Abstract Many insects carry an ancient X chromosome - the Drosophila Muller element F - that likely predates their origin. Interestingly, the X has undergone turnover in multiple fly species (Diptera) after being conserved for more than 450 MY. The long evolutionary distance between Diptera and other sequenced insect clades makes it difficult to infer what could have contributed to this sudden increase in rate of turnover. Here, we produce the first genome and transcriptome of a long overlooked sister-order to Diptera: Mecoptera. We compare the scorpionfly Panorpa cognata X-chromosome gene content, expression, and structure, to that of several dipteran species as well as more distantly-related insect orders (Orthoptera and Blattodea). We find high conservation of gene content between the mecopteran X and the dipteran Muller F element, as well as several shared biological features, such as the presence of dosage compensation and a low amount of genetic diversity, consistent with a low recombination rate. However, the two homologous X chromosomes differ strikingly in their size and number of genes they carry. Our results therefore support a common ancestry of the mecopteran and ancestral dipteran X chromosomes, and suggest that Muller element F shrank in size and gene content after the split of Diptera and Mecoptera, which may have contributed to its turnover in dipteran insects.

Abstract Eurasian brine shrimp (genus Artemia ) have closely related sexual and asexual lineages of parthenogenetic females, which produce rare males at low frequencies. Although they are known to have ZW chromosomes, these are not well characterized, and it is unclear whether they are shared across the clade. Furthermore, the underlying genetic architecture of the transmission of asexuality, which can occur when rare males mate with closely related sexual females, is not well understood. We produced a chromosome-level assembly for the Eurasian species A. sinica and characterized in detail the pair of sex chromosomes of this species. We combined this with short-read genomic data for the sexual species A. sp. Kazakhstan and several lineages of A. parthenogenetica, allowing us to perform a first in-depth characterization of sex-chromosome evolution across the genus. We identified a small differentiated region of the ZW pair that is shared by all sexual and asexual lineages, supporting the shared ancestry of the sex chromosomes. We also inferred that recombination suppression has spread to larger sections of the chromosome independently in the American and Eurasian lineages. Finally, we took advantage of a rare male, which we backcrossed to sexual females, to explore the genetic basis of asexuality. Our results suggest that parthenogenesis may be partly controlled by a locus on the Z chromosome, highlighting the interplay between sex determination and asexuality.