A draft sequence of the staple crop kabuli chickpea, together with resequencing and analysis of 90 additional lines from 10 countries, provides a resource for breeders. Chickpea (Cicer arietinum) is the second most widely grown legume crop after soybean, accounting for a substantial proportion of human dietary nitrogen intake and playing a crucial role in food security in developing countries. We report the ∼738-Mb draft whole genome shotgun sequence of CDC Frontier, a kabuli chickpea variety, which contains an estimated 28,269 genes. Resequencing and analysis of 90 cultivated and wild genotypes from ten countries identifies targets of both breeding-associated genetic sweeps and breeding-associated balancing selection. Candidate genes for disease resistance and agronomic traits are highlighted, including traits that distinguish the two main market classes of cultivated chickpea—desi and kabuli. These data comprise a resource for chickpea improvement through molecular breeding and provide insights into both genome diversity and domestication.

The plant-pathogenic fungus Mycosphaerella graminicola (asexual stage: Septoria tritici) causes septoria tritici blotch, a disease that greatly reduces the yield and quality of wheat. This disease is economically important in most wheat-growing areas worldwide and threatens global food production. Control of the disease has been hampered by a limited understanding of the genetic and biochemical bases of pathogenicity, including mechanisms of infection and of resistance in the host. Unlike most other plant pathogens, M. graminicola has a long latent period during which it evades host defenses. Although this type of stealth pathogenicity occurs commonly in Mycosphaerella and other Dothideomycetes, the largest class of plant-pathogenic fungi, its genetic basis is not known. To address this problem, the genome of M. graminicola was sequenced completely. The finished genome contains 21 chromosomes, eight of which could be lost with no visible effect on the fungus and thus are dispensable. This eight-chromosome dispensome is dynamic in field and progeny isolates, is different from the core genome in gene and repeat content, and appears to have originated by ancient horizontal transfer from an unknown donor. Synteny plots of the M. graminicola chromosomes versus those of the only other sequenced Dothideomycete, Stagonospora nodorum, revealed conservation of gene content but not order or orientation, suggesting a high rate of intra-chromosomal rearrangement in one or both species. This observed "mesosynteny" is very different from synteny seen between other organisms. A surprising feature of the M. graminicola genome compared to other sequenced plant pathogens was that it contained very few genes for enzymes that break down plant cell walls, which was more similar to endophytes than to pathogens. The stealth pathogenesis of M. graminicola probably involves degradation of proteins rather than carbohydrates to evade host defenses during the biotrophic stage of infection and may have evolved from endophytic ancestors.

Fungi are of primary ecological, biotechnological and economic importance. Many fundamental biological processes that are shared by animals and fungi are studied in fungi due to their experimental tractability. Many fungi are pathogens or mutualists and are model systems to analyse effector genes and their mechanisms of diversification. In this study, we report the genome sequence of the phytopathogenic ascomycete Leptosphaeria maculans and characterize its repertoire of protein effectors. The L. maculans genome has an unusual bipartite structure with alternating distinct guanine and cytosine-equilibrated and adenine and thymine (AT)-rich blocks of homogenous nucleotide composition. The AT-rich blocks comprise one-third of the genome and contain effector genes and families of transposable elements, both of which are affected by repeat-induced point mutation, a fungal-specific genome defence mechanism. This genomic environment for effectors promotes rapid sequence diversification and underpins the evolutionary potential of the fungus to adapt rapidly to novel host-derived constraints. Leptosphaeria maculans is a plant pathogen that causes stem canker of oilseed rape. Rouxel et al. sequence and describe the key features of the L. maculansgenome, including partitioning into AT-rich blocks that are enriched in effector genes and transposable elements affected by repeat-induced point mutation.

Abstract The wheat pathogen Parastagonospora nodorum has emerged as a model necrotrophic fungal species with growing genomic resources. Recent population-level pan-genome studies were leveraged to provide novel insights into pathogen evolution and effector-like gene contents relevant to local crop disease outbreaks. In this study, we examined 156 isolates representing a regional population from the Western Australian (WA) wheat-belt region, and 17 internationally sourced isolates. We observed a highly diverse local population, within which were numerous small and highly similar clusters of isolates from hotter and drier regions. Pan-genome assembly and orthologous gene datasets resulted in 3579 predicted effector candidates, 2291 of which exhibited presence-absence variation (PAV) across the population, and 1362 were specific to WA isolates. There was an abundance of mutations (including repeat-induced point mutation (RIP)), distributed in ‘hot-spots’ within the pan-genomic landscape that were rich in effector candidates. Three characterised effector loci ( ToxA , Tox1 and Tox3 ) were located within sub- telomeric regions of lower diversity, but were nestled within larger high-diversity regions. RIP was widespread across the genome, but non-synonymous RIP-like mutations were strongly selected against. These improved bioinformatic resources for P. nodorum , represent progressive advancements in fungal pan-genomics, with a view towards supporting region- specific surveillance of host-pathogen interactions.

Abstract Phytophthora cinnamomi is a pathogenic oomycete that causes plant dieback disease across a range of natural ecosystems and in many agriculturally important crops on a global scale. An annotated draft genome sequence and annotation is publicly available (JGI Mycocosm) and suggests 26,131 gene models. In this study, soluble mycelial, extracellular (secretome) and zoospore proteins of P. cinnamomi were exploited to refine the genome by correcting gene annotations and discovering novel genes. By implementing the diverse set of sub-proteomes into a generated proteogenomics pipeline, we were able to improve the P. cinnamomi genome. Liquid chromatography mass spectrometry was used to obtain high confidence peptides with spectral matching to both the annotated genome and a generated 6-frame translation. 2,764 annotations from the draft genome were confirmed by spectral matching. Using a proteogenomic pipeline, mass spectra were used to edit the P. cinnamomi genome and allowed identification of 23 new gene models and 60 edited gene features using high confidence peptides obtained by mass spectrometry, suggesting a rate of incorrect annotations of 3% of the detectable proteome. The novel features were further validated by total peptide support, alongside functional analysis including the use of Gene Ontology and functional domain identification. We demonstrated the use of spectral data in combination with our proteogenomics pipeline can be used to improve the genome of important plant diseases and identify biologically relevant missed genes. This study presents the first use of spectral data to edit and manually annotate an oomycete pathogen.

The pathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum infects over 600 species of plant. It is present in numerous environments throughout the world and causes significant damage to many agricultural crops. Fragmentation and lack of gene flow between populations may lead to population sub-structure. Within discrete recombining populations, positive selection may lead to a "selective sweep". This is characterised by an increase in frequency of a favourable allele leading to reduction in genotypic diversity in a localised genomic region due to the phenomenon of genetic hitchhiking. We aimed to assess whether isolates of S. sclerotiorum from around the world formed genotypic clusters associated with geographical origin and to determine whether signatures of population-specific positive selection could be detected. To do this, we sequenced the genomes of 25 isolates of S. sclerotiorum collected from four different continents, Australia, Africa (north and south), Europe and North America (Canada and the northen United States) and conducted SNP based analyses of population structure and selective sweeps. Among the 25 isolates, there was evidence for four population clusters. One of these consisted of 11 isolates from Canada, the USA and France (population 1), another consisted of five isolates from Australia and one from Morocco (population 2). A further cluster was made up of Australian isolates, and the single South African isolate appeared to be from a separate population. We found that there was evidence of distinct selective sweeps between population 1 and population 2. Many of these sweeps overlapped genes involved in transcriptional regulation, such as transcription factors. It is possible that distinct populations of S. sclerotiorum from differing global environments have undergone selective sweeps at different genomic loci. This study lays the foundation for further work into investigation of the differing selective pressures that S. sclerotiorum populations are subjected to on a global scale.

a causal agent of Septoria leaf spot disease of pistachio, is a fungal pathogen that causes substantial losses in the cultivation, worldwide. This study describes the first pan-genome-based survey of this phytopathogen-comprising a total of 27 isolates, with 9 isolates each from 3 regional units of Greece (Pieria, Larissa and Fthiotida). The reference isolate (SPF8) assembled into a total of 43.1 Mb, with 38.6% contained within AT-rich regions of approximately 37.5% G:C. The genomes of the 27 isolates exhibited on average 42% gene-coding and 20% repetitive regions. The genomes of isolates from the southern Fthiotida region appeared to more diverged from each other than the other regions based on SNP-derived trees, and also contained isolates similar to both the Pieria and Larissa regions. In contrast, isolates of the Pieria and Larissa were less diverse and distinct from one another. Asexual reproduction appeared to be typical, with no MAT1-2 locus detected in any isolate. Genome-based prediction of infection mode indicated hemibiotrophic and saprotrophic adaptations, consistent with its long latent phase. Gene prediction and orthology clustering generated a pan-genome-wide gene set of 21,174 loci. A total of 59 ortholog groups were predicted to contain candidate effector proteins, with 36 (61%) of these either having homologs to known effectors from other species or could be assigned predicted functions from matches to conserved domains. Overall, effector prediction suggests that

Abstract Despite large omics datasets, the establishment of a reliable gene annotation is still challenging for eukaryotic genomes. Here, we used the reference genome of the major fungal wheat pathogen Zymoseptoria tritici (isolate IPO323) as a case study to develop methods to improve eukaryotic gene prediction. Four previous IPO323 annotations identified 10,933 to 13,260 gene models, but only one third of these coding sequences (CDS) have identical structures. To resolve these discrepancies and improve gene models, we generated full-length transcripts using long-read sequencing. This dataset was used together with other evidence (RNA-Seq transcripts and protein sequences) to generate novel ab initio gene models. The selection of the best structure among novel and existing gene models was performed according to transcript and protein evidence using InGenAnnot, a novel bioinformatics suite. Overall, 13,414 re-annotated gene models (RGMs) were predicted, including 671 new genes among which 53 encoded effector candidates. This process corrected many of the errors (15%) observed in previous gene models (coding sequence fusions, false introns, missing exons). While fungal genomes have poor annotations of untranslated regions (UTRs), our Iso-Seq long-read sequences outlined 5’ and 3’UTRs for 73% of the RGMs. Alternative transcripts were identified for 13% of RGMs, mostly due to intron retention (75%), likely corresponding to unprocessed pre-mRNAs. A total of 353 genes displayed alternative transcripts with combinations of previously predicted or novel exons. Long non-coding transcripts (lncRNAs) and double-stranded RNAs from two fungal viruses were also identified. Most lncRNAs corresponded to antisense transcripts of genes (52%). lncRNAs that were up or down regulated during infection were enriched in antisense transcripts (70%), suggesting their involvement in the control of gene expression. Our results showed that combining different ab initio gene predictions and evidence-driven curation using InGenAnnot improved the quality of gene annotations of a compact eukaryotic genome. Our analysis also provided new insights into the transcriptional landscape of Z. tritici , helping develop an increasingly complex picture of its biology.