This viewpoint paper explores the potential of genomics technology to provide accurate, rapid, and cost efficient observations of the marine environment. The use of such approaches in next generation marine monitoring programs will help achieve the goals of marine legislation implemented world-wide. Genomic methods can yield faster results from monitoring, easier and more reliable taxonomic identification, as well as quicker and better assessment of the environmental status of marine waters. A summary of genomic methods that are ready or show high potential for integration into existing monitoring programs is provided (e.g. qPCR, SNP based methods, DNA barcoding, microarrays, metagenetics, metagenomics, transcriptomics). These approaches are mapped to existing indicators and descriptors and a series of case studies is presented to assess the cost and added value of these molecular techniques in comparison with traditional monitoring systems. Finally, guidelines and recommendations are suggested for how such methods can enter marine monitoring programs in a standardized manner.

Abstract The Pacific oyster ( Crassostrea gigas ) is a marine bivalve species with vital roles in coastal ecosystems and aquaculture globally. While extensive genomic tools are available for C. gigas , highly contiguous reference genomes are required to support both fundamental and applied research. In the current study, high coverage long and short read sequence data generated on Pacific Biosciences and Illumina platforms from a single female individual specimen was used to generate an initial assembly, which was then scaffolded into 10 pseudo chromosomes using both Hi-C sequencing and a high density SNP linkage map. The final assembly has a scaffold N50 of 58.4 Mb and a contig N50 of 1.8 Mb, representing a step advance on the previously published C. gigas assembly. The new assembly was annotated using Pacific Biosciences Iso-Seq and Illumina RNA-Seq data, identifying 30K putative protein coding genes, with an average of 3.9 transcripts per gene. Annotation of putative repeat elements highlighted an inverse relationship with gene density, and identified putative centromeres of the metacentric chromosomes. An enrichment of Helitron rolling circle transponsable elements was observed, suggesting their potential role in shaping the evolution of the C. gigas genome. This new chromosome-level assembly will be an enabling resource for genetics and genomics studies to support fundamental insight into bivalve biology, as well as for genetic improvement of C. gigas in aquaculture breeding programmes.

Abstract The European flat oyster ( Ostrea edulis L.) is a bivalve naturally distributed across Europe that was an integral part of human diets for centuries, until anthropogenic activities and disease outbreaks severely reduced wild populations. Despite a growing interest in genetic applications to support population management and aquaculture, a reference genome for this species is lacking to date. Here we report a chromosome-level assembly and annotation for the European Flat oyster genome, generated using Oxford Nanopore, Illumina, Dovetail OmniC™ proximity ligation and RNA sequencing. A contig assembly (N50: 2.38Mb) was scaffolded into the expected karyotype of 10 pseudo-chromosomes. The final assembly is 935.13 Mb, with a scaffold-N50 of 95.56 Mb, with a predicted repeat landscape dominated by unclassified elements specific to O. edulis . The assembly was verified for accuracy and completeness using multiple approaches, including a novel linkage map built with ddRAD-Seq technology, comprising 4,016 SNPs from four full-sib families (8 parents and 163 F1 offspring). Annotation of the genome integrating multi-tissue transcriptome data, comparative protein evidence and ab-initio gene prediction identified 35,699 protein-coding genes. Chromosome level synteny was demonstrated against multiple high-quality bivalve genome assemblies, including an O. edulis genome generated independently for a French O. edulis individual. Comparative genomics was used to characterize gene family expansions during Ostrea evolution that potentially facilitated adaptation. This new reference genome for European flat oyster will enable high-resolution genomics in support of conservation and aquaculture initiatives, and improves our understanding of bivalve genome evolution.

The blue mussel is commonly described as the Mytilus species complex, encompassing at least three putative species: M. edulis, M. galloprovincialis and M. trossolus. These three species occur on both sides of the Atlantic and hybridize in nature, and both M. edulis and M. galloprovincialis are important aquaculture species. They are also invasive species in many parts of the world. Here, we present the first chromosome-level assembly of the Mytilus species complex. We used a combination of PacBio sequencing and Dovetail's Omni-C technology to generate an assembly with 14 long scaffolds containing 94% of the predicted length of the M. edulis genome (1.6 out of 1.7 Gb). Assembly statistics were total length 1.65 Gb, N50 = 116 Mb, L50 = 7 and, L90 = 13. BUSCO analysis showed 91.3% eukaryote BUSCOs identified. AB-Initio annotation using RNA-seq from mantle, gills, muscle and foot predicted 47,128 genes. Using GBS and shotgun sequencing, we also sequenced 3 North American populations of Mytilus to characterize single-nucleotide as well as structural variance. This high-quality genome for M. edulis provides a platform to develop tools that can be used in breeding, molecular ecology and evolution to address questions of both commercial and environmental perspectives.

ABSTRACT The European flat oyster ( Ostrea edulis ) is a bivalve mollusc that was once widely distributed in Europe and represented an important food resource for humans for centuries. Populations of O. edulis experienced a severe decline across their biogeographic range mainly due to anthropogenic activities and disease outbreaks. To restore the economic and ecological benefits of European flat oyster populations, extensive protection and restoration efforts are in place within Europe. In line with the increasing interest in supporting restoration and oyster farming through the breeding of stocks with enhanced performance, the present study aimed to evaluate the potential of genomic selection for improving growth traits in a European flat oyster population obtained from successive mass-spawning events. Four growth-related traits were evaluated: total weight (TW), shell height (SH), shell width (SW) and shell length (SL). The heritability of the growth traits was moderate-low, with estimates of 0.45, 0.37, 0.22, and 0.32 for TW, SH, SW and SL, respectively. A genome-wide association analysis revealed a largely polygenic genetic architecture for the four growth traits, with two distinct QTLs detected on chromosome 4. To investigate whether genomic selection can be implemented in flat oyster breeding at a reduced cost, the utility of low-density SNP panels (down to 100 SNPs) was assessed. Genomic prediction accuracies using the full density panel were high (>0.83 for all traits). The evaluation of the effect of reducing the number of markers used to predict genomic breeding values revealed that similar selection accuracies could be achieved for all traits with 2K SNPs as for a full panel containing 4,577 SNPs. Only slight reductions in accuracies were observed at the lowest SNP density tested (i.e. 100 SNPs), likely due to a high relatedness between individuals being included in the training and validation sets during cross-validation. Overall, our results suggest that the genetic improvement of growth traits in oysters is feasible. Nevertheless, and although low-density SNP panels appear as a promising strategy for applying GS at a reduced cost, additional populations with different degrees of genetic relationship should be assessed to derive estimates of prediction accuracies to be expected in practical breeding programmes.

In genomic selection (GS), genome-wide SNP markers are used to generate genomic estimated breeding values (gEBVs) for selection candidates. The application of GS in shellfish looks promising and has the potential to help in dealing with one of the main issues currently affecting Pacific oyster production worldwide, which is the "summer mortality syndrome". This causes periodic mass mortality in farms worldwide and has mainly been attributed to a specific variant of the Ostreid herpesvirus (OsHV-1-uvar). In the current study, we evaluated the potential of genomic selection for host resistance OsHV in Pacific oysters, and compared it to pedigree-based approaches. An OsHV-1 disease challenge was performed using an immersion-based virus exposure treatment for oysters for seven days. 768 samples were genotyped using the medium density SNP array for oysters. GWAS was performed for the survival trait using a GBLUP approach in BLUPF90 software. Heritability ranged from 0.25(0.05) to 0.37(0.05) (mean(s.e)) based on pedigree and genomic information, respectively. Genomic prediction was more accurate than pedigree prediction, and SNP density reduction had little impact on prediction accuracy until marker densities dropped below ~500 SNPs. This demonstrates the potential for GS in Pacific oyster breeding programs and importantly, demonstrates that a low number of SNPs might suffice to obtain accurate gEBVs, thus potentially making the implementation of GS more cost effective.

2. Abstract Bacteria from the Vibrionaceae family have been implicated in mass mortalities of farmed Pacific oysters ( Crassostrea gigas ) in multiple countries, leading to substantial impairment for growth in the sector. In Ireland there has been concern that Vibrio have been involved in serious summer outbreaks. There is evidence that Vibrio aestuarianus is increasingly becoming the main pathogen of concern for the Pacific Oyster industry in Ireland. While bacteria belonging to the Vibrio splendidus clade are also detected frequently in mortality episodes, their role in the outbreaks of summer mortality are not well understood. To identify and characterise strains involved in these outbreaks, 43 Vibrio isolates were recovered from Pacific oyster summer mass mortality episodes in Ireland from 2008-2015 and these were whole genome sequenced. Among these, 25 were found to be V. aestuarianus (implicated in disease) and 18 V. splendidus sensu lato (role in disease undetermined). Two distinct clades of V. aestuarianus – Clade A and Clade B – were found that had previously been described as circulating within French oyster culture. The high degree of similarity between the Irish and French V. aestuarianus isolates points to translocation of the pathogen between Europe’s two major oyster producing countries, probably via trade in spat and other age classes. V. splendidus isolates were more diverse, but the data reveal a single clone of this species that has spread across oyster farms in Ireland. This underscores that Vibrio could be transmitted readily across oyster farms. The presence of V. aestuarianus Clades A and B in not only France but also Ireland adds weight to growing concern that this pathogen is spreading and impacting Pacific oyster production within Europe. 3. Outcome Pacific oyster culture in Ireland has increasingly suffered from summer mass mortality events. Many of these mortalities in recent years have been associated with Vibrio aestuarianus ; the role of another pathogen, Vibrio splendidus has, so far, remained inconclusive. Here we show that two clades of V. aestuarianus are circulating in Ireland, and that these are members of two clades that have previously caused extensive oyster die offs in France. Their discovery in Ireland is consistent with transport of infected oyster stock between the two countries. Although V. splendidus- like strains in Ireland were highly diverse, a small clonal group was detected that appears to have spread rapidly from a single source to disparate locations in Ireland. Combined, these findings highlight the appearance of a highly pathogenic Vibrio in Ireland, and the risk of transmission between interconnected oyster production industries in Europe. 4. Data summary Sequences generated in this study were deposited on the NCBI. Accession number: PRJNA797364. Publicly accessed genomes are listed in Table S2. The authors confirm all supporting data, code and protocols have been provided within the article or through supplementary data files .

Abstract The smooth-shelled blue mussel, Mytilus edulis is part of the Mytilus species complex, encompassing at least three putative species: M. edulis, Mytilus galloprovincialis, and Mytilus trossulus. These three species occur on both sides of the Atlantic and hybridize in nature, and both M. edulis and M. galloprovincialis are important aquaculture species. They are also invasive species in many parts of the world. Here, we present a chromosome-level assembly of M. edulis. We used a combination of PacBio sequencing and Dovetail's Omni-C technology to generate an assembly with 14 long scaffolds containing 94% of the predicted length of the M. edulis genome (1.6 out of 1.7 Gb). Assembly statistics were as follows: total length = 1.65 Gb, N50 = 116 Mb, L50 = 7, and L90 = 13. BUSCO analysis showed 92.55% eukaryote BUSCOs identified. AB-Initio annotation using RNA-seq from mantle, gills, muscle, and foot predicted 47,128 genes. These gene models were combined with IsoSeq validation resulting in 45,379 full CDS protein sequences and 129,708 isoforms. Using GBS and shotgun sequencing, we also sequenced several eastern Canadian populations of Mytilus to characterize single-nucleotide as well as structural variance. This high-quality genome for M. edulis provides a platform to develop tools that can be used in breeding, molecular ecology and evolution to address questions of both commercial and environmental perspectives.

Abstract Pacific oysters ( Crassostrea or Magallana gigas ) are one of the most economically important aquaculture species globally. Over the past two decades, ostreid herpesvirus (OsHV-1), has become a major pathogen of cultured Pacific oysters resulting in widespread mortality with a global distribution. Experimental use of OsHV-1 is challenging for many reasons, including both complexity and relative obscurity of host pathogen dynamics, and a lack of functioning model systems. The goal of this study was to improve the tools available for working with OsHV-1 in both whole animals and in tissue explants established ex vivo from oysters and maintained in controlled laboratory conditions. Tissue explants were taken from oysters originating from two different sources that have different levels of mortality in OsHV-1 challenges and were used in disease challenges alongside whole animals for comparison. Quantitative PCR, histology and electron microscopy were used to confirm that the explants were capable of replicating OsHV-1. Furthermore, the quantitative PCR results suggests that the source of the oysters was significant in determining the outcome of infection in the explants, supporting the validity of the explant model for OsHV-1 infection. This approach for studying OsHV-1 allows for the control of confounding factors in disease outcome that is not possible in whole animal challenges, providing a new tool for studying OsHV-1 in Pacific oysters.