A high-quality sequence assembly of the zebrafish genome reveals the largest gene set of any vertebrate and provides information on key genomic features, and comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human protein-coding genes have at least one clear zebrafish orthologue. The genome of the zebrafish — a key model organism for the study of development and human disease — has now been sequenced and published as a well-annotated reference genome. Zebrafish turns out to have the largest gene set of any vertebrate so far sequenced, and few pseudogenes. Importantly for disease studies, comparison between human and zebrafish sequences reveals that 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. A second paper reports on an ongoing effort to identify and phenotype disruptive mutations in every zebrafish protein-coding gene. Using the reference genome sequence along with high-throughput sequencing and efficient chemical mutagenesis, the project's initial results — covering 38% of all known protein-coding genes — they describe phenotypic consequences of more than 1,000 alleles. The long-term goal is the creation of a knockout allele in every protein-coding gene in the zebrafish genome. All mutant alleles and data are freely available at go.nature.com/en6mos . Zebrafish have become a popular organism for the study of vertebrate gene function1,2. The virtually transparent embryos of this species, and the ability to accelerate genetic studies by gene knockdown or overexpression, have led to the widespread use of zebrafish in the detailed investigation of vertebrate gene function and increasingly, the study of human genetic disease3,4,5. However, for effective modelling of human genetic disease it is important to understand the extent to which zebrafish genes and gene structures are related to orthologous human genes. To examine this, we generated a high-quality sequence assembly of the zebrafish genome, made up of an overlapping set of completely sequenced large-insert clones that were ordered and oriented using a high-resolution high-density meiotic map. Detailed automatic and manual annotation provides evidence of more than 26,000 protein-coding genes6, the largest gene set of any vertebrate so far sequenced. Comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. In addition, the high quality of this genome assembly provides a clearer understanding of key genomic features such as a unique repeat content, a scarcity of pseudogenes, an enrichment of zebrafish-specific genes on chromosome 4 and chromosomal regions that influence sex determination.

Horizontal gene transfer shapes the genomes of prokaryotes by allowing rapid acquisition of novel adaptive functions. Conjugation allows the broadest range and the highest gene transfer input per transfer event. While conjugative plasmids have been studied for decades, the number and diversity of integrative conjugative elements (ICE) in prokaryotes remained unknown. We defined a large set of protein profiles of the conjugation machinery to scan over 1,000 genomes of prokaryotes. We found 682 putative conjugative systems among all major phylogenetic clades and showed that ICEs are the most abundant conjugative elements in prokaryotes. Nearly half of the genomes contain a type IV secretion system (T4SS), with larger genomes encoding more conjugative systems. Surprisingly, almost half of the chromosomal T4SS lack co-localized relaxases and, consequently, might be devoted to protein transport instead of conjugation. This class of elements is preponderant among small genomes, is less commonly associated with integrases, and is rarer in plasmids. ICEs and conjugative plasmids in proteobacteria have different preferences for each type of T4SS, but all types exist in both chromosomes and plasmids. Mobilizable elements outnumber self-conjugative elements in both ICEs and plasmids, which suggests an extensive use of T4SS in trans. Our evolutionary analysis indicates that switch of plasmids to and from ICEs were frequent and that extant elements began to differentiate only relatively recently. According to the present results, ICEs are the most abundant conjugative elements in practically all prokaryotic clades and might be far more frequently domesticated into non-conjugative protein transport systems than previously thought. While conjugative plasmids and ICEs have different means of genomic stabilization, their mechanisms of mobility by conjugation show strikingly conserved patterns, arguing for a unitary view of conjugation in shaping the genomes of prokaryotes by horizontal gene transfer.