Genome analysis of the monoclonal marbled crayfish reveals genetic separation over a short evolutionary timescale

Abstract

The marbled crayfish (Procambarus virginalis) represents a very recently evolved parthenogenetic freshwater crayfish species that has invaded diverse habitats in Europe and in Madagascar. However, population genetic analyses have been hindered by the homogeneous genetic structure of the population and the lack of suitable tools for data analysis. We have used whole-genome sequencing to characterize reference specimens from various known wild populations. In parallel, we established a whole-genome sequencing data analysis pipeline for the population genetic analysis of nearly monoclonal genomes. Our results provide evidence for systematic genetic differences between geographically separated populations and illustrate the emerging differentiation of the marbled crayfish genome. We also used mark-recapture population size estimation in combination with genetic data to model the growth pattern of marbled crayfish populations. Our findings uncover evolutionary dynamics in the marbled crayfish genome over a very short evolutionary timescale and identify the rapid growth of marbled crayfish populations as an important factor for ecological monitoring. Мармурові раки ( Procambarus virginalis) представляє зовсім недавно еволюціонований партеногенетичний вид прісноводних раків, який вторгся в різноманітні середовища існування в Європі та на Мадагаскарі. Однак генетичному аналізу популяції заважає однорідна генетична структура популяції та відсутність відповідних інструментів для аналізу даних. Ми використовували секвенування цілого геному для характеристики еталонних зразків різних відомих диких популяцій. Паралельно ми встановили конвеєр аналізу даних секвенування цілого генома для популяційного генетичного аналізу майже моноклональних геномів. Наші результати дають докази систематичних генетичних відмінностей між географічно відокремленими популяціями та ілюструють диференціацію генома мармурових раків. Ми також використовували оцінку розміру популяції для відловлювання міток у поєднанні з генетичними даними для моделювання моделі зростання популяцій мармурових раків. Отримані нами результати виявляють еволюційну динаміку в геномі мармурових раків за дуже короткий еволюційний часовий проміжок та визначають швидке зростання популяцій мармурових раків як важливий фактор екологічного моніторингу.