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.

To understand the impact of gut microbes on human health and well-being it is crucial to assess their genetic potential. Here we describe the Illumina-based metagenomic sequencing, assembly and characterization of 3.3 million non-redundant microbial genes, derived from 576.7 gigabases of sequence, from faecal samples of 124 European individuals. The gene set, ∼150 times larger than the human gene complement, contains an overwhelming majority of the prevalent (more frequent) microbial genes of the cohort and probably includes a large proportion of the prevalent human intestinal microbial genes. The genes are largely shared among individuals of the cohort. Over 99% of the genes are bacterial, indicating that the entire cohort harbours between 1,000 and 1,150 prevalent bacterial species and each individual at least 160 such species, which are also largely shared. We define and describe the minimal gut metagenome and the minimal gut bacterial genome in terms of functions present in all individuals and most bacteria, respectively. The human body plays host to an estimated 100 trillion microbial cells, most of them in the gut where they have a profound influence on human physiology and nutrition — and are now regarded as crucial for human life. Gut microbes contribute to the energy harvest from food, and changes of gut microbiome may be associated with bowel diseases or obesity. Now the international MetaHIT (Metagenomics of the Human Intestinal Tract) project has published a gene catalogue of the human gut microbiome derived from 124 healthy, overweight and obese human adults, as well as inflammatory disease patients, from Denmark and Spain. The resulting data provide the first insights into this gene set — which is over 150 times larger than the human gene complement — and show that the genes are largely shared among individuals. Based on the variety of functions encoded by the gene set, it is possible to define both a minimal gut metagenome and a minimal gut bacterial genome. Deep metagenomic sequencing and characterization of the human gut microbiome from healthy and obese individuals, as well as those suffering from inflammatory bowel disease, provide the first insights into this gene set and how much of it is shared among individuals. The minimal gut metagenome as well as the minimal gut bacterial genome is also described.

Our knowledge of species and functional composition of the human gut microbiome is rapidly increasing, but it is still based on very few cohorts and little is known about variation across the world. By combining 22 newly sequenced faecal metagenomes of individuals from four countries with previously published data sets, here we identify three robust clusters (referred to as enterotypes hereafter) that are not nation or continent specific. We also confirmed the enterotypes in two published, larger cohorts, indicating that intestinal microbiota variation is generally stratified, not continuous. This indicates further the existence of a limited number of well-balanced host-microbial symbiotic states that might respond differently to diet and drug intake. The enterotypes are mostly driven by species composition, but abundant molecular functions are not necessarily provided by abundant species, highlighting the importance of a functional analysis to understand microbial communities. Although individual host properties such as body mass index, age, or gender cannot explain the observed enterotypes, data-driven marker genes or functional modules can be identified for each of these host properties. For example, twelve genes significantly correlate with age and three functional modules with the body mass index, hinting at a diagnostic potential of microbial markers.

There is a rapidly increasing amount of de novo genome assembly using next-generation sequencing (NGS) short reads; however, several big challenges remain to be overcome in order for this to be efficient and accurate. SOAPdenovo has been successfully applied to assemble many published genomes, but it still needs improvement in continuity, accuracy and coverage, especially in repeat regions.To overcome these challenges, we have developed its successor, SOAPdenovo2, which has the advantage of a new algorithm design that reduces memory consumption in graph construction, resolves more repeat regions in contig assembly, increases coverage and length in scaffold construction, improves gap closing, and optimizes for large genome.Benchmark using the Assemblathon1 and GAGE datasets showed that SOAPdenovo2 greatly surpasses its predecessor SOAPdenovo and is competitive to other assemblers on both assembly length and accuracy. We also provide an updated assembly version of the 2008 Asian (YH) genome using SOAPdenovo2. Here, the contig and scaffold N50 of the YH genome were ~20.9 kbp and ~22 Mbp, respectively, which is 3-fold and 50-fold longer than the first published version. The genome coverage increased from 81.16% to 93.91%, and memory consumption was ~2/3 lower during the point of largest memory consumption.

Dysregulated expression of microRNAs (miRNAs) in various tissues has been associated with a variety of diseases, including cancers. Here we demonstrate that miRNAs are present in the serum and plasma of humans and other animals such as mice, rats, bovine fetuses, calves, and horses. The levels of miRNAs in serum are stable, reproducible, and consistent among individuals of the same species. Employing Solexa, we sequenced all serum miRNAs of healthy Chinese subjects and found over 100 and 91 serum miRNAs in male and female subjects, respectively. We also identified specific expression patterns of serum miRNAs for lung cancer, colorectal cancer, and diabetes, providing evidence that serum miRNAs contain fingerprints for various diseases. Two non-small cell lung cancer-specific serum miRNAs obtained by Solexa were further validated in an independent trial of 75 healthy donors and 152 cancer patients, using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction assays. Through these analyses, we conclude that serum miRNAs can serve as potential biomarkers for the detection of various cancers and other diseases.

We have produced a draft sequence of the rice genome for the most widely cultivated subspecies in China, Oryza sativa L. ssp. indica , by whole-genome shotgun sequencing. The genome was 466 megabases in size, with an estimated 46,022 to 55,615 genes. Functional coverage in the assembled sequences was 92.0%. About 42.2% of the genome was in exact 20-nucleotide oligomer repeats, and most of the transposons were in the intergenic regions between genes. Although 80.6% of predicted Arabidopsis thaliana genes had a homolog in rice, only 49.4% of predicted rice genes had a homolog in A. thaliana . The large proportion of rice genes with no recognizable homologs is due to a gradient in the GC content of rice coding sequences.

Abstract Summary: SOAP2 is a significantly improved version of the short oligonucleotide alignment program that both reduces computer memory usage and increases alignment speed at an unprecedented rate. We used a Burrows Wheeler Transformation (BWT) compression index to substitute the seed strategy for indexing the reference sequence in the main memory. We tested it on the whole human genome and found that this new algorithm reduced memory usage from 14.7 to 5.4 GB and improved alignment speed by 20–30 times. SOAP2 is compatible with both single- and paired-end reads. Additionally, this tool now supports multiple text and compressed file formats. A consensus builder has also been developed for consensus assembly and SNP detection from alignment of short reads on a reference genome. Availability: http://soap.genomics.org.cn Contact: soap@genomics.org.cn

Abstract Summary: We have developed a program SOAP for efficient gapped and ungapped alignment of short oligonucleotides onto reference sequences. The program is designed to handle the huge amounts of short reads generated by parallel sequencing using the new generation Illumina-Solexa sequencing technology. SOAP is compatible with numerous applications, including single-read or pair-end resequencing, small RNA discovery and mRNA tag sequence mapping. SOAP is a command-driven program, which supports multi-threaded parallel computing, and has a batch module for multiple query sets. Availability: http://soap.genomics.org.cn Contact: soap@genomics.org.cn