A-Maize-ing Maize is one of our oldest and most important crops, having been domesticated approximately 9000 years ago in central Mexico. Schnable et al. (p. 1112 ; see the cover) present the results of sequencing the B73 inbred maize line. The findings elucidate how maize became diploid after an ancestral doubling of its chromosomes and reveals transposable element movement and activity and recombination. Vielle-Calzada et al. (p. 1078 ) have sequenced the Palomero Toluqueño ( Palomero ) landrace, a highland popcorn from Mexico, which, when compared to the B73 line, reveals multiple loci impacted by domestication. Swanson-Wagner et al. (p. 1118 ) exploit possession of the genome to analyze expression differences occurring between lines. The identification of single nucleotide polymorphisms and copy number variations among lines was used by Gore et al. (p. 1115 ) to generate a Haplotype map of maize. While chromosomal diversity in maize is high, it is likely that recombination is the major force affecting the levels of heterozygosity in maize. The availability of the maize genome will help to guide future agricultural and biofuel applications (see the Perspective by Feuillet and Eversole ).

News from the Inner Tube of Life A major initiative by the U.S. National Institutes of Health to sequence 900 genomes of microorganisms that live on the surfaces and orifices of the human body has established standardized protocols and methods for such large-scale reference sequencing. By combining previously accumulated data with new data, Nelson et al. (p. 994 ) present an initial analysis of 178 bacterial genomes. The sampling so far barely scratches the surface of the microbial diversity found on humans, but the work provides an important baseline for future analyses.

Abstract Here the Human Pangenome Reference Consortium presents a first draft of the human pangenome reference. The pangenome contains 47 phased, diploid assemblies from a cohort of genetically diverse individuals 1 . These assemblies cover more than 99% of the expected sequence in each genome and are more than 99% accurate at the structural and base pair levels. Based on alignments of the assemblies, we generate a draft pangenome that captures known variants and haplotypes and reveals new alleles at structurally complex loci. We also add 119 million base pairs of euchromatic polymorphic sequences and 1,115 gene duplications relative to the existing reference GRCh38. Roughly 90 million of the additional base pairs are derived from structural variation. Using our draft pangenome to analyse short-read data reduced small variant discovery errors by 34% and increased the number of structural variants detected per haplotype by 104% compared with GRCh38-based workflows, which enabled the typing of the vast majority of structural variant alleles per sample.

Adult house flies, Musca domestica L., are mechanical vectors of more than 100 devastating diseases that have severe consequences for human and animal health. House fly larvae play a vital role as decomposers of animal wastes, and thus live in intimate association with many animal pathogens. We have sequenced and analyzed the genome of the house fly using DNA from female flies. The sequenced genome is 691 Mb. Compared with Drosophila melanogaster, the genome contains a rich resource of shared and novel protein coding genes, a significantly higher amount of repetitive elements, and substantial increases in copy number and diversity of both the recognition and effector components of the immune system, consistent with life in a pathogen-rich environment. There are 146 P450 genes, plus 11 pseudogenes, in M. domestica, representing a significant increase relative to D. melanogaster and suggesting the presence of enhanced detoxification in house flies. Relative to D. melanogaster, M. domestica has also evolved an expanded repertoire of chemoreceptors and odorant binding proteins, many associated with gustation. This represents the first genome sequence of an insect that lives in intimate association with abundant animal pathogens. The house fly genome provides a rich resource for enabling work on innovative methods of insect control, for understanding the mechanisms of insecticide resistance, genetic adaptation to high pathogen loads, and for exploring the basic biology of this important pest. The genome of this species will also serve as a close out-group to Drosophila in comparative genomic studies.

Abstract The importance of the Gallus gallus (chicken) as a model organism and agricultural animal merits a continuation of sequence assembly improvement efforts. We present a new version of the chicken genome assembly (Gallus_gallus-5.0; GCA_000002315.3), built from combined long single molecule sequencing technology, finished BACs, and improved physical maps. In overall assembled bases, we see a gain of 183 Mb, including 16.4 Mb in placed chromosomes with a corresponding gain in the percentage of intact repeat elements characterized. Of the 1.21 Gb genome, we include three previously missing autosomes, GGA30, 31, and 33, and improve sequence contig length 10-fold over the previous Gallus_gallus-4.0. Despite the significant base representation improvements made, 138 Mb of sequence is not yet located to chromosomes. When annotated for gene content, Gallus_gallus-5.0 shows an increase of 4679 annotated genes (2768 noncoding and 1911 protein-coding) over those in Gallus_gallus-4.0. We also revisited the question of what genes are missing in the avian lineage, as assessed by the highest quality avian genome assembly to date, and found that a large fraction of the original set of missing genes are still absent in sequenced bird species. Finally, our new data support a detailed map of MHC-B, encompassing two segments: one with a highly stable gene copy number and another in which the gene copy number is highly variable. The chicken model has been a critical resource for many other fields of study, and this new reference assembly will substantially further these efforts.

Abstract Sturgeons seem to be frozen in time. The archaic characteristics of this ancient fish lineage place it in a key phylogenetic position at the base of the ~30,000 modern teleost fish species. Moreover, sturgeons are notoriously polyploid, providing unique opportunities to investigate the evolution of polyploid genomes. We assembled a high-quality chromosome-level reference genome for the sterlet, Acipenser ruthenus . Our analysis revealed a very low protein evolution rate that is at least as slow as in other deep branches of the vertebrate tree, such as that of the coelacanth. We uncovered a whole-genome duplication that occurred in the Jurassic, early in the evolution of the entire sturgeon lineage. Following this polyploidization, the rediploidization of the genome included the loss of whole chromosomes in a segmental deduplication process. While known adaptive processes helped conserve a high degree of structural and functional tetraploidy over more than 180 million years, the reduction of redundancy of the polyploid genome seems to have been remarkably random.

Abstract The domestic cat ( Felis catus ) numbers over 94 million in the USA alone, occupies households as a companion animal, and, like humans, suffers from cancer and common and rare diseases. However, genome-wide sequence variant information is limited for this species. To empower trait analyses, a new cat genome reference assembly was developed from PacBio long sequence reads that significantly improve sequence representation and assembly contiguity. The whole genome sequences of 54 domestic cats were aligned to the reference to identify single nucleotide variants (SNVs) and structural variants (SVs). Across all cats, 16 SNVs predicted to have deleterious impacts and in a singleton state were identified as high priority candidates for causative mutations. One candidate was a stop gain in the tumor suppressor FBXW7 . The SNV is found in cats segregating for feline mediastinal lymphoma and is a candidate for inherited cancer susceptibility. SV analysis revealed a complex deletion coupled with a nearby potential duplication event that was shared privately across three unrelated dwarfism cats and is found within a known dwarfism associated region on cat chromosome B1. This SV interrupted UDP-glucose 6-dehydrogenase (UGDH) , a gene involved in the biosynthesis of glycosaminoglycans. Importantly, UGDH has not yet been associated with human dwarfism and should be screened in undiagnosed patients. The new high-quality cat genome reference and the compilation of sequence variation demonstrate the importance of these resources when searching for disease causative alleles in the domestic cat and for identification of feline biomedical models. Author summary The practice of genomic medicine is predicated on the availability of a high quality reference genome and an understanding of the impact of genome variation. Such resources have lead to countless discoveries in humans, however by working exclusively within the framework of human genetics, our potential for understanding diseases biology is limited, as similar analyses in other species have often lead to novel insights. The generation of Felis_catus_9.0, a new high quality reference genome for the domestic cat, helps facilitate the expansion of genomic medicine into the felis lineage. Using Felis_catus_9.0 we analyze the landscape of genomic variation from a collection of 54 cats within the context of human gene constraint. The distribution of variant impacts in cats is correlated with patterns of gene constraint in humans, indicating the utility of this reference for identifying novel mutations that cause phenotypes relevant to human and cat health. Moreover, structural variant analysis revealed a novel variant for feline dwarfism in UGDH , a gene that has not been associated with dwarfism in any other species, suggesting a role for UGDH in cases of undiagnosed dwarfism in humans.

Abstract Genome assembly can be challenging for species that are characterized by high amounts of polymorphism, heterozygosity, and large effective population sizes. High levels of heterozygosity can result in genome mis-assemblies and a larger than expected genome size due to the haplotig versions of a single locus being assembled as separate loci. Here, we describe the first chromosome-level genome for the eastern oyster, Crassostrea virginica . Publicly released and annotated in 2017, the assembly has a scaffold N50 of 54 mb and is over 97.3% complete based on BUSCO analysis. The genome assembly for the eastern oyster is a critical resource for foundational research into molluscan adaptation to a changing environment and for selective breeding for the aquaculture industry. Subsequent resequencing data suggested the presence of haplotigs in the original assembly, and we developed a post hoc method to break up chimeric contigs and mask haplotigs in published heterozygous genomes and evaluated improvements to the accuracy of downstream analysis. Masking haplotigs had a large impact on SNP discovery and estimates of nucleotide diversity and had more subtle and nuanced effects on estimates of heterozygosity, population structure analysis, and outlier detection. We show that haplotig-masking can be a powerful tool for improving genomic inference, and we present an open, reproducible resource for the masking of haplotigs in any published genome.

Abstract We report high-quality draft assemblies and gene annotation for 13 species and/or strains of the protozoan parasite genera Leishmania, Endotrypanum and Crithidia , which span the phylogenetic diversity of the Leishmaniinae sub-family within the kinetoplastid order of the phylum Euglenazoa. These resources will support studies on the origins of parasitism.

Abstract Identifying the genetic factors that underlie complex traits is central to understanding the mechanistic underpinnings of evolution. In nature, adaptation to severe environmental change, such as encountered following colonization of caves, has dramatically altered genomes of species over varied time spans. Genomic sequencing approaches have identified mutations associated with troglomorphic trait evolution, but the functional impacts of these mutations remain poorly understood. The Mexican Tetra, Astyanax mexicanus , is abundant in the surface waters of northeastern Mexico, and also inhabits at least 30 different caves in the region. Cave-dwelling A. mexicanus morphs are well adapted to subterranean life and many populations appear to have evolved troglomorphic traits independently, while the surface-dwelling populations can be used as a proxy for the ancestral form. Here we present a high-resolution, chromosome-level surface fish genome, enabling the first genome-wide comparison between surface fish and cavefish populations. Using this resource, we performed quantitative trait locus (QTL) mapping analyses for pigmentation and eye size and found new candidate genes for eye loss such as dusp26 . We used CRISPR gene editing in A. mexicanus to confirm the essential role of a gene within an eye size QTL, rx3 , in eye formation. We also generated the first genome-wide evaluation of deletion variability that includes an analysis of the impact on protein-coding genes across cavefish populations to gain insight into this potential source of cave adaptation. The new surface fish genome reference now provides a more complete resource for comparative, functional, developmental and genetic studies of drastic trait differences within a species.