Abstract Despite only 8% of cattle being found in Europe, European breeds dominate current genetic resources. This adversely impacts cattle research in other important global cattle breeds. To mitigate this issue, we have generated the first assemblies of African breeds, which have been integrated with genomic data for 294 diverse cattle into the first graph genome that incorporates global cattle diversity. We illustrate how this more representative reference assembly contains an extra 116.1Mb (4.2%) of sequence absent from the current Hereford sequence and consequently inaccessible to current studies. We further demonstrate how using this graph genome increases read mapping rates, reduces allelic biases and improves the agreement of structural variant calling with independent optical mapping data. Consequently, we present an improved, more representative, reference assembly that will improve global cattle research.

Abstract East Coast fever, a tick-borne cattle disease caused by the Theileria parva parasite, is among the biggest natural killers of cattle in East Africa, leading to over 1 million deaths annually. Here we report on the genetic analysis of a cohort of Boran cattle demonstrating heritable tolerance to infection by T. parva ( h 2 = 0.65, s.e. 0.57). Through a linkage analysis we identify a 6 Mb genomic region on Bos taurus chromosome 15 that is significantly associated with survival outcome following T. parva exposure. Testing this locus in an independent cohort of animals replicates this association with survival following T. parva infection. A stop gained polymorphism in this region was found to be highly associated with survival across both related and unrelated animals, with only one of the 20 homozygote carriers (T/T) of this change succumbing to the disease in contrast to 44 out of 97 animals homozygote for the reference allele (C/C). Consequently, we present a genetic locus linked to tolerance of one of Africa’s most important cattle diseases, raising the promise of marker-assisted selection for cattle that are less susceptible to infection by T. parva . Author Summary More than a million cattle die of East Coast fever in Africa each year, the impact of which disproportionately falls onto low-income, smallholder farmers. The lack of a widely accessible vaccine, heavy reliance on chemicals to control the tick vector and inadequate drug treatments means that new approaches for controlling the disease are urgently required. Through a genetic study of an extended pedigree of Boran cattle that are more than three times less likely to succumb to the disease than matched controls, we identify a region on chromosome 15 of the cattle genome associated with a high level of tolerance to the disease. We show that a variant in this region is also associated with survival in an independent cohort, and is linked to rates of cell expansion during infection. This genetic variant can therefore support marker-assisted selection, allowing farmers to breed tolerant cattle and offers a route to introduce this beneficial DNA to non-native breeds, enabling reduced disease incidence and increased productivity, which would be of benefit to millions of rural smallholder farmers across Africa.

The African buffalo (Syncerus caffer) is a wild bovid with a historical distribution across much of sub-Saharan Africa. Genomic analysis can provide insights into the evolutionary history of the species, and the key selective pressures shaping populations, including assessment of population level differentiation, population fragmentation, and population genetic structure. In this study we generated the highest quality de novo genome assembly (2.65 Gb, scaffold N50 69.17 Mb) of African buffalo to date, and sequenced a further 195 genomes from across the species distribution. Principal component and admixture analyses provided surprisingly little support for the currently described four subspecies, but indicated three main lineages, in Western/Central, Eastern and Southern Africa, respectively. Estimating Effective Migration Surfaces analysis suggested that geographical barriers have played a significant role in shaping gene flow and the population structure. Estimated effective population sizes indicated a substantial drop occurring in all populations 5-10,000 years ago, coinciding with the increase in human populations. Finally, signatures of selection were enriched for key genes associated with the immune response, suggesting infectious disease exert a substantial selective pressure upon the African buffalo. These findings have important implications for understanding bovid evolution, buffalo conservation and population management.