Experimental study of the structural function and antioxidant role of eggshell pigments in wild birds  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
100304
Type PD
Principal investigator Hargitai, Rita
Title in Hungarian A tojáshéjpigmentek szerkezeti funkciójának és antioxidáns szerepüknek kísérletes vizsgálata vadon élő madaraknál
Title in English Experimental study of the structural function and antioxidant role of eggshell pigments in wild birds
Keywords in Hungarian antioxidánsok, énekesmadarak, oxidatív stressz, tojáshéj pigmentek, tojásminőség, tojásszín
Keywords in English antioxidants, egg colouration, egg quality, eggshell pigments, oxidative stress, passerines
Discipline
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Ecology and evolution
Department or equivalent Department of Systematic Zoology and Ecology (Eötvös Loránd University)
Starting date 2012-01-01
Closing date 2017-08-31
Funding (in million HUF) 22.293
FTE (full time equivalent) 3.20
state closed project
Summary in Hungarian
A madarak tojáshéjszínében jelentkező változatosságot hagyományosan a fészekrablók és a költésparaziták által kiváltott szelekció eredményének tartják, habár egyéb funkciók is felmerültek. E változatosság forrásának megértése kulcsfontosságú a tojáshéjmintázat funkciójának megértéséhez. A javasolt kutatás által bővülhet tudásunk arról, hogy mely tényezők befolyásolják a tojáshéj pigmentációt vadon élő madaraknál. A tojó madarak számára elérhető kálcium, antioxidáns és pigment elérhetőség kísérletes manipulálásával betekintést nyerhetünk a biliverdin- és protoporfirin-alapú héjpigmentáció ökológiai és élettani kényszereibe.
A vizsgálat fényt fog deríteni arra, hogy vajon a pigmentek tojáshéjba juttatása összefügg-e a környezeti tényezőkkel, például a kálcium elérhetőségével, a tojó kondíciójával és a vérplazma oxidatív státuszával, és vajon a héj pigmentációja és a tojás minősége között van-e kapcsolat. Ezenkívül, ez az első olyan vizsgálat, mely arra a kérdésre keresi a választ, vajon a keringésben lévő biliverdin és protoporfirin szint befolyásolja-e a tojás pigmentációját vadon élő madaraknál. Továbbá, tudomásom szerint ez lenne az első kutatás, melyben a tojáshéjpigmentek in vivo antioxidáns szerepét vizsgálják madaraknál. Ezeknek a vizsgálatoknak egy lehetséges előnye lehet, hogy ha találunk kapcsolatot a héj színe, a tojás minősége és a szülői kondíció között, az lehetővé teszi, hogy nem destruktív módon felmérhessük a tojások és a szülők minőségét, melynek a konzervációbiológia számára is jelentősége lehet.
Summary
Variation in avian egg colouration has traditionally been interpreted as a response to selection pressures imposed by nest predators and brood parasites, although other functions have also been proposed. Understanding the source of this variation is central to understanding the functions of eggshell patterning. The proposed project will advance our knowledge on the factors affecting eggshell colour of wild birds. Insight into the ecologial and physiological constraints of biliverdin- and protoporphyrin-based eggshell pigmentation would be gained through experimental manipulation of calcium, dietary antioxidant and pigment availability to laying females.
This work would enlighten if deposition of pigments to the eggshell is related to environmental factors, such as calcium availability, the condition and plasma oxidative status of the female, and if there is a connection between shell pigmentation and egg quality. In addition, it would be the first study that address the question whether circulating biliverdin and protoporphyrin levels affect shell pigmentation of wild birds. Furthermore, to my knowledge, it would be the first study to analyse the in vivo antioxidant role of eggshell pigments in birds. The possible benefit of these studies could be that if we found a connection between eggshell colour, egg quality and parental condition, this could be a non-destructive method to estimate quality of the egg and adult birds, which could have implications in conservation biology.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Kutatásunk során arra kerestük a választ, mely tényezők befolyásolhatják a tojáshéj kékeszöld (biliverdin) és barnásvörös (protoporfirin) pigmentációját énekesmadaraknál. Kimutattuk, hogy azok a tojások, melyek a tompa végen csoportosuló pettyeket viseltek vékonyabb héjúak voltak. A sötétebben és fokozottabban pettyezett tojások a gyengébb egészségi állapotú és kondíciójú tojót, a kedvezőtlenebb környezeti viszonyokat (alacsonyabb táplálékelérhetőség, hidegebb idő, nagyobb költési egyedsűrűség) és a kisebb antioxidáns koncentrációjú sárgáját jelezték. A széncinege (Parus major) tojáshéj pigmentációja nem tért el az erdei és a városi élőhely között, és a petty intenzitás nem mutattak összefüggést a tojáshéj fém koncentrációjával. Kanárinál (Serinus canaria) a tojáshéj élénkebb kékeszöld színezete a tojó jobb antioxidáns elérhetőségét és jobb kondícióját jelezte, de csak abban az esetben, ha a táplálék elérhetősége nem volt limitált a költési időszakban. Eredményeink arra utalnak, hogy a tojáshéj biliverdin és protoporfirin pigmentje a kanárinál a héjmirigyben képződik, de a vérplazma protoporfirin szintje befolyásolhatja a pigment termelést, így összekapcsolva a tojó élettani állapotát a tojáshéj pigmentációjával. Megállapíthatjuk, hogy mind a barna, mind a kékeszöld tojáshéjszín indikátora lehet a tojó kondíciójának, a környezeti tényezőknek, és a tojás minőségének, illetve a csoportosuló pettyezettségnek feltehetően szerkezeti erősítő szerepe lehet a tojáshéjban.
Results in English
In our study, we aimed to identify the factors that influence eggshell blue-green (biliverdin) and red-brown (protoporphyrin) pigmentation in songbirds. We found that eggs that had an aggregated spotting distribution in the blunt end of the egg had thinner shells. Eggs that had darker and denser spotting were laid by females of poorer health state and condition, and under unfavourable environmental circumstances (poorer food availability, colder weather, higher breeding density), and these eggs had lower antioxidant concentration in the yolk. Eggshell pigmentation of great tits (Parus major) showed no difference between an urban and a woodland habitat, and spot intensity was not related to metal concentration of the eggshell. In the canary (Serinus canaria), more intense blue-green colouration reflected better antioxidant availability and better condition of the female, but only when food availability was not limited during the breeding period. Our results suggest that eggshell biliverdin and protoporphyrin are produced in the shell gland in the canary, but the plasma level of protoporphyrin may affect pigment production, thus connecting the physiological state of the female with eggshell pigmentation. We can conclude that both the brown and the blue-green eggshell colouration may reflect female condition, environmental factors, and egg quality, and the aggregated spotting probably has a structural role in the eggshell.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100304
Decision
Yes





 

List of publications

 
Hargitai R, Boross N, Nyiri Z, Eke Zs: Biliverdin- and protoporphyrin-based eggshell pigmentation in relation to antioxidant supplementation, female characteristics and egg traits in the canary (Serinus canari, Behavioral Ecology and Sociobiology 70:2093-2110., 2016
Hargitai R, Herényi M, Nagy G, Nyiri Z, Eke Zs, Török J: Effects of environmental conditions on the egg mass, yolk antioxidant level, eggshell thickness and eggshell spotting pattern of Great Tits (Parus major)., Journal of Ornithology 157:995-1006., 2016
Hargitai R, Nagy G, Herényi M, Nyiri Z, Laczi M, Hegyi G, Eke Zs, Török J: Darker eggshell spotting indicates lower yolk antioxidant level and poorer female quality in the Great Tit (Parus major)., Auk 133:131-146., 2016
Hargitai R, Nagy G, Nyiri Z, Bervoets L, Eke Zs, Eens M, Török J: Effects of breeding habitat (woodland versus urban) and metal pollution on the egg characteristics of great tits (Parus major)., Science of Total Environment 544:31-38., 2016
Hargitai R, Nyiri Z, Eke Zs, Török J: Effects of temperature and duration of storage on the stability of antioxidant compounds in egg yolk and plasma., Physiological and Biochemical Zoology 89:161-167., 2016
Hargitai R; Nagy G; Herényi M; Török J: Eggshell pigmentation pattern in relation to experimental calcium availability, egg parameters, and laying order in the Great Tit (Parus major), Ibis (közlésre elküldve), 2013
Hargitai R; Nagy G; Herényi M; Török J: Effects of experimental calcium availability, egg parameters and laying order on Great Tit Parus major eggshell pigmentation patterns., Ibis 155:561-570, 2013
Hargitai R; Nagy G; Herényi M; Costantini D; Nyíri Z; Eke Zs; Török J: Does eggshell pigmentation pattern signal female and egg quality in the Great Tit (Parus major)?, XXXIII International Ethological Conference (Anglia, Newcastle), poszter (P210, 196-197. oldal), 2013
Nyíri Z; Hargitai R; Eke Zs: Determination of biliverdin and protoporhyrin from avian eggshells by high performance liquid chromatography, IXth Balaton Symposium on High-Performance Separation Methods. (Magyarország, Siófok), poszter, 2013
Hargitai R, Boross N, Nyiri Z, Eke Zs: Biliverdin- and protoporphyrin-based eggshell pigmentation in relation to antioxidant supplementation, female characteristics and egg traits in the canary (Serinus canari, Behavioral Ecology and Sociobiology (online megjelent; DOI 10.1007/s00265-016-2214-z), 2016
Hargitai R, Herényi M, Nagy G, Nyiri Z, Eke Zs, Török J: Effects of environmental conditions on the egg mass, yolk antioxidant level, eggshell thickness and eggshell spotting pattern of Great Tits (Parus major)., Journal of Ornithology 157:995-1006., 2016
Hargitai R, Nagy G, Herényi M, Nyiri Z, Laczi M, Hegyi G, Eke Zs, Török J: Darker eggshell spotting indicates lower yolk antioxidant level and poorer female quality in the Great Tit (Parus major)., Auk 133:131-146., 2016
Hargitai R, Nagy G, Nyiri Z, Bervoets L, Eke Zs, Eens M, Török J: Effects of breeding habitat (woodland versus urban) and metal pollution on the egg characteristics of great tits (Parus major)., Science of Total Environment 544:31-38., 2016
Hargitai R, Nyiri Z, Eke Zs, Török J: Effects of temperature and duration of storage on the stability of antioxidant compounds in egg yolk and plasma., Physiological and Biochemical Zoology 89:161-167., 2016
Hámori S, Bodai Zs, Nyiri Z, Hargitai R, Eke Zs: Protoporfirin és biliverdin UPLC-MS/MS meghatározása vérplazmából., Elválasztástudományi Vándorgyűlés (Egerszalók), 2014
Hargitai R, Boross N, Hámori S, Neuberger E, Nyiri Z: Eggshell biliverdin and protoporphyrin pigments in a songbird: are they derived from erythrocytes, from blood plasma or from the shell gland?, Physiological and Biochemical Zoology DOI: 10.1086/694297, 2017
Hargitai R, Boross N, Nyiri Z, Eke Zs: Effects of food limitation on the intensity of blue-green and brown eggshell coloration: an experimental study with the canary, Journal of Avian Biology DOI: 10.1111/jav.01486, 2017




Back »