The toxic butterfly Heliconius numata, found in forests across South America, mimics the wing patterns of several species of another family of toxic butterflies, Melinaea sp., in order to deter predators more effectively. This example of Müllerian mimicry is under the control of a classic 'supergene', a tight gene cluster usually inherited as a single unit. H. numata is particularly adept at mimicry, able to copy as many as seven different wing patterns. A study of the individual wing-pattern morphs in H. numata shows that different genomic rearrangements at the single supergene P locus tighten the genetic linkage between loci that are otherwise free to recombine in other closely related species. The resulting supergene acts as a simple switch that once thrown, selects which one of a range of complex adaptive phenotypes the butterfly displays. Supergenes are tight clusters of loci that facilitate the co-segregation of adaptive variation, providing integrated control of complex adaptive phenotypes1. Polymorphic supergenes, in which specific combinations of traits are maintained within a single population, were first described for ‘pin’ and ‘thrum’ floral types in Primula1 and Fagopyrum2, but classic examples are also found in insect mimicry3,4,5 and snail morphology6. Understanding the evolutionary mechanisms that generate these co-adapted gene sets, as well as the mode of limiting the production of unfit recombinant forms, remains a substantial challenge7,8,9,10. Here we show that individual wing-pattern morphs in the polymorphic mimetic butterfly Heliconius numata are associated with different genomic rearrangements at the supergene locus P. These rearrangements tighten the genetic linkage between at least two colour-pattern loci that are known to recombine in closely related species9,10,11, with complete suppression of recombination being observed in experimental crosses across a 400-kilobase interval containing at least 18 genes. In natural populations, notable patterns of linkage disequilibrium (LD) are observed across the entire P region. The resulting divergent haplotype clades and inversion breakpoints are found in complete association with wing-pattern morphs. Our results indicate that allelic combinations at known wing-patterning loci have become locked together in a polymorphic rearrangement at the P locus, forming a supergene that acts as a simple switch between complex adaptive phenotypes found in sympatry. These findings highlight how genomic rearrangements can have a central role in the coexistence of adaptive phenotypes involving several genes acting in concert, by locally limiting recombination and gene flow.

Abstract Directly labelling locus‐specific primers for microsatellite analysis is expensive and a common limitation to small‐budget molecular ecology projects. More cost‐effective end‐labelling of PCR products can be achieved through a three primer PCR approach, involving a fluorescently labelled universal primer in combination with modified locus‐specific primers with 5′ universal primer sequence tails. This technique has been widely used but has been limited largely due to a lack of available universal primers suitable for co‐amplifying large numbers of size overlapping loci and without requiring locus‐specific PCR conditions to be modified. In this study, we report a suite of four high‐performance universal primers that can be employed in a three primer PCR approach for efficient and cost‐effective fluorescent end‐labelling of PCR fragments. Amplification efficiency is maximized owing to high universal primer Tm values (approximately 60+ °C) that enhance primer versatility and enable higher annealing temperatures to be employed compared with commonly used universal primers such as M13. We demonstrate that these universal primers can be combined with multiple fluorophores to co‐amplify multiple loci efficiently via multiplex PCR. This method provides a level of multiplexing and PCR efficiency similar to microsatellite fluorescent detection assays using directly labelled primers while dramatically reducing project costs. Primer performance is tested using several alternative PCR strategies that involve both single and multiple fluorophores in single and multiplex PCR across a wide range of taxa.

Abstract The assembly of reference-quality, chromosome-resolution genomes for both model and novel eukaryotic organisms is an increasingly achievable task for single research teams. However, the overwhelming abundance of sequencing technologies, assembly algorithms, and post-assembly processing tools currently available means that there is no clear consensus on a best-practice computational protocol for eukaryotic de novo genome assembly. Here, we provide a comprehensive benchmark of 28 state-of-the-art assembly and polishing packages, in various combinations, when assembling two eukaryotic genomes using both next-generation (Illumina HiSeq) and third-generation (Oxford Nanopore and PacBio CLR) sequencing data, at both controlled and open levels of sequencing coverage. Recommendations are made for the most effective tools for each sequencing technology and the best performing combinations of methods, evaluated against common assessment metrics such as contiguity, computational performance, gene completeness, and reference reconstruction, across both organisms and across sequencing coverage depth.

1 Abstract The assembly of reference-quality, chromosome-level genomes for both model and novel eukaryotic organisms is an increasingly achievable task for single research teams. However, the broad variety of sequencing technologies, assembly algorithms, and post-assembly processing tools currently available means that there is no clear consensus on a best-practice computational protocol for eukaryotic de novo genome assembly. An ever-increasing field of algorithms and packages with unique parameters, setup requirements, and environments makes it difficult for groups to pick up and test new tools, despite potential benefits. Here, we present a comprehensive Snakemake-based pipeline for eukaryotic genome assembly, Pyro , to further assist future de novo assembly and benchmarking projects. Pyro combines 20 assembly and eight polishing packages, comprising 30 different assembly approaches and up to 48 different polishing approaches in combination. These are available across Illumina short-read, Nanopore and PacBio CLR long-read technologies in one container, complete with data preparation, quality metric calculation and result reporting. We demonstrate Pyro effectiveness by running Pyro on publicly available Illumina, Nanopore and PacBio CLR read sets for Arabidopsis thaliana , producing 12 candidate assembly options with minimal initial input or configuration, each with extremely high contiguity and completeness. Pyro is highly customizable to expert needs, while also providing an accessible suggested set of tools for more casual users based on simple inputs. Pyro is available as a Singularity container suitable for execution on any Unix-compatible OS, and is freely available on GitHub ( https://github.com/genomeassembler/pyro ). This pipeline provides a one-stop solution for a variety of de novo eukaryotic genome assembly needs, and will also assist in the assessment of new tools as a convenient benchmark-generating platform.