Abstract Whole-genome duplication (WGD) is hypothesized to be an important evolutionary mechanism that can facilitate adaptation and speciation. Genomes that exist in states of both diploidy and residual tetraploidy are of particular interest, as mechanisms that maintain the ploidy mosaic after WGD may provide important insights into evolutionary processes. The Salmonidae family exhibits residual tetraploidy, and this, combined with the evolutionary diversity formed after an ancestral autotetraploidization event, makes this group a useful study system. In this study, we generate a novel linkage map for cisco ( Coregonus artedi ), an economically and culturally important fish in North America and a member of the subfamily Coregoninae, which previously lacked a high-density haploid linkage map. We also conduct comparative genomic analyses to refine our understanding of chromosomal fusion/fission history across salmonids. To facilitate this comparative approach, we use the naming strategy of protokaryotype identifiers (PKs) to associate duplicated chromosomes to their putative ancestral state. The female linkage map for cisco contains 20,292 loci, 3,225 of which are likely within residually tetraploid regions. Comparative genomic analyses revealed that patterns of residual tetrasomy are generally conserved across species, although interspecific variation persists. To determine the broad-scale retention of residual tetrasomy across the salmonids, we analyze sequence similarity of currently available genomes and find evidence of residual tetrasomy in seven of the eight chromosomes that have been previously hypothesized to show this pattern. This interspecific variation in extent of rediploidization may have important implications for understanding salmonid evolutionary histories and informing future conservation efforts.

Abstract Groups of sympatric taxa with low inter-specific genetic differentiation, but considerable ecological differences, offer great opportunities to study the dynamics of divergence and speciation. This is the case of ciscoes ( Coregonus spp.) in the Laurentian Great Lakes, which are characterized by a complex evolutionary history and are commonly described as having undergone an adaptive radiation. In this study, morphometrics, stable isotopes and transcriptome sequencing were used to study the relationships within the Coregonus artedi complex in western Lake Superior. We observed general concordance for morphological, ecological and genomic variation, but the latter was more taxonomically informative as it showed less overlap among species in multivariate space. Low levels of genetic differentiation were observed between individuals morphologically identified as C. hoyi and C. zenithicus , and we hypothesize this could be associated with recent hybridization between the two species. Transcriptome-based single nucleotide polymorphisms exhibited significant divergence for genes associated with vision, development, metabolism and immunity, among species that occupy different habitats. This study highlights the importance of using an integrative approach when studying groups of taxa with a complex evolutionary history, as individual-level analyses of multiple independent datasets can provide a clearer picture of the patterns and processes associated with the origins of biodiversity.

The evolutionary histories of adaptive radiations can be marked by dramatic demographic fluctuations. However, the demographic histories of ecologically-linked co-diversifying lineages remain understudied. The Laurentian Great Lakes provide a unique system of two such radiations that are dispersed across depth gradients with a predator-prey relationship. We show that the North American Coregonus species complex ("ciscoes") radiated rapidly prior to the Last Glacial Maximum (80-90 kya), a globally warm period, followed by rapid expansion in population size. Similar patterns of demographic expansion were observed in the predator species, Lake Charr (Salvelinus namaycush), following a brief time lag, which we hypothesize was driven by predator-prey dynamics. Diversification of prey into deep water created ecological opportunities for the predators, facilitating their demographic expansion, which is consistent with an upward adaptive radiation cascade. This study provides a new timeline and environmental context for the origin of the Laurentian Great Lakes fish fauna, and firmly establishes this system as drivers of ecological diversification and rapid speciation through cyclical glaciation.

Effective resource management depends on our ability to partition diversity into biologically meaningful units. Recent evolutionary divergence, however, can often lead to ambiguity in morphological and genetic differentiation, complicating the delineation of valid conservation units. Such is the case with the "coregonine problem," where recent post-glacial radiations of coregonines into lacustrine habitats resulted in the evolution of numerous species flocks, often with ambiguous taxonomy. The application of genomics methods is beginning to shed light on this problem and the evolutionary mechanisms underlying divergence in these ecologically and economically important fishes. Here, we used restriction site-associated DNA (RAD) sequencing to examine genetic diversity and differentiation among sympatric species in the Coregonus artedi complex in the Apostle Islands of Lake Superior, the largest lake in the Laurentian Great Lakes. Using 29,068 SNPs, we were not only able to clearly distinguish the three most common forms for the first time, but putative hybrids and potentially mis-identified specimens as well. Assignment rates to form with our RAD data were 93-100% with the only mis-assignments arising from putative F1 hybrids, an improvement from 62-77% using microsatellites. Estimates of pairwise differentiation ( F ST: 0.045-0.056) were large given the detection of hybrids, suggesting that hybridization among forms may not be successful beyond the F1 state. We also used a newly built C. artedi linkage map to look for islands of adaptive genetic divergence among forms and found widespread differentiation across the genome, a pattern indicative of long-term drift, suggesting that these forms have been reproductively isolated for a substantial amount of time. The results of this study provide valuable information that can be applied to develop well-informed management strategies and stress the importance of re-evaluating conservation units with genomic tools to ensure they accurately reflect species diversity.