Abstract Target capture approaches are widely used in phylogenomic studies, yet only four experimental comparisons of a critical parameter, hybridization temperature, have been published. These studies provide conflicting conclusions regarding the benefits of lower temperatures during target capture, and none include invertebrates where bait-target divergences may be higher than seen in vertebrate capture studies. Most capture studies use a fixed hybridization temperature of 65°C to maximize the proportion of on-target data, but many invertebrate capture studies report low locus recovery. Lower hybridization temperatures, which might improve locus recovery, are not commonly employed in invertebrate capture studies. We used leaf-footed bugs and relatives (Hemiptera: Coreoidea) to investigate the effect of hybridization temperature on capture success of ultraconserved elements (UCE) targeted by previously published baits derived from divergent hemipteran genomes and other loci targeted by newly designed baits derived from less divergent coreoid transcriptomes. We found touchdown capture approaches with lower hybridization temperatures generally resulted in lower proportions of on-target reads and lower read depth but were associated with more contigs and improved recovery of UCE loci. Low temperatures were also associated with increased numbers of putative paralogs of UCE loci. Hybridization temperatures did not generally affect recovery of newly targeted loci, which we attributed to their lower bait-target divergences (compared to higher divergences between UCE baits and targets) and greater bait tiling density. Thus, optimizing in vitro target capture conditions to accommodate low hybridization temperatures can provide a cost-effective, widely applicable solution to improve recovery of protein-coding loci in invertebrates.

ABSTRACT Sexually selected weapons, such as the antlers of deer, claws of crabs, and tusks of beaked whales, are strikingly diverse across taxa and even within groups of closely related species. Phylogenetic comparative studies have typically taken a simplified approach to investigating the evolution of weapon diversity, examining the gains and losses of entire weapons, major shifts in size or type, or changes in location. Less understood is how individual weapon components evolve and assemble into a complete weapon. We addressed this question by examining weapon evolution in the diverse, multi-component hind-leg and body weapons of leaf-footed bugs, Superfamily Coreoidea (Hemiptera: Heteroptera). Male leaf-footed bugs use their weapons to fight for access to mating territories. We used a large multilocus dataset comprised of ultraconserved element loci for 248 species and inferred evolutionary transitions among component states using ancestral state estimation. We found that weapons added components over time with some evidence of a cyclical evolutionary pattern — gains of components followed by losses and then gains again. Further, we found that certain trait combinations evolved repeatedly across the phylogeny. This work reveals the remarkable and dynamic evolution of weapon form in the leaf-footed bugs. It also highlights that multi-component weapons may be especially useful in providing insights into the evolutionary interplay of form and function. TEASER TEXT For centuries, humans have been fascinated by the morphological weapons animals use to engage in battle. The diversity of sexually selected weapons is surprising, with considerable variation across even closely related groups of animals. Studies are needed that take a detailed view of the components that comprise weapons and the evolutionary assembly of these components into a complete structure. Here, we reconstruct the evolution of a multi-component weapon in a superfamily of insects. Male leaf-footed bugs use spiky, enlarged hind legs to wrestle over mating territories. We measured 15 putative weapon components across 248 species, using phylogenetic comparative analyses. We found that the number of weapon components generally increased over time, with many gains and losses of components along the way. We found that certain components were more likely to evolve with others, suggesting that specific trait combinations might be especially functional in battle. This work highlights that evolutionary studies of complex, multi-component weapons may be useful for reconstructing the evolutionary assembly of weapons and the interplay of form and function.

Baits targeting invertebrate ultraconserved elements (UCEs) are becoming more common for phylogenetic studies. Recent studies have shown that invertebrate UCEs typically encode proteins - and thus, are functionally different from more conserved vertebrate UCEs - can resolve deep divergences (e.g., superorder to family ranks). However, the ability of the invertebrate UCE baits to robustly resolve relationships at shallower phylogenetic scales (i.e., tribes and congeners) has been generally limited to Coleoptera and Hymenoptera. Here, we assessed the ability of a recently designed Hemiptera UCE bait set to reconstruct more recent phylogenetic relationships in the largest leaf-footed bug subfamily, the Coreinae (Hemiptera: Coreidae), using a taxon-rich sample representing 21 of the 32 coreine tribes. Many well-supported, novel relationships were congruent in maximum likelihood and summary coalescent analyses. We also found evidence for the para- and polyphyly of several tribes and genera of Coreinae, as well as the subfamilies Coreinae and Meropachyinae. Our study, along with other recent UCE studies, provides evidence that UCEs can produce robust and novel phylogenetic hypotheses at various scales in invertebrates. Additionally, we used different DNA extraction and target enrichment protocols and recovered more UCE data using a touch-down hybridization approach.