The analysis of the first plant genomes provided unexpected evidence for genome duplication events in species that had previously been considered as true diploids on the basis of their genetics. These polyploidization events may have had important consequences in plant evolution, in particular for species radiation and adaptation and for the modulation of functional capacities. Here we report a high-quality draft of the genome sequence of grapevine (Vitis vinifera) obtained from a highly homozygous genotype. The draft sequence of the grapevine genome is the fourth one produced so far for flowering plants, the second for a woody species and the first for a fruit crop (cultivated for both fruit and beverage). Grapevine was selected because of its important place in the cultural heritage of humanity beginning during the Neolithic period. Several large expansions of gene families with roles in aromatic features are observed. The grapevine genome has not undergone recent genome duplication, thus enabling the discovery of ancestral traits and features of the genetic organization of flowering plants. This analysis reveals the contribution of three ancestral genomes to the grapevine haploid content. This ancestral arrangement is common to many dicotyledonous plants but is absent from the genome of rice, which is a monocotyledon. Furthermore, we explain the chronology of previously described whole-genome duplication events in the evolution of flowering plants.

Legumes (Fabaceae or Leguminosae) are unique among cultivated plants for their ability to carry out endosymbiotic nitrogen fixation with rhizobial bacteria, a process that takes place in a specialized structure known as the nodule. Legumes belong to one of the two main groups of eurosids, the Fabidae, which includes most species capable of endosymbiotic nitrogen fixation. Legumes comprise several evolutionary lineages derived from a common ancestor 60 million years ago (Myr ago). Papilionoids are the largest clade, dating nearly to the origin of legumes and containing most cultivated species. Medicago truncatula is a long-established model for the study of legume biology. Here we describe the draft sequence of the M. truncatula euchromatin based on a recently completed BAC assembly supplemented with Illumina shotgun sequence, together capturing ∼94% of all M. truncatula genes. A whole-genome duplication (WGD) approximately 58 Myr ago had a major role in shaping the M. truncatula genome and thereby contributed to the evolution of endosymbiotic nitrogen fixation. Subsequent to the WGD, the M. truncatula genome experienced higher levels of rearrangement than two other sequenced legumes, Glycine max and Lotus japonicus. M. truncatula is a close relative of alfalfa (Medicago sativa), a widely cultivated crop with limited genomics tools and complex autotetraploid genetics. As such, the M. truncatula genome sequence provides significant opportunities to expand alfalfa's genomic toolbox.

Ralstonia solanacearum is a devastating, soil-borne plant pathogen with a global distribution and an unusually wide host range. It is a model system for the dissection of molecular determinants governing pathogenicity. We present here the complete genome sequence and its analysis of strain GMI1000. The 5.8-megabase (Mb) genome is organized into two replicons: a 3.7-Mb chromosome and a 2.1-Mb megaplasmid. Both replicons have a mosaic structure providing evidence for the acquisition of genes through horizontal gene transfer. Regions containing genetically mobile elements associated with the percentage of G+C bias may have an important function in genome evolution. The genome encodes many proteins potentially associated with a role in pathogenicity. In particular, many putative attachment factors were identified. The complete repertoire of type III secreted effector proteins can be studied. Over 40 candidates were identified. Comparison with other genomes suggests that bacterial plant pathogens and animal pathogens harbour distinct arrays of specialized type III-dependent effectors.

Using the latest sequencing and optical mapping technologies, we have produced a high-quality de novo assembly of the apple (Malus domestica Borkh.) genome. Repeat sequences, which represented over half of the assembly, provided an unprecedented opportunity to investigate the uncharacterized regions of a tree genome; we identified a new hyper-repetitive retrotransposon sequence that was over-represented in heterochromatic regions and estimated that a major burst of different transposable elements (TEs) occurred 21 million years ago. Notably, the timing of this TE burst coincided with the uplift of the Tian Shan mountains, which is thought to be the center of the location where the apple originated, suggesting that TEs and associated processes may have contributed to the diversification of the apple ancestor and possibly to its divergence from pear. Finally, genome-wide DNA methylation data suggest that epigenetic marks may contribute to agronomically relevant aspects, such as apple fruit development.

Roses have high cultural and economic importance as ornamental plants and in the perfume industry. We report the rose whole-genome sequencing and assembly and resequencing of major genotypes that contributed to rose domestication. We generated a homozygous genotype from a heterozygous diploid modern rose progenitor, Rosa chinensis 'Old Blush'. Using single-molecule real-time sequencing and a meta-assembly approach, we obtained one of the most comprehensive plant genomes to date. Diversity analyses highlighted the mosaic origin of 'La France', one of the first hybrids combining the growth vigor of European species and the recurrent blooming of Chinese species. Genomic segments of Chinese ancestry identified new candidate genes for recurrent blooming. Reconstructing regulatory and secondary metabolism pathways allowed us to propose a model of interconnected regulation of scent and flower color. This genome provides a foundation for understanding the mechanisms governing rose traits and should accelerate improvement in roses, Rosaceae and ornamentals.

Soil bacteria that also form mutualistic symbioses in plants encounter two major levels of selection. One occurs during adaptation to and survival in soil, and the other occurs in concert with host plant speciation and adaptation. Actinobacteria from the genus Frankia are facultative symbionts that form N 2 -fixing root nodules on diverse and globally distributed angiosperms in the “actinorhizal” symbioses. Three closely related clades of Frankia sp. strains are recognized; members of each clade infect a subset of plants from among eight angiosperm families. We sequenced the genomes from three strains; their sizes varied from 5.43 Mbp for a narrow host range strain ( Frankia sp. strain HFPCcI3) to 7.50 Mbp for a medium host range strain ( Frankia alni strain ACN14a) to 9.04 Mbp for a broad host range strain ( Frankia sp. strain EAN1pec.) This size divergence is the largest yet reported for such closely related soil bacteria (97.8%–98.9% identity of 16S rRNA genes). The extent of gene deletion, duplication, and acquisition is in concert with the biogeographic history of the symbioses and host plant speciation. Host plant isolation favored genome contraction, whereas host plant diversification favored genome expansion. The results support the idea that major genome expansions as well as reductions can occur in facultative symbiotic soil bacteria as they respond to new environments in the context of their symbioses.

ABSTRACT Rose is the world’s most important ornamental plant with economic, cultural and symbolic value. Roses are cultivated worldwide and sold as garden roses, cut flowers and potted plants. Rose has a complex genome with high heterozygosity and various ploidy levels. Our objectives were ( i ) to develop the first high-quality reference genome sequence for the genus Rosa by sequencing a doubled haploid, combining long and short read sequencing, and anchoring to a high-density genetic map and ( ii ) to study the genome structure and the genetic basis of major ornamental traits. We produced a haploid rose line from R. chinensis ‘Old Blush’ and generated the first rose genome sequence at the pseudo-molecule scale (512 Mbp with N50 of 3.4 Mb and L75 of 97). The sequence was validated using high-density diploid and tetraploid genetic maps. We delineated hallmark chromosomal features including the pericentromeric regions through annotation of TE families and positioned centromeric repeats using FISH. Genetic diversity was analysed by resequencing eight Rosa species. Combining genetic and genomic approaches, we identified potential genetic regulators of key ornamental traits, including prickle density and number of flower petals. A rose APETALA2 homologue is proposed to be the major regulator of petals number in rose. This reference sequence is an important resource for studying polyploidisation, meiosis and developmental processes as we demonstrated for flower and prickle development. This reference sequence will also accelerate breeding through the development of molecular markers linked to traits, the identification of the genes underlying them and the exploitation of synteny across Rosaceae .

Abstract Background Transposable elements (TEs) are an important source of genome plasticity across the tree of life. Accumulating evidence suggests that TEs may not be randomly distributed in the genome. Drift and natural selection are important forces shaping TE distribution and accumulation, acting directly on the TE element or indirectly on the host species. Fungi, with their multifaceted phenotypic diversity and relatively small genome size, are ideal models to study the role of TEs in genome evolution and their impact on the host’s ecological and life history traits. Here we present an account of all TEs found in a high-quality reference genome of the lichen-forming fungus Umbilicaria pustulata , a macrolichen species comprising two climatic ecotypes: Mediterranean and cold-temperate. We trace the occurrence of the newly identified TEs in populations along three replicated elevation gradients using a Pool-Seq approach, to identify TE insertions of potential adaptive significance. Results We found that TEs cover 21.26 % of the 32.9 Mbp genome, with LTR Gypsy and Copia clades being the most common TEs. Out of a total of 182 TE copies we identified 28 insertions displaying consistent insertion frequency differences between the two host ecotypes across the elevation gradients. Most of the highly differentiated insertions were located near genes, indicating a putative function. Conclusions This pioneering study into the content and climate niche-specific distribution of TEs in a lichen-forming fungus contributes to understanding the roles of TEs in fungal evolution. Particularly, it may serve as a foundation for assessing the impact of TE dynamics on fungal adaptation to the abiotic environment, and the impact of TE activity on the evolution and maintenance of a symbiotic lifestyle.