The Rice Annotation Project Database (RAP-DB) was created to provide the genome sequence assembly of the International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP), manually curated annotation of the sequence, and other genomics information that could be useful for comprehensive understanding of the rice biology. Since the last publication of the RAP-DB, the IRGSP genome has been revised and reassembled. In addition, a large number of rice-expressed sequence tags have been released, and functional genomics resources have been produced worldwide. Thus, we have thoroughly updated our genome annotation by manual curation of all the functional descriptions of rice genes. The latest version of the RAP-DB contains a variety of annotation data as follows: clone positions, structures and functions of 31 439 genes validated by cDNAs, RNA genes detected by massively parallel signature sequencing (MPSS) technology and sequence similarity, flanking sequences of mutant lines, transposable elements, etc. Other annotation data such as Gnomon can be displayed along with those of RAP for comparison. We have also developed a new keyword search system to allow the user to access useful information. The RAP-DB is available at: http://rapdb.dna.affrc.go.jp/ and http://rapdb.lab.nig.ac.jp/.

Abstract Background Pigeonpea [ Cajanus cajan (L.) Millspaugh], one of the most important food legumes of semi-arid tropical and subtropical regions, has limited genomic resources, particularly expressed sequence based (genic) markers. We report a comprehensive set of validated genic simple sequence repeat (SSR) markers using deep transcriptome sequencing, and its application in genetic diversity analysis and mapping. Results In this study, 43,324 transcriptome shotgun assembly unigene contigs were assembled from 1.696 million 454 GS-FLX sequence reads of separate pooled cDNA libraries prepared from leaf, root, stem and immature seed of two pigeonpea varieties, Asha and UPAS 120. A total of 3,771 genic-SSR loci, excluding homopolymeric and compound repeats, were identified; of which 2,877 PCR primer pairs were designed for marker development. Dinucleotide was the most common repeat motif with a frequency of 60.41%, followed by tri- (34.52%), hexa- (2.62%), tetra- (1.67%) and pentanucleotide (0.76%) repeat motifs. Primers were synthesized and tested for 772 of these loci with repeat lengths of ≥18 bp. Of these, 550 markers were validated for consistent amplification in eight diverse pigeonpea varieties; 71 were found to be polymorphic on agarose gel electrophoresis. Genetic diversity analysis was done on 22 pigeonpea varieties and eight wild species using 20 highly polymorphic genic-SSR markers. The number of alleles at these loci ranged from 4-10 and the polymorphism information content values ranged from 0.46 to 0.72. Neighbor-joining dendrogram showed distinct separation of the different groups of pigeonpea cultivars and wild species. Deep transcriptome sequencing of the two parental lines helped in silico identification of polymorphic genic-SSR loci to facilitate the rapid development of an intra-species reference genetic map, a subset of which was validated for expected allelic segregation in the reference mapping population. Conclusion We developed 550 validated genic-SSR markers in pigeonpea using deep transcriptome sequencing. From these, 20 highly polymorphic markers were used to evaluate the genetic relationship among species of the genus Cajanus . A comprehensive set of genic-SSR markers was developed as an important genomic resource for diversity analysis and genetic mapping in pigeonpea.

Plant genomes are complex and contain large amounts of repetitive DNA including microsatellites that are distributed across entire genomes. Whole genome sequences of several monocot and dicot plants that are available in the public domain provide an opportunity to study the origin, distribution and evolution of microsatellites, and also facilitate the development of new molecular markers. In the present investigation, a genome-wide analysis of microsatellite distribution in monocots (Brachypodium, sorghum and rice) and dicots (Arabidopsis, Medicago and Populus) was performed. A total of 797,863 simple sequence repeats (SSRs) were identified in the whole genome sequences of six plant species. Characterization of these SSRs revealed that mono-nucleotide repeats were the most abundant repeats, and that the frequency of repeats decreased with increase in motif length both in monocots and dicots. However, the frequency of SSRs was higher in dicots than in monocots both for nuclear and chloroplast genomes. Interestingly, GC-rich repeats were the dominant repeats only in monocots, with the majority of them being present in the coding region. These coding GC-rich repeats were found to be involved in different biological processes, predominantly binding activities. In addition, a set of 22,879 SSR markers that were validated by e-PCR were developed and mapped on different chromosomes in Brachypodium for the first time, with a frequency of 101 SSR markers per Mb. Experimental validation of 55 markers showed successful amplification of 80% SSR markers in 16 Brachypodium accessions. An online database 'BraMi' (Brachypodium microsatellite markers) of these genome-wide SSR markers was developed and made available in the public domain. The observed differential patterns of SSR marker distribution would be useful for studying microsatellite evolution in a monocot–dicot system. SSR markers developed in this study would be helpful for genomic studies in Brachypodium and related grass species, especially for the map based cloning of the candidate gene(s).

Simple sequence repeat (SSR) and Single Nucleotide Polymorphic (SNP), the two most robust markers for identifying rice varieties were compared for assessment of genetic diversity and population structure. Total 375 varieties of rice from various regions of India archived at the Indian National GeneBank, NBPGR, New Delhi, were analyzed using thirty six genetic markers, each of hypervariable SSR (HvSSR) and SNP which were distributed across 12 rice chromosomes. A total of 80 alleles were amplified with the SSR markers with an average of 2.22 alleles per locus whereas, 72 alleles were amplified with SNP markers. Polymorphic information content (PIC) values for HvSSR ranged from 0.04 to 0.5 with an average of 0.25. In the case of SNP markers, PIC values ranged from 0.03 to 0.37 with an average of 0.23. Genetic relatedness among the varieties was studied; utilizing an unrooted tree all the genotypes were grouped into three major clusters with both SSR and SNP markers. Analysis of molecular variance (AMOVA) indicated that maximum diversity was partitioned between and within individual level but not between populations. Principal coordinate analysis (PCoA) with SSR markers showed that genotypes were uniformly distributed across the two axes with 13.33% of cumulative variation whereas, in case of SNP markers varieties were grouped into three broad groups across two axes with 45.20% of cumulative variation. Population structure were tested using K values from 1 to 20, but there was no clear population structure, therefore Ln(PD) derived Δk was plotted against the K to determine the number of populations. In case of SSR maximum Δk was at K=5 whereas, in case of SNP maximum Δk was found at K=15, suggesting that resolution of population was higher with SNP markers, but SSR were more efficient for diversity analysis.

Stress-responsive genes regulate the morpho-physiological as well as molecular responses of plants to environmental cues. In addition to known genes, there are several unknown genes underlying stress-responsive machinery. One such machinery is the sophisticated biochemical carbon-concentrating mechanism of the C4 photosynthetic pathway that enables the plants to survive in high temperatures, high light intensities and drought conditions. Despite the importance of C4 photosynthesis, no comprehensive study has been performed to identify and characterize the key enzymes involved in this process among sequenced Poaceae genomes. In the present study, five major classes of enzymes that are reported to play roles in C4 biochemical carbon-concentrating mechanism were identified in sequenced Poaceae genomes with emphasis on the model crops, Setaria italica and S. viridis. Further analysis revealed that segmental and tandem duplications have contributed to the expansion of these gene families. Comparative genome mapping and molecular dating provided insights into their duplication and divergence in the course of evolution. Expression profiling of candidate genes in contrasting S. italica cultivars subjected to abiotic stresses and hormone treatments showed distinct stress-specific upregulation of SiαCaH1, SiβCaH5, SiPEPC2, SiPPDK2, SiMDH8 and SiNADP-ME5 in the tolerant cultivar. Altogether, the study highlights key stress-responsive genes that could serve as potential candidates for elucidating their precise roles in stress tolerance.

Grain-related traits are pivotal in rice cultivation, influencing yield and consumer preference. The complex inheritance of these traits, involving multiple alleles contributing to their expression, poses challenges in breeding. To address these challenges, a multi-locus genome-wide association study (ML-GWAS) utilizing 35,286 high-quality single-nucleotide polymorphisms (SNPs) was conducted. Our study utilized an association panel comprising 483 rice genotypes sourced from a northeast core set and a landraces set collected from various regions in India. Forty quantitative trait nucleotides (QTNs) were identified, associated with four grain-related traits: grain length (GL), grain width (GW), grain aroma (Aro), and length–width ratio (LWR). Notably, 16 QTNs were simultaneously identified using two ML-GWAS methods, distributed across multiple chromosomes. Nearly 258 genes were found near the 16 significant QTNs. Gene annotation study revealed that sixty of these genes exhibited elevated expression levels in specific tissues and were implicated in pathways influencing grain quality. Gene ontology (GO), trait ontology (TO), and enrichment analysis pinpointed 60 candidate genes (CGs) enriched in relevant GO terms. Among them, LOC_Os05g06470, LOC_Os06g06080, LOC_Os08g43470, and LOC_Os03g53110 were confirmed as key contributors to GL, GW, Aro, and LWR. Insights from QTNs and CGs illuminate rice trait regulation and genetic connections, offering potential targets for future studies.

Abstract Tea is an important plantation crop of some Asian and African countries. Based upon the morphological characteristics, tea is classified botanically into 2 main types i.e. Assam and China, which are morphologically very distinct. Further, they are so easily pollinated among themselves, that a third category, Cambod type is also described. Although the general consensus of origin of tea is India, Burma and China joining area, yet specific origin of China and Assam tea are not yet clear. In the present study, we made an attempt to understand the origin of Indian tea through the comparative analysis of different chloroplast (cp) genomes under the Camellia genus. Cp genome based phylogenetic analysis indicated that Indian Assam Tea, TV-1 formed a different group from that of China tea, indicating that TV-1 might have undergone different domestication and hence owe different origin. The simple sequence repeats (SSRs) analysis and codon usage distribution pattern also supported the clustering order in the cp genome based phylogenetic tree.

The rice bacterial blight pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) injects transcription activator-like effectors (TALEs) that bind and activate host susceptibility (S) genes important for disease. Clade III SWEET genes are major S genes for bacterial blight. The resistance genes xa5, which reduces TALE activity generally, and xa13, a SWEET11 allele not recognized by the cognate TALE, have been effectively deployed. However, strains that defeat both resistance genes individually were recently reported in India and Thailand. To gain insight into the mechanism(s), we completely sequenced the genome of one such strain from each country and examined the encoded TALEs. Strikingly, the two strains are clones, sharing nearly identical TALE repertoires, including a TALE known to activate SWEET11 strongly enough to be effective even when diminished by xa5. We next investigated SWEET gene induction by the Indian strain. The Indian strain induced no clade III SWEET in plants harbouring xa13, indicating a pathogen adaptation that relieves dependence on these genes for susceptibility. The findings open a door to mechanistic understanding of the role SWEET genes play in susceptibility and illustrate the importance of complete genome sequence-based monitoring of Xoo populations in developing varieties with effective disease resistance.