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Avanços rápidos nas tecnologias de sequenciamento de próxima geração (NGS) estão oferecendo oportunidades empolgantes para investigar os fundamentos moleculares de uma ampla gama de adaptações ecológicas geneticamente complexas em uma ampla diversidade de organismos não modelo1–3. Essa abordagem é extremamente poderosa porque estabelece uma base para estudos genômicos populacionais e funcionais de organismos com uma ecologia ou história evolutiva especialmente interessante e/ou bem descrita, bem como organismos de preocupação prática, como pragas agrícolas e vetores de doenças. Assim, as tecnologias NGS estão levando a rápidos avanços nos campos da ecologia e têm o potencial de resolver problemas como a compreensão das bases mecanicistas das respostas biológicas às rápidas mudanças climáticas contemporâneas4, a disseminação de espécies invasoras5 e as interações patógeno-hospedeiro6,7.
O extraordinário potencial das tecnologias NGS para abordar questões básicas e aplicadas em ecologia e biologia evolutiva deve-se em parte ao fato de que essas abordagens podem ser aplicadas a qualquer organismo a um custo moderado que é viável para a maioria dos laboratórios de pesquisa. Além disso, essas abordagens fornecem informações de todo o genoma sem a necessidade de recursos genéticos a priori, como um chip de microarray ou sequência completa do genoma. No entanto, maximizar a produtividade dos experimentos NGS requer uma consideração cuidadosa do projeto experimental, incluindo questões como o tempo de desenvolvimento e a especificidade do tecido da amostragem de RNA. Além disso, as habilidades técnicas necessárias para analisar as enormes quantidades de dados produzidos por esses experimentos, muitas vezes até várias centenas de milhões de leituras de sequências de DNA, têm sido um desafio particular e limitaram a implementação generalizada de abordagens NGS.
Estudos recentes de RNA-Seq sobre as bases transcricionais da diapausa no mosquito invasivo e medicamente importante Aedes albopictus fornecem um exemplo útil de alguns dos protocolos experimentais que podem ser empregados para aplicar com sucesso a tecnologia NGS ao estudo da base molecular de uma adaptação ecológica complexa em um organismo não modelo8–10. A. albopictus é uma espécie altamente invasora nativa da Ásia, mas recentemente invadiu a América do Norte, América do Sul, Europa e África11,12. Como muitos insetos temperados, as populações temperadas de A. albopictus sobrevivem durante o inverno entrando em um tipo de dormência conhecida como diapausa fotoperiódica. Em A. albopictus, a exposição de fêmeas pupais e adultas a dias curtos (outonais) leva à produção de ovos diapausa nos quais o desenvolvimento embriológico é concluído, mas a larva farata dentro do córion do ovo entra em uma parada de desenvolvimento que torna o ovo refratário ao estímulo de eclosão15-17. Os ovos diapausados são mais resistentes à dessecação5,18 e contêm mais lipídios totais19 do que os ovos não diapausados. A diapausa fotoperiódica em A. albopictus é, portanto, uma plasticidade fenotípica adaptativa e controlada maternalmente, essencial para sobreviver às duras condições do inverno em ambientes temperados. Apesar do significado ecológico bem compreendido da diapausa fotoperiódica em uma ampla gama de insetos20,21, a base molecular dessa adaptação crucial não é bem caracterizada em nenhum inseto22. Em organismos como A. albopictus que sofrem uma diapausa embrionária no estágio larval farato, continua sendo um desafio particularmente convincente entender como o sinal fotoperiódico recebido pela mãe é passado para a prole e persiste ao longo do desenvolvimento embrionário para causar parada no estágio larval farato.
Este protocolo descreve a criação de mosquitos, o desenho experimental e as análises de bioinformática para experimentos NGS (sequenciamento do transcriptoma) realizados para elucidar os componentes transcricionais da diapausa fotoperiódica em A. albopictus. Este protocolo pode ser usado para estudos adicionais de diapausa em A. albopictus, pode ser adaptado para investigar a diapausa em outras espécies intimamente relacionadas, como outros mosquitos aedine que sofrem diapausa de ovo23, e também é mais geralmente relevante para empregar abordagens NGS para estudar as bases transcricionais de qualquer adaptação complexa em qualquer inseto.