Abstract Most of our knowledge of insect genomes comes from Holometabolous species, which undergo the complete metamorphosis and have genomes under 2Gb with little signs of DNA methylation. In contrast, Hemiemetabolous insects undergo the ancestral incomplete metamorphosis and have larger genomes with high levels of DNA methylation. Hemimetabolous species from the Orthopteran order (grasshoppers and crickets) have some of the largest insect genomes. What drives the evolution of these unusual insect genome sizes, remains unknown. Here we report the sequencing, assembly and annotation of the 1.66-Gb genome of the Mediterranean field cricket Gryllus bimaculatus , and the annotation of the 1.60-Gb genome of the Hawaiian cricket Laupala kohalensis. We compare these two cricket genomes with those of 14 additional insects, and find evidence that hemimetabolous genomes expanded due to transposable element activity. Based on the ratio of observed to expected CpG sites, we find higher conservation and stronger purifying selection of methylated genes than non-methylated genes. Finally, our analysis suggests an expansion of the pickpocket class V gene family in crickets, which we speculate might play a role in the evolution of cricket courtship, including their characteristic chirping.

Abstract Studies of traditional model organisms like the fruit fly Drosophila melanogaster have contributed immensely to our understanding of the genetic basis of developmental processes. However, the generalizability of these findings cannot be confirmed without functional genetic analyses in additional organisms. Direct genome editing using targeted nucleases has the potential to transform hitherto poorly-understood organisms into viable laboratory organisms for functional genetic study. To this end, here we present a method to induce targeted genome knock-out and knock-in of desired sequences in an insect that serves as an informative contrast to Drosophila , the cricket Gryllus bimaculatus . The efficiency of germ line transmission of induced mutations is comparable to that reported for other well-studied laboratory organisms, and knock-ins targeting introns yield viable, fertile animals in which knock-in events are directly detectable by visualization of a fluorescent marker in the expression pattern of the targeted gene. Combined with the recently assembled and annotated genome of this cricket, this knock-in/knock-out method increases the viability of G. bimaculatus as a tractable system for functional genetics in a basally branching insect.