Here we report the genome sequence of the honeybee Apis mellifera, a key model for social behaviour and essential to global ecology through pollination. Compared with other sequenced insect genomes, the A. mellifera genome has high A+T and CpG contents, lacks major transposon families, evolves more slowly, and is more similar to vertebrates for circadian rhythm, RNA interference and DNA methylation genes, among others. Furthermore, A. mellifera has fewer genes for innate immunity, detoxification enzymes, cuticle-forming proteins and gustatory receptors, more genes for odorant receptors, and novel genes for nectar and pollen utilization, consistent with its ecology and social organization. Compared to Drosophila, genes in early developmental pathways differ in Apis, whereas similarities exist for functions that differ markedly, such as sex determination, brain function and behaviour. Population genetics suggests a novel African origin for the species A. mellifera and insights into whether Africanized bees spread throughout the New World via hybridization or displacement.

Abstract A single P element insert in Drosophila melanogaster, called P[ry+ delta 2-3](99B), is described that caused mobilization of other elements at unusually high frequencies, yet is itself remarkably stable. Its transposase activity is higher than that of an entire P strain, but it rarely undergoes internal deletion, excision or transposition. This element was constructed by F. Laski, D. Rio and G. Rubin for other purposes, but we have found it to be useful for experiments involving P elements. We demonstrate that together with a chromosome bearing numerous nonautonomous elements it can be used for P element mutagenesis. It can also substitute efficiently for "helper" plasmids in P element mediated transformation, and can be used to move transformed elements around the genome.

The Daphnia genome reveals a multitude of genes and shows adaptation through gene family expansions.

Bacterial endosymbionts of insects have long been implicated in the phenomenon of cytoplasmic incompatibility, in which certain crosses between symbiont-infected individuals lead to embryonic death or sex ratio distortion. The taxonomic position of these bacteria has, however, not been known with any certainty. Similarly, the relatedness of the bacteria infecting various insect hosts has been unclear. The inability to grow these bacteria on defined cell-free medium has been the major factor underlying these uncertainties. We circumvented this problem by selective PCR amplification and subsequent sequencing of the symbiont 16S rRNA genes directly from infected insect tissue. Maximum parsimony analysis of these sequences indicates that the symbionts belong in the alpha-subdivision of the Proteobacteria, where they are most closely related to the Rickettsia and their relatives. They are all closely related to each other and are assigned to the type species Wolbachia pipientis. Lack of congruence between the phylogeny of the symbionts and their insect hosts suggest that horizontal transfer of symbionts between insect species may occur. Comparison of the sequences for W. pipientis and for Wolbachia persica, an endosymbiont of ticks, shows that the genus Wolbachia is polyphyletic. A PCR assay based on 16S primers was designed for the detection of W. pipientis in insect tissue, and initial screening of insects indicates that cytoplasmic incompatibility may be a more general phenomenon in insects than is currently recognized.

We used bioinformatic approaches to identify a total of 276 G protein–coupled receptors (GPCRs) from the Anopheles gambiae genome. These include GPCRs that are likely to play roles in pathways affecting almost every aspect of the mosquito's life cycle. Seventy-nine candidate odorant receptors were characterized for tissue expression and, along with 76 putative gustatory receptors, for their molecular evolution relative to Drosophila melanogaster . Examples of lineage-specific gene expansions were observed as well as a single instance of unusually high sequence conservation.

The honey bee genome sequence reveals a remarkable expansion of the insect odorant receptor (Or) family relative to the repertoires of the flies Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae, which have 62 and 79 Ors respectively. A total of 170 Or genes were annotated in the bee, of which seven are pseudogenes. These constitute five bee-specific subfamilies in an insect Or family tree, one of which has expanded to a total of 157 genes encoding proteins with 15%-99% amino acid identity. Most of the Or genes are in tandem arrays, including one with 60 genes. This bee-specific expansion of the Or repertoire presumably underlies their remarkable olfactory abilities, including perception of several pheromone blends, kin recognition signals, and diverse floral odors. The number of Apis mellifera Ors is approximately equal to the number of glomeruli in the bee antennal lobe (160-170), consistent with a general one-receptor/one-neuron/one-glomerulus relationship. The bee genome encodes just 10 gustatory receptors (Grs) compared with the D. melanogaster and A. gambiae repertoires of 68 and 76 Grs, respectively. A lack of Gr gene family expansion primarily accounts for this difference. A nurturing hive environment and a mutualistic relationship with plants may explain the lack of Gr family expansion. The Or family is the most dramatic example of gene family expansion in the bee genome, and characterizing their caste- and sex-specific gene expression may provide clues to their specific roles in detection of pheromone, kin, and floral odors.

As an obligatory parasite of humans, the body louse (Pediculus humanus humanus) is an important vector for human diseases, including epidemic typhus, relapsing fever, and trench fever. Here, we present genome sequences of the body louse and its primary bacterial endosymbiont Candidatus Riesia pediculicola. The body louse has the smallest known insect genome, spanning 108 Mb. Despite its status as an obligate parasite, it retains a remarkably complete basal insect repertoire of 10,773 protein-coding genes and 57 microRNAs. Representing hemimetabolous insects, the genome of the body louse thus provides a reference for studies of holometabolous insects. Compared with other insect genomes, the body louse genome contains significantly fewer genes associated with environmental sensing and response, including odorant and gustatory receptors and detoxifying enzymes. The unique architecture of the 18 minicircular mitochondrial chromosomes of the body louse may be linked to the loss of the gene encoding the mitochondrial single-stranded DNA binding protein. The genome of the obligatory louse endosymbiont Candidatus Riesia pediculicola encodes less than 600 genes on a short, linear chromosome and a circular plasmid. The plasmid harbors a unique arrangement of genes required for the synthesis of pantothenate, an essential vitamin deficient in the louse diet. The human body louse, its primary endosymbiont, and the bacterial pathogens that it vectors all possess genomes reduced in size compared with their free-living close relatives. Thus, the body louse genome project offers unique information and tools to use in advancing understanding of coevolution among vectors, symbionts, and pathogens.

Female Aedes aegypti mosquitoes infect more than 400 million people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika and chikungunya. Progress in understanding the biology of mosquitoes and developing the tools to fight them has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse technologies to produce the markedly improved, fully re-annotated AaegL5 genome assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science. We anchored physical and cytogenetic maps, doubled the number of known chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites, provided further insight into the size and composition of the sex-determining M locus, and revealed copy-number variation among glutathione S-transferase genes that are important for insecticide resistance. Using high-resolution quantitative trait locus and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly disease vector. An improved, fully re-annotated Aedes aegypti genome assembly (AaegL5) provides insights into the sex-determining M locus, chemosensory systems that help mosquitoes to hunt humans and loci involved in insecticide resistance and will help to generate intervention strategies to fight this deadly disease vector.

Mariners are a widespread and diverse family of animal transposons. Extremely similar mariners of the irritans subfamily are present in the genomes of three divergent insect host species, which strongly suggests that species-specific host factors are unnecessary for mobility. We tested this hypothesis by examining the activity of a purified transposase from one of these elements (Himar1) present in the horn fly, Haematobia irritans. Himar1 transposase was sufficient to reproduce transposition faithfully in an in vitro inter-plasmid transposition reaction. Further analyses showed that Himar1 transposase binds to the inverted terminal repeat sequences of its cognate transposon and mediates 5' and 3' cleavage of the element termini. Independence of species-specific host factors helps to explain why mariners have such a broad distribution and why they are capable of horizontal transfer between species.

Abstract Ticks transmit more pathogens to humans and animals than any other arthropod. We describe the 2.1 Gbp nuclear genome of the tick, Ixodes scapularis (Say), which vectors pathogens that cause Lyme disease, human granulocytic anaplasmosis, babesiosis and other diseases. The large genome reflects accumulation of repetitive DNA, new lineages of retro-transposons, and gene architecture patterns resembling ancient metazoans rather than pancrustaceans. Annotation of scaffolds representing ∼57% of the genome, reveals 20,486 protein-coding genes and expansions of gene families associated with tick–host interactions. We report insights from genome analyses into parasitic processes unique to ticks, including host ‘questing’, prolonged feeding, cuticle synthesis, blood meal concentration, novel methods of haemoglobin digestion, haem detoxification, vitellogenesis and prolonged off-host survival. We identify proteins associated with the agent of human granulocytic anaplasmosis, an emerging disease, and the encephalitis-causing Langat virus, and a population structure correlated to life-history traits and transmission of the Lyme disease agent.