A-Maize-ing Maize is one of our oldest and most important crops, having been domesticated approximately 9000 years ago in central Mexico. Schnable et al. (p. 1112 ; see the cover) present the results of sequencing the B73 inbred maize line. The findings elucidate how maize became diploid after an ancestral doubling of its chromosomes and reveals transposable element movement and activity and recombination. Vielle-Calzada et al. (p. 1078 ) have sequenced the Palomero Toluqueño ( Palomero ) landrace, a highland popcorn from Mexico, which, when compared to the B73 line, reveals multiple loci impacted by domestication. Swanson-Wagner et al. (p. 1118 ) exploit possession of the genome to analyze expression differences occurring between lines. The identification of single nucleotide polymorphisms and copy number variations among lines was used by Gore et al. (p. 1115 ) to generate a Haplotype map of maize. While chromosomal diversity in maize is high, it is likely that recombination is the major force affecting the levels of heterozygosity in maize. The availability of the maize genome will help to guide future agricultural and biofuel applications (see the Perspective by Feuillet and Eversole ).

Here we analyse genetic variation, population structure and diversity among 3,010 diverse Asian cultivated rice (Oryza sativa L.) genomes from the 3,000 Rice Genomes Project. Our results are consistent with the five major groups previously recognized, but also suggest several unreported subpopulations that correlate with geographic location. We identified 29 million single nucleotide polymorphisms, 2.4 million small indels and over 90,000 structural variations that contribute to within- and between-population variation. Using pan-genome analyses, we identified more than 10,000 novel full-length protein-coding genes and a high number of presence–absence variations. The complex patterns of introgression observed in domestication genes are consistent with multiple independent rice domestication events. The public availability of data from the 3,000 Rice Genomes Project provides a resource for rice genomics research and breeding. Analyses of genetic variation and population structure based on over 3,000 cultivated rice (Oryza sativa) genomes reveal subpopulations that correlate with geographic location and patterns of introgression consistent with multiple rice domestication events.

The genus Oryza is a model system for the study of molecular evolution over time scales ranging from a few thousand to 15 million years. Using 13 reference genomes spanning the Oryza species tree, we show that despite few large-scale chromosomal rearrangements rapid species diversification is mirrored by lineage-specific emergence and turnover of many novel elements, including transposons, and potential new coding and noncoding genes. Our study resolves controversial areas of the Oryza phylogeny, showing a complex history of introgression among different chromosomes in the young ‘AA’ subclade containing the two domesticated species. This study highlights the prevalence of functionally coupled disease resistance genes and identifies many new haplotypes of potential use for future crop protection. Finally, this study marks a milestone in modern rice research with the release of a complete long-read assembly of IR 8 ‘Miracle Rice’, which relieved famine and drove the Green Revolution in Asia 50 years ago. Genome assemblies of 13 domesticated and wild rice relatives reveal salient features of genome evolution across the genus Oryza, especially rapid species diversification and turnover of transposons. This study also releases a complete long-read assembly of IR 8 ‘Miracle Rice’.

Asian cultivated rice consists of two subspecies: Oryza sativa subsp. indica and O. sativa subsp. japonica Despite the fact that indica rice accounts for over 70% of total rice production worldwide and is genetically much more diverse, a high-quality reference genome for indica rice has yet to be published. We conducted map-based sequencing of two indica rice lines, Zhenshan 97 (ZS97) and Minghui 63 (MH63), which represent the two major varietal groups of the indica subspecies and are the parents of an elite Chinese hybrid. The genome sequences were assembled into 237 (ZS97) and 181 (MH63) contigs, with an accuracy >99.99%, and covered 90.6% and 93.2% of their estimated genome sizes. Comparative analyses of these two indica genomes uncovered surprising structural differences, especially with respect to inversions, translocations, presence/absence variations, and segmental duplications. Approximately 42% of nontransposable element related genes were identical between the two genomes. Transcriptome analysis of three tissues showed that 1,059-2,217 more genes were expressed in the hybrid than in the parents and that the expressed genes in the hybrid were much more diverse due to their divergence between the parental genomes. The public availability of two high-quality reference genomes for the indica subspecies of rice will have large-ranging implications for plant biology and crop genetic improvement.

ABSTRACT Rice ( Oryza sativa ), a major staple throughout the world and a model system for plant genomics and breeding, was the first crop genome completed almost two decades ago. However, all sequenced genomes to date contain gaps and missing sequences. Here, we report, for the first time, the assembly and analyses of two gap-free reference genome sequences of the elite O. sativa xian/indica rice varieties ‘Zhenshan 97 (ZS97)’ and ‘Minghui 63 (MH63)’ that are being used as a model system to study heterosis. Gap-free reference genomes also provide global insights into the structure and function of centromeres. All rice centromeric regions share conserved centromere-specific satellite motifs but with different copy numbers and structures. Importantly, we demonstrate that >1,500 genes are located in centromere regions, of which ~15.6% are actively transcribed. The generation and release of both the ZS97 and MH63 gap-free genomes lays a solid foundation for the comprehensive study of genome structure and function in plants and breed climate resilient varieties for the 21 st century.

ABSTRACT Bananas ( Musa spp.) are one of the most important tropical fruits and staple food, which are of great significance to human societies. Plantain and Silk are two important banana subgroups, which are both triploid hybrids (AAB) between the wild diploid Musa acuminata and M. balbisiana . In this study, we reported the first haplotype-resolved genome assembly of Plantain and Silk bananas with genome size of approximately 1.4 Gb. We discovered widespread asymmetric evolution in the subgenomes of Plantain and Silk, which could be linked to frequent homologous exchanges (HEs) events. This is the first study to uncover the genetic makeup of triploid banana and verify that subgenome B harbors a rich source of resistance genes. Of the 88,078 and 94,988 annotated genes in Plantain and Silk, only 58.5% and 59.4% were present in all three subgenomes, with >50% genes containing differently expressed alleles in different haplotypes. We also found that Plantain is more resistant to banana Fusarium wilt, exhibiting a much faster defense response after pathogenic fungi infection. Many differentially expressed genes in abscisic acid, ethylene, jasmonic acid and salicylic acid pathways were identified in Plantain. Our analysis revealed that MpMYB36 promotes the biosynthesis of secondary cell wall and deposition of lignin by directly binding to the promoter of MpPAL and MpHCT, which allows Plantain to inhibit the penetration of early infection. Moreover, the insertion of the key carotenoid synthesis gene ( CRTISO ) may be the potential genetic basis for the richness of carotenoids in Plantain. Our study provides an unprecedented genomic basis for basic research and the development of elite germplasm in cultivated bananas.

The foliar disease net form net blotch (NFNB), caused by the necrotrophic fungal pathogen Pyrenophora teres f. teres (Ptt), causes significant yield and quality losses of barley worldwide. Dominant resistance conferred by the Resistance to Pyrenophora teres 5 (Rpt5) gene from barley line CI5791 is the broadest and most effective resistance reported in this pathosystem. The Rpt5 locus was identified in multiple independent genetic studies utilizing diverse host populations and Ptt isolates, and harbors both dominant Rpt5 resistance and isolate-specific susceptibility genes/alleles that are dominant in the absence of Rpt5, designated susceptibility to Pyrenophora teres 1 (Spt1). Ptt virulence and avirulence effectors from diverse pathogen isolates genetically interact with the Rpt5/Spt1 locus, suggesting a complex locus with a function targeted by the evolution of a diversity of pathogen effectors. High-resolution mapping utilizing 1,920 recombinant gametes from a CI5791 x Tifang biparental population, identified 12 candidate genes in an ~4.6 Mb delimited region in the cv Morex V3 genome assembly, but is 1.1 − 2.2 Mb in the pangenome assemblies, containing 5−12 genes. Analysis revealed a strong correlation between the CI5791 allele of a receptor-like protein (RLP), provisionally designated Rpt5 candidate gene 1, (Rcg1), and broad Rpt5−mediated resistance. Two independent transformants of the CI5791 Rcg1 allele in the susceptible cv Golden Promise background showed significantly increased resistance when challenged with Rpt5 avirulent Ptt isolates 6A, 15A, and 0−1 compared to the Golden Promise wildtype. Thus, Rpt5, encodes an RLP and is the first net blotch resistance gene cloned in barley.

Brassica juncea (AABB; genome size ~920 Mb), commonly referred to as mustard, is a natural allopolyploid of two diploid species - B. rapa (AA) and B. nigra (BB). We report a highly contiguous genome assembly of an oleiferous type of B. juncea variety Varuna, an archetypical Indian gene pool line of mustard, with ~100x PacBio single-molecule real-time (SMRT) reads providing contigs with an N50 value of >5Mb. Assembled contigs were corrected and scaffolded with BioNano optical mapping. Three different linkage maps containing a large number of GBS markers were developed and used to anchor scaffolds/contigs to the 18 linkage groups of B. juncea. The resulting chromosome-scale assembly is a significant improvement over the previous draft assembly of B. juncea Tumida, a vegetable type of mustard. The assembled genome was characterized for transposons, centromeric repeats, gene content, and gene block associations. Both A and B genomes contain highly fragmented gene block arrangements. In comparison to the A genome, the B genome contains a significantly higher content of LTR/Gypsy retrotransposons, distinct centromeric repeats and a large number of B. nigra specific gene clusters that break the gene collinearity between the A and the B genomes. The genome assembly reported here will provide a fillip to the breeding work on oleiferous types of mustard that are grown extensively in the dry land areas of South Asia and elsewhere.