Here we analyse genetic variation, population structure and diversity among 3,010 diverse Asian cultivated rice (Oryza sativa L.) genomes from the 3,000 Rice Genomes Project. Our results are consistent with the five major groups previously recognized, but also suggest several unreported subpopulations that correlate with geographic location. We identified 29 million single nucleotide polymorphisms, 2.4 million small indels and over 90,000 structural variations that contribute to within- and between-population variation. Using pan-genome analyses, we identified more than 10,000 novel full-length protein-coding genes and a high number of presence–absence variations. The complex patterns of introgression observed in domestication genes are consistent with multiple independent rice domestication events. The public availability of data from the 3,000 Rice Genomes Project provides a resource for rice genomics research and breeding. Analyses of genetic variation and population structure based on over 3,000 cultivated rice (Oryza sativa) genomes reveal subpopulations that correlate with geographic location and patterns of introgression consistent with multiple rice domestication events.

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.

Jeff Ross-Ibarra and colleagues report a population genomic analysis of maize evolution. They analyze genome-wide evidence for selection during the initial domestication of wild maize and during the improvement of landraces to modern inbred breeds. Their findings suggest stronger selection during domestication compared to improvement. Domestication and plant breeding are ongoing 10,000-year-old evolutionary experiments that have radically altered wild species to meet human needs. Maize has undergone a particularly striking transformation. Researchers have sought for decades to identify the genes underlying maize evolution1,2, but these efforts have been limited in scope. Here, we report a comprehensive assessment of the evolution of modern maize based on the genome-wide resequencing of 75 wild, landrace and improved maize lines3. We find evidence of recovery of diversity after domestication, likely introgression from wild relatives, and evidence for stronger selection during domestication than improvement. We identify a number of genes with stronger signals of selection than those previously shown to underlie major morphological changes4,5. Finally, through transcriptome-wide analysis of gene expression, we find evidence both consistent with removal of cis-acting variation during maize domestication and improvement and suggestive of modern breeding having increased dominance in expression while targeting highly expressed genes.

Pigeonpea is an important protein source in many developing countries, but limited genetic resources have constrained its improvement. The draft genome sequence of pigeonpea, the first for a nonindustrial crop and for a grain legume, should facilitate molecular breeding efforts to improve yields for subsistence farmers. Pigeonpea is an important legume food crop grown primarily by smallholder farmers in many semi-arid tropical regions of the world. We used the Illumina next-generation sequencing platform to generate 237.2 Gb of sequence, which along with Sanger-based bacterial artificial chromosome end sequences and a genetic map, we assembled into scaffolds representing 72.7% (605.78 Mb) of the 833.07 Mb pigeonpea genome. Genome analysis predicted 48,680 genes for pigeonpea and also showed the potential role that certain gene families, for example, drought tolerance–related genes, have played throughout the domestication of pigeonpea and the evolution of its ancestors. Although we found a few segmental duplication events, we did not observe the recent genome-wide duplication events observed in soybean. This reference genome sequence will facilitate the identification of the genetic basis of agronomically important traits, and accelerate the development of improved pigeonpea varieties that could improve food security in many developing countries.

Completion of genome sequences for the diploid Setaria italica reveals features of C4 photosynthesis that could enable improvement of the polyploid biofuel crop switchgrass (Panicum virgatum). The genetic basis of biotechnologically relevant traits, including drought tolerance, photosynthetic efficiency and flowering control, is also highlighted. Foxtail millet (Setaria italica), a member of the Poaceae grass family, is an important food and fodder crop in arid regions and has potential for use as a C4 biofuel. It is a model system for other biofuel grasses, including switchgrass and pearl millet. We produced a draft genome (∼423 Mb) anchored onto nine chromosomes and annotated 38,801 genes. Key chromosome reshuffling events were detected through collinearity identification between foxtail millet, rice and sorghum including two reshuffling events fusing rice chromosomes 7 and 9, 3 and 10 to foxtail millet chromosomes 2 and 9, respectively, that occurred after the divergence of foxtail millet and rice, and a single reshuffling event fusing rice chromosome 5 and 12 to foxtail millet chromosome 3 that occurred after the divergence of millet and sorghum. Rearrangements in the C4 photosynthesis pathway were also identified.

Summary We explored genetic variation by sequencing a selection of 84 tomato accessions and related wild species representative of the Lycopersicon , Arcanum , Eriopersicon and Neolycopersicon groups, which has yielded a huge amount of precious data on sequence diversity in the tomato clade. Three new reference genomes were reconstructed to support our comparative genome analyses. Comparative sequence alignment revealed group‐, species‐ and accession‐specific polymorphisms, explaining characteristic fruit traits and growth habits in the various cultivars. Using gene models from the annotated Heinz 1706 reference genome, we observed differences in the ratio between non‐synonymous and synonymous SNPs (dN/dS) in fruit diversification and plant growth genes compared to a random set of genes, indicating positive selection and differences in selection pressure between crop accessions and wild species. In wild species, the number of single‐nucleotide polymorphisms (SNPs) exceeds 10 million, i.e. 20‐fold higher than found in most of the crop accessions, indicating dramatic genetic erosion of crop and heirloom tomatoes. In addition, the highest levels of heterozygosity were found for allogamous self‐incompatible wild species, while facultative and autogamous self‐compatible species display a lower heterozygosity level. Using whole‐genome SNP information for maximum‐likelihood analysis, we achieved complete tree resolution, whereas maximum‐likelihood trees based on SNPs from ten fruit and growth genes show incomplete resolution for the crop accessions, partly due to the effect of heterozygous SNPs. Finally, results suggest that phylogenetic relationships are correlated with habitat, indicating the occurrence of geographical races within these groups, which is of practical importance for Solanum genome evolution studies.

Characterization of genetic variations in maize has been challenging, mainly due to deterioration of collinearity between individual genomes in the species. An international consortium of maize research groups combined resources to develop the maize haplotype version 3 (HapMap 3), built from whole-genome sequencing data from 1218 maize lines, covering predomestication and domesticated Zea mays varieties across the world. A new computational pipeline was set up to process more than 12 trillion bp of sequencing data, and a set of population genetics filters was applied to identify more than 83 million variant sites. We identified polymorphisms in regions where collinearity is largely preserved in the maize species. However, the fact that the B73 genome used as the reference only represents a fraction of all haplotypes is still an important limiting factor.

We have identified about 20 million rice SNPs by aligning reads from the 3000 rice genomes project with the Nipponbare genome.The SNPs and allele information are organized into a SNP-Seek system (http://www.oryzasnp.org/iric-portal/),which consists of Oracle database having a total number of rows with SNP genotypes close to 60 billion (20 M SNPs × 3 K rice lines) and web interface for convenient querying.The database allows quick retrieving of SNP alleles for all varieties in a given genome region, finding different alleles from predefined varieties and querying basic passport and morphological phenotypic information about sequenced rice lines.SNPs can be visualized together with the gene structures in JBrowse genome browser.Evolutionary relationships between rice varieties can be explored using phylogenetic trees or multidimensional scaling plots.