Advances in genome sequencing technologies have enabled researchers and breeders to rapidly associate phenotypic variation to genome sequence differences. We recently took advantage of next-generation sequencing technology to develop MutMap, a method that allows rapid identification of causal nucleotide changes of rice mutants by whole genome resequencing of pooled DNA of mutant F2 progeny derived from crosses made between candidate mutants and the parental line. Here we describe MutMap+, a versatile extension of MutMap, that identifies causal mutations by comparing SNP frequencies of bulked DNA of mutant and wild-type progeny of M3 generation derived from selfing of an M2 heterozygous individual. Notably, MutMap+ does not necessitate artificial crossing between mutants and the wild-type parental line. This method is therefore suitable for identifying mutations that cause early development lethality, sterility, or generally hamper crossing. Furthermore, MutMap+ is potentially useful for gene isolation in crops that are recalcitrant to artificial crosses.

Abstract Bulked segregant analysis implemented in MutMap and QTL-seq is a powerful and efficient method to identify agronomically important loci. However, the previous pipelines were not user-friendly to install and run. Here, we describe new pipelines for MutMap and QTL-seq. These updated pipelines are approximately 5-8 times faster than the previous pipeline, are easier for novice users to use and can be easily installed through bioconda with all dependencies.

Abstract Dioscorea tokoro is a wild species distributed in East Asia including Japan. Typical of the genus Dioscorea, D. tokoro is dioecious with male and female flowers borne on separate individuals. To understand its sex determination system and to serve as a model species for population genomics of obligate outcrossing wild species, we set out to determine the whole genome sequence of the species. Here we show 443 Mb genome sequence of D. tokoro distributed over 2,931 contigs that were anchored on 10 linkage groups. Linkage analysis of sex in a segregating F1 family revealed a sex determination locus residing on Pseudochromosome 3 with XY-type male heterogametic sex determination system.

Abstract White Guinea yam ( Dioscorea rotundata ) is an important staple tuber crop of West Africa. However, its origin remains unclear. In this study, we re-sequenced 336 accessions of white Guinea yam and compared them with the sequences of the wild Dioscorea species using an improved reference genome sequence of D. rotundata . Our results suggest a hybrid origin of white Guinea yam from crosses between the rainforest wild species D. praehensilis and the savannah-adapted D. abyssinica . We identified a higher genomic contribution from D. abyssinica in the sex chromosome of Guinea yam and an extensive introgression around the SWEETIE gene. Our findings point to a complex domestication scenario for Guinea yam and highlight the importance of wild species as gene donors for improvement of this crop through molecular breeding.

Nucleotide-binding, leucine-rich repeat receptors (NLRs) are conserved cytosolic receptors that recognize pathogen effectors and trigger immunity in plants. Recent studies indicate that NLRs function in pairs. Rice resistance gene Pii has been known to confer resistance against rice blast pathogen Magnaporthe oryzae carrying AVR-Pii. Previously we reported isolation of Pii gene from the rice cultivar Hitomebore (Takagi et al. 2013). To further understand rice components required for Pii-mediated resistance, we screened 5,600 mutant lines of Hitomebore cultivar and identified two mutants that lost Pii resistance without any changes in Pii gene sequence. Application of MutMap-Gap, the whole genome sequencing-based method of mutation identification, to the two mutants revealed that they have mutations in another NLR gene located close to Pii. The F1 plants derived from a cross of the two mutants showed pii phenotype, demonstrating that the newly identified NLR gene is indeed a component of Pii resistance. We thus designate the previously isolated Pii gene as Pii-1 and the newly isolated NLR gene as Pii-2.