Corinne Blugeon, Florence Piron-Prunier, Mathieu Chouteau, Suzanne V. Saenko, Violaine Llaurens, Mathieu Joron, Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Laboratoire Ecologie, Evolution, Interactions des Systèmes amazoniens (LEEISA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Guyane (UG)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Université des Antilles (UA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Sorbonne Université (SU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Laboratoire Ecologie, évolution, interactions des systèmes amazoniens (LEEISA), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Guyane (UG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), GenomiqueENS (Genomique ENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), HAL-SU, Gestionnaire, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paul-Valéry - 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Background Unravelling the genetic basis of polymorphic characters is central to our understanding of the origins and diversification of living organisms. Recently, supergenes have been implicated in a wide range of complex polymorphisms, from adaptive colouration in butterflies and fish to reproductive strategies in birds and plants. The concept of a supergene is now a hot topic in biology, and identification of its functional elements is needed to shed light on the evolution of highly divergent adaptive traits. Here, we apply different gene expression analyses to study the supergene P that controls polymorphism of mimetic wing colour patterns in the neotropical butterfly Heliconius numata. Results We performed de novo transcriptome assembly and differential expression analyses using high-throughput Illumina RNA sequencing on developing wing discs of different H. numata morphs. Within the P interval, 30 and 17 of the 191 transcripts were expressed differentially in prepupae and day-1 pupae, respectively. Among these is the gene cortex, known to play a role in wing pattern formation in Heliconius and other Lepidoptera. Our in situ hybridization experiments confirmed the relationship between cortex expression and adult wing patterns. Conclusions This study found the majority of genes in the P interval to be expressed in the developing wing discs during the critical stages of colour pattern formation, and detect drastic changes in expression patterns in multiple genes associated with structural variants. The patterns of expression of cortex only partially recapitulate the variation in adult phenotype, suggesting that the remaining phenotypic variation could be controlled by other genes within the P interval. Although functional studies on cortex are now needed to determine its exact developmental role, our results are in accordance with the classical supergene hypothesis, whereby several genes inherited together due to tight linkage control a major developmental switch. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1186/s13227-019-0129-2) contains supplementary material, which is available to authorized users.