We present a draft sequence of the genome of Aedes aegypti , the primary vector for yellow fever and dengue fever, which at ∼1376 million base pairs is about 5 times the size of the genome of the malaria vector Anopheles gambiae . Nearly 50% of the Ae. aegypti genome consists of transposable elements. These contribute to a factor of ∼4 to 6 increase in average gene length and in sizes of intergenic regions relative to An. gambiae and Drosophila melanogaster . Nonetheless, chromosomal synteny is generally maintained among all three insects, although conservation of orthologous gene order is higher (by a factor of ∼2) between the mosquito species than between either of them and the fruit fly. An increase in genes encoding odorant binding, cytochrome P450, and cuticle domains relative to An. gambiae suggests that members of these protein families underpin some of the biological differences between the two mosquito species.

Mosquitoes are vectors of parasitic and viral diseases of immense importance for public health. The acquisition of the genome sequence of the yellow fever and Dengue vector, Aedes aegypti ( Aa ), has enabled a comparative phylogenomic analysis of the insect immune repertoire: in Aa , the malaria vector Anopheles gambiae ( Ag ), and the fruit fly Drosophila melanogaster ( Dm ). Analysis of immune signaling pathways and response modules reveals both conservative and rapidly evolving features associated with different functional gene categories and particular aspects of immune reactions. These dynamics reflect in part continuous readjustment between accommodation and rejection of pathogens and suggest how innate immunity may have evolved.

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.

Wolbachia are maternally transmitted symbiotic bacteria that can spread within insect populations because of their unique ability to manipulate host reproduction. When introduced to nonnative mosquito hosts, Wolbachia induce resistance to a number of human pathogens, including dengue virus (DENV), Plasmodium , and filarial nematodes, but the molecular mechanism involved is unclear. In this study, we have deciphered how Wolbachia infection affects the Aedes aegypti host in inducing resistance to DENV. The microarray assay indicates that transcripts of genes with functions related to immunity and reduction-oxidation (redox) reactions are up-regulated in Ae. aegypti infected with Wolbachia . Infection with this bacterium leads to induction of oxidative stress and an increased level of reactive oxygen species in its mosquito host. Reactive oxygen species elevation is linked to the activation of the Toll pathway, which is essential in mediating the expression of antioxidants to counterbalance oxidative stress. This immune pathway also is responsible for activation of antimicrobial peptides—defensins and cecropins. We provide evidence that these antimicrobial peptides are involved in inhibition of DENV proliferation in Wolbachia -infected mosquitoes. Utilization of transgenic Ae. aegypti and the RNAi depletion approach has been instrumental in proving the role of defensins and cecropins in the resistance of Wolbachia -infected Ae. aegypti to DENV. These results indicate that a symbiotic bacterium can manipulate the host defense system to facilitate its own persistent infection, resulting in a compromise of the mosquito's ability to host human pathogens. Our discoveries will aid in the development of control strategies for mosquito-transmitted diseases.

Closing the Vector Circle The genome sequence of Culex quinquefasciatus offers a representative of the third major genus of mosquito disease vectors for comparative analysis. In a major international effort, Arensburger et al. (p. 86 ) uncovered divergences in the C. quinquefasciatus genome compared with the representatives of the other two genera Aedes aegypti and Anopheles gambiae . The main difference noted is the expansion of numbers of genes, particularly for immunity, oxidoreductive functions, and digestive enzymes, which may reflect specific aspects of the Culex life cycle. Bartholomay et al. (p. 88 ) explored infection-response genes in Culex in more depth and uncovered 500 immune response-related genes, similar to the numbers seen in Aedes , but fewer than seen in Anopheles or the fruit fly Drosophila melanogaster . The higher numbers of genes were attributed partly to expansions in those encoding serpins, C-type lectins, and fibrinogen-related proteins, consistent with greater immune surveillance and associated signaling needed to monitor the dangers of breeding in polluted, urbanized environments. Transcriptome analysis confirmed that inoculation with unfamiliar bacteria prompted strong immune responses in Culex . The worm and virus pathogens that the mosquitoes transmit naturally provoked little immune activation, however, suggesting that tolerance has evolved to any damage caused by replication of the pathogens in the insects.

Female Aedes aegypti mosquitoes infect hundreds of millions of people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika, and chikungunya. Progress in understanding the biology of this insect, and developing tools to fight it, has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse genome technologies to produce AaegL5, a dramatically improved and annotated assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science and control. We anchored the physical and cytogenetic maps, resolved the size and composition of the elusive sex-determining “M locus”, significantly increased the known members of the glutathione-S-transferase genes important for insecticide resistance, and doubled the number of chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites. Using high-resolution QTL and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. We predict that AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly arboviral vector.