Pangenomes are collections of annotated genome sequences of multiple individuals of a species. The structural variants uncovered by these datasets are a major asset to genetic analysis in crop plants. Here, we report a pangenome of barley comprising long-read sequence assemblies of 76 wild and domesticated genomes and short-read sequence data of 1,315 genotypes. An expanded catalogue of sequence variation in the crop includes structurally complex loci that have become hot spots of gene copy number variation in evolutionarily recent times. To demonstrate the utility of the pangenome, we focus on four loci involved in disease resistance, plant architecture, nutrient release, and trichome development. Novel allelic variation at a powdery mildew resistance locus and population-specific copy number gains in a regulator of vegetative branching were found. Expansion of a family of starch-cleaving enzymes in elite malting barleys was linked to shifts in enzymatic activity in micro-malting trials. Deletion of an enhancer motif is likely to change the developmental trajectory of the hairy appendages on barley grains. Our findings indicate that rapid evolution at structurally complex loci may have helped crop plants adapt to new selective regimes in agricultural ecosystems.

Establishment of final leaf size in plants relies on the precise regulation of two interconnected processes, cell division and cell expansion. The barley (Hordeum vulgare) protein BROAD LEAF1 (BLF1) limits cell proliferation and leaf growth in the width direction. However, how the levels of this potent repressor of leaf growth are controlled remains unclear. Here we used a yeast two-hybrid screen to identify the BLF1-INTERACTING RING/U-BOX 1 (BIR1) E3 ubiquitin ligase that interacts with BLF1 and confirmed the interaction of the two proteins in planta. Inhibiting the proteasome caused overaccumulation of a BLF1-eGFP fusion protein when co-expressed with BIR1, and an in vivo ubiquitination assay in bacteria confirmed that BIR1 can mediate ubiquitination of BLF1 protein. Consistent with regulation of endogenous BLF1 in barley by proteasomal degradation, inhibition of the proteasome in BLF1-vYFP-expressing barley plants caused an accumulation of the BLF1 protein. The BIR1 protein co-localized with BLF1 in nuclei and appeared to reduce BLF1 protein levels. Analysis of bir1-1 knock-out mutants suggested the involvement of BIR1 in leaf growth control, although mainly on leaf length. Together, our results suggest that proteasomal degradation, in part mediated by BIR1, helps fine-tune BLF1 protein levels in barley.