Abstract In molecular ecology the analysis of large microsatellite data sets is becoming increasingly popular. Here we introduce a new software tool, which is specifically designed to facilitate the analysis of large microsatellite data sets. All common microsatellite summary statistics and distances can be calculated. Furthermore, the microsatellite analyser ( msa ) software offers an improved method to deal with inbred samples (such as Drosophila isofemale lines). Executables are available for Windows and Macintosh computers.

The analysis of slippage synthesis of simple sequence DNA in vitro sheds some light on the question of how simple sequences arise in vivo. We show that it is possible to synthesize all types of repetitious di- and trinucleotide motifs starting from short primers and a polymerase in vitro. The rate of this synthesis depends on a sequence specific slippage rate, but is independent of the length of the fragments being synthesized. This indicates that only the ends of the DNA fragments are involved in determining this rate and that slippage is accordingly a short range effect. Slippage synthesis occurs also on a fixed template where only one strand is free to move, a situation which resembles chromosome replication in vivo. It seems therefore likely that slippage during replication is the cause of the observed length polymorphism of simple sequence stretches between individuals of a population.

Abstract Summary: Sequencing pooled DNA samples (Pool-Seq) is the most cost-effective approach for the genome-wide comparison of population samples. Here, we introduce PoPoolation2, the first software tool specifically designed for the comparison of populations with Pool-Seq data. PoPoolation2 implements a range of commonly used measures of differentiation (FST, Fisher's exact test and Cochran-Mantel-Haenszel test) that can be applied on different scales (windows, genes, exons, SNPs). The result may be visualized with the widely used Integrated Genomics Viewer. Availability and Implementation: PoPoolation2 is implemented in Perl and R. It is freely available on http://code.google.com/p/popoolation2/ Contact: christian.schloetterer@vetmeduni.ac.at Supplementary Information: Manual: http://code.google.com/p/popoolation2/wiki/Manual Test data and tutorial: http://code.google.com/p/popoolation2/wiki/Tutorial Validation: http://code.google.com/p/popoolation2/wiki/Validation

Recent statistical analyses suggest that sequencing of pooled samples provides a cost effective approach to determine genome-wide population genetic parameters. Here we introduce PoPoolation, a toolbox specifically designed for the population genetic analysis of sequence data from pooled individuals. PoPoolation calculates estimates of θ(Watterson), θ(π), and Tajima's D that account for the bias introduced by pooling and sequencing errors, as well as divergence between species. Results of genome-wide analyses can be graphically displayed in a sliding window plot. PoPoolation is written in Perl and R and it builds on commonly used data formats. Its source code can be downloaded from http://code.google.com/p/popoolation/. Furthermore, we evaluate the influence of mapping algorithms, sequencing errors, and read coverage on the accuracy of population genetic parameter estimates from pooled data.

Abstract Next generation sequencing (NGS) is about to revolutionize genetic analysis. Currently NGS techniques are mainly used to sequence individual genomes. Due to the high sequence coverage required, the costs for population-scale analyses are still too high to allow an extension to nonmodel organisms. Here, we show that NGS of pools of individuals is often more effective in SNP discovery and provides more accurate allele frequency estimates, even when taking sequencing errors into account. We modify the population genetic estimators Tajima's π and Watterson's θ to obtain unbiased estimates from NGS pooling data. Given the same sequencing effort, the resulting estimators often show a better performance than those obtained from individual sequencing. Although our analysis also shows that NGS of pools of individuals will not be preferable under all circumstances, it provides a cost-effective approach to estimate allele frequencies on a genome-wide scale.

Long-finned pilot whales swim in large, extremely cohesive social groups known as pods. Molecular typing revealed that pod members form a single extended family. Mature males neither disperse from nor mate within their natal pods, a situation unusual for mammals. Such behavior could be explained in terms of inclusive fitness benefits gained by adult males helping the large number of female relatives with which they swim.

With the delivery of millions of sequence reads in a single experiment, next-generation sequencing (NGS) is currently revolutionizing surveys of microorganism diversity. In particular, when applied to Eukaryotes, we are still lacking a rigorous comparison of morphological and NGS-based diversity estimates. In this report, we studied the diversity and the seasonal community turnover of alveolates (Ciliophora and Dinophyceae) in an oligotrophic freshwater lake by SSU amplicon sequencing with NGS as well as by classical morphological analysis. We complemented the morphological analysis by single-cell PCR followed by Sanger sequencing to provide an unambiguous link to the NGS data. We show that NGS and morphological analyses generally capture frequency shifts of abundant taxa over our seasonal samples. The observed incongruencies are probably largely due to rDNA copy number variation among taxa and heterogeneity in the efficiency of cell lysis. Overall, NGS-based amplicon sequencing was superior in detecting rare species. We propose that in the absence of other nuclear markers less susceptible to copy number variation, rDNA-based diversity studies need to be adjusted for confounding effects of copy number variation.

SciRoKo is a user-friendly software tool for the identification of microsatellites in genomic sequences. The combination of an extremely fast search algorithm with a built-in summary statistic tool makes SciRoKo an excellent tool for full genome analysis. Compared to other already existing tools, SciRoKo also allows the analysis of compound microsatellites.free for use: www.kofler.or.at/Bioinformatics.Supplementary data are available at Bioinformatics online.

Transposable elements (TEs) are mobile genetic elements that parasitize genomes by semi-autonomously increasing their own copy number within the host genome. While TEs are important for genome evolution, appropriate methods for performing unbiased genome-wide surveys of TE variation in natural populations have been lacking. Here, we describe a novel and cost-effective approach for estimating population frequencies of TE insertions using paired-end Illumina reads from a pooled population sample. Importantly, the method treats insertions present in and absent from the reference genome identically, allowing unbiased TE population frequency estimates. We apply this method to data from a natural Drosophila melanogaster population from Portugal. Consistent with previous reports, we show that low recombining genomic regions harbor more TE insertions and maintain insertions at higher frequencies than do high recombining regions. We conservatively estimate that there are almost twice as many "novel" TE insertion sites as sites known from the reference sequence in our population sample (6,824 novel versus 3,639 reference sites, with on average a 31-fold coverage per insertion site). Different families of transposable elements show large differences in their insertion densities and population frequencies. Our analyses suggest that the history of TE activity significantly contributes to this pattern, with recently active families segregating at lower frequencies than those active in the more distant past. Finally, using our high-resolution TE abundance measurements, we identified 13 candidate positively selected TE insertions based on their high population frequencies and on low Tajima's D values in their neighborhoods.

Understanding the genetic underpinnings of adaptive change is a fundamental but largely unresolved problem in evolutionary biology. Drosophila melanogaster, an ancestrally tropical insect that has spread to temperate regions and become cosmopolitan, offers a powerful opportunity for identifying the molecular polymorphisms underlying clinal adaptation. Here, we use genome-wide next-generation sequencing of DNA pools ('pool-seq') from three populations collected along the North American east coast to examine patterns of latitudinal differentiation. Comparing the genomes of these populations is particularly interesting since they exhibit clinal variation in a number of important life history traits. We find extensive latitudinal differentiation, with many of the most strongly differentiated genes involved in major functional pathways such as the insulin/TOR, ecdysone, torso, EGFR, TGFβ/BMP, JAK/STAT, immunity and circadian rhythm pathways. We observe particularly strong differentiation on chromosome 3R, especially within the cosmopolitan inversion In(3R)Payne, which contains a large number of clinally varying genes. While much of the differentiation might be driven by clinal differences in the frequency of In(3R)P, we also identify genes that are likely independent of this inversion. Our results provide genome-wide evidence consistent with pervasive spatially variable selection acting on numerous loci and pathways along the well-known North American cline, with many candidates implicated in life history regulation and exhibiting parallel differentiation along the previously investigated Australian cline.