Wood-feeding higher termites are a very successful group, important in facilitating carbon turnover in the environment. It is not the termites themselves that perform the key reactions that makes their lifestyle possible, but the lignocellulase-degrading symbiotic bacteria found in their hindgut. A metagenomic analysis of gut microbes from over 150 tree-living termites from a Costa Rican rainforest has revealed a diverse range of bacterial cellulase and xylan hydrolase genes, as well as genes important in other symbiotic functions. The data set includes about 1,000 bacterial lignocellulose hydrolase enzymes, some of them expressed in situ, in living termites. This work shows that termites are a rich reservoir of bacterial enzymes that might be used in the conversion of woody material into biofuels. Wood-feeding 'higher' termites rely on their hindgut symbionts for the intitial steps in cellulose degradation. Metagenomic analysis of this microbial community reveals a diverse range of bacterial cellulase and hydrolase genes, as well as genes important in other metabolic functions, such as H2 metabolism, CO2-reductive acetogenesis and N2 fixation. From the standpoints of both basic research and biotechnology, there is considerable interest in reaching a clearer understanding of the diversity of biological mechanisms employed during lignocellulose degradation. Globally, termites are an extremely successful group of wood-degrading organisms1 and are therefore important both for their roles in carbon turnover in the environment and as potential sources of biochemical catalysts for efforts aimed at converting wood into biofuels. Only recently have data supported any direct role for the symbiotic bacteria in the gut of the termite in cellulose and xylan hydrolysis2. Here we use a metagenomic analysis of the bacterial community resident in the hindgut paunch of a wood-feeding ‘higher’ Nasutitermes species (which do not contain cellulose-fermenting protozoa) to show the presence of a large, diverse set of bacterial genes for cellulose and xylan hydrolysis. Many of these genes were expressed in vivo or had cellulase activity in vitro, and further analyses implicate spirochete and fibrobacter species in gut lignocellulose degradation. New insights into other important symbiotic functions including H2 metabolism, CO2-reductive acetogenesis and N2 fixation are also provided by this first system-wide gene analysis of a microbial community specialized towards plant lignocellulose degradation. Our results underscore how complex even a 1-μl environment can be.

Viruses are the most abundant biological entities on Earth, but challenges in detecting, isolating, and classifying unknown viruses have prevented exhaustive surveys of the global virome. Here we analysed over 5 Tb of metagenomic sequence data from 3,042 geographically diverse samples to assess the global distribution, phylogenetic diversity, and host specificity of viruses. We discovered over 125,000 partial DNA viral genomes, including the largest phage yet identified, and increased the number of known viral genes by 16-fold. Half of the predicted partial viral genomes were clustered into genetically distinct groups, most of which included genes unrelated to those in known viruses. Using CRISPR spacers and transfer RNA matches to link viral groups to microbial host(s), we doubled the number of microbial phyla known to be infected by viruses, and identified viruses that can infect organisms from different phyla. Analysis of viral distribution across diverse ecosystems revealed strong habitat-type specificity for the vast majority of viruses, but also identified some cosmopolitan groups. Our results highlight an extensive global viral diversity and provide detailed insight into viral habitat distribution and host–virus interactions.

Bacillus cereus is an opportunistic pathogen causing food poisoning manifested by diarrhoeal or emetic syndromes1. It is closely related to the animal and human pathogen Bacillus anthracis and the insect pathogen Bacillus thuringiensis, the former being used as a biological weapon and the latter as a pesticide. B. anthracis and B. thuringiensis are readily distinguished from B. cereus by the presence of plasmid-borne specific toxins (B. anthracis and B. thuringiensis) and capsule (B. anthracis). But phylogenetic studies based on the analysis of chromosomal genes bring controversial results, and it is unclear whether B. cereus, B. anthracis and B. thuringiensis are varieties of the same species2 or different species3,4. Here we report the sequencing and analysis of the type strain B. cereus ATCC 14579. The complete genome sequence of B. cereus ATCC 14579 together with the gapped genome of B. anthracis A20125 enables us to perform comparative analysis, and hence to identify the genes that are conserved between B. cereus and B. anthracis, and the genes that are unique for each species. We use the former to clarify the phylogeny of the cereus group, and the latter to determine plasmid-independent species-specific markers.

This computational process evaluates gene models in prokaryotic genomes, independently of the gene finder used, and reports anomalies that can be used to improve the quality of gene models through manual curation. We present 'gene prediction improvement pipeline' (GenePRIMP; http://geneprimp.jgi-psf.org/ ), a computational process that performs evidence-based evaluation of gene models in prokaryotic genomes and reports anomalies including inconsistent start sites, missed genes and split genes. We found that manual curation of gene models using the anomaly reports generated by GenePRIMP improved their quality, and demonstrate the applicability of GenePRIMP in improving finishing quality and comparing different genome-sequencing and annotation technologies.

Abstract Fungi interact closely with bacteria both on the surfaces of hyphae, and within their living tissues (i.e., endohyphal bacteria, EHB). These EHB can be obligate or facultative symbionts, and can mediate a diverse phenotypic traits in their hosts. Although EHB have been observed in many major lineages of fungi, it remains unclear how widespread and general these associations are, and whether there are unifying ecological and genomic features found across all EHB strains. We cultured 11 bacterial strains after they emerged from the hyphae of diverse Ascomycota that were isolated as foliar endophytes of cupressaceous trees, and generated nearly complete genome sequences for all. Unlike the genomes of largely obligate EHB, genomes of these facultative EHB resemble those of closely related strains isolated from environmental sources. Although all analyzed genomes encode structures that can be used to interact with eukaryotic hosts, we find no known pathways that facilitate intimate EHB-fungal interactions in all strains. We isolated two strains with nearly identical genomes from different classes of fungi, consistent with previous suggestions of horizontal transfer of EHB across endophytic hosts. Because bacteria are differentially present during the fungal life cycle, these genomes could shed light on the mechanisms of plant growth promotion by fungal endophytes during the symbiotic phase as well as degradation of plant material during saprotrophic and reproductive phases. Given the capacity of EHB to influence fungal phenotypes, these findings illuminate a new dimension of fungal biodiversity.