Multiplex Manager 1.0 is a user-friendly cross-platform program that designs efficient combinations of existing genetic marker loci into multiplex polymerase chain reactions and optimizes using prior marker information. The program has the flexibility to solve two design problems: combining all markers into the smallest number of reactions, or alternatively, selecting a subset from many available markers to design an efficient and robust multiplex. Our program minimizes the number of reactions, the genetic linkage, and the difference in annealing temperature. At the same time it maximizes the spacing between markers, the heterozygosity, and the number of alleles. The final output provides easily interpreted and informative graphical representations of reactions, as well as the option of manually editing final reactions. Multiplex Manager 1.0 is freely available at www.multiplexmanager.com .

Abstract How temperature determines sex remains unknown. A recent hypothesis proposes that conserved cellular mechanisms (calcium and redox; ‘CaRe’ status) sense temperature and identify genes and regulatory pathways likely to be involved in driving sexual development. We take advantage of the unique sex determining system of the model organism, Pogona vitticeps , to assess predictions of this hypothesis. P. vitticeps has ZZ male: ZW female sex chromosomes whose influence can be overridden in genetic males by high temperatures, causing male-to-female sex reversal. We compare a developmental transcriptome series of ZWf females and temperature sex reversed ZZf females. We demonstrate that early developmental cascades differ dramatically between genetically driven and thermally driven females, later converging to produce a common outcome (ovaries). We show that genes proposed as regulators of thermosensitive sex determination play a role in temperature sex reversal. Our study greatly advances the search for the mechanisms by which temperature determines sex. Author Summary In many reptiles and fish, environment can determine, or influence, the sex of developing embryos. How this happens at a molecular level that has eluded resolution for half a century of intensive research. We studied the bearded dragon, a lizard that has sex chromosomes (ZZ male and ZW female), but in which that temperature can override ZZ sex chromosomes to cause male to female sex reversal. This provides an unparalleled opportunity to disentangle, in the same species, the biochemical pathways required to make a female by these two different routes. We sequenced the transcriptomes of gonads from developing ZZ reversed and normal ZW dragon embryos and discovered that different sets of genes are active in ovary development driven by genotype or temperature. Females whose sex was initiated by temperature showed a transcriptional profile consistent with the recently-proposed Calcium-Redox hypotheses of cellular temperature sensing. These findings are an important for understanding how the environment influences the development of sex, and more generally how the environment can epigenetically modify the action of genes.

Abstract In some vertebrate species, gene-environment interactions can determine sex, driving bipotential gonads to differentiate into either ovaries or testes. In the central bearded dragon ( Pogona vitticeps ), the genetic influence of sex chromosomes (ZZ/ZW) can be overridden by high incubation temperatures, causing ZZ male to female sex reversal. Previous research showed ovotestes, a rare gonadal phenotype with traits of both sexes, develop during sex reversal, leading to the hypothesis that sex reversal relies on high temperature feminisation to outcompete the male genetic cue. To test this, we conducted temperature switching experiments at key developmental stages, and analysed the effect on gonadal phenotypes using histology and transcriptomics. We found sexual fate is more strongly influenced by the ZZ genotype than temperature. Any exposure to low temperatures (28°C) caused testes differentiation, whereas sex reversal required longer exposure to high temperatures. We revealed ovotestes exist along a spectrum of female-ness to male-ness at the transcriptional level. We found inter-individual variation in gene expression changes following temperature switches, suggesting both genetic sensitivity to, and the timing and duration of the temperature cue influences sex reversal. These findings bring new insights to the mechanisms underlying sex reversal, improving our understanding of thermosensitive sex systems in vertebrates.

Abstract Background Museum specimens represent an unparalleled record of historical genomic data. However, the wide-spread practice of formalin preservation has thus far impeded genomic analysis of a large proportion of specimens. Limited DNA sequencing from formalin-preserved specimens has yielded low genomic coverage with unpredictable success. We set out to refine sample processing methods and to identify specimen characteristics predictive of sequencing success. With a set of taxonomically diverse specimens collected between 1936 and 2015 and ranging in preservation quality, we compared the efficacy of several end-to-end whole genome sequencing workflows alongside a k-mer-based trimming-free read alignment approach to maximize mapping of endogenous sequence. Results We recovered complete mitochondrial genomes and up to 3X nuclear genome coverage from formalin-fixed tissues. Hot alkaline lysis coupled with phenol-chloroform extraction out- performed proteinase K digestion in recovering DNA, while library preparation method had little impact on sequencing success. The strongest predictor of DNA yield was overall specimen condition, which additively interacts with preservation conditions to accelerate DNA degradation. Conclusions We demonstrate a significant advance in capability beyond limited recovery of a small number of loci via PCR or target-capture sequencing. To facilitate strategic selection of suitable specimens for genomic sequencing, we present a decision-making framework that utilizes independent and non-destructive assessment criteria. Sequencing of formalin-fixed specimens will contribute to a greater understanding of temporal trends in genetic adaptation, including those associated with a changing climate. Our work enhances the value of museum collections worldwide by unlocking genomes of specimens that have been disregarded as a valid molecular resource.

Abstract Co-ordinated regulation or dysregulation of chromatin architecture underpins fundamental biological processes, such as embryonic development, disease, cellular programming and response to environmental stress. The dynamic and plastic nature of chromatin accessibility is a major driver of phenotypic diversity, but we know shockingly little about the temporal dynamics of chromatin reorganisation and almost nothing prior to the existence of flash-frozen specimens. Linking two disparate fields by their common use and application of the preservative formaldehyde, we present an approach to characterise chromatin architecture in formaldehyde-preserved specimens up to 117 years old. We characterise how over-fixation modulates but does not eliminate genome-wide patterns of differential chromatin accessibility. Our novel analytical approach identifies promoter regions enriched for gene ontology terms matching the tissue of origin, resulting in sex-specific and environment-dependent genome-wide profiles. Contrary to prevailing dogma, we show that over-fixation is essential for the successful recovery of historical chromatin architecture. Our methodological and analytical advances open the door to the first detailed and comprehensive view of the epigenetic past and reveal a new role for museum collections in understanding chromatin architecture dynamics over the last century.

Australia is remarkable for its lizard diversity, with very high endemicity because of continental-scale diversification and adaptive radiation during prolonged isolation. We here employed stLFR linked-read technology to generate male and female draft genomes of the jacky dragon Amphibolurus muricatus, an Australian dragon lizard (family Agamidae; the agamids). The assemblies are 1.8 Gb in size and have a repeat content (39%) and GC content (42%) similar to other dragon lizards. The longest scaffold was 39.7 Mb (female) and 9.6 Mb (male), with corresponding scaffold N50 values of 6.8 Mb and 1.6 Mb. The BUSCO (Sauropsida database) completeness percentages were 90.2% and 88.8% respectively. Phylogenetic comparisons show that Australian and Asian agamids split from a common ancestor about 80 million years ago, while the Australian genera Amphibolurus, Pogona, and the basal Intellagama split ~37 million years ago. The draft A. muricatus assemblies will be a valuable resource for understanding lizard sex determination and the evolution and conservation of Australian dragon lizards.(male), with corresponding scaffold N50 values of 6.8 Mb and 1.6 Mb. The BUSCO (Sauropsida database) completeness percentages were 90.2% and 88.8% respectively. These statistics are comparable to those for other lizard genomes. Phylogenetic comparisons show that Australian dragon lizard species split from a common ancestor about 35.4 million years ago. The draft A. muricatus assemblies will be a valuable resource for understanding lizard sex determination and the evolution and conservation of Australian dragon lizards.

Coevolution between interacting species is thought to increase biodiversity, but evidence linking microevolutionary processes to macroevolutionary patterns is scarce. We leveraged two decades of behavioral research coupled with historical DNA analysis to reveal that coevolution with hosts underpins speciation in brood-parasitic bronze-cuckoos. At a macroevolutionary scale, we show that highly virulent brood-parasitic taxa have higher speciation rates and are more likely to speciate in sympatry than less-virulent and nonparasitic relatives. We reveal the microevolutionary process underlying speciation: Hosts reject cuckoo nestlings, which selects for mimetic cuckoo nestling morphology. Where cuckoos exploit multiple hosts, selection for mimicry drives genetic and phenotypic divergence corresponding to host preference, even in sympatry. Our work elucidates perhaps the most common, but poorly characterized, evolutionary process driving biological diversification.