Tetraodon nigroviridis is a freshwater puffer fish with the smallest known vertebrate genome. Here, we report a draft genome sequence with long-range linkage and substantial anchoring to the 21 Tetraodon chromosomes. Genome analysis provides a greatly improved fish gene catalogue, including identifying key genes previously thought to be absent in fish. Comparison with other vertebrates and a urochordate indicates that fish proteins have diverged markedly faster than their mammalian homologues. Comparison with the human genome suggests ∼900 previously unannotated human genes. Analysis of the Tetraodon and human genomes shows that whole-genome duplication occurred in the teleost fish lineage, subsequent to its divergence from mammals. The analysis also makes it possible to infer the basic structure of the ancestral bony vertebrate genome, which was composed of 12 chromosomes, and to reconstruct much of the evolutionary history of ancient and recent chromosome rearrangements leading to the modern human karyotype.

Neurospora crassa is a central organism in the history of twentieth-century genetics, biochemistry and molecular biology. Here, we report a high-quality draft sequence of the N. crassa genome. The approximately 40-megabase genome encodes about 10,000 protein-coding genes--more than twice as many as in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe and only about 25% fewer than in the fruitfly Drosophila melanogaster. Analysis of the gene set yields insights into unexpected aspects of Neurospora biology including the identification of genes potentially associated with red light photobiology, genes implicated in secondary metabolism, and important differences in Ca2+ signalling as compared with plants and animals. Neurospora possesses the widest array of genome defence mechanisms known for any eukaryotic organism, including a process unique to fungi called repeat-induced point mutation (RIP). Genome analysis suggests that RIP has had a profound impact on genome evolution, greatly slowing the creation of new genes through genomic duplication and resulting in a genome with an unusually low proportion of closely related genes.

Massively parallel DNA sequencing technologies are revolutionizing genomics by making it possible to generate billions of relatively short (~100-base) sequence reads at very low cost. Whereas such data can be readily used for a wide range of biomedical applications, it has proven difficult to use them to generate high-quality de novo genome assemblies of large, repeat-rich vertebrate genomes. To date, the genome assemblies generated from such data have fallen far short of those obtained with the older (but much more expensive) capillary-based sequencing approach. Here, we report the development of an algorithm for genome assembly, ALLPATHS-LG, and its application to massively parallel DNA sequence data from the human and mouse genomes, generated on the Illumina platform. The resulting draft genome assemblies have good accuracy, short-range contiguity, long-range connectivity, and coverage of the genome. In particular, the base accuracy is high (≥99.95%) and the scaffold sizes (N50 size = 11.5 Mb for human and 7.2 Mb for mouse) approach those obtained with capillary-based sequencing. The combination of improved sequencing technology and improved computational methods should now make it possible to increase dramatically the de novo sequencing of large genomes. The ALLPATHS-LG program is available at http://www.broadinstitute.org/science/programs/genome-biology/crd .

Gnirke et al. present a bead-based method for capturing sequences of interest in the human genome for massively parallel sequencing. Using long, biotinylated RNA probes to pull down PCR-amplified DNA fragments, they demonstrate sequencing of 2.5 Mbs of exons in 1,900 genes. Targeting genomic loci by massively parallel sequencing requires new methods to enrich templates to be sequenced. We developed a capture method that uses biotinylated RNA 'baits' to fish targets out of a 'pond' of DNA fragments. The RNA is transcribed from PCR-amplified oligodeoxynucleotides originally synthesized on a microarray, generating sufficient bait for multiple captures at concentrations high enough to drive the hybridization. We tested this method with 170-mer baits that target >15,000 coding exons (2.5 Mb) and four regions (1.7 Mb total) using Illumina sequencing as read-out. About 90% of uniquely aligning bases fell on or near bait sequence; up to 50% lay on exons proper. The uniformity was such that ∼60% of target bases in the exonic 'catch', and ∼80% in the regional catch, had at least half the mean coverage. One lane of Illumina sequence was sufficient to call high-confidence genotypes for 89% of the targeted exon space.