We report the draft genome of the black cottonwood tree, Populus trichocarpa . Integration of shotgun sequence assembly with genetic mapping enabled chromosome-scale reconstruction of the genome. More than 45,000 putative protein-coding genes were identified. Analysis of the assembled genome revealed a whole-genome duplication event; about 8000 pairs of duplicated genes from that event survived in the Populus genome. A second, older duplication event is indistinguishably coincident with the divergence of the Populus and Arabidopsis lineages. Nucleotide substitution, tandem gene duplication, and gross chromosomal rearrangement appear to proceed substantially more slowly in Populus than in Arabidopsis. Populus has more protein-coding genes than Arabidopsis , ranging on average from 1.4 to 1.6 putative Populus homologs for each Arabidopsis gene. However, the relative frequency of protein domains in the two genomes is similar. Overrepresented exceptions in Populus include genes associated with lignocellulosic wall biosynthesis, meristem development, disease resistance, and metabolite transport.

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.

We report the draft genome sequence of the model moss Physcomitrella patens and compare its features with those of flowering plants, from which it is separated by more than 400 million years, and unicellular aquatic algae. This comparison reveals genomic changes concomitant with the evolutionary movement to land, including a general increase in gene family complexity; loss of genes associated with aquatic environments (e.g., flagellar arms); acquisition of genes for tolerating terrestrial stresses (e.g., variation in temperature and water availability); and the development of the auxin and abscisic acid signaling pathways for coordinating multicellular growth and dehydration response. The Physcomitrella genome provides a resource for phylogenetic inferences about gene function and for experimental analysis of plant processes through this plant's unique facility for reverse genetics.

Plants produce a wide range of allelochemicals to defend against herbivore attack, and generalist herbivores have evolved mechanisms to avoid, sequester, or detoxify a broad spectrum of natural defense compounds. Successful arthropod pests have also developed resistance to diverse classes of pesticides and this adaptation is of critical importance to agriculture. To test whether mechanisms to overcome plant defenses predispose the development of pesticide resistance, we examined adaptation of the generalist two-spotted spider mite, Tetranychus urticae , to host plant transfer and pesticides. T. urticae is an extreme polyphagous pest with more than 1,100 documented hosts and has an extraordinary ability to develop pesticide resistance. When mites from a pesticide-susceptible strain propagated on bean were adapted to a challenging host (tomato), transcriptional responses increased over time with ∼7.5% of genes differentially expressed after five generations. Whereas many genes with altered expression belonged to known detoxification families (like P450 monooxygenases), new gene families not previously associated with detoxification in other herbivores showed a striking response, including ring-splitting dioxygenase genes acquired by horizontal gene transfer. Strikingly, transcriptional profiles of tomato-adapted mites resembled those of multipesticide-resistant strains, and adaptation to tomato decreased the susceptibility to unrelated pesticide classes. Our findings suggest key roles for both an expanded environmental response gene repertoire and transcriptional regulation in the life history of generalist herbivores. They also support a model whereby selection for the ability to mount a broad response to the diverse defense chemistry of plants predisposes the evolution of pesticide resistance in generalists.

Abstract The CLAVATA3/embryo-surrounding region (CLE) peptides control the fine balance between proliferation and differentiation in plant development. We studied the role of CLE peptides during indeterminate nodule development and identified 25 MtCLE peptide genes in the Medicago truncatula genome, of which two genes, MtCLE12 and MtCLE13, had nodulation-related expression patterns that were linked to proliferation and differentiation. MtCLE13 expression was up-regulated early in nodule development. A high-to-low expression gradient radiated from the inner toward the outer cortical cell layers in a region defining the incipient nodule. At later stages, MtCLE12 and MtCLE13 were expressed in differentiating nodules and in the apical part of mature, elongated nodules. Functional analysis revealed a putative role for MtCLE12 and MtCLE13 in autoregulation of nodulation, a mechanism that controls the number of nodules and involves systemic signals mediated by a leucine-rich repeat receptor-like kinase, SUNN, which is active in the shoot. When MtCLE12 and MtCLE13 were ectopically expressed in transgenic roots, nodulation was abolished at the level of the nodulation factor signal transduction, and this inhibition involved long-distance signaling. In addition, composite plants with roots ectopically expressing MtCLE12 or MtCLE13 had elongated petioles. This systemic effect was not observed in transgenic roots ectopically expressing MtCLE12 and MtCLE13 in a sunn-1 mutant background, although nodulation was still strongly reduced. These results suggest multiple roles for CLE signaling in nodulation.

ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Abstract Coffea arabica , an allotetraploid hybrid of Coffea eugenioides and Coffea canephora , is the source of approximately 60% of coffee products worldwide, and its cultivated accessions have undergone several population bottlenecks. We present chromosome-level assemblies of a di-haploid C. arabica accession and modern representatives of its diploid progenitors, C. eugenioides and C. canephora . The three species exhibit largely conserved genome structures between diploid parents and descendant subgenomes, with no obvious global subgenome dominance. We find evidence for a founding polyploidy event 350,000–610,000 years ago, followed by several pre-domestication bottlenecks, resulting in narrow genetic variation. A split between wild accessions and cultivar progenitors occurred ~30.5 thousand years ago, followed by a period of migration between the two populations. Analysis of modern varieties, including lines historically introgressed with C. canephora , highlights their breeding histories and loci that may contribute to pathogen resistance, laying the groundwork for future genomics-based breeding of C. arabica .

Abstract Coffea arabica , an allotetraploid hybrid of C. eugenioides and C. canephora , is the source of approximately 60% of coffee products worldwide, and its cultivated accessions have undergone several population bottlenecks. We present chromosome-level assemblies of a di-haploid C. arabica accession and modern representatives of its diploid progenitors, C. eugenioides and C. canephora . The three species exhibit largely conserved genome structures between diploid parents and descendant subgenomes, with no obvious global subgenome dominance. We find evidence for a founding polyploidy event 350,000-610,000 years ago, followed by several pre-domestication bottlenecks, resulting in narrow genetic variation. A split between wild accessions and cultivar progenitors occurred ∼30.5 kya, followed by a period of migration between the two populations. Analysis of modern varieties, including lines historically introgressed with C. canephora , highlights their breeding histories and loci that may contribute to pathogen resistance, laying the groundwork for future genomics-based breeding of C. arabica .