A 2.91-billion base pair (bp) consensus sequence of the euchromatic portion of the human genome was generated by the whole-genome shotgun sequencing method. The 14.8-billion bp DNA sequence was generated over 9 months from 27,271,853 high-quality sequence reads (5.11-fold coverage of the genome) from both ends of plasmid clones made from the DNA of five individuals. Two assembly strategies—a whole-genome assembly and a regional chromosome assembly—were used, each combining sequence data from Celera and the publicly funded genome effort. The public data were shredded into 550-bp segments to create a 2.9-fold coverage of those genome regions that had been sequenced, without including biases inherent in the cloning and assembly procedure used by the publicly funded group. This brought the effective coverage in the assemblies to eightfold, reducing the number and size of gaps in the final assembly over what would be obtained with 5.11-fold coverage. The two assembly strategies yielded very similar results that largely agree with independent mapping data. The assemblies effectively cover the euchromatic regions of the human chromosomes. More than 90% of the genome is in scaffold assemblies of 100,000 bp or more, and 25% of the genome is in scaffolds of 10 million bp or larger. Analysis of the genome sequence revealed 26,588 protein-encoding transcripts for which there was strong corroborating evidence and an additional ∼12,000 computationally derived genes with mouse matches or other weak supporting evidence. Although gene-dense clusters are obvious, almost half the genes are dispersed in low G+C sequence separated by large tracts of apparently noncoding sequence. Only 1.1% of the genome is spanned by exons, whereas 24% is in introns, with 75% of the genome being intergenic DNA. Duplications of segmental blocks, ranging in size up to chromosomal lengths, are abundant throughout the genome and reveal a complex evolutionary history. Comparative genomic analysis indicates vertebrate expansions of genes associated with neuronal function, with tissue-specific developmental regulation, and with the hemostasis and immune systems. DNA sequence comparisons between the consensus sequence and publicly funded genome data provided locations of 2.1 million single-nucleotide polymorphisms (SNPs). A random pair of human haploid genomes differed at a rate of 1 bp per 1250 on average, but there was marked heterogeneity in the level of polymorphism across the genome. Less than 1% of all SNPs resulted in variation in proteins, but the task of determining which SNPs have functional consequences remains an open challenge.

Anopheles gambiae is the principal vector of malaria, a disease that afflicts more than 500 million people and causes more than 1 million deaths each year. Tenfold shotgun sequence coverage was obtained from the PEST strain of A. gambiae and assembled into scaffolds that span 278 million base pairs. A total of 91% of the genome was organized in 303 scaffolds; the largest scaffold was 23.1 million base pairs. There was substantial genetic variation within this strain, and the apparent existence of two haplotypes of approximately equal frequency ("dual haplotypes") in a substantial fraction of the genome likely reflects the outbred nature of the PEST strain. The sequence produced a conservative inference of more than 400,000 single-nucleotide polymorphisms that showed a markedly bimodal density distribution. Analysis of the genome sequence revealed strong evidence for about 14,000 protein-encoding transcripts. Prominent expansions in specific families of proteins likely involved in cell adhesion and immunity were noted. An expressed sequence tag analysis of genes regulated by blood feeding provided insights into the physiological adaptations of a hematophagous insect.

Fusarium species are among the most important phytopathogenic and toxigenic fungi. To understand the molecular underpinnings of pathogenicity in the genus Fusarium, we compared the genomes of three phenotypically diverse species: Fusarium graminearum, Fusarium verticillioides and Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Our analysis revealed lineage-specific (LS) genomic regions in F. oxysporum that include four entire chromosomes and account for more than one-quarter of the genome. LS regions are rich in transposons and genes with distinct evolutionary profiles but related to pathogenicity, indicative of horizontal acquisition. Experimentally, we demonstrate the transfer of two LS chromosomes between strains of F. oxysporum, converting a non-pathogenic strain into a pathogen. Transfer of LS chromosomes between otherwise genetically isolated strains explains the polyphyletic origin of host specificity and the emergence of new pathogenic lineages in F. oxysporum. These findings put the evolution of fungal pathogenicity into a new perspective. Fungi of the genus Fusarium are important plant pathogens, causing various blights, root rots and wilts. While some species have a wide host range, others are more selective. Comparative genomics of three Fusarium fungi with broad and narrow host range, two newly sequenced, provide clues as to what drives these differences. Experimental follow-up shows that simply by mixing two strains on standard growth medium, transfer of two whole chromosomes from a Fusarium oxysporum tomato pathogen turns a nonpathogenic strain into a pathogenic one. These findings shed light on the evolution of host range and pathogenicity. Fungi from the genus Fusarium are important pathogens of animals and crop plants. Some have a wide host range, whereas others are more specific in the organisms they infect. Here, clues are provided as to how differences in specificity come about. The genomes of two Fusarium fungi with differing host ranges have been sequenced, and compared with the genome of a third species. Experiments show that transferring two whole chromosomes turns a non-pathogenic Fusarium strain into a pathogenic one.

The genome of Phytophthora infestans, the pathogen that triggered the Irish potato famine in the nineteenth century, has been sequenced. It remains a devastating pathogen, with late blight destroying crops worth billions of dollars each year. Blight is difficult to control, in part because it adapts so quickly to genetically resistant potato strains. Comparison with two other Phytophthora genomes shows rapid turnover and extensive expansion of specific families of secreted disease effector proteins, including many genes induced during infection that have activities thought to alter host physiology. These fast evolving effector genes are found in highly dynamic and expanded regions of the genome, a factor that may contribute to its rapid adaptability to host plants. The P. infestans genome is the biggest so far sequenced, at about 240 megabases, with an extremely high repeat content of close to 75%. It is a model organism for the oomycetes, a distinct lineage of fungus-like eukaryotes related to organisms such as brown algae and diatoms. Phytophthora infestans is a fungus-like eukaryote and the most destructive pathogen of potato, with current annual worldwide potato crop losses due to late blight estimated at $6.7 billion. Here, the sequence of the P. infestans genome is reported. Comparison with two other Phytophthora genomes showed rapid turnover and extensive expansion of certain secreted disease effector proteins, probably explaining the rapid adaptability of the pathogen to host plants. Phytophthora infestans is the most destructive pathogen of potato and a model organism for the oomycetes, a distinct lineage of fungus-like eukaryotes that are related to organisms such as brown algae and diatoms. As the agent of the Irish potato famine in the mid-nineteenth century, P. infestans has had a tremendous effect on human history, resulting in famine and population displacement1. To this day, it affects world agriculture by causing the most destructive disease of potato, the fourth largest food crop and a critical alternative to the major cereal crops for feeding the world’s population1. Current annual worldwide potato crop losses due to late blight are conservatively estimated at $6.7 billion2. Management of this devastating pathogen is challenged by its remarkable speed of adaptation to control strategies such as genetically resistant cultivars3,4. Here we report the sequence of the P. infestans genome, which at ∼240 megabases (Mb) is by far the largest and most complex genome sequenced so far in the chromalveolates. Its expansion results from a proliferation of repetitive DNA accounting for ∼74% of the genome. Comparison with two other Phytophthora genomes showed rapid turnover and extensive expansion of specific families of secreted disease effector proteins, including many genes that are induced during infection or are predicted to have activities that alter host physiology. These fast-evolving effector genes are localized to highly dynamic and expanded regions of the P. infestans genome. This probably plays a crucial part in the rapid adaptability of the pathogen to host plants and underpins its evolutionary potential.

The International Strawberry Sequencing Consortium reports the draft genome of the woodland strawberry (Fragaria vesca). The genome of this diploid species should serve as a reference genome for the Fragaria genus, as the cultivated strawberry (Fragaria × ananassa) is an octoploid where F. vesca is predicted to be a subgenome donor. The woodland strawberry, Fragaria vesca (2n = 2x = 14), is a versatile experimental plant system. This diminutive herbaceous perennial has a small genome (240 Mb), is amenable to genetic transformation and shares substantial sequence identity with the cultivated strawberry (Fragaria × ananassa) and other economically important rosaceous plants. Here we report the draft F. vesca genome, which was sequenced to ×39 coverage using second-generation technology, assembled de novo and then anchored to the genetic linkage map into seven pseudochromosomes. This diploid strawberry sequence lacks the large genome duplications seen in other rosids. Gene prediction modeling identified 34,809 genes, with most being supported by transcriptome mapping. Genes critical to valuable horticultural traits including flavor, nutritional value and flowering time were identified. Macrosyntenic relationships between Fragaria and Prunus predict a hypothetical ancestral Rosaceae genome that had nine chromosomes. New phylogenetic analysis of 154 protein-coding genes suggests that assignment of Populus to Malvidae, rather than Fabidae, is warranted.

We present a draft sequence of the genome of Aedes aegypti , the primary vector for yellow fever and dengue fever, which at ∼1376 million base pairs is about 5 times the size of the genome of the malaria vector Anopheles gambiae . Nearly 50% of the Ae. aegypti genome consists of transposable elements. These contribute to a factor of ∼4 to 6 increase in average gene length and in sizes of intergenic regions relative to An. gambiae and Drosophila melanogaster . Nonetheless, chromosomal synteny is generally maintained among all three insects, although conservation of orthologous gene order is higher (by a factor of ∼2) between the mosquito species than between either of them and the fruit fly. An increase in genes encoding odorant binding, cytochrome P450, and cuticle domains relative to An. gambiae suggests that members of these protein families underpin some of the biological differences between the two mosquito species.

Candida species are the most common cause of opportunistic fungal infection worldwide. Here we report the genome sequences of six Candida species and compare these and related pathogens and non-pathogens. There are significant expansions of cell wall, secreted and transporter gene families in pathogenic species, suggesting adaptations associated with virulence. Large genomic tracts are homozygous in three diploid species, possibly resulting from recent recombination events. Surprisingly, key components of the mating and meiosis pathways are missing from several species. These include major differences at the mating-type loci (MTL); Lodderomyces elongisporus lacks MTL, and components of the a1/α2 cell identity determinant were lost in other species, raising questions about how mating and cell types are controlled. Analysis of the CUG leucine-to-serine genetic-code change reveals that 99% of ancestral CUG codons were erased and new ones arose elsewhere. Lastly, we revise the Candida albicans gene catalogue, identifying many new genes. The genome sequences of six Candida species have been determined, and compared with those of Candida albicans, a marine yeast and baker's yeast. Candida species are the most common cause of opportunistic fungal infection in humans. The genomic comparisons reveal striking gene family expansions associated with pathogenic species. Other aspects of Candida biology, including evolution of the genetic code, and the architecture of mating and meiotic processes, can also be addressed in the interspecies comparisons. Candida species are the most common cause of opportunistic fungal infection worldwide. Here, the genomes of six Candida species are sequenced and compared with each other and with related pathogens and non-pathogens; providing insight into the genetic features that underlie the diversity of Candida biology, including pathogenesis and the architecture of mating and meiotic processes.

Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea are closely related necrotrophic plant pathogenic fungi notable for their wide host ranges and environmental persistence. These attributes have made these species models for understanding the complexity of necrotrophic, broad host-range pathogenicity. Despite their similarities, the two species differ in mating behaviour and the ability to produce asexual spores. We have sequenced the genomes of one strain of S. sclerotiorum and two strains of B. cinerea. The comparative analysis of these genomes relative to one another and to other sequenced fungal genomes is provided here. Their 38–39 Mb genomes include 11,860–14,270 predicted genes, which share 83% amino acid identity on average between the two species. We have mapped the S. sclerotiorum assembly to 16 chromosomes and found large-scale co-linearity with the B. cinerea genomes. Seven percent of the S. sclerotiorum genome comprises transposable elements compared to <1% of B. cinerea. The arsenal of genes associated with necrotrophic processes is similar between the species, including genes involved in plant cell wall degradation and oxalic acid production. Analysis of secondary metabolism gene clusters revealed an expansion in number and diversity of B. cinerea–specific secondary metabolites relative to S. sclerotiorum. The potential diversity in secondary metabolism might be involved in adaptation to specific ecological niches. Comparative genome analysis revealed the basis of differing sexual mating compatibility systems between S. sclerotiorum and B. cinerea. The organization of the mating-type loci differs, and their structures provide evidence for the evolution of heterothallism from homothallism. These data shed light on the evolutionary and mechanistic bases of the genetically complex traits of necrotrophic pathogenicity and sexual mating. This resource should facilitate the functional studies designed to better understand what makes these fungi such successful and persistent pathogens of agronomic crops.

Rust fungi are some of the most devastating pathogens of crop plants. They are obligate biotrophs, which extract nutrients only from living plant tissues and cannot grow apart from their hosts. Their lifestyle has slowed the dissection of molecular mechanisms underlying host invasion and avoidance or suppression of plant innate immunity. We sequenced the 101-Mb genome of Melampsora larici - populina , the causal agent of poplar leaf rust, and the 89-Mb genome of Puccinia graminis f. sp. tritici , the causal agent of wheat and barley stem rust. We then compared the 16,399 predicted proteins of M. larici-populina with the 17,773 predicted proteins of P. graminis f. sp tritici . Genomic features related to their obligate biotrophic lifestyle include expanded lineage-specific gene families, a large repertoire of effector-like small secreted proteins, impaired nitrogen and sulfur assimilation pathways, and expanded families of amino acid and oligopeptide membrane transporters. The dramatic up-regulation of transcripts coding for small secreted proteins, secreted hydrolytic enzymes, and transporters in planta suggests that they play a role in host infection and nutrient acquisition. Some of these genomic hallmarks are mirrored in the genomes of other microbial eukaryotes that have independently evolved to infect plants, indicating convergent adaptation to a biotrophic existence inside plant cells.