Chromosome 21 is the smallest human autosome. An extra copy of chromosome 21 causes Down syndrome, the most frequent genetic cause of significant mental retardation, which affects up to 1 in 700 live births. Several anonymous loci for monogenic disorders and predispositions for common complex disorders have also been mapped to this chromosome, and loss of heterozygosity has been observed in regions associated with solid tumours. Here we report the sequence and gene catalogue of the long arm of chromosome 21. We have sequenced 33,546,361 base pairs (bp) of DNA with very high accuracy, the largest contig being 25,491,867 bp. Only three small clone gaps and seven sequencing gaps remain, comprising about 100 kilobases. Thus, we achieved 99.7% coverage of 21q. We also sequenced 281,116 bp from the short arm. The structural features identified include duplications that are probably involved in chromosomal abnormalities and repeat structures in the telomeric and pericentromeric regions. Analysis of the chromosome revealed 127 known genes, 98 predicted genes and 59 pseudogenes.

Leishmania species cause a spectrum of human diseases in tropical and subtropical regions of the world. We have sequenced the 36 chromosomes of the 32.8-megabase haploid genome of Leishmania major (Friedlin strain) and predict 911 RNA genes, 39 pseudogenes, and 8272 protein-coding genes, of which 36% can be ascribed a putative function. These include genes involved in host-pathogen interactions, such as proteolytic enzymes, and extensive machinery for synthesis of complex surface glycoconjugates. The organization of protein-coding genes into long, strand-specific, polycistronic clusters and lack of general transcription factors in the L. major, Trypanosoma brucei , and Trypanosoma cruzi (Tritryp) genomes suggest that the mechanisms regulating RNA polymerase II–directed transcription are distinct from those operating in other eukaryotes, although the trypanosomatids appear capable of chromatin remodeling. Abundant RNA-binding proteins are encoded in the Tritryp genomes, consistent with active posttranscriptional regulation of gene expression.

From Blight to Powdery Mildew Pathogenic effects of microbes on plants have widespread consequences. Witness, for example, the cultural upheavals driven by potato blight in the 1800s. A variety of microbial pathogens continue to afflict crop plants today, driving both loss of yield and incurring the increased costs of control mechanisms. Now, four reports analyze microbial genomes in order to understand better how plant pathogens function (see the Perspective by Dodds ). Raffaele et al. (p. 1540 ) describe how the genome of the potato blight pathogen accommodates transfer to different hosts. Spanu et al. (p. 1543 ) analyze what it takes to be an obligate biotroph in barley powdery mildew, and Baxter et al. (p. 1549 ) ask a similar question for a natural pathogen of Arabidopsis . Schirawski et al. (p. 1546 ) compared genomes of maize pathogens to identify virulence determinants. Better knowledge of what in a genome makes a pathogen efficient and deadly is likely to be useful for improving agricultural crop management and breeding.

The European sea bass (Dicentrarchus labrax) is a temperate-zone euryhaline teleost of prime importance for aquaculture and fisheries. This species is subdivided into two naturally hybridizing lineages, one inhabiting the north-eastern Atlantic Ocean and the other the Mediterranean and Black seas. Here we provide a high-quality chromosome-scale assembly of its genome that shows a high degree of synteny with the more highly derived teleosts. We find expansions of gene families specifically associated with ion and water regulation, highlighting adaptation to variation in salinity. We further generate a genome-wide variation map through RAD-sequencing of Atlantic and Mediterranean populations. We show that variation in local recombination rates strongly influences the genomic landscape of diversity within and differentiation between lineages. Comparing predictions of alternative demographic models to the joint allele-frequency spectrum indicates that genomic islands of differentiation between sea bass lineages were generated by varying rates of introgression across the genome following a period of geographical isolation. The European sea bass is an economically important fish species, which is subject to intense selective breeding. Here, the authors sequence the genome of the European sea bass and highlight gene family expansions underlying adaptation to salinity change, as well as the genomic architecture of speciation between two divergent sea bass lineages.

Children have reduced severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection rates and a substantially lower risk for developing severe coronavirus disease 2019 compared with adults. However, the molecular mechanisms underlying protection in younger age groups remain unknown. Here we characterize the single-cell transcriptional landscape in the upper airways of SARS-CoV-2-negative (n = 18) and age-matched SARS-CoV-2-positive (n = 24) children and corresponding samples from adults (n = 44), covering an age range of 4 weeks to 77 years. Children displayed higher basal expression of relevant pattern recognition receptors such as MDA5 (IFIH1) and RIG-I (DDX58) in upper airway epithelial cells, macrophages and dendritic cells, resulting in stronger innate antiviral responses upon SARS-CoV-2 infection than in adults. We further detected distinct immune cell subpopulations including KLRC1 (NKG2A)+ cytotoxic T cells and a CD8+ T cell population with a memory phenotype occurring predominantly in children. Our study provides evidence that the airway immune cells of children are primed for virus sensing, resulting in a stronger early innate antiviral response to SARS-CoV-2 infection than in adults. Single-cell sequencing reveals pre-activated immunity as important for milder COVID-19 symptoms in children.

Abstract Copepods encompass a range of ecological roles from parasites to phytoplankton grazers linking primary producers to higher trophic levels. Despite these important roles, copepod genome assemblies are scarce. Lepeophtheirus salmonis is an economically and ecologically important ectoparasitic copepod. We present the 695.4 Mbp L. salmonis genome assembly containing ≈60% repetitive regions and 13081 annotated protein-coding genes. The genome comprises 14 autosomes and a ZZ-ZW sex chromosome system. Assembly assessment identified 92.4% of the expected arthropod genes. Transcriptomics validated annotation and revealed a marked shift in gene expression after host attachment, including downregulation of genes related to circadian rhythm coinciding with abandoning diurnal migration. The genome shows evolutionary signatures including loss of peroxisomes, numerous FNII domains, and an incomplete heme homeostasis pathway suggesting heme proteins to be obtained from the host. Despite large capacity to develop resistance against chemical treatments L. salmonis exhibits low numbers of many genes involved in detoxification.

The Greenland shark (Somniosus microcephalus) is the longest-lived vertebrate known, with an estimated lifespan of ~ 400 years. Here, we present a chromosome-level assembly of the 6.45 Gb Greenland shark, rendering it one of the largest non-tetrapod genomes sequenced so far. Expansion of the genome is mostly accounted for by a substantial expansion of transposable elements. Using public shark genomes as a comparison, we found that genes specifically duplicated in the Greenland shark form a functionally connected network enriched for DNA repair function. Furthermore, we identified a unique insertion in the conserved C-terminal region of the key tumor suppressor p53. We also provide a public browser to explore its genome.