This paper reports the genome sequence of domesticated tomato, a major crop plant, and a draft sequence for its closest wild relative; comparative genomics reveal very little divergence between the two genomes but some important differences with the potato genome, another important food crop in the genus Solanum. Tomato (Solanum lycopersicum) is a major crop plant and a model system for fruit development. Solanum is one of the largest angiosperm genera1 and includes annual and perennial plants from diverse habitats. Here we present a high-quality genome sequence of domesticated tomato, a draft sequence of its closest wild relative, Solanum pimpinellifolium2, and compare them to each other and to the potato genome (Solanum tuberosum). The two tomato genomes show only 0.6% nucleotide divergence and signs of recent admixture, but show more than 8% divergence from potato, with nine large and several smaller inversions. In contrast to Arabidopsis, but similar to soybean, tomato and potato small RNAs map predominantly to gene-rich chromosomal regions, including gene promoters. The Solanum lineage has experienced two consecutive genome triplications: one that is ancient and shared with rosids, and a more recent one. These triplications set the stage for the neofunctionalization of genes controlling fruit characteristics, such as colour and fleshiness.

Zhangjun Fei and colleagues report the draft genome of a Chinese elite watermelon inbred line 97103 and resequencing of 20 diverse accessions that represent the three subspecies of Citrullus lunatus. Comparative genome-wide analyses identify the extent of genetic diversity and population structure of watermelon germplasm. Watermelon, Citrullus lanatus, is an important cucurbit crop grown throughout the world. Here we report a high-quality draft genome sequence of the east Asia watermelon cultivar 97103 (2n = 2× = 22) containing 23,440 predicted protein-coding genes. Comparative genomics analysis provided an evolutionary scenario for the origin of the 11 watermelon chromosomes derived from a 7-chromosome paleohexaploid eudicot ancestor. Resequencing of 20 watermelon accessions representing three different C. lanatus subspecies produced numerous haplotypes and identified the extent of genetic diversity and population structure of watermelon germplasm. Genomic regions that were preferentially selected during domestication were identified. Many disease-resistance genes were also found to be lost during domestication. In addition, integrative genomic and transcriptomic analyses yielded important insights into aspects of phloem-based vascular signaling in common between watermelon and cucumber and identified genes crucial to valuable fruit-quality traits, including sugar accumulation and citrulline metabolism.

The Sol Genomics Network (SGN, http://solgenomics.net) is a web portal with genomic and phenotypic data, and analysis tools for the Solanaceae family and close relatives. SGN hosts whole genome data for an increasing number of Solanaceae family members including tomato, potato, pepper, eggplant, tobacco and Nicotiana benthamiana. The database also stores loci and phenotype data, which researchers can upload and edit with user-friendly web interfaces. Tools such as BLAST, GBrowse and JBrowse for browsing genomes, expression and map data viewers, a locus community annotation system and a QTL analysis tools are available. A new tool was recently implemented to improve Virus-Induced Gene Silencing (VIGS) constructs called the SGN VIGS tool. With the growing genomic and phenotypic data in the database, SGN is now advancing to develop new web-based breeding tools and implement the code and database structure for other species or clade-specific databases.

Mungbean (Vigna radiata) is a fast-growing, warm-season legume crop that is primarily cultivated in developing countries of Asia. Here we construct a draft genome sequence of mungbean to facilitate genome research into the subgenus Ceratotropis, which includes several important dietary legumes in Asia, and to enable a better understanding of the evolution of leguminous species. Based on the de novo assembly of additional wild mungbean species, the divergence of what was eventually domesticated and the sampled wild mungbean species appears to have predated domestication. Moreover, the de novo assembly of a tetraploid Vigna species (V. reflexo-pilosa var. glabra) provides genomic evidence of a recent allopolyploid event. The species tree is constructed using de novo RNA-seq assemblies of 22 accessions of 18 Vigna species and protein sets of Glycine max. The present assembly of V. radiata var. radiata will facilitate genome research and accelerate molecular breeding of the subgenus Ceratotropis. Mungbean is a fast-growing and warm-season legume crop, cultivated mainly in Asia. Here, the authors sequence the genomes of both wild and domesticated mungbean varieties and, together with detailed transcriptome data, provide insight into mungbean domestication, polyploidization and speciation.

Nicotiana benthamiana is a widely used model plant species for the study of fundamental questions in molecular plant-microbe interactions and other areas of plant biology. This popularity derives from its well-characterized susceptibility to diverse pathogens and, especially, its amenability to virus-induced gene silencing and transient protein expression methods. Here, we report the generation of a 63-fold coverage draft genome sequence of N. benthamiana and its availability on the Sol Genomics Network for both BLAST searches and for downloading to local servers. The estimated genome size of N. benthamiana is 3 Gb (gigabases). The current assembly consists of approximately 141,000 scaffolds, spanning 2.6 Gb with 50% of the genome sequence contained within scaffolds >89 kilobases. Of the approximately 16,000 N. benthamiana unigenes available in GenBank, >90% are represented in the assembly. The usefulness of the sequence was demonstrated by the retrieval of N. benthamiana orthologs for 24 immunity-associated genes from other species including Ago2, Ago7, Bak1, Bik1, Crt1, Fls2, Pto, Prf, Rar1, and mitogen-activated protein kinases. The sequence will also be useful for comparative genomics in the Solanaceae family as shown here by the discovery of microsynteny between N. benthamiana and tomato in the region encompassing the Pto and Prf genes.

Abstract Petunia hybrida is a popular bedding plant that has a long history as a genetic model system. We report the whole-genome sequencing and assembly of inbred derivatives of its two wild parents, P. axillaris N and P. inflata S6. The assemblies include 91.3% and 90.2% coverage of their diploid genomes (1.4 Gb; 2 n = 14) containing 32,928 and 36,697 protein-coding genes, respectively. The genomes reveal that the Petunia lineage has experienced at least two rounds of hexaploidization: the older gamma event, which is shared with most Eudicots, and a more recent Solanaceae event that is shared with tomato and other solanaceous species. Transcription factors involved in the shift from bee to moth pollination reside in particularly dynamic regions of the genome, which may have been key to the remarkable diversity of floral colour patterns and pollination systems. The high-quality genome sequences will enhance the value of Petunia as a model system for research on unique biological phenomena such as small RNAs, symbiosis, self-incompatibility and circadian rhythms.

Tobacco (Nicotiana tabacum) is an important plant model system that has played a key role in the early development of molecular plant biology. The tobacco genome is large and its characterisation challenging because it is an allotetraploid, likely arising from hybridisation between diploid N. sylvestris and N. tomentosiformis ancestors. A draft assembly was recently published for N. tabacum, but because of the aforementioned genome complexities it was of limited utility due to a high level of fragmentation. Here we report an improved tobacco genome assembly, which, aided by the application of optical mapping, achieves an N50 size of 2.17 Mb and enables anchoring of 64% of the genome to pseudomolecules; a significant increase from the previous value of 19%. We use this assembly to identify two homeologous genes that explain the differentiation of the burley tobacco market class, with potential for greater understanding of Nitrogen Utilization Efficiency and Nitrogen Use Efficiency in plants; an important trait for future sustainability of agricultural production. Development of an improved genome assembly for N. tabacum enables what we believe to be the first successful map-based gene discovery for the species, and demonstrates the value of an improved assembly for future research in this model and commercially-important species.

The Sol Genomics Network (SGN; http://solgenomics.net/) is a clade-oriented database (COD) containing biological data for species in the Solanaceae and their close relatives, with data types ranging from chromosomes and genes to phenotypes and accessions. SGN hosts several genome maps and sequences, including a pre-release of the tomato (Solanum lycopersicum cv Heinz 1706) reference genome. A new transcriptome component has been added to store RNA-seq and microarray data. SGN is also an open source software project, continuously developing and improving a complex system for storing, integrating and analyzing data. All code and development work is publicly visible on GitHub (http://github.com). The database architecture combines SGN-specific schemas and the community-developed Chado schema (http://gmod.org/wiki/Chado) for compatibility with other genome databases. The SGN curation model is community-driven, allowing researchers to add and edit information using simple web tools. Currently, over a hundred community annotators help curate the database. SGN can be accessed at http://solgenomics.net/.

Progress in genome sequencing now enables the large-scale generation of reference genomes. Various international initiatives aim to generate reference genomes representing global biodiversity. These genomes provide unique insights into genomic diversity and architecture, thereby enabling comprehensive analyses of population and functional genomics, and are expected to revolutionize conservation genomics.

ABSTRACT Phenotypic evolution and speciation depend on recombination in many ways. Within populations, recombination can promote adaptation by bringing together favorable mutations and decoupling beneficial and deleterious alleles. As populations diverge, cross-over can give rise to maladapted recombinants and impede or reverse diversification. Suppressed recombination due to genomic rearrangements, modifier alleles, and intrinsic chromosomal properties may offer a shield against maladaptive gene flow eroding co-adapted gene complexes. Both theoretical and empirical results support this relationship. However, little is known about this relationship in the context of behavioral isolation, where co-evolving signals and preferences are the major hybridization barrier. Here we examine the genomic architecture of recently diverged, sexually isolated Hawaiian swordtail crickets ( Laupala ). We assemble a de novo genome and generate three dense linkage maps from interspecies crosses. In line with expectations based on the species’ recent divergence and successful interbreeding in the lab, the linkage maps are highly collinear and show no evidence for large-scale chromosomal rearrangements. The maps were then used to anchor the assembly to pseudomolecules and estimate recombination rates across the genome. We tested the hypothesis that loci involved in behavioral isolation (song and preference divergence) are in regions of low interspecific recombination. Contrary to our expectations, a genomic region where a male song QTL co-localizes with a female preference QTL was not associated with particularly low recombination rates. This study provides important novel genomic resources for an emerging evolutionary genetics model system and suggests that trait-preference co-evolution is not necessarily facilitated by locally suppressed recombination.