Abstract While invasive species are a key driver of the global biodiversity crisis, the drivers of invasiveness remain debated. To investigate the genomic basis of invasiveness in plants, we use the invasive weed Ambrosia artemisiifolia , introduced to Europe in the late 19 th century, resequencing 655 ragweed genomes, including 308 herbarium specimens collected up to 190 years ago. In introduced European populations, we report selection signatures in defense genes and lower prevalence of particular plant pathogens in the invasive range. Together with temporal changes in population structure associated with introgression from closely related Ambrosia species, escape from microbial enemies likely favoured the plant’s remarkable success as an invasive species. One-Sentence Summary The invasive success of European ragweed was facilitated by release from enemy microbes and inter-species hybridization.

ABSTRACT Adaptation is the central feature and leading explanation for the evolutionary diversification of life. Adaptation is also notoriously difficult to study in nature, owing to its complexity and logistically prohibitive timescale. We leverage extensive contemporary and historical collections of Ambrosia artemisiifolia —an aggressively invasive weed and primary cause of pollen-induced hayfever—to track the phenotypic and genetic causes of recent local adaptation across its native and invasive ranges in North America and Europe, respectively. Large haploblocks— indicative of chromosomal inversions—contain a disproportionate share (26%) of genomic regions conferring parallel adaptation to local climates between ranges, are associated with rapidly adapting traits, and exhibit dramatic frequency shifts over space and time. These results highlight the importance of large-effect standing variants in rapid adaptation, which have been critical to A. artemisiifolia ’s global spread across vast climatic gradients.

ABSTRACT Therapeutic targeting of the estrogen receptor (ER) is a clinically validated approach for estrogen receptor positive breast cancer (ER+ BC), but sustained response is limited by acquired resistance. Targeting the transcriptional coactivators required for estrogen receptor activity represents an alternative approach that is not subject to the same limitations as targeting estrogen receptor itself. In this report we demonstrate that the acetyltransferase activity of coactivator paralogs CREBBP/EP300 represents a promising therapeutic target in ER+ BC. Using the potent and selective inhibitor CPI-1612, we show that CREBBP/EP300 acetyltransferase inhibition potently suppresses in vitro and in vivo growth of breast cancer cell line models and acts in a manner orthogonal to directly targeting ER. CREBBP/EP300 acetyltransferase inhibition suppresses ER-dependent transcription by targeting lineage-specific enhancers defined by the pioneer transcription factor FOXA1. These results validate CREBBP/EP300 acetyltransferase activity as a viable target for clinical development in ER+ breast cancer.

Adaptation is a critical determinant of the diversification, persistence, and geographic range limits of species. Yet the genetic basis of adaptation is often unclear and potentially underpinned by a wide range of mutational types - from single nucleotide changes to large-scale alterations of chromosome structure. Copy number variation (CNV) is thought to be an important source of adaptive genetic variation, as indicated by decades of candidate gene studies that point to CNVs underlying rapid adaptation to strong selective pressures. Nevertheless, population genomic studies of CNVs face unique logistical challenges not encountered by other forms of genetic variation. Consequently, few studies have systematically investigated the contributions of CNVs to adaptation at a genome-wide scale. We present a genome-wide analysis of CNV contributions to the adaptation of an invasive weed, Ambrosia artemisiifolia, across its native and invasive ranges in North America and Europe, respectively. CNVs show clear signatures of parallel local adaptation between native and invasive ranges, implying widespread reuse of CNVs during adaptation to shared geographic patterns of selection. Using a local principal component analysis to genotype CNV regions in historic samples that span the last two centuries, we identified 16 large CNV regions of up to 11.85 megabases in length, six of which show signals of rapid evolutionary change, with pronounced frequency shifts between historic and modern populations. Our results provide compelling genome-wide evidence that copy number variation underlies rapid adaptation over contemporary timescales of natural populations.

Abstract Understanding local adaptation in plants from a genomic perspective has become a key research area given the ongoing climate challenge and the concomitant requirement to conserve genetic resources. Perennial plants, such as forest trees, are good models to study local adaptation given their wide geographic distribution, largely outcrossing mating systems and demographic histories. We evaluated signatures of local adaptation in European aspen ( Populus tremula ) across Europe by means of whole genome re-sequencing of a collection of 411 individual trees. We dissected admixture patterns between aspen lineages and observed a strong genomic mosaicism in Scandinavian trees, evidencing different colonization trajectories into the peninsula from Russia, Central and Western Europe. As a consequence of the secondary contacts between populations after the last glacial maximum (LGM), we detected an adaptive introgression event in a genome region of ∼500kb in chromosome 10, harboring a large-effect locus that has previously been shown to contribute to adaptation to the short growing seasons characteristic of northern Scandinavia. Demographic simulations and ancestry inference suggest an Eastern origin - probably Russian - of the adaptive Nordic allele which nowadays is present in a homozygous state at the north of Scandinavia. The strength of introgression and positive selection signatures in this region is a unique feature in the genome. Furthermore, we detected signals of balancing selection, shared across regional populations, that highlight the importance of standing variation as a primary source of alleles that facilitate local adaptation. Our results therefore emphasize the importance of migration-selection balance underlying the genetic architecture of key adaptive quantitative traits.

Abstract When introduced to multiple distinct ranges, invasive species provide a compelling natural experiment for understanding the repeatability of adaptation. Ambrosia artemisiifolia is an invasive, noxious weed, and chief cause of hay fever. Leveraging over 400 whole-genome sequences spanning the native-range in North America and 2 invasions in Europe and Australia, we inferred demographically distinct invasion histories on each continent. Despite substantial differences in genetic source and effective population size changes during introduction, scans of both local climate adaptation and divergence from the native-range revealed genomic signatures of parallel adaptation between invasions. Disproportionately represented among these parallel signatures are 37 large haploblocks—indicators of structural variation—that cover almost 20% of the genome and exist as standing genetic variation in the native-range. Many of these haploblocks are associated with traits important for adaptation to local climate, like size and the timing of flowering, and have rapidly reformed native-range clines in invaded ranges. Others show extreme frequency divergence between ranges, consistent with a response to divergent selection on different continents. Our results demonstrate the key role of large-effect standing variants in rapid adaptation during range expansion, a pattern that is robust to diverse invasion histories.