This paper reports the genome sequence of domesticated tomato, a major crop plant, and a draft sequence for its closest wild relative; comparative genomics reveal very little divergence between the two genomes but some important differences with the potato genome, another important food crop in the genus Solanum. Tomato (Solanum lycopersicum) is a major crop plant and a model system for fruit development. Solanum is one of the largest angiosperm genera1 and includes annual and perennial plants from diverse habitats. Here we present a high-quality genome sequence of domesticated tomato, a draft sequence of its closest wild relative, Solanum pimpinellifolium2, and compare them to each other and to the potato genome (Solanum tuberosum). The two tomato genomes show only 0.6% nucleotide divergence and signs of recent admixture, but show more than 8% divergence from potato, with nine large and several smaller inversions. In contrast to Arabidopsis, but similar to soybean, tomato and potato small RNAs map predominantly to gene-rich chromosomal regions, including gene promoters. The Solanum lineage has experienced two consecutive genome triplications: one that is ancient and shared with rosids, and a more recent one. These triplications set the stage for the neofunctionalization of genes controlling fruit characteristics, such as colour and fleshiness.

Zhangjun Fei and colleagues report the draft genome of a Chinese elite watermelon inbred line 97103 and resequencing of 20 diverse accessions that represent the three subspecies of Citrullus lunatus. Comparative genome-wide analyses identify the extent of genetic diversity and population structure of watermelon germplasm. Watermelon, Citrullus lanatus, is an important cucurbit crop grown throughout the world. Here we report a high-quality draft genome sequence of the east Asia watermelon cultivar 97103 (2n = 2× = 22) containing 23,440 predicted protein-coding genes. Comparative genomics analysis provided an evolutionary scenario for the origin of the 11 watermelon chromosomes derived from a 7-chromosome paleohexaploid eudicot ancestor. Resequencing of 20 watermelon accessions representing three different C. lanatus subspecies produced numerous haplotypes and identified the extent of genetic diversity and population structure of watermelon germplasm. Genomic regions that were preferentially selected during domestication were identified. Many disease-resistance genes were also found to be lost during domestication. In addition, integrative genomic and transcriptomic analyses yielded important insights into aspects of phloem-based vascular signaling in common between watermelon and cucumber and identified genes crucial to valuable fruit-quality traits, including sugar accumulation and citrulline metabolism.

Abstract N 6-Methyladenosine is a ubiquitous modification identified in the mRNA of numerous eukaryotes, where it is present within both coding and noncoding regions. However, this base modification does not alter the coding capacity, and its biological significance remains unclear. We show that Arabidopsis thaliana mRNA contains N 6-methyladenosine at levels similar to those previously reported for animal cells. We further show that inactivation of the Arabidopsis ortholog of the yeast and human mRNA adenosine methylase (MTA) results in failure of the developing embryo to progress past the globular stage. We also demonstrate that the arrested seeds are deficient in mRNAs containing N 6-methyladenosine. Expression of MTA is strongly associated with dividing tissues, particularly reproductive organs, shoot meristems, and emerging lateral roots. Finally, we show that MTA interacts in vitro and in vivo with At FIP37, a homolog of the Drosophila protein FEMALE LETHAL2D and of human WILMS' TUMOUR1-ASSOCIATING PROTEIN. The results reported here provide direct evidence for an essential function for N 6-methyladenosine in a multicellular eukaryote, and the interaction with At FIP37 suggests possible RNA processing events that might be regulated or altered by this base modification.

The kiwifruit (Actinidia chinensis) is an economically and nutritionally important fruit crop with remarkably high vitamin C content. Here we report the draft genome sequence of a heterozygous kiwifruit, assembled from ~140-fold next-generation sequencing data. The assembled genome has a total length of 616.1 Mb and contains 39,040 genes. Comparative genomic analysis reveals that the kiwifruit has undergone an ancient hexaploidization event (γ) shared by core eudicots and two more recent whole-genome duplication events. Both recent duplication events occurred after the divergence of kiwifruit from tomato and potato and have contributed to the neofunctionalization of genes involved in regulating important kiwifruit characteristics, such as fruit vitamin C, flavonoid and carotenoid metabolism. As the first sequenced species in the Ericales, the kiwifruit genome sequence provides a valuable resource not only for biological discovery and crop improvement but also for evolutionary and comparative genomics analysis, particularly in the asterid lineage.

INTRODUCTION Conventional Illumina RNA-Seq does not have the resolution to decode the complex eukaryote transcriptome due to the lack of RNA polarity information. Strand-specific RNA sequencing (ssRNA-Seq) can overcome these limitations and as such is better suited for genome annotation, de novo transcriptome assembly, and accurate digital gene expression analysis. This protocol describes a simple and robust method to generate ssRNA-Seq libraries for the Illumina sequencing platform. It has significantly increased the throughput to 96 libraries in a two-day preparation while simultaneously lowering the reagent costs to below ten dollars per library. It is compatible with both single-read and paired-end multiplex sequencing and, most importantly, its data can also be used with existing conventional RNA-Seq data. This is a significant advantage, because it enables researchers to switch to ssRNA-Seq even if a large amount of data has already been generated by the nonstrand specific methods.

Summary N 6‐adenosine methylation (m 6 A) of mRNA is an essential process in most eukaryotes, but its role and the status of factors accompanying this modification are still poorly understood. Using combined methods of genetics, proteomics and RNA biochemistry, we identified a core set of mRNA m 6 A writer proteins in Arabidopsis thaliana . The components required for m 6 A in Arabidopsis included MTA , MTB , FIP 37, VIRILIZER and the E3 ubiquitin ligase HAKAI . Downregulation of these proteins led to reduced relative m 6 A levels and shared pleiotropic phenotypes, which included aberrant vascular formation in the root, indicating that correct m 6 A methylation plays a role in developmental decisions during pattern formation. The conservation of these proteins amongst eukaryotes and the demonstration of a role in writing m 6 A for the E3 ubiquitin ligase HAKAI is likely to be of considerable relevance beyond the plant sciences.

Abstract The transcription regulatory network underlying essential and complex functionalities inside a eukaryotic cell is defined by the combinatorial actions of transcription factors (TFs). However, TF binding studies in plants are too few in number to produce a general picture of this complex regulatory netowrk. Here, we used ChIP-seq to determine the binding profiles of 104 TF expressed in the maize leaf. With this large dataset, we could reconstruct a transcription regulatory network that covers over 77% of the expressed genes, and reveal its scale-free topology and functional modularity like a real-world network. We found that TF binding occurs in clusters covering ∼2% of the genome, and shows enrichment for sequence variations associated with eQTLs and GWAS hits of complex agronomic traits. Machine-learning analyses were used to identify TF sequence preferences, and showed that co-binding is key for TF specificity. The trained models were used to predict and compare the regulatory networks in other species and showed that the core network is evolutionarily conserved. This study provided an extensive description of the architecture, organizing principle and evolution of the transcription regulatory network inside the plant leaf.

Chloroplasts develop from undifferentiated plastids in response to light. In angiosperms, after the perception of light, the Elongated Hypocotyl 5 (HY5) transcription factor initiates photomorphogenesis, and two families of transcription factors known as GOLDEN2-LIKE (GLK) and GATA are considered master regulators of chloroplast development. In addition, the MIR171-targeted SCARECROW-LIKE GRAS transcription factors also impact chlorophyll biosynthesis. The extent to which these proteins carry out conserved roles in non-seed plants is not known. Using the model liverwort Marchantia polymorpha, we show that GLK controls chloroplast biogenesis, and HY5 shows a small conditional effect on chlorophyll content. Chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) revealed that MpGLK has a broader set of targets than has been reported in angiosperms. We also identified a functional GLK homolog in green algae. In summary, our data support the hypothesis that GLK carries out a conserved role relating to chloroplast biogenesis in land plants and green algae.

ABSTRACT Understanding how cis- regulatory elements facilitate gene expression is a key question in biology. Recent advances in single-cell genomics have led to the discovery of cell-specific chromatin landscapes that underlie transcription programs. However, the high equipment and reagent costs of commercial systems limit their applications for many laboratories. In this study, we profiled the Arabidopsis root single-cell epigenome using a combinatorial index and dual PCR barcode strategy without the need of any specialized equipment. We generated chromatin accessibility profiles for 13,576 Arabidopsis thaliana root nuclei with an average of 12,784 unique Tn5 integrations per cell and 85% of the Tn5 insertions localizing to discrete accessible chromatin regions. Comparison with data generated from a commercial microfluidic platform revealed that our method is capable of unbiased identification of cell type-specific chromatin accessibility with improved throughput, quality, and efficiency. We anticipate that by removing cost, instrument, and other technical obstacles, this combinatorial indexing method will be a valuable tool for routine investigation of single-cell epigenomes and usher new insight into plant growth, development and their interactions with the environment.