A complete goat (Capra hircus) reference genome enhances analyses of genetic variation, thus providing novel insights into domestication and selection in goats and related species. Here, we assembled a telomere-to-telomere (T2T) gap-free genome (2.86 Gb) from a cashmere goat (T2T-goat1.0), which included a Y chromosome of 20.9 Mb. With a base accuracy of >99.999%, T2T-goat1.0 corrected numerous genome-wide structural and base errors in previous assemblies and added 288.5 Mb of previously unresolved regions (PURs) and 446 newly assembled genes to the reference genome. We sequenced the genomes of five representative goat breeds for PacBio reads, and used T2T-goat1.0 as a reference to identify a total of 63,417 structural variations (SVs) with up to 4711 SVs (7.41%) in the PURs and 507 overlapping genes significantly enriched (Padj. < 0.05) in the keratin filament pathway. T2T-goat1.0 was applied in population analyses of global wild and domestic goats, which revealed 32,419 SVs and 25,397,794 SNPs, including 870 SVs and 545,026 SNPs in the PURs. Also, our analyses revealed a set of novel selective variants and genes associated with domestication (e.g., NKG2D and ABCC4) and cashmere traits (e.g., ABCC4 and ASIP).

Ongoing efforts to improve sheep reference genome assemblies still leave many gaps and incomplete regions, resulting in a few common failures and errors in sheep genomic studies. Here, we report a complete, gap-free telomere-to-telomere (T2T) genome of a ram (T2T-sheep1.0) with a size of 2.85 Gb, including all autosomes and chromosomes X and Y. It adds 220.05 Mb of previously unresolved regions (PURs) and 754 new genes to the most updated reference assembly, ARS-UI_Ramb_v3.0, and contains four types of repeat units (SatI, SatII, SatIII, and CenY) in the centromeric regions. T2T-sheep1.0 exhibits a base accuracy of >99.999%, corrects several structural errors in previous reference assemblies, and improves structural variant (SV) detection in repetitive sequences. We identified 192,265 SVs, including 16,885 new SVs in the PURs, from the PacBio long-read sequences of 18 global representative sheep. With the whole-genome short-read sequences of 810 wild and domestic sheep representing 158 global populations and seven wild species, the use of T2T-sheep1.0 as the reference genome has improved population genetic analysis based on ~133.31 million SNPs and 1,265,266 SVs, including 2,664,979 novel SNPs and 196,471 novel SVs. T2T-sheep1.0 improves selective tests by detecting several novel genes and variants, including those associated with domestication (e.g., ABCC4) and selection for the wool fineness trait (e.g., FOXQ1) in tandemly duplicated regions.

Abstract A complete goat ( Capra hircus ) reference genome enhances analyses of genetic variation, thus providing insights into domestication and selection in goats and related species. Here, we assemble a telomere-to-telomere (T2T) gap-free genome (2.86 Gb) from a cashmere goat (T2T-goat1.0), including a Y chromosome of 20.96 Mb. With a base accuracy of >99.999%, T2T-goat1.0 corrects numerous genome-wide structural and base errors in previous assemblies and adds 288.5 Mb of previously unresolved regions and 446 newly assembled genes to the reference genome. We sequence the genomes of five representative goat breeds for PacBio reads, and use T2T-goat1.0 as a reference to identify a total of 63,417 structural variations (SVs) with up to 4711 (7.42%) in the previously unresolved regions. T2T-goat1.0 was applied in population analyses of global wild and domestic goats, which revealed 32,419 SVs and 25,397,794 SNPs, including 870 SVs and 545,026 SNPs in the previously unresolved regions. Also, our analyses reveal a set of selective variants and genes associated with domestication (e.g., NKG2D and ABCC4 ) and cashmere traits (e.g., ABCC4 and ASIP ).