durante o ciclo reprodutivo. Estes resultados estão coerentes com a crescente literatura que mostra que o microbioma da plumagem contribui significativamente para a evolução das histórias de vida e comportamento das aves e indicam que diamantes-mandarim são modelos laboratoriais úteis para investigação in vivo dos efeitos do microbioma das penas em aves hospedeiras.","PeriodicalId":19617,"journal":{"name":"Ornithology","volume":"33 1","pages":"1 - 18"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2022-06-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Experimentally reduced feather microbial loads improve reproductive performance in captive Zebra Finches\",\"authors\":\"N. Burley, Felipe Azevedo Campos, Emilie Chien, Shauna Duarte, Nathalie Kirshman, Alison Thuy Tien N Phan, Kerianne M. 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摘要

摘要/ ABSTRACT摘要:本研究采用笼养澳洲斑胸草雀(Taeniopygia guttata castanotis)为研究对象,对其羽毛进行抗菌处理,评估其对繁殖对羽毛微生物负荷及其繁殖性能的影响。治疗包括一个实验组,经常用广谱抗菌药物雾化,以及两个对照组。从种鸡腹部羽毛中取样的微生物负荷(菌落形成单位[CFU])在孵育后高于孵育前,在所有取样的繁殖周期阶段,实验对的微生物负荷(CFU计数的一半到三分之一)都低于对照组。孵卵数和孵化成功率在不同处理之间没有差异,但由于雏鸟死亡率低得多,实验对雏鸟的后代(平均每窝3.5只)比对照组(平均每窝2.3只)多出近50%。后代的发育速度,通过一个指标来评估,在不同的处理中有所不同:在成年表型发育的中途取样的喙色评分显示,实验对的后代发育更快。研究结果表明,减少羽毛微生物负荷的密度可以降低育后阶段的繁殖成本,从而提高后代的存活率和生存条件。在后代成熟的时候,在整个繁殖周期中使用过抗菌药物的育种者中,尿丘腺体积往往更大。这些结果与越来越多的文献表明羽毛微生物组对鸟类生活史和行为的进化有重要贡献的结果一致,并表明斑胸草雀是研究羽毛微生物组对鸟类宿主体内影响的有用实验室模型。羽毛是鸟类生存、飞行和繁殖所必需的,但也为微生物(细菌和酵母)的生长提供了很大的表面积,这些微生物对鸟类健康和繁殖的综合影响在很大程度上是未知的。为了测量繁殖效果,我们对一组繁殖对澳大利亚斑胸草雀(Taeniopygia guttata castanotis)进行了抗菌处理,以降低羽毛微生物密度,并将其繁殖与未处理的同一物种对照对进行了比较。羽毛微生物密度降低的雏鸟每窝的后代数量高于对照组,雏鸟的喙色发育更快。结果表明,处理过的鸟类由于高微生物密度而减少了生理成本。该研究表明,羽毛微生物增加了鸟类的繁殖成本,并表明这种成本影响了鸟类繁殖时间表和行为的进化。本文介绍了一种新型抗菌药物的研究进展:抗菌药物的研究进展、抗菌药物的研究进展、抗菌药物的研究进展、抗菌药物的研究进展、抗菌药物的研究进展。0次治疗incluíam组实验方法:亚甲基亚硝基化脓剂雾化治疗; 0次常用抗菌药物广谱应用;2次组对照。Cargas microbianas(失去formadoras de殖民地或者“生”)obtidas das佩纳da regiao peitoral dos reprodutores有孔虫星座没有periodo pos-incubacao做什么没有pre-incubacao, e os削减experimentais tiveram menores Cargas (metade嗯terco da contagem das生),操作系统还em todos os estagios amostrados做ciclo reprodutivo。在不同的治疗方法、不同的实验方法、不同的实验方法中,研究人员采用了不同的方法(例如:próximo)和不同的控制方法(例如:msamadia = 3,5/ninhada),并对不同的治疗方法(例如:msamadia = 2,3/ninhada)进行了比较,得出了不同的治疗方法(例如:msamadia = 3,5/ninhada)的死亡率。A taxa de desenvolimimento da prole, conme avaliada por uma msamtrica,不同的治疗方法:dados colorimsamtricos do bico amostrados em ponto intermediário do desenvolvimento do fenótipo成人的revelam que A prome do pares experimental目前desenvolvimento mainis rápido。随着细菌的繁殖和细菌的繁殖,细菌的繁殖和细菌的繁殖在细菌的繁殖过程中逐渐减少,细菌的繁殖和细菌的繁殖在细菌的繁殖过程中逐渐减少,细菌的繁殖和细菌的繁殖在细菌的繁殖过程中逐渐减少。没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排,没有时间安排。研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:研究结果表明:
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Experimentally reduced feather microbial loads improve reproductive performance in captive Zebra Finches
ABSTRACT We performed a laboratory experiment on caged, domesticated Australian Zebra Finches (Taeniopygia guttata castanotis) to assess the effects of antimicrobial treatment applied to birds' plumage on the feather microbial loads of breeding pairs and their associated reproductive performance. Treatments included an experimental group that experienced frequent misting with a broad-spectrum antimicrobial, as well as 2 control groups. Microbial loads (colony forming units [CFUs]) sampled from the belly feathers of breeders were higher posthatching than prehatching, and experimental pairs had lower loads (one-half to one-third the CFU counts) than controls at all sampled breeding-cycle stages. Clutch size and hatching success did not differ among treatments, but experimental pairs fledged nearly 50% more offspring (mean = 3.5 per clutch) than controls (mean = 2.3 per clutch) due to experiencing much lower nestling mortality. Offspring development rate, as assessed by one metric, varied among treatments: beak color score sampled midway in the development of adult phenotype revealed that offspring of experimental pairs had more rapid development. Findings imply that experimentally reduced density of feather microbial loads on breeders decreased reproductive costs in the posthatch phase, resulting in increased offspring survival and condition. At the time offspring fledged, uropygial gland volume tended to be greater among breeders that had experienced antimicrobial application throughout the breeding cycle. These results are consistent with a growing literature showing that the feather microbiome contributes significantly to the evolution of avian life histories and behavior and indicate that Zebra Finches are a useful laboratory model for investigating in vivo effects of the feather microbiome on avian hosts. LAY SUMMARY Feathers are necessary for bird survival, flight, and reproduction but provide large surface areas for the growth of microbes (bacteria plus yeast), whose aggregate effects on birds' health and reproduction are largely unknown. To measure reproductive effects, we used an antimicrobial treatment to reduce feather microbial density on one group of breeding pairs of Australian Zebra Finch (Taeniopygia guttata castanotis) and compared their reproduction to that of untreated control pairs of the same species. Birds with reduced feather microbial density raised more offspring per brood than controls, and their young showed more rapid development of beak color. Results imply that treated birds experienced reduced physiological costs that result from high microbial densities. This study indicates that feather microbes increase reproductive costs to birds and suggests that such costs have been influential in the evolution of avian reproductive schedules and behavior. RESUMO Realizamos um experimento laboratorial em diamantes-mandarim engaiolados e domesticados para avaliar os efeitos do tratamento antimicrobiano aplicado à plumagem das aves nas cargas microbianas de pares reprodutores e seu desempenho reprodutivo associado. Os tratamentos incluíam um grupo experimental que foi submetido a nebulização frequente utilizando um antimicrobiano de amplo espectro, assim como dois grupos controle. Cargas microbianas (unidades formadoras de colônia, ou “UFCs”) obtidas das penas da região peitoral dos reprodutores foram maiores no período pós-incubação do que no pré-incubação, e os pares experimentais tiveram menores cargas (metade a um terço da contagem das UFCs) que os controles em todos os estágios amostrados do ciclo reprodutivo. O tamanho da ninhada e sucesso de eclosão não diferiram entre os tratamentos, mas os pares experimentais emplumaram próximo a 50% a mais da prole (média = 3,5/ninhada) que os controles (média = 2,3/ninhada) devido a apresentarem mortalidade muito menor dos filhotes. A taxa de desenvolvimento da prole, conforme avaliada por uma métrica, variou entre os tratamentos: dados colorimétricos do bico amostrados em um ponto intermediário do desenvolvimento do fenótipo adulto revelaram que a prole dos pares experimentais apresentou desenvolvimento mais rápido. As descobertas sugerem que a densidade de carga microbiana reduzida experimentalmente na plumagem dos reprodutores diminuiu os custos reprodutivos na fase pós-incubação, resultando em aumento da sobrevivência e condição da prole. No momento de emplumação da prole, o volume da glândula uropigial tendeu a ser maior entre os reprodutores que foram submetidos a aplicação antimicrobiana durante o ciclo reprodutivo. Estes resultados estão coerentes com a crescente literatura que mostra que o microbioma da plumagem contribui significativamente para a evolução das histórias de vida e comportamento das aves e indicam que diamantes-mandarim são modelos laboratoriais úteis para investigação in vivo dos efeitos do microbioma das penas em aves hospedeiras.
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