DNA based characterization of the diet from digested samples: a reliability study in ruminants

La caractérisation du régime alimentaire des ruminants au pâturage au sein de prairies diversifiées est un verrou méthodologique qui pourrait en partie être levé à l’aide de méthodes basées sur l’analyse de l’ADN présent dans des échantillons environnementaux (métabarcoding). Pour évaluer la fiabilité de cette technique, nous avons mené deux expérimentations au cours desquelles l’ADN issu d’échantillons de contenu du rumen et de fèces a été extrait. Un fragment court d’ADN chloroplastique a été amplifié en utilisant des amorces universelles (approche trnL) et les produits PCR ont été séquencés en utilisant un système HighSeq Illumina. La première expérimentation a consisté à comparer les résultats obtenus à partir d’extractions et de PCRs répétées sur des fèces de bovins alimentés avec un régime diversifié et a permis de valider la reproductibilité de la méthode. La deuxième expérimentation a été conçue pour évaluer les aspects semi-quantitatifs de cette approche. Cinq moutons ont été alimentés ad libitum selon un carré latin 5 × 5 avec cinq mélanges binaires de ray-grass anglais et de trèfle blanc en proportions variables (0:100, 25:75, 50:50, 75:25 et 100:0). Les analyses de contenu du rumen ont permis de quantifier de manière fiable les proportions ingérées de chaque espèce, tandis que l’information issue de l’analyse des fèces était beaucoup moins précise. Des solutions techniques et analytiques sont actuellement examinées pour améliorer la quantification à partir des échantillons fécaux

Characterizing the diet of ruminants at pasture in diversified grasslands is a difficult step that could be realized by using the DNA-based methods recently developed for assessing the composition of environmental samples (i.e. metabarcoding approach). In this study, we performed two experiments to assess the performance of this method. The diet was inferred from rumen and faecal samples after DNA extraction, subsequent amplification of a short fragment of chloroplast DNA with universal primers used for plant DNA identification (trnL approach), and sequencing of the PCR products using HighSeq Illumina system. The first experiment compared the results obtained from replicated extractions and PCRs performed on faecal samples from cattle with a diversified diet, and showed a high reproducibility of the method. The second experiment was designed to assess the semi-quantitative aspects of this approach. Five diets were allocated to five sheep fed ad libitum according to a 5 × 5 Latin square design. The diets were mixtures of green fodder differing by their white clover:ryegrass ratios (i.e., 0:100, 25:75, 50:50, 75:25 and 100:0). The analysis of rumen contents allowed a reliable estimation of the proportion of each species ingested, while the information was much less accurate from faecal samples. Technical and analytical solutions are currently tested in order to improve the quantitative information obtained from faecal samples