ABSTRACT The Australian black swan ( Cygnus atratus ) is an iconic species with contrasting plumage to that of the closely related Northern Hemisphere white swans. The relative geographic isolation of the black swan may have resulted in a limited immune repertoire and increased susceptibility to infectious disease, notably infectious diseases from which Australia has been largely shielded. Indeed, unlike Mallard ducks and the mute swan ( Cygnus olor ), the black swan is extremely sensitive to severe highly pathogenic avian influenza (HPAI). Understanding this susceptibility has been impaired by the absence of any available swan genome and transcriptome information. Here, we generate the first chromosome-length annotated black and mute swan genomes annotated with transcriptome data, all using long-read based pipelines generated for vertebrate species. We used these genomes and transcriptomes, to show that unlike other wild waterfowl, black swans lack an expanded immune gene repertoire, lack a key viral pattern-recognition receptor in endothelial cells and mount a poorly controlled inflammatory response to HPAI. We also implicate genetic differences in SLC45A2 in the iconic plumage of the Australian black swan. Together, these data suggest that the immune system of the black swan is such that should any avian viral infection become established in its native habitat the survival of the black swan would be in significant peril.

Abstract Avian influenza A virus (AIV) is ubiquitous in waterfowl, and detected annually at high prevalence in waterfowl during the Northern Hemipshere autumn. Some AIV subtypes are globally common in waterfowl, such as H3N8, H4N6, and H6N2, and are detected in the same populations at high frequency, annually. In order to investigate genetic features associated to the long-term maintenance of common subtypes in migratory ducks, we sequenced 248 H4 viruses isolated across 8 years (2002-2009) from Mallards ( Anas platyrhynchos ) sampled in southeast Sweden. Phylogenetic analyses showed that both H4 and N6 sequences fell into in three distinct lineages, structured by year of isolation. Specifically, across the eight years of the study, we observed lineage replacement, whereby a different HA lineage circulated in the population each year. Analysis of deduced amino acid sequences of the HA lineages illustrated key differences in regions of the globular head of hemagglutinin that overlap with established antigentic sites in homologous hemagglutinin H3, suggesting the possibility of antigenic differences among these HA lineages. Beyond HA, lineage replacement was common to all segments, such that novel genome constellations were detected across years. A dominant genome constellation would rapidly amplify in the duck population, followed by unlinking of gene segments as a result of reassortment within 2-3 weeks following introduction. These data help reveal the evolutionary dynamics exhibited by AIV on both annual and decadal scales in an important reservoir host.