Persisting roadblocks in arthropod monitoring using non-destructive metabarcoding (...)

Cet article intitulé « Persisting roadblocks in arthropod monitoring using non-destructive metabarcoding from collection media of passive traps », (soit, en français incluant quelques anglicismes, « Obstacles persistants au monitoring des arthropodes via un métabarcodage non destructif à partir des liquides de collecte de pièges d’interception ») et publié dans la revue PeerJ. Ce papier valorise des données acquises dans le projet Climtree (ANR-15-MASC-002-01), auquel ont contribué plusieurs dynaforiens.

L’idée était d’évaluer la possibilité de traiter des échantillons d’arthropodes capturés avec des pièges d’interception via le métabarcodage non destructif de l'ADN extrait du liquide de collecte, plutôt que de métabarcoder la soupe issues du broyage des échantillons. Si cette méthode alternative se révèle pertinente, cela permettrait de conserver intacts les arthropodes capturés et laisser ainsi la possibilité de valider a posteriori les occurrences des espèces et de déterminer leurs abondances relatives. 2 combinaisons liquide/types de pièges ont été testés : (i) un mélange eau/ monopropylène glycol dans des Polytraps (piège spécialiste des Coléoptères), et (ii) un mélange éthanol/ monopropylène glycol dans des tentes Malaises (piège spécialiste des Diptères, Hyménoptères, Lépidoptères).

Principaux résultats :

Le métabarcodage à partir du mélange eau/ monopropylene glycol fut un échec. Par contre, le traitement du mélange éthanol/ monopropylene glycol est prometteur.

En conclusion :

Le métabarcodage de l'ADN à partir du liquide de collecte nécessite encore des développements méthodologiques et ne peut pas remplacer le métabarcodage de soupe pour le monitoring des arthropodes. Il peut néanmoins être utilisé comme voie complémentaire pour améliorer la détection des arthropodes à corps mou comme les araignées et les diptères.

Sire L, Schmidt Yáñez P, Bézier A, Courtial B, Mbedi S, Sparmann S, Larrieu L, Rougerie R, Bouget C, Monaghan MT, Herniou EA, Lopez-Vaamonde C. 2023. Persisting roadblocks in arthropod monitoring using non-destructive metabarcoding from collection media of passive traps. PeerJ 11:e16022 http://doi.org/10.7717/peerj.16022

Abstract:

Background. Broad-scale monitoring of arthropods is often carried out with passive traps (e.g., Malaise traps) that can collect thousands of specimens per sample. The identification of individual specimens requires time and taxonomic expertise, limiting the geographical and temporal scale of research and monitoring studies. DNA metabarcoding of bulk-sample homogenates has been found to be faster, efficient and reliable, but the destruction of samples prevents a posteriori validation of species occurrences and relative abundances. Non-destructive metabarcoding of DNA extracted from collection medium has been applied in a limited number of studies, but further tests of efficiency are required with different trap types and collection media to assess the consistency of the method.

Methods. We quantified the detection rate of arthropod species when applying nondestructive DNA metabarcoding with a short (127-bp) fragment of mitochondrial COI on two combinations of passive traps and collection media: (1) water with monopropylene glycol (H 2 O-MPG) used in window-flight traps (WFT, 53 in total); (2) ethanol with monopropylene glycol (EtOH-MPG) used in Malaise traps (MT, 27 in total). We then compared our results with those obtained for the same samples using morphological identification (for WFTs) or destructive metabarcoding of bulk homogenate (for MTs). This comparison was applied as part of a larger study of arthropod species richness in silver fir (Abies alba Mill., 1759) stands across a range of climate-induced tree dieback levels and forest management strategies.

Results. Of the 53 H 2 O-MPG samples from WFTs, 16 produced no metabarcoding results, while the remaining 37 samples yielded 77 arthropod MOTUs in total, of which none matched any of the 343 beetle species morphologically identified from the same traps. Metabarcoding of 26 EtOH–MPG samples from MTs detected more arthropod MOTUs (233) than destructive metabarcoding of homogenate (146 MOTUs, 8 orders), of which 71 were shared MOTUs, though MOTU richness per trap was similar between treatments. While we acknowledge the failure of metabarcoding from WFT-derived collection medium (H2O–MPG), the treatment of EtOH-based Malaise trapping medium remains promising. We conclude however that DNA metabarcoding from collection medium still requires further methodological developments and cannot replace homogenate metabarcoding as an approach for arthropod monitoring. It can be used nonetheless as a complementary treatment when enhancing the detection of soft-bodied arthropods like spiders and Diptera.