Abstract Increasing the proportion of locally produced plant protein in currently meat-rich diets could substantially reduce greenhouse gas emission and loss of biodiversity. However, plant protein production is hampered by the lack of a cool-season legume equivalent to soybean in agronomic value. Faba bean ( Vicia faba L.) has a high yield potential and is well-suited for cultivation in temperate regions, but genomic resources are scarce. Here, we report a high-quality chromosome-scale assembly of the faba bean genome and show that it has grown to a massive 13 Gb in size through an imbalance between the rates of amplification and elimination of retrotransposons and satellite repeats. Genes and recombination events are evenly dispersed across chromosomes and the gene space is remarkably compact considering the genome size, though with significant copy number variation driven by tandem duplication. Demonstrating practical application of the genome sequence, we develop a targeted genotyping assay and use high-resolution genome-wide association (GWA) analysis to dissect the genetic basis of hilum colour. The resources presented constitute a genomics-based breeding platform for faba bean, enabling breeders and geneticists to accelerate improvement of sustainable protein production across Mediterranean, subtropical, and northern temperate agro-ecological zones.

Abstract Generalization of transcriptomics results can be achieved by comparison across experiments, which is based on integration of interrelated transcriptomics studies into a compendium. Both characterization of the fate of the organism as well as distinguishing between generic and specific responses can be gained in such a broader context. There are numerous methods for analyzing such data sets, most focusing on gene-wise dimension reduction to obtain marker genes and gene sets, e.g. for pathway analysis. Relying only on isolated biological modules might lead to missing of important confounders and relevant context. We have developed a novel method called Plant PhysioSpace, which provides the ability to compute experimental conditions across species and platforms without a priori reducing the reference information to specific gene-sets. It extracts physiologically relevant signatures from a reference data set, a collection of public data sets, by integrating and transforming heterogeneous reference gene expression data into a set of physiology-specific patterns. New experimental data can be mapped to these patterns, resulting in similarity scores which provide quantitative likeness of the new experiment to the a priori compendium. Because of its robustness against noise and platform bias, Plant PhysioSpace can be used as an inter-species or cross-platform similarity measure. We have demonstrated its success in translating stress responses between different species and platforms (including single-cell technologies). We also report the implementation of two R packages, one software and one data package, and a shiny web application, which provides plant biologists convenient ways to access our method and precomputed models from four different species.

Background: Given its tolerance to stress and its richness in particular secondary metabolites, the tobacco tree, Nicotiana glauca, has been considered a promising biorefinery feedstock that would not be competitive with food and fodder crops. Results: Here we present a 3.5 Gbp draft sequence and annotation of the genome of N. glauca spanning 731,465 scaffold sequences, with an N50 size of approximately 92 kbases. Furthermore, we supply a comprehensive transcriptome and metabolome analysis of leaf development comprising multiple techniques and platforms. The genome sequence is predicted to cover nearly 80% of the estimated total genome size of N. glauca. With 73,799 genes predicted and a BUSCO score of 94.9%, we have assembled the majority of gene-rich regions successfully. RNA-Seq data revealed stage- and/or tissue-specific expression of genes, and we determined a general trend of a decrease of tricarboxylic acid cycle metabolites and an increase of terpenoids as well as some of their corresponding transcripts during leaf development. Conclusion: The N. glauca draft genome and its detailed transcriptome, together with paired metabolite data, constitute a resource for future studies of valuable compound analysis in tobacco species and present the first steps towards a further resolution of phylogenetic, whole genome studies in tobacco.

Wild relatives of tomato are a valuable source of natural variation in tomato breeding, as many can be hybridized to the cultivated species (Solanum lycopersicum). Several, including Solanum lycopersicoides, have been crossed to S. lycopersicum for the development of ordered introgression lines (ILs). Despite the utility of these wild relatives and their associated ILs, few finished genomes have been produced to aid genetic and genomic studies. We have generated a chromosome-scale genome assembly for Solanum lycopersicoides LA2951 using PacBio sequencing, Illumina, and Hi-C. We identified 37,939 genes based on Illumina and Isoseq and compared gene function to the available cultivated tomato genome resources, in addition to mapping the boundaries of the S. lycopersicoides introgressions in a set of VF x LA2951 introgression lines (IL). The genome sequence and IL map will support the development of S. lycopersicoides as a model for studying fruit nutrient/quality traits, pathogen resistance, and environmental stress tolerance that we have identified in the IL population and are known to exist in S. lycopersicoides.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Ustilago maydis is a biotrophic pathogen and well-established genetic model to understand the molecular basis of biotrophic interactions. U. maydis suppresses plant defense and induces tumors on all aerial parts of its host plant maize. In a previous study we found that U. maydis induced leaf tumor formation builds on two major processes: the induction of hypertrophy in the mesophyll and the induction of cell division (hyperplasia) in the bundle sheath. In this study we analyzed the cell-type specific transcriptome of maize leaves 4 days post infection. This analysis allowed identification of key features underlying the hypertrophic and hyperplasic cell identities derived from mesophyll and bundle sheath cells, respectively. We examined the differentially expressed (DE) genes with particular focus on maize cell cycle genes and found that three A-type cyclins, one B-, D- and T-type are upregulated in the hyperplasic tumorous cells, in which the U. maydis effector protein See1 promotes cell division. Additionally, most of the proteins involved in the formation of the pre-replication complex (pre-RC, that assure that each daughter cell receives identic DNA copies), the transcription factors E2Fand DPa as well as several D-type cyclins are deregulated in the hypertrophic cells.