ABSTRACT Although long-read sequencing can often enable chromosome-level reconstruction of genomes, it is still unclear how one can routinely obtain gapless assemblies. In the model plant Arabidopsis thaliana , other than the reference accession Col-0, all other accessions de novo assembled with long-reads until now have used PacBio continuous long reads (CLR). Although these assemblies sometimes achieved chromosome-arm level contigs, they inevitably broke near the centromeres, excluding megabases of DNA from analysis in pan-genome projects. Since PacBio high-fidelity (HiFi) reads circumvent the high error rate of CLR technologies, albeit at the expense of read length, we compared a CLR assembly of accession Ey15-2 to HiFi assemblies of the same sample performed by five different assemblers starting from subsampled data sets, allowing us to evaluate the impact of coverage and read length. We found that centromeres and rDNA clusters are responsible for 71% of contig breaks in the CLR scaffolds, while relatively short stretches of GA/TC repeats are at the core of >85% of the unfilled gaps in our best HiFi assemblies. Since the HiFi technology consistently enabled us to reconstruct gapless centromeres and 5S rDNA clusters, we demonstrate the value of the approach by comparing these previously inaccessible regions of the genome between two A. thaliana accessions.

Abstract Auxin is a key regulator of root morphogenesis across angiosperms. To better understand auxin regulated networks underlying maize root development we have characterized auxin responsive transcription across two time points (30 and 120 minutes) and four regions of the primary root: the meristematic zone, elongation zone, cortex, and stele. Hundreds of auxin-regulated genes involved in diverse biological processes were quantified in these different root regions. In general, most auxin regulated genes are region unique and are predominantly observed in differentiated tissues compared to the root meristem. Auxin gene regulatory networks (GRNs) were reconstructed with these data to identify key transcription factors that may underlie auxin responses in maize roots. Additionally, Auxin Response Factor (ARF) subnetworks were generated to identify target genes which exhibit tissue or temporal specificity in response to auxin. These networks describe novel molecular connections underlying maize root development and provide a foundation for functional genomic studies in a key crop.

Abstract Crop root systems are central to nutrition acquisition and water usage. Root hairs and lateral roots contribute to fine-scale patterning of root systems and can offer many advantages for improving root function without drastically impacting overall system architecture. Key genetic regulators underpinning root hair morphogenesis have been well characterized in the model plant Arabidopsis but are less understood in maize. Here, we identify a novel determinant of root hair morphogenesis and auxin responses in maize, AUXIN RESPONSE FACTOR27 (ARF27), using both reverse and quantitative genetic approaches. ARF27 is enriched in maize primary root tissues at both the transcript and protein level. Loss of ARF27 leads to short primary roots and reduced root hair formation, while lateral root density is unaltered. In arf27 roots, auxin-responsive gene expression is dysregulated, which is consistent with the predicted function of this transcription factor. Moreover, a genome wide association study (GWAS) to uncover genetic determinants of auxin-dependent root traits identified ARF27 as a candidate gene. Furthermore, auxin hypersensitive maize genotypes exhibit altered crown root length and surface area in field-grown plants. A gene regulatory network (GRN) was reconstructed and an ARF27 subnetwork was integrated with DAP-seq and GWAS data to identify ARF27 target genes. The ARF27 GRN includes known maize root development genes, such as ROOTLESS CONCERNING CROWN ROOTS (RTCS), ROOTHAIRLESS 3 (RTH3) and RTH6 . Altogether this work identifies a novel genetic driver of auxin-mediated root morphogenesis in maize that can inform agricultural strategies for improved crop performance.