Xylella fastidiosa is a fastidious, xylem-limited bacterium that causes a range of economically important plant diseases. Here we report the complete genome sequence of X. fastidiosa clone 9a5c, which causes citrus variegated chlorosis—a serious disease of orange trees. The genome comprises a 52.7% GC-rich 2,679,305-base-pair (bp) circular chromosome and two plasmids of 51,158 bp and 1,285 bp. We can assign putative functions to 47% of the 2,904 predicted coding regions. Efficient metabolic functions are predicted, with sugars as the principal energy and carbon source, supporting existence in the nutrient-poor xylem sap. The mechanisms associated with pathogenicity and virulence involve toxins, antibiotics and ion sequestration systems, as well as bacterium–bacterium and bacterium–host interactions mediated by a range of proteins. Orthologues of some of these proteins have only been identified in animal and human pathogens; their presence in X. fastidiosa indicates that the molecular basis for bacterial pathogenicity is both conserved and independent of host. At least 83 genes are bacteriophage-derived and include virulence-associated genes from other bacteria, providing direct evidence of phage-mediated horizontal gene transfer.

Delineating species and epidemic lineages in fungal plant pathogens is critical to our understanding of disease emergence and the structure of fungal biodiversity and also informs international regulatory decisions.

Delineating species and epidemic lineages in fungal plant pathogens is critical to our understanding of disease emergence and the structure of fungal biodiversity, and also informs international regulatory decisions. Pyricularia oryzae (syn. Magnaporthe oryzae) is a multi-host pathogen that infects multiple grasses and cereals, is responsible for the most damaging rice disease (rice blast), and of growing concern due to the recent introduction of wheat blast to Bangladesh from South America. However, the genetic structure and evolutionary history of M. oryzae, including the possible existence of cryptic phylogenetic species, remain poorly defined. Here, we use whole-genome sequence information for 76 M. oryzae isolates sampled from 12 grass and cereal genera to infer the population structure of M. oryzae, and to reassess the species status of wheat-infecting populations of the fungus. Species recognition based on genealogical concordance, using published data or extracting previously-used loci from genome assemblies, failed to confirm a prior assignment of wheat blast isolates to a new species (Pyricularia graminis tritici). Inference of population subdivisions revealed multiple divergent lineages within M. oryzae, each preferentially associated with one host genus, suggesting incipient speciation following host shift or host range expansion. Analyses of gene flow, taking into account the possibility of incomplete lineage sorting, revealed that genetic exchanges have contributed to the makeup of multiple lineages within M. oryzae. These findings provide greater understanding of the eco-evolutionary factors that underlie the diversification of M. oryzae and highlight the practicality of genomic data for epidemiological surveillance in this important multi-host pathogen.

In February 2016, a new fungal disease was spotted in wheat fields across eight districts in Bangladesh. The epidemic spread to an estimated 15,741 hectares, about 16% of cultivated wheat area in Bangladesh, with yield losses reaching up to 100%. Within weeks of the onset of the epidemic, we performed transcriptome sequencing of symptomatic leaf samples collected directly from Bangladeshi fields. Population genomics analyses revealed that the outbreak was caused by a wheat-infecting South American lineage of the blast fungus Magnaporthe oryzae. We show that genomic surveillance can be rapidly applied to monitor plant disease outbreaks and provide valuable information regarding the identity and origin of the infectious agent.