Abstract High-quality and complete reference genome assemblies are fundamental for the application of genomics to biology, disease, and biodiversity conservation. However, such assemblies are available for only a few non-microbial species 1–4 . To address this issue, the international Genome 10K (G10K) consortium 5,6 has worked over a five-year period to evaluate and develop cost-effective methods for assembling highly accurate and nearly complete reference genomes. Here we present lessons learned from generating assemblies for 16 species that represent six major vertebrate lineages. We confirm that long-read sequencing technologies are essential for maximizing genome quality, and that unresolved complex repeats and haplotype heterozygosity are major sources of assembly error when not handled correctly. Our assemblies correct substantial errors, add missing sequence in some of the best historical reference genomes, and reveal biological discoveries. These include the identification of many false gene duplications, increases in gene sizes, chromosome rearrangements that are specific to lineages, a repeated independent chromosome breakpoint in bat genomes, and a canonical GC-rich pattern in protein-coding genes and their regulatory regions. Adopting these lessons, we have embarked on the Vertebrate Genomes Project (VGP), an international effort to generate high-quality, complete reference genomes for all of the roughly 70,000 extant vertebrate species and to help to enable a new era of discovery across the life sciences.

The decrease in sequencing cost and increased sophistication of assembly algorithms for short-read platforms has resulted in a sharp increase in the number of species with genome assemblies. However, these assemblies are highly fragmented, with many gaps, ambiguities, and errors, impeding downstream applications. We demonstrate current state of the art for de novo assembly using the domestic goat (Capra hircus) based on long reads for contig formation, short reads for consensus validation, and scaffolding by optical and chromatin interaction mapping. These combined technologies produced what is, to our knowledge, the most continuous de novo mammalian assembly to date, with chromosome-length scaffolds and only 649 gaps. Our assembly represents a ∼400-fold improvement in continuity due to properly assembled gaps, compared to the previously published C. hircus assembly, and better resolves repetitive structures longer than 1 kb, representing the largest repeat family and immune gene complex yet produced for an individual of a ruminant species.

Female Aedes aegypti mosquitoes infect more than 400 million people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika and chikungunya. Progress in understanding the biology of mosquitoes and developing the tools to fight them has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse technologies to produce the markedly improved, fully re-annotated AaegL5 genome assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science. We anchored physical and cytogenetic maps, doubled the number of known chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites, provided further insight into the size and composition of the sex-determining M locus, and revealed copy-number variation among glutathione S-transferase genes that are important for insecticide resistance. Using high-resolution quantitative trait locus and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly disease vector. An improved, fully re-annotated Aedes aegypti genome assembly (AaegL5) provides insights into the sex-determining M locus, chemosensory systems that help mosquitoes to hunt humans and loci involved in insecticide resistance and will help to generate intervention strategies to fight this deadly disease vector.

Female Aedes aegypti mosquitoes infect hundreds of millions of people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika, and chikungunya. Progress in understanding the biology of this insect, and developing tools to fight it, has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse genome technologies to produce AaegL5, a dramatically improved and annotated assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science and control. We anchored the physical and cytogenetic maps, resolved the size and composition of the elusive sex-determining “M locus”, significantly increased the known members of the glutathione-S-transferase genes important for insecticide resistance, and doubled the number of chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites. Using high-resolution QTL and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. We predict that AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly arboviral vector.

Abstract A contiguous assembly of the inbred ‘EL10’ sugar beet ( Beta vulgaris ssp. vulgaris ) genome was constructed using PacBio long read sequencing, BioNano optical mapping, Hi-C scaffolding, and Illumina short read error correction. The EL10.1 assembly was 540 Mb, of which 96.7% was contained in nine chromosome-sized pseudomolecules with lengths from 52 to 65 Mb, and 31 contigs with a median size of 282 kb that remained unassembled. Gene annotation incorporating RNAseq data and curated sequences via the MAKER annotation pipeline generated 24,255 gene models. Results indicated that the EL10.1 genome assembly is a contiguous genome assembly highly congruent with the published sugar beet reference genome. Gross duplicate gene analyses of EL10.1 revealed little large-scale intra-genome duplication. Reduced gene copy number for well-annotated gene families relative to other core eudicots was observed, especially for transcription factors. Variation in genome size in B. vulgaris was investigated by flow cytometry among 50 individuals drawn from EL10 progeny and three unrelated germplasm accessions, producing estimates from 633 to 875 Mb/1C. Read depth mapping with short-read whole genome sequences from other sugar beet germplasm suggested that relatively few regions of the sugar beet genome appeared associated with high-copy number variation.

We present high quality, phased genome assemblies representative of taurine and indicine cattle, subspecies that differ markedly in productivity-related traits and environmental adaptation. We report a new haplotype-aware scaffolding and polishing pipeline using contigs generated by the trio binning method to produce haplotype-resolved, chromosome-level genome assemblies of Angus (taurine) and Brahman (indicine) cattle breeds. These assemblies were used to identify structural and copy number variants that differentiate the subspecies and we found variant detection was sensitive to the specific reference genome chosen. Six gene families with immune related functions are expanded in the indicine lineage. Assembly of the genomes of both subspecies from a single individual enabled transcripts to be phased to detect allele-specific expression, and to study genome-wide selective sweeps. An indicus-specific extra copy of fatty acid desaturase is under positive selection and may contribute to indicine adaptation to heat and drought.