This paper reports the genome sequence of domesticated tomato, a major crop plant, and a draft sequence for its closest wild relative; comparative genomics reveal very little divergence between the two genomes but some important differences with the potato genome, another important food crop in the genus Solanum. Tomato (Solanum lycopersicum) is a major crop plant and a model system for fruit development. Solanum is one of the largest angiosperm genera1 and includes annual and perennial plants from diverse habitats. Here we present a high-quality genome sequence of domesticated tomato, a draft sequence of its closest wild relative, Solanum pimpinellifolium2, and compare them to each other and to the potato genome (Solanum tuberosum). The two tomato genomes show only 0.6% nucleotide divergence and signs of recent admixture, but show more than 8% divergence from potato, with nine large and several smaller inversions. In contrast to Arabidopsis, but similar to soybean, tomato and potato small RNAs map predominantly to gene-rich chromosomal regions, including gene promoters. The Solanum lineage has experienced two consecutive genome triplications: one that is ancient and shared with rosids, and a more recent one. These triplications set the stage for the neofunctionalization of genes controlling fruit characteristics, such as colour and fleshiness.

Three subfamilies of grasses, the Ehrhartoideae, Panicoideae and Pooideae, provide the bulk of human nutrition and are poised to become major sources of renewable energy. Here we describe the genome sequence of the wild grass Brachypodium distachyon (Brachypodium), which is, to our knowledge, the first member of the Pooideae subfamily to be sequenced. Comparison of the Brachypodium, rice and sorghum genomes shows a precise history of genome evolution across a broad diversity of the grasses, and establishes a template for analysis of the large genomes of economically important pooid grasses such as wheat. The high-quality genome sequence, coupled with ease of cultivation and transformation, small size and rapid life cycle, will help Brachypodium reach its potential as an important model system for developing new energy and food crops.

The Sol Genomics Network (SGN, http://solgenomics.net) is a web portal with genomic and phenotypic data, and analysis tools for the Solanaceae family and close relatives. SGN hosts whole genome data for an increasing number of Solanaceae family members including tomato, potato, pepper, eggplant, tobacco and Nicotiana benthamiana. The database also stores loci and phenotype data, which researchers can upload and edit with user-friendly web interfaces. Tools such as BLAST, GBrowse and JBrowse for browsing genomes, expression and map data viewers, a locus community annotation system and a QTL analysis tools are available. A new tool was recently implemented to improve Virus-Induced Gene Silencing (VIGS) constructs called the SGN VIGS tool. With the growing genomic and phenotypic data in the database, SGN is now advancing to develop new web-based breeding tools and implement the code and database structure for other species or clade-specific databases.

Domesticated Asian rice (Oryza sativa) is one of the oldest domesticated crop species in the world, having fed more people than any other plant in human history. We report the patterns of DNA sequence variation in rice and its wild ancestor, O. rufipogon, across 111 randomly chosen gene fragments, and use these to infer the evolutionary dynamics that led to the origins of rice. There is a genome-wide excess of high-frequency derived single nucleotide polymorphisms (SNPs) in O. sativa varieties, a pattern that has not been reported for other crop species. We developed several alternative models to explain contemporary patterns of polymorphisms in rice, including a (i) selectively neutral population bottleneck model, (ii) bottleneck plus migration model, (iii) multiple selective sweeps model, and (iv) bottleneck plus selective sweeps model. We find that a simple bottleneck model, which has been the dominant demographic model for domesticated species, cannot explain the derived nucleotide polymorphism site frequency spectrum in rice. Instead, a bottleneck model that incorporates selective sweeps, or a more complex demographic model that includes subdivision and gene flow, are more plausible explanations for patterns of variation in domesticated rice varieties. If selective sweeps are indeed the explanation for the observed nucleotide data of domesticated rice, it suggests that strong selection can leave its imprint on genome-wide polymorphism patterns, contrary to expectations that selection results only in a local signature of variation.

The Sol Genomics Network (SGN; http://solgenomics.net/) is a clade-oriented database (COD) containing biological data for species in the Solanaceae and their close relatives, with data types ranging from chromosomes and genes to phenotypes and accessions. SGN hosts several genome maps and sequences, including a pre-release of the tomato (Solanum lycopersicum cv Heinz 1706) reference genome. A new transcriptome component has been added to store RNA-seq and microarray data. SGN is also an open source software project, continuously developing and improving a complex system for storing, integrating and analyzing data. All code and development work is publicly visible on GitHub (http://github.com). The database architecture combines SGN-specific schemas and the community-developed Chado schema (http://gmod.org/wiki/Chado) for compatibility with other genome databases. The SGN curation model is community-driven, allowing researchers to add and edit information using simple web tools. Currently, over a hundred community annotators help curate the database. SGN can be accessed at http://solgenomics.net/.

Phytochemical diversity is thought to result from coevolutionary cycles as specialization in herbivores imposes diversifying selection on plant chemical defenses. Plants in the speciose genus Erysimum (Brassicaceae) produce both ancestral glucosinolates and evolutionarily novel cardenolides as defenses. Here we test macroevolutionary hypotheses on co-expression, co-regulation, and diversification of these potentially redundant defenses across this genus. We sequenced and assembled the genome of E. cheiranthoides and foliar transcriptomes of 47 additional Erysimum species to construct a highly resolved phylogeny, revealing that cardenolide diversity increased rapidly rather than gradually over evolutionary time. Concentrations, inducibility, and diversity of the two defenses varied independently among species, with no evidence for trade-offs. Closely related species shared similar cardenolide traits, but not glucosinolate traits, likely as a result of specific selective pressures acting on distinct molecular diversification mechanisms. Ancestral and novel chemical defenses in Erysimum thus appear to provide complementary rather than redundant functions.