Abstract Summary: A typical prokaryote population sequencing study can now consist of hundreds or thousands of isolates. Interrogating these datasets can provide detailed insights into the genetic structure of prokaryotic genomes. We introduce Roary, a tool that rapidly builds large-scale pan genomes, identifying the core and accessory genes. Roary makes construction of the pan genome of thousands of prokaryote samples possible on a standard desktop without compromising on the accuracy of results. Using a single CPU Roary can produce a pan genome consisting of 1000 isolates in 4.5 hours using 13 GB of RAM, with further speedups possible using multiple processors. Availability and implementation: Roary is implemented in Perl and is freely available under an open source GPLv3 license from http://sanger-pathogens.github.io/Roary Contact: roary@sanger.ac.uk Supplementary information: Supplementary data are available at Bioinformatics online.

The assembly of DNA sequence data is undergoing a renaissance thanks to emerging technologies capable of producing reads tens of kilobases long. Assembling complete bacterial and small eukaryotic genomes is now possible, but the final step of circularizing sequences remains unsolved. Here we present Circlator, the first tool to automate assembly circularization and produce accurate linear representations of circular sequences. Using Pacific Biosciences and Oxford Nanopore data, Circlator correctly circularized 26 of 27 circularizable sequences, comprising 11 chromosomes and 12 plasmids from bacteria, the apicoplast and mitochondrion of Plasmodium falciparum and a human mitochondrion. Circlator is available at http://sanger-pathogens.github.io/circlator/ .

Background - The process of generating raw genome sequence data continues to become cheaper, faster, and more accurate. However, assembly of such data into high-quality, finished genome sequences remains challenging. Many genome assembly tools are available, but they differ greatly in terms of their performance (speed, scalability, hardware requirements, acceptance of newer read technologies) and in their final output (composition of assembled sequence). More importantly, it remains largely unclear how to best assess the quality of assembled genome sequences. The Assemblathon competitions are intended to assess current state-of-the-art methods in genome assembly. Results - In Assemblathon 2, we provided a variety of sequence data to be assembled for three vertebrate species (a bird, a fish, and snake). This resulted in a total of 43 submitted assemblies from 21 participating teams. We evaluated these assemblies using a combination of optical map data, Fosmid sequences, and several statistical methods. From over 100 different metrics, we chose ten key measures by which to assess the overall quality of the assemblies. Conclusions - Many current genome assemblers produced useful assemblies, containing a significant representation of their genes, regulatory sequences, and overall genome structure. However, the high degree of variability between the entries suggests that there is still much room for improvement in the field of genome assembly and that approaches which work well in assembling the genome of one species may not necessarily work well for another.

Antimicrobial resistance (AMR) is one of the major threats to human and animal health worldwide, yet few high-throughput tools exist to analyse and predict the resistance of a bacterial isolate from sequencing data. Here we present a new tool, ARIBA, that identifies AMR-associated genes and single nucleotide polymorphisms directly from short reads, and generates detailed and customizable output. The accuracy and advantages of ARIBA over other tools are demonstrated on three datasets from Gram-positive and Gram-negative bacteria, with ARIBA outperforming existing methods.

Methods to reliably assess the accuracy of genome sequence data are lacking. Currently completeness is only described qualitatively and mis-assemblies are overlooked. Here we present REAPR, a tool that precisely identifies errors in genome assemblies without the need for a reference sequence. We have validated REAPR on complete genomes or de novo assemblies from bacteria, malaria and Caenorhabditis elegans, and demonstrate that 86% and 82% of the human and mouse reference genomes are error-free, respectively. When applied to an ongoing genome project, REAPR provides corrected assembly statistics allowing the quantitative comparison of multiple assemblies. REAPR is available at http://www.sanger.ac.uk/resources/software/reapr/ .

Schistosomiasis is one of the most prevalent parasitic diseases, affecting millions of people in developing countries. Amongst the human-infective species, Schistosoma mansoni is also the most commonly used in the laboratory and here we present the systematic improvement of its draft genome. We used Sanger capillary and deep-coverage Illumina sequencing from clonal worms to upgrade the highly fragmented draft 380 Mb genome to one with only 885 scaffolds and more than 81% of the bases organised into chromosomes. We have also used transcriptome sequencing (RNA-seq) from four time points in the parasite's life cycle to refine gene predictions and profile their expression. More than 45% of predicted genes have been extensively modified and the total number has been reduced from 11,807 to 10,852. Using the new version of the genome, we identified trans-splicing events occurring in at least 11% of genes and identified clear cases where it is used to resolve polycistronic transcripts. We have produced a high-resolution map of temporal changes in expression for 9,535 genes, covering an unprecedented dynamic range for this organism. All of these data have been consolidated into a searchable format within the GeneDB (www.genedb.org) and SchistoDB (www.schistodb.net) databases. With further transcriptional profiling and genome sequencing increasingly accessible, the upgraded genome will form a fundamental dataset to underpin further advances in schistosome research.

Bursaphelenchus xylophilus is the nematode responsible for a devastating epidemic of pine wilt disease in Asia and Europe, and represents a recent, independent origin of plant parasitism in nematodes, ecologically and taxonomically distinct from other nematodes for which genomic data is available. As well as being an important pathogen, the B. xylophilus genome thus provides a unique opportunity to study the evolution and mechanism of plant parasitism. Here, we present a high-quality draft genome sequence from an inbred line of B. xylophilus, and use this to investigate the biological basis of its complex ecology which combines fungal feeding, plant parasitic and insect-associated stages. We focus particularly on putative parasitism genes as well as those linked to other key biological processes and demonstrate that B. xylophilus is well endowed with RNA interference effectors, peptidergic neurotransmitters (including the first description of ins genes in a parasite) stress response and developmental genes and has a contracted set of chemosensory receptors. B. xylophilus has the largest number of digestive proteases known for any nematode and displays expanded families of lysosome pathway genes, ABC transporters and cytochrome P450 pathway genes. This expansion in digestive and detoxification proteins may reflect the unusual diversity in foods it exploits and environments it encounters during its life cycle. In addition, B. xylophilus possesses a unique complement of plant cell wall modifying proteins acquired by horizontal gene transfer, underscoring the impact of this process on the evolution of plant parasitism by nematodes. Together with the lack of proteins homologous to effectors from other plant parasitic nematodes, this confirms the distinctive molecular basis of plant parasitism in the Bursaphelenchus lineage. The genome sequence of B. xylophilus adds to the diversity of genomic data for nematodes, and will be an important resource in understanding the biology of this unusual parasite.

The small ruminant parasite Haemonchus contortus is the most widely used parasitic nematode in drug discovery, vaccine development and anthelmintic resistance research. Its remarkable propensity to develop resistance threatens the viability of the sheep industry in many regions of the world and provides a cautionary example of the effect of mass drug administration to control parasitic nematodes. Its phylogenetic position makes it particularly well placed for comparison with the free-living nematode Caenorhabditis elegans and the most economically important parasites of livestock and humans. Here we report the detailed analysis of a draft genome assembly and extensive transcriptomic dataset for H. contortus. This represents the first genome to be published for a strongylid nematode and the most extensive transcriptomic dataset for any parasitic nematode reported to date. We show a general pattern of conservation of genome structure and gene content between H. contortus and C. elegans, but also a dramatic expansion of important parasite gene families. We identify genes involved in parasite-specific pathways such as blood feeding, neurological function, and drug metabolism. In particular, we describe complete gene repertoires for known drug target families, providing the most comprehensive understanding yet of the action of several important anthelmintics. Also, we identify a set of genes enriched in the parasitic stages of the lifecycle and the parasite gut that provide a rich source of vaccine and drug target candidates. The H. contortus genome and transcriptome provide an essential platform for postgenomic research in this and other important strongylid parasites.

Rodent malaria parasites (RMP) are used extensively as models of human malaria. Draft RMP genomes have been published for Plasmodium yoelii, P. berghei ANKA (PbA) and P. chabaudi AS (PcAS). Although availability of these genomes made a significant impact on recent malaria research, these genomes were highly fragmented and were annotated with little manual curation. The fragmented nature of the genomes has hampered genome wide analysis of Plasmodium gene regulation and function.

Abstract Background Globodera pallida is a devastating pathogen of potato crops, making it one of the most economically important plant parasitic nematodes. It is also an important model for the biology of cyst nematodes. Cyst nematodes and root-knot nematodes are the two most important plant parasitic nematode groups and together represent a global threat to food security. Results We present the complete genome sequence of G. pallida , together with transcriptomic data from most of the nematode life cycle, particularly focusing on the life cycle stages involved in root invasion and establishment of the biotrophic feeding site. Despite the relatively close phylogenetic relationship with root-knot nematodes, we describe a very different gene family content between the two groups and in particular extensive differences in the repertoire of effectors, including an enormous expansion of the SPRY domain protein family in G. pallida , which includes the SPRYSEC family of effectors. This highlights the distinct biology of cyst nematodes compared to the root-knot nematodes that were, until now, the only sedentary plant parasitic nematodes for which genome information was available. We also present in-depth descriptions of the repertoires of other genes likely to be important in understanding the unique biology of cyst nematodes and of potential drug targets and other targets for their control. Conclusions The data and analyses we present will be central in exploiting post-genomic approaches in the development of much-needed novel strategies for the control of G. pallida and related pathogens.