Here we report the genome sequence of the honeybee Apis mellifera, a key model for social behaviour and essential to global ecology through pollination. Compared with other sequenced insect genomes, the A. mellifera genome has high A+T and CpG contents, lacks major transposon families, evolves more slowly, and is more similar to vertebrates for circadian rhythm, RNA interference and DNA methylation genes, among others. Furthermore, A. mellifera has fewer genes for innate immunity, detoxification enzymes, cuticle-forming proteins and gustatory receptors, more genes for odorant receptors, and novel genes for nectar and pollen utilization, consistent with its ecology and social organization. Compared to Drosophila, genes in early developmental pathways differ in Apis, whereas similarities exist for functions that differ markedly, such as sex determination, brain function and behaviour. Population genetics suggests a novel African origin for the species A. mellifera and insights into whether Africanized bees spread throughout the New World via hybridization or displacement.

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.

Insects and their arthropod relatives including mites, spiders, and crustaceans play major roles in the world’s terrestrial, aquatic, and marine ecosystems. Arthropods compete with humans for food and transmit devastating diseases. They also comprise the most diverse and successful branch of metazoan evolution, with millions of extant species. Here, we describe an international effort to guide arthropod genomic efforts, from species prioritization to methodology and informatics. The 5000 arthropod genomes initiative (i5K) community met formally in 2012 to discuss a roadmap for sequencing and analyzing 5000 high-priority arthropods and is continuing this effort via pilot projects, the development of standard operating procedures, and training of students and career scientists. With university, governmental, and industry support, the i5K Consortium aspires to deliver sequences and analytical tools for each of the arthropod branches and each of the species having beneficial and negative effects on humankind.

Web Apollo is the first instantaneous, collaborative genomic annotation editor available on the web. One of the natural consequences following from current advances in sequencing technology is that there are more and more researchers sequencing new genomes. These researchers require tools to describe the functional features of their newly sequenced genomes. With Web Apollo researchers can use any of the common browsers (for example, Chrome or Firefox) to jointly analyze and precisely describe the features of a genome in real time, whether they are in the same room or working from opposite sides of the world.

We wished to produce a single reference gene set for honey bee (Apis mellifera). Our motivation was twofold. First, we wished to obtain an improved set of gene models with increased coverage of known genes, while maintaining gene model quality. Second, we wished to provide a single official gene list that the research community could further utilize for consistent and comparable analyses and functional annotation. We created a consensus gene set for honey bee (Apis mellifera) using GLEAN, a new algorithm that uses latent class analysis to automatically combine disparate gene prediction evidence in the absence of known genes. The consensus gene models had increased representation of honey bee genes without sacrificing quality compared with any one of the input gene predictions. When compared with manually annotated gold standards, the consensus set of gene models was similar or superior in quality to each of the input sets. Most eukaryotic genome projects produce multiple gene sets because of the variety of gene prediction programs. Each of the gene prediction programs has strengths and weaknesses, and so the multiplicity of gene sets offers users a more comprehensive collection of genes to use than is available from a single program. On the other hand, the availability of multiple gene sets is also a cause for uncertainty among users as regards which set they should use. GLEAN proved to be an effective method to combine gene lists into a single reference set.

Abstract We describe the organization of a nascent international effort, the Functional Annotation of Animal Genomes (FAANG) project, whose aim is to produce comprehensive maps of functional elements in the genomes of domesticated animal species.

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.

Since its 2015 update, MaizeGDB, the Maize Genetics and Genomics database, has expanded to support the sequenced genomes of many maize inbred lines in addition to the B73 reference genome assembly. Curation and development efforts have targeted high quality datasets and tools to support maize trait analysis, germplasm analysis, genetic studies, and breeding. MaizeGDB hosts a wide range of data including recent support of new data types including genome metadata, RNA-seq, proteomics, synteny, and large-scale diversity. To improve access and visualization of data types several new tools have been implemented to: access large-scale maize diversity data (SNPversity), download and compare gene expression data (qTeller), visualize pedigree data (Pedigree Viewer), link genes with phenotype images (MaizeDIG), and enable flexible user-specified queries to the MaizeGDB database (MaizeMine). MaizeGDB also continues to be the community hub for maize research, coordinating activities and providing technical support to the maize research community. Here we report the changes MaizeGDB has made within the last three years to keep pace with recent software and research advances, as well as the pan-genomic landscape that cheaper and better sequencing technologies have made possible. MaizeGDB is accessible online at https://www.maizegdb.org.

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.

Leaf-cutter ants are one of the most important herbivorous insects in the Neotropics, harvesting vast quantities of fresh leaf material. The ants use leaves to cultivate a fungus that serves as the colony's primary food source. This obligate ant-fungus mutualism is one of the few occurrences of farming by non-humans and likely facilitated the formation of their massive colonies. Mature leaf-cutter ant colonies contain millions of workers ranging in size from small garden tenders to large soldiers, resulting in one of the most complex polymorphic caste systems within ants. To begin uncovering the genomic underpinnings of this system, we sequenced the genome of Atta cephalotes using 454 pyrosequencing. One prediction from this ant's lifestyle is that it has undergone genetic modifications that reflect its obligate dependence on the fungus for nutrients. Analysis of this genome sequence is consistent with this hypothesis, as we find evidence for reductions in genes related to nutrient acquisition. These include extensive reductions in serine proteases (which are likely unnecessary because proteolysis is not a primary mechanism used to process nutrients obtained from the fungus), a loss of genes involved in arginine biosynthesis (suggesting that this amino acid is obtained from the fungus), and the absence of a hexamerin (which sequesters amino acids during larval development in other insects). Following recent reports of genome sequences from other insects that engage in symbioses with beneficial microbes, the A. cephalotes genome provides new insights into the symbiotic lifestyle of this ant and advances our understanding of host–microbe symbioses.