Xavier Argout and colleagues report the draft genome of Theobroma cacao, the tropical crop that is the source of chocolate. The sequence assembly covers approximately 80% of the genome. We sequenced and assembled the draft genome of Theobroma cacao, an economically important tropical-fruit tree crop that is the source of chocolate. This assembly corresponds to 76% of the estimated genome size and contains almost all previously described genes, with 82% of these genes anchored on the 10 T. cacao chromosomes. Analysis of this sequence information highlighted specific expansion of some gene families during evolution, for example, flavonoid-related genes. It also provides a major source of candidate genes for T. cacao improvement. Based on the inferred paleohistory of the T. cacao genome, we propose an evolutionary scenario whereby the ten T. cacao chromosomes were shaped from an ancestor through eleven chromosome fusions.

The Cacao tree (Theobroma cacao L.) is a major cash crop and an important source of income for millions of farmers across Africa, Asia and Latin America. However, cacao farmers and producing countries are facing multiple challenges including pest and disease management, sustainable production under threat of climate changes and diversification of cocoa flavor profiles. Addressing these challenging requires a deeper understanding of the existing genetic diversity of the species. Yet, very little is known about the intraspecific gene content variation. In this study, we used the genome of 216 accessions of T. cacao (including 185 newly re-sequenced) covering a broad genetic diversity of the species to construct the first pan-genome of the cacao tree. As a result, we predicted a total of 30,489 pan-genes, enriching the reference Criollo genome with 1,407 new genes. Our analysis revealed that only a small fraction of these genes (9.2%) is dispensable, being absent in some individuals. However, these genes could represent a valuable resource for breeding efforts aimed at improving disease resistance in the species. We used this new pangenome resource to gain insights into how diversification and domestication processes have influenced genomic variability within the species. Notably, we observed a significant loss of genes within the domesticated Criollo genetic group. Furthermore, we found evidences suggesting that domestication processes have had an impact on the vigor and disease tolerance of Criollo accessions. In summary, our research has contributed to a better understanding of the cacao tree9s genome diversity. These findings offer new avenues for biological discovery and breeding, ultimately addressing the challenges faced by cacao farmers and producing countries.

Base composition is highly variable among and within plant genomes, especially at third codon positions, ranging from GC-poor and homogeneous species to GC-rich and highly heterogeneous ones (particularly Monocots). Consequently, synonymous codon usage is biased in most species, even when base composition is relatively homogeneous. The causes of these variations are still under debate, with three main forces being possibly involved: mutational bias, selection and GC-biased gene conversion (gBGC). So far, both selection and gBGC have been detected in some species but how their relative strength varies among and within species remains unclear. Population genetics approaches allow to jointly estimating the intensity of selection, gBGC and mutational bias. We extended a recently developed method and applied it to a large population genomic datasets based on transcriptome sequencing of 11 angiosperm species spread across the phylogeny. We found that base composition is far from mutation-drift equilibrium in most genomes and that gBGC is a widespread and stronger process than selection. gBGC could strongly contribute to base composition variation among plant species, implying that it should be taken into account in plant genome analyses, especially for GC-rich ones.

Abstract A genome-wide association study was undertaken to unravel marker-trait associations (MTAs) between SNP markers and yield-related traits. It involved a subset of 421 cacao accessions from the large and diverse collection conserved ex situ at the International Cocoa Genebank Trinidad. An average linkage disequilibrium (r 2 ) of 0.10 at 5.2 Mb was found across several chromosomes. Seventeen significant ( P ≤ 8.17 × 10 -5 (–log10 (p) = 4.088)) MTAs of interest, which accounted for 5 to 17% of the explained phenotypic variation, were identified using a Mixed Linear Model in TASSEL version 5.2.50. The most significant MTAs identified were related to seed number and seed length on chromosome 7 and seed number on chromosome 1. Other significant MTAs involved seed length to width ratio on chromosomes 3 and 5 and seed length on chromosomes 4 and 9. It was noteworthy that several yield-related traits, viz ., seed length, seed length to width ratio and seed number were associated with markers on different chromosomes, indicating their polygenic nature. Approximately 40 candidate genes that encode embryo and seed development, protein synthesis, carbohydrate transport and lipid biosynthesis and transport were identified in this study. A significant association of fruit surface anthocyanin intensity co-localised with MYB-related protein 308 on chromosome 4. Testing of a genomic selection approach revealed good predictive value (GEBV) for economic traits such as seed number (GEBV = 0.611), seed length (0.6199), seed width (0.5435), seed length to width ratio (0.5503), seed/cotyledon mass (0.6014) and ovule number (0.6325). The findings of this study could facilitate genomic selection and marker-assisted breeding of cacao thereby expediting improvement in the yield potential of cacao planting material.