The 1000 Genomes Project set out to provide a comprehensive description of common human genetic variation by applying whole-genome sequencing to a diverse set of individuals from multiple populations. Here we report completion of the project, having reconstructed the genomes of 2,504 individuals from 26 populations using a combination of low-coverage whole-genome sequencing, deep exome sequencing, and dense microarray genotyping. We characterized a broad spectrum of genetic variation, in total over 88 million variants (84.7 million single nucleotide polymorphisms (SNPs), 3.6 million short insertions/deletions (indels), and 60,000 structural variants), all phased onto high-quality haplotypes. This resource includes >99% of SNP variants with a frequency of >1% for a variety of ancestries. We describe the distribution of genetic variation across the global sample, and discuss the implications for common disease studies. Results for the final phase of the 1000 Genomes Project are presented including whole-genome sequencing, targeted exome sequencing, and genotyping on high-density SNP arrays for 2,504 individuals across 26 populations, providing a global reference data set to support biomedical genetics. The 1000 Genomes Project has sought to comprehensively catalogue human genetic variation across populations, providing a valuable public genomic resource. The data obtained so far have found applications ranging from association studies and fine mapping studies to the filtering of likely neutral variants in rare-disease cohorts. The authors now report on the final phase of the project, phase 3, which covers previously uncharacterized areas of human genetic diversity in terms of the populations sampled and categories of characterized variation. The sample now includes more than 2,500 individuals from 26 global populations, with low coverage whole-genome and deep exome sequencing, as well as dense microarray genotyping. They find that while most common variants are shared across populations, rarer variants are often restricted to closely related populations. The authors also demonstrate the use of the phase 3 dataset as a reference panel for imputation to improve the resolution in genetic association studies.

Technology utilizing human induced pluripotent stem cells (iPS cells) has enormous potential to provide improved cellular models of human disease. However, variable genetic and phenotypic characterization of many existing iPS cell lines limits their potential use for research and therapy. Here we describe the systematic generation, genotyping and phenotyping of 711 iPS cell lines derived from 301 healthy individuals by the Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative. Our study outlines the major sources of genetic and phenotypic variation in iPS cells and establishes their suitability as models of complex human traits and cancer. Through genome-wide profiling we find that 5–46% of the variation in different iPS cell phenotypes, including differentiation capacity and cellular morphology, arises from differences between individuals. Additionally, we assess the phenotypic consequences of genomic copy-number alterations that are repeatedly observed in iPS cells. In addition, we present a comprehensive map of common regulatory variants affecting the transcriptome of human pluripotent cells. Genetic and phenotypic analysis reveals expression quantitative trait loci in human induced pluripotent stem cell lines associated with cancer and disease. The Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative (HipSci) has resulted in the generation, genotyping and phenotyping of more than 700 human induced pluripotent stem (iPS) cell lines derived from 300 healthy individuals. Although analysis of these data indicates that most of the variations in phenotypes between cells arise from variations between individuals, the authors also assess the consequences of the rare genetic defects that are recurrently seen in iPS cells after reprogramming and provide a map of the common regulatory variants that can change the transcriptome of human pluripotent cells. This resource will be useful for genetic studies of complex traits and cancer.

Cyclic voltammetry is recorded of the oxidation of ferrocyanide on a glassy carbon electrode modified with multiple layers of single-walled carbon nanotubes. The current response is interpreted in terms of semi-infinite planar diffusion towards the macro-electrode surface and in terms of oxidation of the electroactive species trapped in pockets in between the nanotubes. A thin layer model is used to illustrate the effects of diffusion within a porous layer. It is found that a semi-infinite planar diffusion model alone is not appropriate for interpreting the kinetics of the electron transfer at this electrode surface. In particular, caution should be exercised in respect of comparing voltammetric peak-to-peak potential separations between naked electrodes and nanotube-modified electrodes for the inference of electrocatalysis via electron transfer via the nanotubes.

Abstract Recent developments in stem cell biology have enabled the study of cell fate decisions in early human development that are impossible to study in vivo. However, understanding how development varies across individuals and, in particular, the influence of common genetic variants during this process has not been characterised. Here, we exploit human iPS cell lines from 125 donors, a pooled experimental design, and single-cell RNA-sequencing to study population variation of endoderm differentiation. We identify molecular markers that are predictive of differentiation efficiency of individual lines, and utilise heterogeneity in the genetic background across individuals to map hundreds of expression quantitative trait loci that influence expression dynamically during differentiation and across cellular contexts.

The International Genome Sample Resource (IGSR; http://www.internationalgenome.org) expands in data type and population diversity the resources from the 1000 Genomes Project. IGSR represents the largest open collection of human variation data and provides easy access to these resources. IGSR was established in 2015 to maintain and extend the 1000 Genomes Project data, which has been widely used as a reference set of human variation and by researchers developing analysis methods. IGSR has mapped all of the 1000 Genomes sequence to the newest human reference (GRCh38), and will release updated variant calls to ensure maximal usefulness of the existing data. IGSR is collecting new structural variation data on the 1000 Genomes samples from long read sequencing and other technologies, and will collect relevant functional data into a single comprehensive resource. IGSR is extending coverage with new populations sequenced by collaborating groups. Here, we present the new data and analysis that IGSR has made available. We have also introduced a new data portal that increases discoverability of our data—previously only browseable through our FTP site—by focusing on particular samples, populations or data sets of interest.

The evolutionary basis of domestication has been a longstanding question and its genetic architecture is becoming more tractable as more domestic species become genome-enabled. Before becoming established worldwide, sheep and goats were domesticated in the fertile crescent 10,500 years before present (YBP) where their wild relatives remain. Here we sequence the genomes of wild Asiatic mouflon and Bezoar ibex in the sheep and goat domestication center and compare their genomes with that of domestics from local, traditional, and improved breeds. Among the genomic regions carrying selective sweeps differentiating domestic breeds from wild populations, which are associated among others to genes involved in nervous system, immunity and productivity traits, 20 are common to Capra and Ovis. The patterns of selection vary between species, suggesting that while common targets of selection related to domestication and improvement exist, different solutions have arisen to achieve similar phenotypic end-points within these closely related livestock species.

Abstract The extent to which genomic convergence shapes locally adapted phenotypes in different species remains a fundamental question in evolutionary biology. To bring new insights to this debate we set up a framework which aimed to compare the adaptive trajectories of two domesticated mammal species co-distributed in diversified landscapes. We sequenced the genomes of 160 sheep and 161 goats extensively managed along environmental gradients, including temperature, rainfall, seasonality and altitude, to identify genes and biological processes shaping local adaptation. Allele frequencies at adaptive loci were rarely found to vary gradually along environmental gradients, but rather displayed a discontinuous shift at the extremities of environmental clines. Of the more than 430 adaptive genes identified, only 6 were orthologous between sheep and goats and those responded differently to environmental pressures, suggesting different adaptive mechanisms in these two closely related species. Such diversity of adaptive pathways may result from a high number of biological functions involved in adaptation to multiple eco-climatic gradients, and provides more arguments for the role of contingency and stochasticity in adaptation rather than repeatability.

Despite the rapid development of sequencing technologies, assembly of mammalian-scale genomes into complete chromosomes remains one of the most challenging problems in bioinformatics. To help address this difficulty, we developed Ragout, a reference-assisted assembly tool that now works for large and complex genomes. Taking one or more target assemblies (generated from an NGS assembler) and one or multiple related reference genomes, Ragout infers the evolutionary relationships between the genomes and builds the final assemblies using a genome rearrangement approach. Using Ragout, we transformed NGS assemblies of 15 different Mus musculus and one Mus spretus genomes into sets of complete chromosomes, leaving less than 5% of sequence unlocalized per set. Various benchmarks, including PCR testing and realigning of long PacBio reads, suggest only a small number of structural errors in the final assemblies, comparable with direct assembly approaches. Additionally, we applied Ragout to Mus caroli and Mus pahari genomes, which exhibit karyotype-scale variations compared to other genomes from the Muridae family. Chromosome color maps confirmed most large-scale rearrangements that Ragout detected.

Induced pluripotent stem cell (iPSC) technology has enormous potential to provide improved cellular models of human disease. However, variable genetic and phenotypic characterisation of many existing iPSC lines limits their potential use for research and therapy. Here, we describe the systematic generation, genotyping and phenotyping of 522 open access human iPSCs derived from 189 healthy male and female individuals as part of the Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative (HipSci: http://www.hipsci.org). Our study provides a comprehensive picture of the major sources of genetic and phenotypic variation in iPSCs and establishes their suitability for use in genetic studies of complex human traits and cancer. Using a combination of genome-wide analyses we find that 5-25% of the variation in different iPSC phenotypes, including differentiation capacity and cellular morphology, arises from differences between individuals. We also assess the phenotypic effects of rare, genomic copy number mutations that are recurrently seen following iPSC reprogramming and present an initial map of common regulatory variants affecting the transcriptome of pluripotent cells in humans.

Understanding the mechanisms driving lineage-specific evolution in both primates and rodents has been hindered by the lack of sister clades with a similar phylogenetic structure having high-quality genome assemblies. Here, we have created chromosome-level assemblies of the Mus caroli and Mus pahari genomes. Together with the Mus musculus and Rattus norvegicus genomes, this set of rodent genomes is similar in divergence times to the Hominidae (human-chimpanzee-gorilla-orangutan). By comparing the evolutionary dynamics between the Muridae and Hominidae, we identified punctate events of chromosome reshuffling that shaped the ancestral karyotype of Mus musculus and Mus caroli between 3 to 6 MYA, but that are absent in the Hominidae. In fact, Hominidae show between four- and seven-fold lower rates of nucleotide change and feature turnover in both neutral and functional sequences suggesting an underlying coherence to the Muridae acceleration. Our system of matched, high-quality genome assemblies revealed how specific classes of repeats can play lineage-specific roles in related species. For example, recent LINE activity has remodeled protein-coding loci to a greater extent across the Muridae than the Hominidae, with functional consequences at the species level such as reproductive isolation. Furthermore, we charted a Muridae-specific retrotransposon expansion at unprecedented resolution, revealing how a single nucleotide mutation transformed a specific SINE element into an active CTCF binding site carrier specifically in Mus caroli. This process resulted in thousands of novel, species-specific CTCF binding sites. Our results demonstrate that the comparison of matched phylogenetic sets of genomes will be an increasingly powerful strategy for understanding mammalian biology.