"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8566
ETF8566 "Bakterite roll lindude sulestikus: uued võimalused seoses molekulaar- ja mikrobioloogiliste meetodite arenguga (1.01.2011−31.12.2014)", Raivo Mänd, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF8566
Bakterite roll lindude sulestikus: uued võimalused seoses molekulaar- ja mikrobioloogiliste meetodite arenguga
The role of feather bacteria in wild birds: a new frontier opened by molecular and microbiological techniques
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB280 Loomaökoloogia1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201112 000,00 EUR
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
01.01.2013−31.12.201312 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.201412 000,00 EUR
48 000,00 EUR

Bakteritega nakatumuse ja bakterikoosluste liigilise struktuuri uurimine looduslikel loomaliikidel on kaua olnud takistatud metoodilise keerukuse tõttu. Seoses molekulaar- ja mikrobioloogiliste meetodite kiire arenguga on selles vallas hiljuti avanenud uued perspektiivid. Arvestades mikroobide suurt tähtsust oma peremeesliikidele sümbiontide või parasiitidena, aitab bakterite ja nende peremeeste suhete uurimine oluliselt kaasa viimaste populatsioonidesisese ja -vahelise käitumusliku ja reproduktiivse varieeruvuse mõistmisele. Tänaseks on kogunenud tõendeid, et näiteks lindude sulestikus elunevail baktereil võib olla oluline mõju lindude elukäiguomaduste evolutsioonile. Mitmed bakteriliigid on võimelised lagundama keratiinkudet ja kahjustada sellega sulgi, mistõttu linnud peavad panustama palju energiat sulestiku hooldamisse. Teisest küljest toodavad paljud bakterid antimikroobseid aineid ja võivad seega mängida rolli teiste bakterite tõrjumises pesadest, kaitstes sellega mune patogeensete bakteritega nakatumise eest. Paraku on aga teadmised lindude sulestiku bakterikoosluste arvukust ja liigilist koostist mõjutavatest teguritest, samuti aga sulebakterite mõjust lindude fitnessile erakordselt puudulikud. Taotletava projekti käigus kavatsetakse uurida kahe metsavärvulise sulestikus elunevate bakterikoosluste loodusliku varieeruvuse ulatust ja mustrit ning selle võimalikku seost vanemlinnu konditsiooni, toitumiskäitumise ja/või sigimisnäitajatega. Uuritakse sulebakterite koosluste mitmesuguste parameetrite sõltuvust linnuliigist, sugupoolest, elupaigatüübist, sesoonist, sule värvusest ja asukohast linnu kehal. Peale korrelatiivse uuringu rakendatakse ka eksperimentaalset lähenemist (vanemliku pingutuse manipulatsiooni, pesamaterjali ja munakoorte steriliseerimist, nakatamist bakterikultuuridega, sulgede töötlemist päranipunäärme nõrega ja sule lagunemiskiiruse laboruuringut jne), et selgitada välja võimalikke kausaalseid seoseid sulebakterite ja lindude sigimistulemuste vahel. Bakterite loenduseks ja liigiliseks identifitseerimiseks kasutatakse uusimaid molekulaar- ja mikrobioloogilisi meetodeid.
Detailed research on bacterial load and diversity in wild animals and on the influence of bacteria on their hosts has long been hindered because of the complex methodologies required for such study. Recently, new opportunities have emerged thanks to the rapid development of molecular and microbiological techniques. Considering the high impact of microbes on host populations as symbionts or parasites, the investigation of interactions between bacteria and their hosts would enable us to better understand behavioural and reproductive variation within and between populations. To date, available evidence suggests that plumage bacteria may play an important role in shaping the life histories of wild birds. Several bacteria are capable of degrading feather keratine and causing damage to plumage, so birds have to put considerable effort into self-preening. On the other hand, many feather bacteria are known to produce antimicrobial substances and therefore could play a role in preventing the establishment of wider bacterial communities within the nest and thus protecting eggs from infections with pathogenic bacteria. However, knowledge about the factors determining the load and species composition of bacteria on bird plumage, and about the fitness consequences of feather bacteria on their hosts, is still extremely scarce. In this study, the extent and pattern of natural variation in bacterial assemblages inhabiting the plumage of adult birds, and relationships with adult condition, provisioning behaviour and/or reproductive parameters, will be explored in two forest passerines. The relationships between various bacterial parameters and the bird species, sex, habitat type, season, feather color and body part will be explored. Besides this correlational study, an experimental approach (including manipulation of parental effort, sterilization of nest material and eggs, infection with bacterial culture, treatment of feathers with uropygial oil and investigation of feather degradation rate) will be applied, to reveal the possible causal relationships between bacteria and variations in the reproductive parameters of birds. The latest molecular and microbiological techniques will be used to identify and count different bacteria species in samples.
Uuriti vabaltelavate lindude sulestikus elunevate bakterite arvukuse ja liigirikkuse varieeruvust ja selle seoseid mitmesuguste ökoloogiliste teguritega ning isendite omadustega. Uuring sai võimalikuks tänu uudsete mikrobioloogiliste ja molekulaarsete tehnoloogiate (läbivoolu-tsütomeetria, RISA, pürosekveneerimine) kasutuselevõtule. Mudelliikideks olid kaks suluspesitsejat värvulist. Kasutati nii korrelatiivset kui ka eksperimentaalset lähenemist. Sulestikus elavate bakterite arvukuse ja sulgilagundavate bakterite liigirikkuse osas leiti mitmeid tähelepanuväärseid korrelatsioone linnu kehamassiga, viljakusega ja sigimisedukusega, mis viitab sulebakterite võimalikule tähtsusele elukäiguomaduste evolutsioonis. Seda kinnitab eksperiment, mis tõestas, et vanemliku pingutuse suurenedes suureneb ka bakterite arvukus ja liigirohkus sulgedes, mis ilmselt tuleneb lõivsuhtest vanemhoole ja enesekorrashoiu vahel. Leiti, et ühes ja samas elupaigas elavate ja sarnase sigimisökoloogiaga linnuliikide bakterikooslused on erinevad.Samuti leiti, et eri tüüpi elupaikades pesitsevail sama liigi isendeil on erinev sulestikubakterite arvukus ja liigirikkus, ning et sulestikubakterite arvukus tõuseb kiiresti pesaehituse ajal ja langeb seejärel pesitsusperioodi jooksul. Emaslindudel on pesitsusajal rohkem sulebaktereid kui isaslindudel. Vihmasuse suurenemine tõi kaasa sulebakterite arvukuse languse pesitsusajal. Linnu eri kehapiirkondade sulebakterite kooslused on erinevad. Kõik need tulemused viitavad sellele, et sulebakterite kooslused sõltuvad nii linnu elupaigast kui ka tema eluviisidest. Leiti, et sulestiku silmatorkav värvus võib peegeldada sulgedel elunevate bakterikoosluste arvukust ja iseloomu. Eksperimentaalselt näidati, et uropügiaalnäärme nõre mõjub pärssivalt bakterite arvukusele ja liigirikkusele. Kokku avaldati 5 artiklit ja esineti konverentsidel, osa artikleid on viimistlemisel või ettevalmistamisel.Kaitsti üks doktoritöö (teine on käsil) ja üks magistritöö (teine on valmimas).