ABSTRACT Transposable elements (TEs) produce structural variants and are considered an important source of genetic diversity. Notably, TE-gene fusion transcripts, i.e., chimeric transcripts, have been associated with adaptation in several species. However, the identification of these chimeras remains hindered due to the lack of detection tools at a transcriptome-wide scale, and to the reliance on a reference genome, even though different individuals/cells/strains have different TE insertions. Therefore, we developed ChimeraTE, a pipeline that uses paired-end RNA-seq reads to identify chimeric transcripts through two different modes. Mode 1 is the reference-guided approach that employs canonical genome alignment, and Mode 2 identifies chimeras derived from fixed or insertionally polymorphic TEs without any reference genome. We have validated both modes using RNA-seq data from four Drosophila melanogaster wild-type strains. We found ∼1.12% of all genes generating chimeric transcripts, most of them from TE-exonized sequences. Approximately ∼23% of all detected chimeras were absent from the reference genome, indicating that TEs belonging to chimeric transcripts may be recent, polymorphic insertions. ChimeraTE is the first pipeline able to automatically uncover chimeric transcripts without a reference genome, consisting of two running Modes that can be used as a tool to investigate the contribution of TEs to transcriptome plasticity.

ABSTRACT Background The host shift in insects has been considered a key process with potential to collaborate with ecological speciation. Both genomics and transcriptomics variation has been attributed to such process, in which gene families with functions for host location, acceptance and usage have been proposed to evolve. In this context, cactophilic Drosophila species are an excellent model to study host shift effects, since they use a wide-range of cacti as hosts, and many species have cacti-hosts preference. Despite the potential adaptive role of TEs by generating genetic variability between species and populations, the extent of TEs’ contribution to host shift remains unexplored. Results Here, we performed genomics and transcriptomics analyses in seven genomes of cactophilic species/subspecies to investigate how TEs interact with genes likely to be associated with host shift. Our results revealed transposition bursts between species, and an enrichment of TEs at promoter regions of host shift-related genes. Pairwise differential expression analysis between species with different preferential hosts in larvae and head tissues demonstrated divergence on gene expression associated with host location in head, whereas for the larvae we found higher differential expression of genes related to usage/detoxification. Although TEs’ presence does not affect overall gene expression, we observed 2.1% of genes generating gene-TE chimeric transcripts, including those with function affecting host preference. In addition, Helitrons were often observed interacting with genes as a cis -regulatory element. Conclusions Our combined genomics and transcriptomics approaches provide new insights regarding the evolutionary role of TEs on the context of ecological speciation.

Abstract Transposable elements (TEs) are parasite DNA sequences that are controlled by RNA interference pathways in many organisms. In insects, antiviral immunity is also achieved by the action of small RNAs. In the present study, we analyzed the impacts of an infection with Drosophila C Virus (DCV) and found that TEs are involved in a dual response: on the one hand TE control is released upon DCV infection, and on the other hand TE transcripts help the host reduce viral replication. This discovery highlights the intricate interactions in the arms race between host, genomic parasites, and viral pathogens. Significance statement Transposable elements (TEs) are widespread components of all genomes. They were long considered as mere DNA parasites but are now acknowledged as major sources of genetic diversity and phenotypic innovations. Using Drosophila C virus, here we show that TEs are at the center of defense and counter-attack between host and virus. On the one hand, TE control is released upon viral infection, and on the other hand, TE transcripts help the host reduce viral replication. To our knowledge, this is the first time such a complex host-pathogen interaction involving TEs is shown.