We inferred the rate and properties of new spontaneous mutations in Drosophila melanogaster by carrying out whole-genome shotgun sequencing-by-synthesis of three mutation accumulation (MA) lines that had been maintained by close inbreeding for an average of 262 generations. We tested for the presence of new mutations by generating alignments of each MA line to the D. melanogaster reference genome sequence and then compared these alignments base by base. We determined empirically that at least five reads at a site within each line are required for accurate single nucleotide mutation calling. We mapped a total of 174 single-nucleotide mutations, giving a single nucleotide mutation rate of 3.5 × 10 −9 per site per generation. There were no false positives in a random sample of 40 of these mutations checked by Sanger sequencing. Variation in the numbers of mutations among the MA lines was small and nonsignificant. Numbers of transition and transversion mutations were 86 and 88, respectively, implying that transition mutation rate is close to 2× the transversion rate. We observed 1.5× as many G or C → A or T as A or T → G or C mutations, implying that the G or C → A or T mutation rate is close to 2× the A or T → G or C mutation rate. The base composition of the genome is therefore not at an equilibrium determined solely by mutation. The predicted G + C content at mutational equilibrium (33%) is similar to that observed in transposable element remnants. Nearest-neighbor mutational context dependencies are nonsignificant, suggesting that this is a weak phenomenon in Drosophila . We also saw nonsignificant differences in the mutation rate between transcribed and untranscribed regions, implying that any transcription-coupled repair process is weak. Of seven short indel mutations confirmed, six were deletions, consistent with the deletion bias that is thought to exist in Drosophila .

Abstract Background Viruses are the most abundant biological entities on Earth, known to be crucial components of microbial ecosystems. However, there is little information on the viral community within agricultural waste. There are currently ~ 2.7 million dairy cattle in the UK producing 7–8% of their own bodyweight in manure daily, and 28 million tonnes annually. To avoid pollution of UK freshwaters, manure must be stored and spread in accordance with guidelines set by DEFRA. Manures are used as fertiliser, and widely spread over crop fields, yet little is known about their microbial composition. We analysed the virome of agricultural slurry over a 5-month period using short and long-read sequencing. Results Hybrid sequencing uncovered more high-quality viral genomes than long or short-reads alone; yielding 7682 vOTUs, 174 of which were complete viral genomes. The slurry virome was highly diverse and dominated by lytic bacteriophage, the majority of which represent novel genera (~ 98%). Despite constant influx and efflux of slurry, the composition and diversity of the slurry virome was extremely stable over time, with 55% of vOTUs detected in all samples over a 5-month period. Functional annotation revealed a diverse and abundant range of auxiliary metabolic genes and novel features present in the community, including the agriculturally relevant virulence factor VapE, which was widely distributed across different phage genera that were predicted to infect several hosts. Furthermore, we identified an abundance of phage-encoded diversity-generating retroelements, which were previously thought to be rare on lytic viral genomes. Additionally, we identified a group of crAssphages, including lineages that were previously thought only to be found in the human gut. Conclusions The cattle slurry virome is complex, diverse and dominated by novel genera, many of which are not recovered using long or short-reads alone. Phages were found to encode a wide range of AMGs that are not constrained to particular groups or predicted hosts, including virulence determinants and putative ARGs. The application of agricultural slurry to land may therefore be a driver of bacterial virulence and antimicrobial resistance in the environment.

Supplementary feeding of wildlife is widespread, being undertaken by more than half of households in many countries. However, the impact that these supplemental resources have is unclear, with impacts largely considered to be restricted to urban ecosystems. We reveal the pervasiveness of supplementary foodstuffs in the diet of a wild bird using metabarcoding of blue tit (Cyanistes caeruleus) faeces collected in early spring from a 220 km transect in Scotland with a large urbanization gradient. Supplementary foodstuffs were present in the majority of samples, with peanut (Arachis hypogaea) the single commonest (either natural or supplementary) dietary item. Consumption rates exhibited a distance decay from human habitation but remained high at several hundred metres from the nearest household and continued to our study limit of 1.4 km distant. Supplementary food consumption was associated with a near quadrupling of blue tit breeding density and a 5-day advancement of breeding phenology. We show that woodland bird species using supplementary food have increasing UK population trends, while species that do not, and/or are outcompeted by blue tits, are likely to be declining. We suggest that the impacts of supplementary feeding are larger and more spatially extensive than currently appreciated and could be disrupting population and ecosystem dynamics.

Abstract Background Viruses are the most abundant biological entities on Earth, known to be crucial components of microbial ecosystems. However, there is little information on the viral community within agricultural waste. There are currently ~ 2.7 million dairy cattle in the UK producing 7-8% of their own bodyweight in manure daily, and 28 million tonnes annually. To avoid pollution of UK freshwaters, manure must be stored and spread in accordance with guidelines set by DEFRA. Manures are used as fertiliser, and widely spread over crop fields, yet little is known about their microbial composition. We analysed the virome of agricultural slurry over a five-month period using short and long-read sequencing. Results Hybrid sequencing uncovered more high-quality viral genomes than long or short-reads alone; yielding 7,682 vOTUs, 174 of which were complete viral genomes. The slurry virome was highly diverse and dominated by lytic bacteriophage, the majority of which represent novel genera ( ~ 98%). Despite constant influx and efflux of slurry, the composition and diversity of the slurry virome was extremely stable over time, with 55% of vOTUs detected in all samples over a five-month period. Functional annotation revealed a diverse and abundant range of auxiliary metabolic genes and novel features present in the community. Including the agriculturally relevant virulence factor VapE, which was widely distributed across different phage genera that were predicted to infect several hosts. Furthermore, we identified an abundance of phage-encoded diversity-generating retroelements, which were previously thought to be rare on lytic viral genomes. Additionally, we identified a group of crAssphages, including lineages that were previously thought only to be found in the human gut. Conclusions The cattle slurry virome is complex, diverse and dominated by novel genera, many of which are not recovered using long or short-reads alone. Phages were found to encode a wide range of AMGs that are not constrained to particular groups or predicted hosts, including virulence determinants and putative ARGs. The application of agricultural slurry to land may therefore be a driver of bacterial virulence and antimicrobial resistance in the environment.

Abstract Supplementary feeding of wildlife is widespread, being undertaken by more than half of households in many countries. However, the impact that these supplemental resources have is unclear, with impacts assumed to be restricted to urban ecosystems. We reveal the pervasiveness of supplementary foodstuffs in the diet of a wild bird using metabarcoding of blue tit ( Cyanistes caeruleus ) faeces collected in early spring from a 220km transect in Scotland with a large urbanisation gradient. Supplementary foodstuffs were present in the majority of samples, with peanut ( Arachis hypogaea ) the single commonest (either natural or supplementary) dietary item. Consumption rates exhibited a distance decay from human habitation but remained high at several hundred metres from the nearest household and continued to our study limit of 1.4km distant. Supplementary food consumption was associated with a near quadrupling of blue tit breeding density and a five-day advancement of breeding phenology. We show that woodland bird species using supplementary food have increasing UK population trends, while species that don’t, and/or are outcompeted by blue tits, are likely to be declining. We suggest that the impacts of supplementary feeding are larger and more spatially extensive than currently appreciated and could be disrupting population and ecosystem dynamics.

ABSTRACT Eukaryotic chromosomes have phylogenetic persistence. In many taxa, the number of chromosomes is related to the number of centromeres. However, in some groups, such as rhabditid nematodes, centromeric function is distributed across multiple sites on each chromosome. These holocentric chromosomes might, a priori , be expected to be permissive of large-scale chromosomal rearrangement, as chromosomal fragments could still partition correctly and fusions would not generate lethal conflict between multiple centromeres. Here, we explore the phylogenetic stability of nematode chromosomes using a new telomere-to-telomere assembly of the rhabditine nematode Oscheius tipulae generated from nanopore long reads. The 60 Mb O. tipulae genome is resolved into six chromosomal molecules. We find evidence of specific chromatin diminution at all telomeres. Comparing this chromosomal O. tipulae assembly with chromosomal assemblies of diverse rhabditid nematodes we identify seven ancestral chromosomal elements (Nigon elements), and present a model for the evolution of nematode chromosomes through rearrangement and fusion of these elements. We identify frequent fusion events involving NigonX, the element associated with the rhabditid X chromosome, and thus sex-chromosome associated gene sets differ markedly between species. Despite the karyotypic stability, gene order within chromosomes defined by Nigon elements is not conserved. Our model for nematode chromosome evolution provides a platform for investigation of the tensions between local genome rearrangement and karyotypic evolution in generating extant genome architectures.

The implementation of Hi-C reads in the de novo genome assembly process allows the ordering of large regions of the genome in scaffolds and the generation of chromosome-level assemblies. Several bioinformatics tools have been developed for genome scaffolding with Hi-C, and each tool has advantages and disadvantages that need to be carefully evaluated before their adoption. We generated two de novo assemblies of Arabidopsis thaliana obtained from the same raw PacBio HiFi and Oxford Nanopore Technologies data. We scaffolded the assemblies implementing Hi-C reads with the scaffolders 3D-DNA, SALSA2, and YaHS, with the aim of identifying the tool providing the most accurate assembly. The scaffolded assemblies were evaluated according to contiguity, completeness, accuracy, and structural correctness. In our analysis, YaHS proved to be the best-performing bioinformatics tool for scaffolding de novo genome assemblies in Arabidopsis thaliana .

Abstract Background De novo assembly creates reference genomes that underpin many modern biodiversity and conservation studies. Large numbers of new genomes are being assembled by labs around the world. To avoid duplication of efforts and variable data quality, we desire a best-practice assembly process, implemented as an automated portable workflow. Results Here we present Colora, a Snakemake workflow that produces chromosome-scale de novo primary or phased genome assemblies complete with organelles using PacBio HiFi, Hi-C, and optionally ONT reads as input. The source code of Colora is available on GitHub: https://github.com/LiaOb21/colora . Colora is also available at the Snakemake Workflow Catalog ( https://snakemake.github.io/snakemake-workflow-catalog/?usage=LiaOb21%2Fcolora ). Conclusion Colora is a user-friendly, versatile, and reproducible pipeline that is ready to use by researchers looking for an automated way to obtain high-quality de novo genome assemblies.

Secondary trait loss is widespread and has profound consequences, from generating diversity to driving adaptation. Sexual trait loss is particularly common. Its genomic impact is challenging to reconstruct because most reversals occurred in the distant evolutionary past and must be inferred indirectly, and questions remain about the extent of disruption caused by pleiotropy, altered gene expression and loss of homeostasis. We tested the genomic signature of recent sexual signal loss in Hawaiian field crickets, Teleogryllus oceanicus. Song loss is controlled by a sex-linked Mendelian locus, flatwing, which feminises male wings by erasing sound-producing veins. This variant spread rapidly under pressure from an eavesdropping parasitoid fly. We sequenced, assembled and annotated the T. oceanicus genome, produced a high-density linkage map, and localised flatwing on the X chromosome. We characterised pleiotropic effects of flatwing, including changes in embryonic gene expression and alteration of another sexual signal, chemical pheromones. Song loss is associated with pleiotropy, hitchhiking and genome-wide regulatory disruption which feminises flatwing male pheromones. The footprint of recent adaptive trait loss illustrates R. A. Fisher's influential prediction that variants with large mutational effect sizes can invade genomes during the earliest stages of adaptation to extreme pressures, despite having severely disruptive genomic consequences.

Long-read single molecule sequencing technologies continue to grow in popularity for genome assembly and provide an effective way to resolve large and complex genomic variants. However, uptake of these technologies for teaching and training is hampered by the complexity of high molecular weight DNA extraction protocols, the time required for library preparation and the costs for sequencing, as well as challenges with downstream data analyses. Here, we present a full long-read workflow optimised for teaching, that covers each stage from DNA extraction, to library preparation and sequencing, to data QC and genome assembly and characterisation, that can be completed in under two weeks. We use a specific case study of plant identification, where students identify an anonymous plant sample by sequencing and assembling the genome and comparing it to other samples and to reference databases. In testing, long-read genome skimming of nine wild-collected plant species extracted with a modified kit-based approach produced an average of 8Gb of Oxford Nanopore data, enabling the complete assembly of plastid genomes, and partial assembly of nuclear genomes. In the classroom, all students were able to complete the protocols, and to correctly identify their plant samples based on BOLD searches of barcoding loci extracted from the plastid genome, coupled with phylogenetic analyses of whole plastid genomes. We supply all the learning material and raw data allowing this to be adapted to a range of teaching settings.