A synergistic combination of two next-generation sequencing platforms with a detailed comparative BAC physical contig map provided a cost-effective assembly of the genome sequence of the domestic turkey (Meleagris gallopavo). Heterozygosity of the sequenced source genome allowed discovery of more than 600,000 high quality single nucleotide variants. Despite this heterozygosity, the current genome assembly (∼1.1 Gb) includes 917 Mb of sequence assigned to specific turkey chromosomes. Annotation identified nearly 16,000 genes, with 15,093 recognized as protein coding and 611 as non-coding RNA genes. Comparative analysis of the turkey, chicken, and zebra finch genomes, and comparing avian to mammalian species, supports the characteristic stability of avian genomes and identifies genes unique to the avian lineage. Clear differences are seen in number and variety of genes of the avian immune system where expansions and novel genes are less frequent than examples of gene loss. The turkey genome sequence provides resources to further understand the evolution of vertebrate genomes and genetic variation underlying economically important quantitative traits in poultry. This integrated approach may be a model for providing both gene and chromosome level assemblies of other species with agricultural, ecological, and evolutionary interest.

Cytochrome P450 (CYP) monooxygenase superfamily contributes a broad array of biological functions in living organisms. In fungi, CYPs play diverse and pivotal roles in versatile metabolism and fungal adaptation to specific ecological niches. In this report, CYPomes in the 47 genomes of fungi belong to the phyla Ascomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota, and Zygomycota have been studied. The comparison of fungal CYPomes suggests that generally fungi possess abundant CYPs belonging to a variety of families with the two global families CYP51 and CYP61, indicating individuation of CYPomes during the evolution of fungi. Fungal CYPs show highly conserved characteristic motifs, but very low overall sequence similarities. The characteristic motifs of fungal CYPs are distinguishable from those of CYPs in animals, plants, and especially archaea and bacteria. The four representative motifs contribute to the general function of CYPs. Fungal CYP51s and CYP61s can be used as the models for the substrate recognition sites analysis. The CYP proteins are clustered into 15 clades and the phylogenetic analyses suggest that the wide variety of fungal CYPs has mainly arisen from gene duplication. Two large duplication events might have been associated with the booming of Ascomycota and Basidiomycota. In addition, horizontal gene transfer also contributes to the diversification of fungal CYPs. Finally, a possible evolutionary scenario for fungal CYPs along with fungal divergences is proposed. Our results provide the fundamental information for a better understanding of CYP distribution, structure and function, and new insights into the evolutionary events of fungal CYPs along with the evolution of fungi.

Asexual sporulation is fundamental to the ecology and lifestyle of filamentous fungi and can facilitate both plant and human infection. In Aspergillus, the production of asexual spores is primarily governed by the BrlA->AbaA->WetA regulatory cascade. The final step in this cascade is controlled by the WetA protein and not only governs the morphological differentiation of spores but also the production and deposition of diverse metabolites into spores. While WetA is conserved across the genus Aspergillus, the structure and degree of conservation of the wetA gene regulatory network (GRN) remains largely unknown. We carried out comparative transcriptome analyses between wetA null mutant and wild type asexual spores in three representative species spanning the diversity of the genus Aspergillus: A. nidulans, A. flavus, and A. fumigatus. We discovered that WetA regulates asexual sporulation in all three species via a negative feedback loop that represses BrlA, the cascade's first step. Furthermore, ChIP-seq experiments in A. nidulans asexual spores suggest that WetA is a DNA-binding protein that interacts with a novel regulatory motif. Several global regulators known to bridge spore production and the production of secondary metabolites show species-specific regulatory patterns in our data. These results suggest that the BrlA->AbaA->WetA cascade's regulatory role in cellular and chemical asexual spore development is functionally conserved, but that the wetA-associated GRN has diverged during Aspergillus evolution.

Abstract In filamentous fungi, asexual development involves morphological differentiation and metabolic changes leading to the formation of asexual spores. The process of asexual spore formation in Aspergillus is precisely regulated by multiple transcription factors (TFs), including VosA, VelB, and WetA, and these three TFs are key regulators of the formation and maturation of asexual spores (conidia) in Aspergillus including the model fungus Aspergillus nidulans . To gain a mechanistic insight on the complex regulatory roles of these TFs in asexual spores, we conducted genome-wide studies on the expression, protein-DNA interactions, and primary and secondary metabolism employing A. nidulans conidia. RNA sequencing and chromatin immunoprecipitation-sequencing data have revealed that the three TFs directly or indirectly regulate the expression of genes associated with spore-wall formation/integrity, asexual development, and secondary metabolism. In addition, metabolomics analyses of wild-type and mutant conidia indicate that these three TFs regulate a diverse array of primary and secondary metabolism. In summary, WetA, VosA, and VelB play inter-dependent and distinct roles governing morphological development and primary/secondary metabolic remodeling in Aspergillus conidia. Importance Filamentous fungi produce a vast number of asexual spores that act as reproductive and propagator cells. These spores affect humans, due to the infectious or allergenic nature of the propagule. Aspergillus species produce asexual spores called conidia and their formation involves morphological development and metabolic changes, and the associated regulatory systems are coordinated by spore-specific transcription factors. To understand the underlying global regulatory programs and cellular outcomes associated with conidia formation, functional genomic and metabolomic analyses were performed in the model fungus Aspergillus nidulans . Our results show that the fungus specific WetA/VosA/VelB transcription factors govern the coordination of morphological and chemical developments during sporogenesis. The results of this study provide insights into the genetic regulatory networks about how morphological developments and metabolic changes are coordinated in fungi. The findings are relevant for other Aspergillus species such as the major human pathogen Aspergillus fumigatus and the aflatoxin-producer Aspergillus flavus .