Abstract Despite only 8% of cattle being found in Europe, European breeds dominate current genetic resources. This adversely impacts cattle research in other important global cattle breeds. To mitigate this issue, we have generated the first assemblies of African breeds, which have been integrated with genomic data for 294 diverse cattle into the first graph genome that incorporates global cattle diversity. We illustrate how this more representative reference assembly contains an extra 116.1Mb (4.2%) of sequence absent from the current Hereford sequence and consequently inaccessible to current studies. We further demonstrate how using this graph genome increases read mapping rates, reduces allelic biases and improves the agreement of structural variant calling with independent optical mapping data. Consequently, we present an improved, more representative, reference assembly that will improve global cattle research.

Abstract Sudan, the largest country in Africa, acts as a corridor between North and sub-Saharan Africa along the river Niles. It comprises warm arid and semi-arid grazing lands, and it is home to the second-largest African population of indigenous livestock. Indigenous Sudanese cattle are mainly indicine/zebu (humped) type. They thrive in the harshest dryland environments characterised by high temperatures, long seasonal dry periods, nutritional shortages, and vector diseases challenges. We investigated genome diversity in six indigenous African zebu breeds sampled in Sudan (Aryashai, Baggara, Butana, Fulani, Gash, and Kenana). We adopted three genomic scan approaches to identify candidate selective sweeps regions ( ZH p , F ST , XP-EHH). We identified a set of gene-rich selective sweep regions shared across African and Asian zebu or unique to Sudanese zebu. In particular, African and Asian zebu candidate gene-rich regions are detected on chromosomes 2, 5 and 7. They include genes involved in immune response, body size and conformation, and stress response to heat. In addition, a 250 kb selective sweep on chromosome 16 was detected exclusively in five Sudanese zebu populations. This region spans seven genes, including PLCH2 , PEX10 , PRKCZ and SKI , which are involved in alternative adaptive metabolic strategies of insulin signalling, glucose homeostasis, and fat metabolism. Together, these genes may contribute to the zebu cattle resilience to heat, nutritional and water shortages. Our results highlight the putative importance of selection at gene-rich genome regions, which might be under a common regulatory genetic control, as an evolutionary mechanism for rapid adaptation to the complexity of environmental challenges.

Abstract Anthropological and biophysical processes have shaped livestock genomes over Millenia and can explain their current geographic distribution and genetic divergence. We analyzed 57 Ethiopian indigenous domestic goat genomes alongside 67 equivalents of east, west, and north-west African, European, South Asian, Middle East, and wild Bezoar goats. Cluster, ADMIXTURE (K = 4) and phylogenetic analysis revealed four genetic groups comprising African, European, South Asian, and wild Bezoar goats. The Middle Eastern goats had an admixed genome of these four genetic groups. At K = 5, the West African Dwarf and Moroccan goats were separated from East African goats demonstrating a likely historical legacy of goat arrival and dispersal into Africa via the coastal Mediterranean Sea and the Horn of Africa. F ST , XP-EHH, and H p analysis revealed signatures of selection in Ethiopian goats overlaying genes for thermo-sensitivity, oxidative stress response, high-altitude hypoxic adaptation, reproductive fitness, pathogen defence, immunity, pigmentation, DNA repair, modulation of renal function and integrated fluid and electrolyte homeostasis. Notable examples include TRPV1 (a nociception gene); PTPMT1 (a critical hypoxia survival gene); RETREG (a regulator of reticulophagy during starvation), and WNK4 (a molecular switch for osmoregulation). These results suggest that human-mediated translocations and adaptation to contrasting environments are shaping indigenous African goat genomes.