Abstract Wolbachia , a widespread bacterium that can reduce pathogen transmission in mosquitoes, has been detected within populations of Anopheles (An.) malaria vectors. In the An. gambiae complex, the primary vectors in Sub-Saharan Africa, Wolbachia strains are at low density and infection frequencies in wild populations. PCR-independent evidence is required to determine whether Wolbachia strains are true endosymbionts in Anopheles given most studies to date have used nested-PCR to identify strains. Here we report high-density strains found in geographically diverse populations of An. moucheti and An . demeilloni . Fluorescent in situ hybridization localized a heavy infection in the ovaries of An. moucheti and maternal transmission was observed. Genome sequencing of both strains obtained genome depths and coverages comparable to other known infections. Notably, homologs of cytoplasmic incompatibility factor ( cif ) genes were present indicating these strains possess the capacity to induce the phenotype cytoplasmic incompatibility which allows Wolbachia to spread through populations. The characteristics of these two strains suggest they are ideal candidates for Wolbachia biocontrol strategies in Anopheles .

Abstract A major goal of invasion and climate change biology research is to understand the ecological and evolutionary responses of organisms to anthropogenic disturbance, especially over large spatial and temporal scales. One significant, and sometimes unattainable, challenge of these studies is garnering sufficient numbers of relevant specimens, especially for species spread across multiple continents. We developed a citizen science project, “Pieris Project”, to successfully amass thousands of specimens of the invasive agricultural pest Pieris rapae , the small cabbage white butterfly, from 32 countries worldwide. We then generated and analyzed genomic (ddRAD) and mitochondrial DNA sequence data for these samples to reconstruct and compare different global invasion history scenarios. Our results bolster historical accounts of the global spread and timing of P. rapae introductions. The spread of P. rapae over the last ∼160 years followed a linear series of at least four founding events, with each introduced population serving as the source for the next. We provide the first molecular evidence supporting the hypothesis that the ongoing divergence of the European and Asian subspecies of P. rapae (∼1,200 yrBP) coincides with the domestication of brassicaceous crops. Finally, the international success of the Pieris Project allowed us to nearly double the geographic scope of our sampling (i.e., add >1,000 specimens from 13 countries), demonstrating the power of the public to aid scientists in collections-based research addressing important questions in ecology and evolutionary biology. Non-technical summary We provide genetic evidence that the success of the small cabbage white butterfly—its rise to one of the most widespread and abundant butterflies on the planet— was largely facilitated by human activities, through the domestication of its food plants and the accidental movement of the butterfly by means of trade and human movement (migration). Through an international citizen science project—Pieris Project—people from around the world helped to unravel the global invasion history of this agricultural pest butterfly by collecting samples for DNA analysis. The success of this citizen science project demonstrates the power of the public to aid in collections-based research that address important questions related to ecology and evolutionary biology.

Abstract Moths and butterflies (Lepidoptera) have a heterogametic sex chromosome system with females carrying ZW chromosomes and males ZZ. The lack of W chromosomes in early diverging lepidopteran lineages has led to the suggestion of an ancestral Z0 system in this clade and a B chromosome origin of the W. This contrasts with the canonical model of W chromosome evolution in which the W would have originated from the same homologous autosomal pair as the Z chromosome. Despite the distinct models proposed, the rapid evolution of the W chromosome has hindered the elucidation of its origin. Here, we present high-quality, chromosome-level genome assemblies of two Hypolimnas species ( Hypolimnas missipus and Hypolimnas bolina) and use the H. misippus assembly to explore the evolution of W chromosomes in butterflies and moths. We show that in H. misippus the W chromosome has higher similarity to the Z chromosome than any other chromosome, which could suggest a possible origin from the same homologous autosome pair as the Z chromosome. However, using genome assemblies of closely related species (ditrysian lineages) containing assembled W chromosomes, we present contrasting evidence suggesting that the W chromosome might have evolved from a B chromosome instead. Crucially, by using a synteny analysis to infer homology, we show that W chromosomes are likely to share a common evolutionary origin in Lepidoptera. This study highlights the difficulty of studying the evolution of W chromosomes and contributes to better understanding its evolutionary origins. Significance Butterflies and moths have a sex determination system in which females carry two different sex chromosomes, Z and W, while males carry two copies of the Z. The evolutionary origin of the W chromosome has been elusive, with many possible scenarios being suggested, such as the independent evolution of W chromosomes in many butterfly and moth species. Here, we present genome assemblies of two Hypolimnas butterfly species and use one of them to shed light on the evolution of the W chromosome. We show that W chromosomes across butterflies and moths are very similar which suggests a shared common origin.

How microbe-microbe interactions dictate microbial complexity in the mosquito gut is unclear. Previously we found that Serratia, a gut symbiont that alters vector competence and is being considered for vector control, poorly colonized Aedes aegypti yet was abundant in Culex quinquefasciatus reared under identical conditions. To investigate the incompatibility between Serratia and Ae. aegypti, we characterized two distinct strains of Serratia marcescens from Cx. quinquefasciatus and examined their ability to infect Ae. aegypti. Both Serratia strains poorly infected Ae. aegypti, but when microbiome homeostasis was disrupted, the prevalence and titers of Serratia were similar to the infection in its native host. Examination of multiple genetically diverse Ae. aegypti lines found microbial interference to S. marcescens was commonplace, however one line of Ae. aegypti was susceptible to infection. Microbiome analysis of resistant and susceptible lines indicated an inverse correlation between Enterobacteriaceae bacteria and Serratia, and experimental co-infections in a gnotobiotic system recapitulated the interference phenotype. Furthermore, we observed an effect on host behaviour; Serratia exposure to Ae. aegypti disrupted their feeding behaviour, and this phenotype was also reliant on interactions with their native microbiota. Our work highlights the complexity of host-microbe interactions and provides evidence that microbial interactions influence mosquito behaviour.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract The mosquito microbiome is an important modulator of vector competence and vectoral capacity. Unlike the extensively studied bacterial microbiome, fungal communities in the mosquito microbiome (mycobiome) remain largely unexplored. To work towards getting an improved understanding of the fungi associated with mosquitoes, we sequenced the mycobiome of three field-collected and laboratory-reared mosquito species ( Aedes albopictus, Aedes aegypti, and Culex quinquefasciatus ). Our analysis showed both environment and host species were contributing to the diversity of the fungal microbiome of mosquitoes. When comparing species, Ae. albopictus possessed a higher number of diverse fungal taxa than Cx. quinquefasciatus, while strikingly less than 1% of reads from Ae. aegypti samples were fungal. Fungal reads from Ae. aegypti were <1% even after inhibiting host amplification using a PNA blocker, indicating that this species lacked a significant fungal microbiome that was amplified using this sequencing approach. Using a mono-association mosquito infection model, we confirmed that mosquito-derived fungal isolates colonize and for Aedes mosquitoes, support growth and development at comparable rates to their bacterial counterparts. Strikingly, native bacterial taxa isolated from mosquitoes impeded the colonization of symbiotic fungi in Ae. aegypti suggesting interkingdom interactions shape fungal microbiome communities. Collectively, this study adds to our understanding of the fungal microbiome of different mosquito species, that these fungal microbes support growth and development, and highlights that microbial interactions underpin fungal colonization of these medically relevent species.

Symbionts that distort their host?s sex ratio by favouring the production and survival of females are common in arthropods. Their presence produces intense Fisherian selection to return the sex ratio to parity, typified by the rapid spread of host ?suppressor? loci that restore male survival/development. In this study, we investigated the genomic impact of a selective event of this kind in the butterfly Hypolimnas bolina. Through linkage mapping we first identified a genomic region that was necessary for males to survive Wolbachia-induced killing. We then investigated the genomic impact of the rapid spread of suppression that converted the Samoan population of this butterfly from a 100:1 female-biased sex ratio in 2001, to a 1:1 sex ratio by 2006. Models of this process revealed the potential for a chromosome-wide selective sweep. To measure the impact directly, the pattern of genetic variation before and after the episode of selection was compared. Significant changes in allele frequencies were observed over a 25cM region surrounding the suppressor locus, alongside generation of linkage disequilibrium. The presence of novel allelic variants in 2006 suggests that the suppressor was introduced via immigration rather than through de novo mutation. In addition, further sampling in 2010 indicated that many of the introduced variants were lost or had reduced in frequency since 2006. We hypothesise that this loss may have resulted from a period of purifying selection - removing deleterious material that introgressed during the initial sweep. Our observations of the impact of suppression of sex ratio distorting activity reveal an extraordinarily wide genomic imprint, reflecting its status as one of the strongest selective forces in nature.

Microbial interactions are an underappreciated force in shaping insect microbiome communities. Although pairwise patterns of symbiont interactions have been identified, we have a poor understanding regarding the scale and the nature of co-occurrence and co-exclusion interactions within the microbiome. To characterize these patterns in mosquitoes, we sequenced the bacterial microbiome of Aedes aegypti, Ae. albopictus, and Culex quinquefasciatus caught in the field or reared in the laboratory and used these data to generate interaction networks. For collections, we used traps that attracted host-seeking or ovipositing female mosquitoes to determine how physiological state affects the microbiome under field conditions. Interestingly, we saw few differences in species richness or microbiome community structure in mosquitoes caught in either trap. Co-occurrence and co-exclusion analysis identified 116 pairwise interactions substantially increasing the list of bacterial interactions observed in mosquitoes. Networks generated from the microbiome of Ae. aegypti often included highly interconnected hub bacteria. There were several instances where co-occurring bacteria co-excluded a third taxa, suggesting the existence of tripartite relationships. Several associations were observed in multiple species or in field and laboratory-reared mosquitoes indicating these associations are robust and not influenced by environmental or host factors. To demonstrate that microbial interactions can influence colonization of the host, we administered symbionts to Ae. aegypti larvae that either possessed or lacked their resident microbiota. We found that the presence of resident microbiota can inhibit colonization of particular bacterial taxa. Our results highlight that microbial interactions in mosquitoes are complex and influence microbiome composition.

Abstract The microbiome affects important aspects of mosquito biology and differences in microbial composition can affect the outcomes of laboratory studies. To determine how the biotic and abiotic conditions in an insectary affect the composition of the bacterial microbiome of mosquitoes we reared mosquitoes from a single cohort of eggs from one genetically homogeneous inbred Aedes aegypti colony, which were split into three batches, and transferred to each of three different insectaries located within the Liverpool School of Tropical Medicine. Using three replicate trays per insectary, we assessed and compared the bacterial microbiome composition as mosquitoes developed from these eggs. We also characterised the microbiome of the mosquitoes’ food sources, measured environmental conditions over time in each climate-controlled insectary, and recorded development and survival of mosquitoes. While mosquito development was overall similar between all three insectaries, we saw differences in microbiome composition between mosquitoes from each insectary. Furthermore, bacterial input via food sources, potentially followed by selective pressure of temperature stability and range, did affect the microbiome composition. At both adult and larval stages, specific members of the mosquito microbiome were associated with particular insectaries; and the insectary with less stable and cooler conditions resulted in slower pupation rate and higher diversity of the larval microbiome. Tray and cage effects were also seen in all insectaries, with different bacterial taxa implicated between insectaries. These results highlight the necessity of considering the variability and effects of different microbiome composition even in experiments carried out in a laboratory environment starting with eggs from one batch; and highlights the impact of even minor inconsistencies in rearing conditions due to variation of temperature and humidity.