Abstract Although the mechanisms driving genome size evolution have not yet been fully deciphered, one potentially important factor is the dynamic of accumulation in mobile selfish genetic elements named transposable elements (TEs). Because the majority of these sequences are neutral or slightly deleterious, a negative correlation between genome size and selection efficacy is expected. Nevertheless, previous studies relying on empirical data from closely related species have yielded inconsistent conclusions, leaving this matter contentious. Here, we reconstructed a phylogeny based on whole genome data (2,242 genes) for 82 lineages representing 77 Drosophilid species. We studied correlations between genome size, TE content and measures of selection efficacy. We highlighted a strong phylogenetic inertia on genome size, and confirmed that TEs are the major components of the genome size. Using an integrative approach controlling for shared history, we found genome-wide ratios of non-synonymous over synonymous divergence ( dN/dS ) to be strongly positively correlated to genome size and TE content, especially in GC poor genes. This work provides evidence for TE proliferation in the genome of flies when purifying selection is reduced and the genetic drift is increased. In the end, this study emphasizes the critical importance of controlling for GC heterogeneity when testing for the controversial correlation between evolutionary rates and genome size.

Abstract Transposable Elements (TEs) are ubiquitous and mobile repeated sequences. They are major determinants of host fitness. Here, we portrayed the TE content of the spotted wing fly Drosophila suzukii . Using a recently improved genome assembly, we reconstructed TE sequences de novo , and found that TEs occupy 47% of the genome and are mostly located in gene poor regions. The majority of TE insertions segregate at low frequencies, indicating a recent and probably ongoing TE activity. To explore TE dynamics in the context of biological invasions, we studied variation of TE abundance in genomic data from 16 invasive and six native populations (of D. suzukii ). We found a large increase of the TE load in invasive populations correlated with a reduced Watterson estimate of genetic diversity a proxy of effective population size. We did not find any correlation between TE contents and bio-climatic variables, indicating a minor effect of environmentally induced TE activity. A genome-wide association study revealed that ca . 5,000 genomic regions are associated with TE abundance. We did not find, however, any evidence in such regions of an enrichment for genes known to interact with TE activity (e.g. transcription factor encoding genes or genes of the piRNA pathway). Finally, the study of TE insertion frequencies revealed 15 putatively adaptive TE insertions, six of them being likely associated with the recent invasion history of the species.

In eukaryotes with separate sexes, sex determination often involves heteromorphic sex chromosomes which have diverged as a consequence of recombination suppression. In species with very old heteromorphic sex chromosomes, mechanisms such as dosage compensation and meiotic sex chromosome inactivation adjust for the fact that sex chromosomes occur as a single copy in the heterogametic sex. However, how such mechanisms evolve remains largely unknown because species with young sex chromosomes characterised by recent recombination suppression remain understudied. We discovered such young neo-sex chromosomes in the ant cricket Myrmecophilus myrmecophilus, which displays a neo-XY system. We generated a chromosomal-level assembly of the female genome and compared it to male genomic data and identified four evolutionary strata on the X, with varying degrees of Y chromosome degeneration. Phylogenetic studies and genomic comparisons with closely related species revealed two cases of taxonomic synonymies and that the Myrmecophilus neo-sex chromosomes likely evolved approximately 7 million years ago from an X-autosome fusion. The X strata subsequently emerged as a consequence of two localised events of recombination suppression. Ant crickets thus represent a promising new model for studying the early stages of sex chromosome degeneration and the establishment of processes such as dosage compensation or meiotic sex chromosome inactivation.

ABSTRACT Centromeres are specialized genomic regions that are critical for chromosome segregation in eukaryotes. However, how the diversity of centromeres evolved, ranging from localized centromeres in monocentric species to complex chromosome-wide distributed centromere regions in holocentric species, remains elusive. Our cellular and genomic analyses in Timema stick insects reveal that within cell variation of the major centromere protein CenH3 recapitulates the variation typically observed across species. While CenH3-containing nucleosomes are distributed in a monocentric fashion on autosomes and bind tandem repeat sequences specific to individual or small groups of chromosomes, they exhibit a holocentric-like distribution on the sex chromosome and bind to more complex intergenic regions. Despite this contrasting distribution, all chromosomes, including the sex chromosome, attach to spindle microtubules at a single location, marking the first instance of a functionally monocentric species with holocentric-like attributes. Together, our findings highlight the potential for gradual transitions towards holocentricity or CenH3-independent centromere determination, and help to understand the rapid centromere sequence divergence between species.

Abstract Background Adaptation to rapid environmental changes must occur within a short time scale. In this context, studies of invasive species may provide insights into the underlying mechanisms of rapid adaptation as these species have repeatedly encountered and successfully adapted to novel environmental conditions. Here we investigated how invasive and non-invasive populations of D. suzukii deal with an oxidative stress at both the phenotypic and molecular level. We also investigated the impact of transposable element insertions on the differential gene expression between genotypes in response to oxidative stress. Results Invasive populations lived longer in the untreated condition than non-invasive Japanese populations. As expected, lifespan was greatly reduced following exposure to paraquat, but this reduction varied among genotypes (a genotype by environment interaction, GEI) with invasive genotypes appearing more affected by exposure than non-invasive genotypes. We also performed transcriptomic sequencing of selected genotypes upon and without paraquat and detected a large number of genes differentially expressed, distinguishing the genotypes in the untreated environment. While a small core set of genes were differentially expressed by all genotypes following paraquat exposure, much of the response of each population was unique. Interestingly, we identified a set of genes presenting genotype by environment interaction (GEI). Many of these differences may reflect signatures of history of past adaptation. Transposable elements (TEs) were not activated after oxidative stress and differentially expressed (DE) genes were significantly depleted of TEs. Conclusion In the decade since the invasion from the south of Asia, invasive populations of D. suzukii have diverged from populations in the native area regarding their genetic response to oxidative stress. This suggests that such transcriptomic changes could be involved in the rapid adaptation to local environments.