ABSTRACT Seasonal differences in insect pigmentation are attributed to the influence of ambient temperature on pigmentation development. This thermal plasticity is adaptive and heritable, thereby capable of evolving. However, the specific genes contributing to the variation in plasticity that can drive its evolution remain largely unknown. To address this, we analyzed pigmentation and pigmentation plasticity in Drosophila melanogaster . We measured two components of pigmentation in the thorax and abdomen: overall darkness and the proportion of length covered by darker pattern elements (a trident in the thorax and bands in the abdomen) in females from two developmental temperatures (17°C or 28°C) and 191 genotypes. Using a GWAS approach to identify the genetic basis of variation in pigmentation and its response to temperature, we identified numerous dispersed QTLs, including some mapping to melanogenesis genes ( yellow , ebony , and tan ). Remarkably, we observed limited overlap between QTLs for variation within specific temperatures and those influencing thermal plasticity, as well as minimal overlap between plasticity QTLs across pigmentation components and across body parts. For most traits, consistent with selection favoring the retention of plasticity, we found that lower plasticity alleles were often at lower frequencies. The functional analysis of selected candidate QTLs and pigmentation genes largely confirmed their contributions to variation in pigmentation and/or pigmentation plasticity. Overall, our study reveals the existence and underlying basis of extensive and trait-specific genetic variation for pigmentation and pigmentation plasticity, offering a rich reservoir of raw material for natural selection to shape the independent evolution of these traits.

ABSTRACT Body pigmentation is an evolutionarily diversified and ecologically relevant trait that shows variation within and between species, and important roles in animal survival and reproduction. Insect pigmentation, in particular, provides some of the most compelling examples of adaptive evolution and its ecological and genetic bases. Yet, while pigmentation includes multiple aspects of color and color pattern that may vary more or less independently, its study frequently focuses on one single aspect. Here, we develop a method to quantify color and color pattern in Drosophila body pigmentation, decomposing thorax and abdominal pigmentation into distinct measurable traits, and we quantify different sources of variation in those traits. For each body part, we measured overall darkness, as well as four other pigmentation properties distinguishing between background color and color of the darker pattern elements that decorate the two body parts. By focusing on two standard D. melanogaster laboratory populations, we show that pigmentation components vary and co-vary in different manners depending on sex, genetic background, and developmental temperature. By studying three natural populations of D. melanogaster along a latitudinal cline and five other Drosophila species, we then show that evolution of lighter or darker bodies can be achieved by changing distinct component traits. Our study underscores the value of detailed phenotyping for a better understanding of phenotypic variation and diversification, and the ecological pressures and genetic mechanisms underlying them.

Abstract The Glanville fritillary ( Melitaea cinxia ) butterfly is a long-term model system for metapopulation dynamics research in fragmented landscapes. Here, we provide a chromosome level assembly of the butterfly’s genome produced from Pacific Biosciences sequencing of a pool of males, combined with a linkage map from population crosses. The final assembly size of 484 Mb is an increase of 94 Mb on the previously published genome. Estimation of the completeness of the genome with BUSCO, indicates that the genome contains 93 - 95% of the BUSCO genes in complete and single copies. We predicted 14,830 gene models using the MAKER pipeline and manually curated 1,232 of these gene models. The genome and its annotated gene models are a valuable resource for future comparative genomics, molecular biology, transcriptome and genetics studies on this species.

Abstract Freshwater habitats are frequently contaminated by diverse chemicals of anthropogenic origin, collectively referred to as micropollutants, that can have detrimental effects on aquatic life. The animals' tolerance to micropollutants may be mediated by their microbiome. If polluted aquatic environments select for contaminant‐degrading microbes, the acquisition of such microbes by the host may increase its tolerance to pollution. Here we tested for the potential effects of the host microbiome on the growth and survival of juvenile Asellus aquaticus , a widespread freshwater crustacean. Using faecal microbiome transplants, we provided newly hatched juveniles with the microbiome isolated from donor adults reared in either clean or micropollutant‐contaminated water and, after transplantation, recipient juveniles were reared in water with and without micropollutants. The experiment revealed a significant negative effect of the micropollutants on the survival of juvenile isopods regardless of the received faecal microbiome. The micropollutants had altered the composition of the bacterial component of the donors' microbiome, which in turn influenced the microbiome of juvenile recipients. Hence, we show that relatively high environmental concentrations of micropollutants reduce survival and alter the microbiome composition of juvenile A. aquaticus , but we have no evidence that tolerance to micropollutants is modulated by their microbiome.

Body size is a quantitative trait that is closely associated to fitness and under the control of both genetic and environmental factors. While developmental plasticity for this and other traits is heritable and under selection, little is known about the genetic basis for variation in plasticity that can provide the raw material for its evolution. We quantified genetic variation for body size plasticity in Drosophila melanogaster by measuring thorax and abdomen length of females reared at two temperatures from a panel representing naturally segregating alleles, the Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP). We found variation between genotypes for the levels and direction of thermal plasticity in size of both body parts. We then used a Genome-Wide Association Study (GWAS) approach to unravel the genetic basis of inter-genotype variation in body size plasticity, and used different approaches to validate selected QTLs and to explore potential pleiotropic effects. We found mostly 'private QTLs', with little overlap between the candidate loci underlying variation in plasticity for thorax versus abdomen size, for different properties of the plastic response, and for size versus size plasticity. We also found that the putative functions of plasticity QTLs were diverse and that alleles for higher plasticity were found at lower frequencies in the target population. Importantly, a number of our plasticity QTLs have been targets of selection in other populations. Our data sheds light onto the genetic basis of inter-genotype variation in size plasticity that is necessary for its evolution.