SUMMARY As population genomics is transitioning from single reference genomes to pangenomes, major improvements in terms of genome contiguity, phylogenetic sampling, haplotype phasing and structural variant (SV) calling are required. Here, we generated the Saccharomyces cerevisiae Reference Assembly Panel (ScRAP) comprising 142 reference-quality genomes from strains of various geographic and ecological origins that faithfully represent the genomic diversity and complexity of the species. The ca. 4,800 non-redundant SVs we identified impact the expression of genes near the breakpoints and contribute to gene repertoire evolution through disruptions, duplications, fusions and horizontal transfers. We discovered frequent cases of complex aneuploidies, preferentially involving large chromosomes that underwent large SVs. We also characterized the evolutionary dynamics of complex genomic regions that classically remain unassembled in short read-based projects, including the 5 Ty families and the 32 individual telomeres. Overall, the ScRAP represents a crucial step towards establishing a high-quality, unified and complete S. cerevisiae pangenome.

Abstract Cashmere evolved naturally in the goat, and almost all breeds of goat can produce more or less cashmere fibers. However, the genetic alterations underlying cashmere trait selection are still unclear.We sequenced 120 Chinese native goat including two cashmere goat breeds (Ujumain, Chaidamu) and six ordinary goat breeds (Jining Gray, Matou, Guizhou Black, Jintang Black, Yunnan Black Bone, Chengdu Brown). The genome-wide selective sweep of cashmere goat and ordinary goat revealed a novel set of candidate genes as well as pathways, such as Nuclear factor kappa-B and Wnt Signaling pathways. Of them, the LHX2 gene regulating hair follicle development, was evident from the strongest selection signal when comparing the Uhumqin cashmere goat and ordinary goat. Interestingly, we identified a 582bp deletion at 367 kb upstream of LHX2 with higher frequency in cashmere goats and their ancient relatives. This mutation probably rises along the breeding procedures, and is putatively responsible for cashmere production and diameter, as revealed by association studies. Luciferase assay shows that the deletion, which acts as an insulator, restrains the expression of LHX2 by interfering its upstream enhancers.Our study discovers a novel insulator of the LHX2 involved in regulating cashmere production and diameter, which would be beneficial to understanding hair follicle development and regeneration. Our findings also provide new insights into the genetic formation of cashmere, and facilitate subsequent molecular breeding for cashmere goat improvement.

Abstract Genetic targeting (e.g., gene knockout and tagging) based on polymerase chain reaction (PCR) is a simple yet powerful approach for studying gene functions. Although originally developed in classic budding and fission yeast models, the same principle applies to other eukaryotic systems with efficient homologous recombination. One-step-PCR-based genetic targeting is conventionally used but the sizes of the homologous arms that it generates for recombination-mediated genetic targeting are usually limited. Alternatively, gene targeting can also be performed via fusion PCR, which can create homologous arms that are orders of magnitude larger, therefore substantially increases the efficiency of recombination-mediated genetic targeting. Here we present GetPrimers ( https://www.evomicslab.org/app/getprimers/ ), a generalized computational framework and web tool to assist automatic targeting and verification primer design for both one-step-PCR-based and fusion-PCR-based genetic targeting experiments. Moreover, GetPrimers by design runs for any given genetic background of any species with full genome scalability. Therefore, GetPrimers is capable of empowering high-throughput functional genomics assays at multi-population and multi-species levels. Comprehensive experimental validations have been performed for targeting and verification primers designed by GetPrimers across multiple organism systems and experimental setups. We anticipate GetPrimers to become a highly useful and popular tool to facilitate easy and standardized gene modification across multiple systems. Keypoints Developed the web tool GetPrimers to assist automatic primer design for PCR-based genetic targeting. It runs for any given locus on any genetic background of any given species with full genome scalability. Experimental validations have been performed across multiple organism systems and experimental setups.

Abstract With the increasing availability of high-quality genome assemblies, pangenome graph is emerging as a new paradigm in the genomics field for identifying, encoding, and interpreting genomic variation landscape at both population and species levels. To facilitate a better examination of pangenome graph towards novel biological insights, here we present VRPG, a web-based interactive viewer of pangenome graph. VRPG provides dynamic and efficient support for exploring and annotating pangenome graphs built upon hundreds of whole genome assemblies along a reference-based coordinate system. Moreover, VRPG shines with its unique features in highlighting the directed path of any graph-constitutive assembly as well as in denoting copy number variation of genomic segments represented by graph-constitutive nodes, which are highly valuable in genome comparison and variant analysis. To further demonstrate its features and scalability, we applied VRPG to the cutting-edge yeast and human reference pangenome graphs derived from hundreds of high-quality genome assemblies via a dedicated website ( https://www.evomicslab.org/app/vrpg/ ). Contact: yuejiaxing@gmail.com

Abstract Background The genetic mechanism of goat polledness has been studied for decades, but identifying causative variants and functional genes remains challenging. Results Using a genome-wide association study (GWAS), we identified a significant striking locus for polledness in two different goat breeds. To reduce the linkage disequilibrium among variants for localizing causative variants in the finer region, we sequenced 79 goats from six Chinese native breeds (Jining Gray, Matou, Guizhou black, Yunnan black bone, Chaidamu, and Ujumqin) and identified 483.5 kb CNV (150,334,567-150,818,099) translocated into the previously identified 11.7 kb polled intersex syndrome region, which was consistent with previous research using intersex goat populations. Within the 483.5 kb CNV, a ~322 bp horn-specific element, similar to the superfamily of tRNA-derived families of SINEs, located at the first intron of the ERG gene was identified. The results of the GO enrichment analysis showed that the Horn-SINE element-associated genes were involved in both nervous system and head development. Finally, we used RNA sequencing to investigate gene expression profiles in the horn bud and skin tissues of horned and polled goats. We identified 1077 and 1222 differentially expressed genes between the horn bud and skin tissue in polled and horned goats, respectively. We also identified 367 differentially expressed genes in horn buds between polled and horned animals, and found that the two CNV-related genes, ERG and FOXL2 , were upregulated in the horn bud of polled goats. Gene functional enrichment analysis demonstrated that the downregulated genes in the horn bud of polled goats were enriched in skeletal system development, whereas the upregulated genes were significantly overexpressed in muscle tissue development. Conclusions Broadly, this study describes a novel structural variant responsible for polledness/intersex traits and contributes to the discovery of molecular mechanisms underlying the development and regulation of the polledness trait.