ABSTRACT Over the last six decades, populations of the bumblebees Bombus sylvicola and Bombus balteatus in Colorado have experienced decreases in tongue length, a trait important for plant-pollinator mutualisms. It has been hypothesized that this observation reflects selection resulting from shifts in floral composition under climate change. Here we used morphometrics and population genomics to determine whether morphological change is ongoing, investigate the genetic basis of morphological variation, and analyze population structure in these populations. We generated a genome assembly of B. balteatus . We then analyzed whole-genome sequencing data and morphometric measurements of 580 samples of both species from seven high-altitude localities. Out of 281 samples originally identified as B. sylvicola , 67 formed a separate genetic cluster comprising a newly-discovered cryptic species (“incognitus”). However, an absence of genetic structure within species suggests that gene flow is common between mountains. We found a significant decrease in tongue length between bees collected between 2012-2014 and in 2017, indicating that morphological shifts are ongoing. We did not discover any genetic associations with tongue length, but a SNP related to production of a proteolytic digestive enzyme was implicated in body size variation. We identified evidence of covariance between kinship and both tongue length and body size, which is suggestive of a genetic component of these traits, although it is possible that shared environmental effects between colonies are responsible. Our results provide evidence for ongoing modification of a morphological trait important for pollination and indicate that this trait likely has a complex genetic and environmental basis.

Abstract Meiotic recombination is a fundamental evolutionary process that facilitates adaptation and the removal of deleterious genetic variation. Social Hymenoptera exhibit some of the highest recombination rates among metazoans, whereas high recombination rates have not been found among non-social species from this insect order. It is unknown whether elevated recombination rates are a ubiquitous feature of all social insects. In many metazoan taxa, recombination is mainly restricted to hotspots a few kilobases in length. However, little is known about the prevalence of recombination hotspots in insect genomes. Here we infer recombination rate and its fine-scale variation across the genomes of two social species from the insect order Blattodea: the termites Macrotermes bellicosus and Cryptotermes secundus . We used linkage-disequilibrium-based methods to infer recombination rate. We infer that recombination rates are less than 1 cM/Mb in both species, which is lower than the average metazoan rate. We also observed a highly punctate distribution of recombination in both termite genomes, indicative of the presence of recombination hotspots. We infer the presence of full-length PRDM9 genes in the genomes of both species, which suggests recombination hotspots in termites might be determined by PRDM9, as they are in mammals. We also find that recombination rates in genes are correlated with inferred levels of germline DNA methylation. The finding of low recombination rates in termites indicates that eusociality is not universally connected to elevated recombination rate. We speculate that intense selection among haploid males promotes high recombination rates in social Hymenoptera.

Abstract Krill is a vital food source for many marine animals but also strongly impacted by climate change. Genetic adaptation could support populations, but remains uncharacterized. We assembled the 19 Gb Northern krill genome and compared genome-scale variation among 74 specimens from the colder Atlantic Ocean and warmer Mediterranean Sea. The genome is dominated by methylated transposable elements and contains many duplicated genes implied in molting and vision. Analysis of 760 million SNPs indicates extensive homogenizing gene-flow among populations. Nevertheless, we detect extreme divergence across hundreds of genes, governing ecophysiological functions like photoreception, circadian regulation, reproduction and thermal tolerance. Such standing variation may be essential for resilience in zooplankton, necessitating insight into adaptive variation to forecast their roles in future marine ecosystems and support ocean conservation. One-Sentence Summary Genome-scans of Northern krill link genes for photoreception, reproduction and thermal tolerance to ecological adaptation.