Abstract The first telomere-to-telomere (T2T) human genome assembly (T2T-CHM13) release was a milestone in human genomics. The T2T-CHM13 genome assembly extends our understanding of telomeres, centromeres, segmental duplication, and other complex regions. The current human genome reference (GRCh38) has been widely used in various human genomic studies. However, the large-scale genomic differences between these two important genome assemblies are not characterized in detail yet. Here, we identify 590 discrepant regions (∼226 Mbp) in total. In addition to the previously reported ‘non-syntenic’ regions, we identify 67 additional large-scale discrepant regions and precisely categorize them into four structural types with a newly developed website tool (SynPlotter). The discrepant regions (∼20.4 Mbp) excluding telomeric and centromeric regions are highly structurally polymorphic in humans, where copy number variation are likely associated with various human disease and disease susceptibility, such as immune and neurodevelopmental disorders. The analyses of a newly identified discrepant region—the KLRC gene cluster—shows that the depletion of KLRC2 by a single deletion event is associated with natural killer cell differentiation in ∼20% of humans. Meanwhile, the rapid amino acid replacements within KLRC3 is consistent with the action of natural selection during primate evolution. Our study furthers our understanding of the large-scale structural variation differences between these two crucial human reference genomes and future interpretation of studies of human genetic variation.

ABSTRACT The crab-eating macaques ( Macaca fascicularis ) and rhesus macaques ( M. mulatta ) are widely studied nonhuman primates in biomedical and evolutionary research. Despite their significance, the current understanding of the complex genomic structure in macaques and the differences between species requires substantial improvement. Here, we present a complete genome assembly of a crab-eating macaque and 20 haplotype-resolved macaque assemblies to investigate the complex regions and major genomic differences between species. Segmental duplication in macaques is ∼42% lower, while centromeres are ∼3.7 times longer than those in humans. The characterization of ∼2 Mbp fixed genetic variants and ∼240 Mbp complex loci highlights potential associations with metabolic differences between the two macaque species (e.g., CYP2C76 and EHBP1L1 ). Additionally, hundreds of alternative splicing differences show post-transcriptional regulation divergence between these two species (e.g., PNPO ). We also characterize 91 large-scale genomic differences between macaques and humans at a single-base-pair resolution and highlight their impact on gene regulation in primate evolution (e.g., FOLH1 and PIEZO2 ). Finally, population genetics recapitulates macaque speciation and selective sweeps, highlighting potential genetic basis of reproduction and tail phenotype differences (e.g., STAB1 , SEMA3F , and HOXD13 ). In summary, the integrated analysis of genetic variation and population genetics in macaques greatly enhances our comprehension of lineage-specific phenotypes, adaptation, and primate evolution, thereby improving their biomedical applications in human diseases.