Abstract The guppy Y chromosome has been considered a model system for the evolution of suppressed recombination between sex chromosomes, and it has been proposed that complete sex-linkage has evolved across about 3 Mb surrounding this fish’s sex-determining locus, followed by recombination suppression across a further 7 Mb of the 23 Mb XY pair, forming younger “evolutionary strata”. Sequences of the guppy genome show that Y is very similar to the X chromosome, making it important to understand which parts of the Y are completely non-recombining, and whether there is indeed a large completely non-recombining region. Here, we describe new evidence that supports a different interpretation of the data that suggested the presence of such a region. We analysed PoolSeq data in samples from multiple natural populations from Trinidad. This yields evidence for linkage disequilibrium (LD) between sequence variants and the sex-determining locus. Downstream populations have higher diversity than upstream ones (which display the expected signs of bottlenecks). The associations we observe conform to predictions for a genome region with infrequent recombination that carries one or more sexually antagonistic polymorphisms. They also suggest the region in which the sex-determining locus must be located. However, no consistently male-specific variants were found, supporting the suggestion that any completely sex-linked region may be very small.

ABSTRACT Parallel evolution, in which independent populations evolve along similar phenotypic trajectories, offers insights into the repeatability of adaptive evolution. Here, we revisit a classic example of parallelism, that of repeated evolution of brighter males in the Trinidadian guppy. In guppies, colonisation of low predation habitats is associated with emergence of ‘more colourful’ phenotypes since predator-induced viability selection for crypsis weakens while sexual selection by female preference for conspicuity remains strong. Our study differs from previous investigations in three respects. First, we adopt a multivariate phenotyping approach to characterise parallelism in multi-trait space. Second, we use ecologically-relevant colour traits defined by the visual systems of the two selective agents (i.e. guppy, predatory cichlid). Third, we estimate population genetic structure to test for adaptive (parallel) evolution against a model of neutral phenotypyc divergence. We find strong phenotypic differentiation that is inconsistent with a neutral model, but only limited support for the predicted pattern of greater conspicuity at low predation. Effects of predation regime on each trait were in the expected direction, but weak, largely non-significant, and explained little among-population variation. In multi-trait space, phenotypic trajectories of lineages colonising low from high predation regimes were not parallel. Our results are consistent with reduced predation risk facilitating adaptive differentiation by female choice, but suggest that this proceeds in (effectively) independent directions of multi-trait space across lineages. Pool-sequencing data also revealed SNPs showing greater differentiation than expected under neutrality and/or associations with known colour genes in other species, presenting opportunities for future genetic study.

Abstract We describe new genetic mapping results from 6 full-sib families in the guppy ( Poecilia reticulata ), two of which included recombinants between the X and Y chromosomes. These recombinants confirm that the guppy sex-determining locus is in the region identified by all previous studies, including a recent report suggesting a candidate sex-determining gene in this fish, close to the pseudo-autosomal region (or PAR) at the chromosome terminus. Our results suggest the presence of some errors in the current assembly of the guppy genome. In males, crossing over occurs at a very high rate in the PAR, and our genetic map of the region allows us to correct the marker order. We also identified two unplaced scaffolds carrying genes that map to the PAR. Genetic mapping cannot be used to order markers in the region where crossing over is infrequent. However, our recombinant male is informative about the order, under the reasonable assumption that crossovers are infrequent. Our mapping families and natural population samples also show that the recently proposed candidate for this species’ sex-determining gene is not completely sex-linked. We detect an association between individuals’ sex and an SNP in the sex-determining region, but not with a marker 0.9 Mb away from it, suggesting that variants in this region may be in linkage disequilibrium with the actual sex-determining factor, but that the factor itself has not yet been identified. So far, no consistently male-specific variant has been identified in the guppy sex-determining region.

Summary/Abstract Genetic and physical mapping of the guppy ( P. reticulata ) have shown that recombination patterns differ greatly between males and females. Crossover events occur evenly across the chromosomes in females, but in male meiosis they are restricted to the tip furthest from the centromere of each chromosome, creating very high recombination rates per megabase, similar to the high rates in mammalian sex chromosomes’ pseudo-autosomal regions (PARs). We here used the intronic GC content to indirectly infer the recombination patterns on guppy chromosomes. This is based on evidence that recombination is associated with GC-biased gene conversion, so that genome regions with high recombination rates should be detectable by high GC content. Using intron sequences, which are likely to be under weak selection, we show that almost all guppy chromosomes, including the sex chromosome (LG12) have very high GC values near their assembly ends, suggesting high recombination rates due to strong crossover localisation in male meiosis. Our test does not suggest that the guppy XY pair has stronger crossover localisation than the autosomes, or than the homologous chromosome in a closely related fish, the platyfish ( Xiphophorus maculatus ). We therefore conclude that the guppy XY pair has not recently undergone an evolutionary change to a different recombination pattern, or reduced its crossover rate, but that the guppy evolved Y-linkage due to acquiring a male-determining factor that also conferred the male crossover pattern. The results also identify the centromere ends of guppy chromosomes, which were not determined in the guppy genome assembly.

Recombination suppression between sex chromosomes is often stated to evolve in response to polymorphisms for mutations that affect fitness of males and females in opposite directions (sexually antagonistic, or SA, mutations), but direct empirical support is lacking. The sex chromosomes of the fish Poecilia reticulata (the guppy) carry SA polymorphisms, making them excellent for testing this hypothesis for the evolution of sex linkage. We resequenced genomes of male and female guppies and, unexpectedly, found that variants on the sex chromosome indicate no extensive region with fully sex-linked genotypes, though many variants show strong evidence for partial sex linkage. We present genetic mapping results that help understand the evolution of the guppy sex chromosome pair. We find very different distributions of crossing over in the two sexes, with recombination events in male meiosis detected only at the tips of the chromosomes. The guppy may exemplify a route for sex chromosome evolution in which low recombination in males, likely evolved in a common ancestor, has facilitated the establishment of sexually antagonistic polymorphisms.