Two bacterial artificial chromosome (BAC) libraries, spanning almost the entire D. melanogaster genome in insert sizes of 20 and 80 kb, that allow easy integration into the fruit fly genome at defined docking sites provide a rich resource to study gene expression and function. We constructed Drosophila melanogaster bacterial artificial chromosome libraries with 21-kilobase and 83-kilobase inserts in the P[acman] system. We mapped clones representing 12-fold coverage and encompassing more than 95% of annotated genes onto the reference genome. These clones can be integrated into predetermined attP sites in the genome using ΦC31 integrase to rescue mutations. They can be modified through recombineering, for example, to incorporate protein tags and assess expression patterns.

Summary

 Gene duplication is an important source of phenotypic change and adaptive evolution. We leverage a haploid hydatidiform mole to identify highly identical sequences missing from the reference genome, confirming that the cortical development gene Slit-Robo Rho GTPase-activating protein 2 (SRGAP2) duplicated three times exclusively in humans. We show that the promoter and first nine exons of SRGAP2 duplicated from 1q32.1 (SRGAP2A) to 1q21.1 (SRGAP2B) ∼3.4 million years ago (mya). Two larger duplications later copied SRGAP2B to chromosome 1p12 (SRGAP2C) and to proximal 1q21.1 (SRGAP2D) ∼2.4 and ∼1 mya, respectively. Sequence and expression analyses show that SRGAP2C is the most likely duplicate to encode a functional protein and is among the most fixed human-specific duplicate genes. Our data suggest a mechanism where incomplete duplication created a novel gene function—antagonizing parental SRGAP2 function—immediately "at birth" 2–3 mya, which is a time corresponding to the transition from Australopithecus to Homo and the beginning of neocortex expansion.

Gibbons are small arboreal apes that display an accelerated rate of evolutionary chromosomal rearrangement and occupy a key node in the primate phylogeny between Old World monkeys and great apes. Here we present the assembly and analysis of a northern white-cheeked gibbon (Nomascus leucogenys) genome. We describe the propensity for a gibbon-specific retrotransposon (LAVA) to insert into chromosome segregation genes and alter transcription by providing a premature termination site, suggesting a possible molecular mechanism for the genome plasticity of the gibbon lineage. We further show that the gibbon genera (Nomascus, Hylobates, Hoolock and Symphalangus) experienced a near-instantaneous radiation ∼5 million years ago, coincident with major geographical changes in southeast Asia that caused cycles of habitat compression and expansion. Finally, we identify signatures of positive selection in genes important for forelimb development (TBX5) and connective tissues (COL1A1) that may have been involved in the adaptation of gibbons to their arboreal habitat. The genome of the gibbon, a tree-dwelling ape from Asia positioned between Old World monkeys and the great apes, is presented, providing insights into the evolutionary history of gibbon species and their accelerated karyotypes, as well as evidence for selection of genes such as those for forelimb development and connective tissue that may be important for locomotion through trees. The many species of gibbons are small, tree-living apes from Southeast Asia, most of them listed as 'endangered' or 'critically endangered' on the IUCN list. In their presentation of the genome of the northern white-cheeked gibbon (Nomascus leucogenys) , Lucia Carbone and colleagues provide intriguing insights into the biology and evolutionary history of a group that straddles the divide between Old World monkeys and the great apes. The authors investigate how a novel gibbon-specific retrotransposon might be the source of gibbons' genome plasticity. Rapid karyotype evolution combined with multiple episodes of climate and environmental change might explain the almost instantaneous divergence of the four gibbon genera. Positive selection on genes involved in forelimb development and connective tissue might have been related to gibbons' unique mode of locomotion in the tropical canopy.

Conifers are the predominant gymnosperm. The size and complexity of their genomes has presented formidable technical challenges for whole-genome shotgun sequencing and assembly. We employed novel strategies that allowed us to determine the loblolly pine (Pinus taeda) reference genome sequence, the largest genome assembled to date. Most of the sequence data were derived from whole-genome shotgun sequencing of a single megagametophyte, the haploid tissue of a single pine seed. Although that constrained the quantity of available DNA, the resulting haploid sequence data were well-suited for assembly. The haploid sequence was augmented with multiple linking long-fragment mate pair libraries from the parental diploid DNA. For the longest fragments, we used novel fosmid DiTag libraries. Sequences from the linking libraries that did not match the megagametophyte were identified and removed. Assembly of the sequence data were aided by condensing the enormous number of paired-end reads into a much smaller set of longer "super-reads," rendering subsequent assembly with an overlap-based assembly algorithm computationally feasible. To further improve the contiguity and biological utility of the genome sequence, additional scaffolding methods utilizing independent genome and transcriptome assemblies were implemented. The combination of these strategies resulted in a draft genome sequence of 20.15 billion bases, with an N50 scaffold size of 66.9 kbp.

We report the whole-genome sequence of the common marmoset (Callithrix jacchus). The 2.26-Gb genome of a female marmoset was assembled using Sanger read data (6×) and a whole-genome shotgun strategy. A first analysis has permitted comparison with the genomes of apes and Old World monkeys and the identification of specific features that might contribute to the unique biology of this diminutive primate, including genetic changes that may influence body size, frequent twinning and chimerism. We observed positive selection in growth hormone/insulin-like growth factor genes (growth pathways), respiratory complex I genes (metabolic pathways), and genes encoding immunobiological factors and proteases (reproductive and immunity pathways). In addition, both protein-coding and microRNA genes related to reproduction exhibited evidence of rapid sequence evolution. This genome sequence for a New World monkey enables increased power for comparative analyses among available primate genomes and facilitates biomedical research application.

Abstract The largest genus in the conifer family Pinaceae is Pinus, with over 100 species. The size and complexity of their genomes (∼20–40 Gb, 2n = 24) have delayed the arrival of a well-annotated reference sequence. In this study, we present the annotation of the first whole-genome shotgun assembly of loblolly pine (Pinus taeda L.), which comprises 20.1 Gb of sequence. The MAKER-P annotation pipeline combined evidence-based alignments and ab initio predictions to generate 50,172 gene models, of which 15,653 are classified as high confidence. Clustering these gene models with 13 other plant species resulted in 20,646 gene families, of which 1554 are predicted to be unique to conifers. Among the conifer gene families, 159 are composed exclusively of loblolly pine members. The gene models for loblolly pine have the highest median and mean intron lengths of 24 fully sequenced plant genomes. Conifer genomes are full of repetitive DNA, with the most significant contributions from long-terminal-repeat retrotransposons. In depth analysis of the tandem and interspersed repetitive content yielded a combined estimate of 82%.