Parasitoid Wasp Genomes Parasitoid wasps, which prey on and reproduce in host insect species, play important roles in plant herbivore interactions, and may provide valuable tools in the biological control of pest species. The Nasonia Genome Working Group (p. 343 ; see the news story by Pennisi ) presents the genome of three very closely related species: Nasonia vitripennis, N. giraulti , and N. longicornis . The findings document rapid evolution between a host and endosymbiont that can cause nuclear-cytoplasmic incompatibilities that may affect speciation.

The honeybee genome has substantially fewer protein coding genes ( approximately 11 000 genes) than Drosophila melanogaster ( approximately 13 500) and Anopheles gambiae ( approximately 14 000). Some of the most marked differences occur in three superfamilies encoding xenobiotic detoxifying enzymes. Specifically there are only about half as many glutathione-S-transferases (GSTs), cytochrome P450 monooxygenases (P450s) and carboxyl/cholinesterases (CCEs) in the honeybee. This includes 10-fold or greater shortfalls in the numbers of Delta and Epsilon GSTs and CYP4 P450s, members of which clades have been recurrently associated with insecticide resistance in other species. These shortfalls may contribute to the sensitivity of the honeybee to insecticides. On the other hand there are some recent radiations in CYP6, CYP9 and certain CCE clades in A. mellifera that could be associated with the evolution of the hormonal and chemosensory processes underpinning its highly organized eusociality.

Until 1985 discussions of pesticides and honey bee toxicity in the USA were focused on pesticides applied to crops and the unintentional exposure of foraging bees to them. The recent introduction of arthropod pests of honey bees, Acarapis woodi (1984), Varroa destructor (1987), and Aethina tumida (1997), to the USA have resulted in the intentional introduction of pesticides into beehives to suppress these pests. Both the unintentional and the intentional exposure of honey bees to pesticides have resulted in residues in hive products, especially beeswax. This review examines pesticides applied to crops, pesticides used in apiculture and pesticide residues in hive products. We discuss the role that pesticides and their residues in hive products may play in colony collapse disorder and other colony problems. Although no single pesticide has been shown to cause colony collapse disorder, the additive and synergistic effects of multiple pesticide exposures may contribute to declining honey bee health.

As an obligatory parasite of humans, the body louse (Pediculus humanus humanus) is an important vector for human diseases, including epidemic typhus, relapsing fever, and trench fever. Here, we present genome sequences of the body louse and its primary bacterial endosymbiont Candidatus Riesia pediculicola. The body louse has the smallest known insect genome, spanning 108 Mb. Despite its status as an obligate parasite, it retains a remarkably complete basal insect repertoire of 10,773 protein-coding genes and 57 microRNAs. Representing hemimetabolous insects, the genome of the body louse thus provides a reference for studies of holometabolous insects. Compared with other insect genomes, the body louse genome contains significantly fewer genes associated with environmental sensing and response, including odorant and gustatory receptors and detoxifying enzymes. The unique architecture of the 18 minicircular mitochondrial chromosomes of the body louse may be linked to the loss of the gene encoding the mitochondrial single-stranded DNA binding protein. The genome of the obligatory louse endosymbiont Candidatus Riesia pediculicola encodes less than 600 genes on a short, linear chromosome and a circular plasmid. The plasmid harbors a unique arrangement of genes required for the synthesis of pantothenate, an essential vitamin deficient in the louse diet. The human body louse, its primary endosymbiont, and the bacterial pathogens that it vectors all possess genomes reduced in size compared with their free-living close relatives. Thus, the body louse genome project offers unique information and tools to use in advancing understanding of coevolution among vectors, symbionts, and pathogens.

The shift from solitary to social behavior is one of the major evolutionary transitions. Primitively eusocial bumblebees are uniquely placed to illuminate the evolution of highly eusocial insect societies. Bumblebees are also invaluable natural and agricultural pollinators, and there is widespread concern over recent population declines in some species. High-quality genomic data will inform key aspects of bumblebee biology, including susceptibility to implicated population viability threats.We report the high quality draft genome sequences of Bombus terrestris and Bombus impatiens, two ecologically dominant bumblebees and widely utilized study species. Comparing these new genomes to those of the highly eusocial honeybee Apis mellifera and other Hymenoptera, we identify deeply conserved similarities, as well as novelties key to the biology of these organisms. Some honeybee genome features thought to underpin advanced eusociality are also present in bumblebees, indicating an earlier evolution in the bee lineage. Xenobiotic detoxification and immune genes are similarly depauperate in bumblebees and honeybees, and multiple categories of genes linked to social organization, including development and behavior, show high conservation. Key differences identified include a bias in bumblebee chemoreception towards gustation from olfaction, and striking differences in microRNAs, potentially responsible for gene regulation underlying social and other traits.These two bumblebee genomes provide a foundation for post-genomic research on these key pollinators and insect societies. Overall, gene repertoires suggest that the route to advanced eusociality in bees was mediated by many small changes in many genes and processes, and not by notable expansion or depauperation.

For bees, many roads lead to social harmony Eusociality, where workers sacrifice their reproductive rights to support the colony, has evolved repeatedly and represents the most evolved form of social evolution in insects. Kapheim et al. looked across the genomes of 10 bee species with varying degrees of sociality to determine the underlying genomic contributions. No one genomic path led to eusociality, but similarities across genomes were seen in features such as increases in gene regulation and methylation. It also seems that selection pressures relaxed after the emergence of complex sociality. Science , this issue p. 1139

Chemical analysis shows that honey bees (Apis mellifera) and hive products contain many pesticides derived from various sources. The most abundant pesticides are acaricides applied by beekeepers to control Varroa destructor. Beekeepers also apply antimicrobial drugs to control bacterial and microsporidial diseases. Fungicides may enter the hive when applied to nearby flowering crops. Acaricides, antimicrobial drugs and fungicides are not highly toxic to bees alone, but in combination there is potential for heightened toxicity due to interactive effects.Laboratory bioassays based on mortality rates in adult worker bees demonstrated interactive effects among acaricides, as well as between acaricides and antimicrobial drugs and between acaricides and fungicides. Toxicity of the acaricide tau-fluvalinate increased in combination with other acaricides and most other compounds tested (15 of 17) while amitraz toxicity was mostly unchanged (1 of 15). The sterol biosynthesis inhibiting (SBI) fungicide prochloraz elevated the toxicity of the acaricides tau-fluvalinate, coumaphos and fenpyroximate, likely through inhibition of detoxicative cytochrome P450 monooxygenase activity. Four other SBI fungicides increased the toxicity of tau-fluvalinate in a dose-dependent manner, although possible evidence of P450 induction was observed at the lowest fungicide doses. Non-transitive interactions between some acaricides were observed. Sublethal amitraz pre-treatment increased the toxicity of the three P450-detoxified acaricides, but amitraz toxicity was not changed by sublethal treatment with the same three acaricides. A two-fold change in the toxicity of tau-fluvalinate was observed between years, suggesting a possible change in the genetic composition of the bees tested.Interactions with acaricides in honey bees are similar to drug interactions in other animals in that P450-mediated detoxication appears to play an important role. Evidence of non-transivity, year-to-year variation and induction of detoxication enzymes indicates that pesticide interactions in bees may be as complex as drug interactions in mammals.

Ants are some of the most abundant and familiar animals on Earth, and they play vital roles in most terrestrial ecosystems. Although all ants are eusocial, and display a variety of complex and fascinating behaviors, few genomic resources exist for them. Here, we report the draft genome sequence of a particularly widespread and well-studied species, the invasive Argentine ant ( Linepithema humile ), which was accomplished using a combination of 454 (Roche) and Illumina sequencing and community-based funding rather than federal grant support. Manual annotation of >1,000 genes from a variety of different gene families and functional classes reveals unique features of the Argentine ant's biology, as well as similarities to Apis mellifera and Nasonia vitripennis . Distinctive features of the Argentine ant genome include remarkable expansions of gustatory (116 genes) and odorant receptors (367 genes), an abundance of cytochrome P450 genes (>110), lineage-specific expansions of yellow/major royal jelly proteins and desaturases, and complete CpG DNA methylation and RNAi toolkits. The Argentine ant genome contains fewer immune genes than Drosophila and Tribolium , which may reflect the prominent role played by behavioral and chemical suppression of pathogens. Analysis of the ratio of observed to expected CpG nucleotides for genes in the reproductive development and apoptosis pathways suggests higher levels of methylation than in the genome overall. The resources provided by this genome sequence will offer an abundance of tools for researchers seeking to illuminate the fascinating biology of this emerging model organism.

• Premise of the study: Melissopalynology, the identification of bee‐collected pollen, provides insight into the flowers exploited by foraging bees. Information provided by melissopalynology could guide floral enrichment efforts aimed at supporting pollinators, but it has rarely been used because traditional methods of pollen identification are laborious and require expert knowledge. We approach melissopalynology in a novel way, employing a molecular method to study the pollen foraging of honey bees ( Apis mellifera ) in a landscape dominated by field crops, and compare these results to those obtained by microscopic melissopalynology. • Methods: Pollen was collected from honey bee colonies in Madison County, Ohio, USA, during a two‐week period in midspring and identified using microscopic methods and ITS2 metabarcoding. • Results: Metabarcoding identified 19 plant families and exhibited sensitivity for identifying the taxa present in large and diverse pollen samples relative to microscopy, which identified eight families. The bulk of pollen collected by honey bees was from trees (Sapindaceae, Oleaceae, and Rosaceae), although dandelion ( Taraxacum officinale ) and mustard (Brassicaceae) pollen were also abundant. • Discussion: For quantitative analysis of pollen, using both metabarcoding and microscopic identification is superior to either individual method. For qualitative analysis, ITS2 metabarcoding is superior, providing heightened sensitivity and genus‐level resolution.

We report the draft genome sequence of the red harvester ant, Pogonomyrmex barbatus . The genome was sequenced using 454 pyrosequencing, and the current assembly and annotation were completed in less than 1 y. Analyses of conserved gene groups (more than 1,200 manually annotated genes to date) suggest a high-quality assembly and annotation comparable to recently sequenced insect genomes using Sanger sequencing. The red harvester ant is a model for studying reproductive division of labor, phenotypic plasticity, and sociogenomics. Although the genome of P. barbatus is similar to other sequenced hymenopterans ( Apis mellifera and Nasonia vitripennis ) in GC content and compositional organization, and possesses a complete CpG methylation toolkit, its predicted genomic CpG content differs markedly from the other hymenopterans. Gene networks involved in generating key differences between the queen and worker castes (e.g., wings and ovaries) show signatures of increased methylation and suggest that ants and bees may have independently co-opted the same gene regulatory mechanisms for reproductive division of labor. Gene family expansions (e.g., 344 functional odorant receptors) and pseudogene accumulation in chemoreception and P450 genes compared with A. mellifera and N. vitripennis are consistent with major life-history changes during the adaptive radiation of Pogonomyrmex spp., perhaps in parallel with the development of the North American deserts.