DOI: 10.1051/rnd:2001122

Reprod. Nutr. Dev. 41 (2001) 187-194

Fibrolytic activities and cellulolytic bacterial community structure in the solid and liquid phases of rumen contents

Brigitte Michalet-Doreau^a, Isabelle Fernandez^a, Céline Peyron^{a, b}, Liliane Millet^b and Gérard Fonty<sup>b

a</sup>  Unité de Recherche sur les Herbivores, INRA, Centre de Recherche de Clermont-Ferrand-Theix, 63122 Saint-Genès-Champanelle, France
^b  Unité de Microbiologie, INRA, Centre de Recherche de Clermont-Ferrand-Theix, 63122 Saint-Genès-Champanelle, France

(Received 27 July 2000; accepted 22 February 2001)

Abstract
Four sheep were fed an alfalfa hay diet. Rumen content samples were collected three hours after feeding in order to total microorganism population (TP), solid attached population (SAP) and solid attached firmly population (SAFP). Fibrolytic specific activities (xylanase, CMCase and -glycosidases) were estimated by the amount of reducing sugars or p-nitrophenol released from the appropriate substrate. The distribution of the three main cellulolytic bacterial species (Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococcus flavefaciens) was quantified by dot-blot hybridisation using specific 16S-rRNA-targeting probes. Specific activities of polysaccharidase enzymes were higher in SAP than in TP, and in SAFP than in SAP. The sum of RNA of the three cellulolytic bacterial species represented on average 9% of the total bacterial RNA, and increased after filtration. In all samples, the relative population size of F. succinogenes was higher than that of R. albus and of R. flavefaciens. These results demonstrate that the most active enzymes are secreted by the particle-associated microorganisms. The differences in composition of the microflora between the solid and liquid phase suggest that bacteria are not equally distributed throughout the rumen content: the cellulolytic species are present in a higher proportion in the solid phase of rumen contents.

Résumé
Répartition de l'activité fibrolytique microbienne et des bactéries cellulolytiques entre phases solides et liquides du contenu ruminal. Quatre moutons, munis d'une canule du rumen, ont reçu un régime à base de foin. Des échantillons de contenus ruminaux étaient prélevés 3 h après la distribution du repas afin d'isoler la population totale de micro-organismes (TP), la population de micro-organismes associés à la phase solide du contenu (SAP) et celle fermement associée à cette phase solide (SAFP). Les activités fibrolytiques spécifiques (xylanase, CMCase et -glycosidases) étaient estimées à partir de la quantité de sucres réducteurs ou de p-nitrophenol libéré. La distribution des 3 principales espèces bactériennes cellulolytiques (Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococcus flavefaciens) était déterminée par hybridation sur membrane en utilisant des sondes spécifiques de la région ciblant l'ARNr-16S. Les activités spécifiques des enzymes polysaccharidasiques étaient plus élevées dans TP que dans SAP, et dans SAFP que dans SAP. La somme des 3 espèces bactériennes cellulolytiques représentaient en moyenne 9 % de l'ARN bactérien total, et augmentaient après filtration. Dans tous les échantillons, F. succinogenes était mieux représenté que R. albus et que R. flavefaciens. Ces résultats montrent que les enzymes les plus actives sont sécrétées par les micro-organismes associés à la phase particulaire du contenu ruminal. Les différences de composition de la microflore ruminale entre phase solide et phase liquide suggèrent que les espèces cellulolytiques sont également en proportion plus importante dans la phase solide.

Key words: rumen content / fibrolytic activity / cellulolytic bacteria / oligonucleotide probe

Mots clés : contenu du rumen / activité fibrolytique / bactérie cellulolytique / sonde oligonucléotide

Correspondence and reprints: Brigitte Michalet-Doreau
    e-mail: bdoreau@clermont.inra.fr

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