Pueraria lobata var. thomsonii (hereinafter abbreviated as Podalirius thomsonii), a member of legumes, is one of the important traditional Chinese herbal medicines, and its puerarin extraction is widely used in health and pharmaceutical industry. Here, we assembled a high-quality genome of P. thomsonii using long-read single-molecule sequencing and Hi-C technologies. The genome assembly is approximately 1.37 Gb in size and consists of 5145 contigs with a contig N50 of 593.70 Kb, further clustered into 11 pseudochromosomes. The genome structural annotation resulted in about 869.33 Mb (about 62.70% of the genome) repeat regions and 45 270 protein-coding genes. Genome evolution analysis revealed that P. thomsonii is most closely related to soybean and underwent two ancient whole-genome duplication events, one was in the common ancestor shared by legume species, the other occurred independently at around 7.2 million years ago after its specification. A total of 2373 gene families were found unique in P. thomsonii comparing to five other legume species. Genes and metabolites related to puerarin content in tuberous tissues were characterized. A total of 572 genes upregulated in the puerarin biosynthesis pathway were identified, and 235 candidate genes were further enriched by omics data. Furthermore, we identified 6 8-C-glucosyltransferase (8-C-GT) candidate genes significantly involved in puerarin metabolism. Our study filled in a key genomic gap in legume family, and provided valuable multi-omic resources for the genetic improvement of P. thomsonii.

中文翻译：

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葛根染色体水平基因组和多组学数据集。thomsonii 为豆科植物以及异黄酮和葛根素的生物合成途径提供了新的见解。

葛根变种 thomsonii（以下简称Podalirius thomsonii）是豆科植物的一员，是重要的中药材之一，其葛根素提取物广泛用于保健和医药工业。在这里，我们使用长读长单分子测序和 Hi-C 技术组装了 P. thomsonii 的高质量基因组。基因组组装大小约为 1.37 Gb，由 5145 个 contigs 组成，contig N50 为 593.70 Kb，进一步聚集成 11 个假染色体。基因组结构注释产生了大约 869.33 Mb（约占基因组的 62.70%）重复区域和 45 270 个蛋白质编码基因。基因组进化分析表明，P. thomsonii 与大豆关系最密切，并经历了两次古老的全基因组复制事件，一个是豆科植物共有的共同祖先，另一个是在其规范后的大约720万年前独立发生的。与其他五种豆科植物相比，在 P. thomsonii 中发现了 2373 个独特的基因家族。对结节组织中与葛根素含量相关的基因和代谢物进行了表征。共鉴定出葛根素生物合成途径中上调的572个基因，并通过组学数据进一步富集了235个候选基因。此外，我们确定了 6 个 8-C-葡萄糖基转移酶 (8-C-GT) 候选基因，这些基因显着参与葛根素代谢。我们的研究填补了豆科植物的一个关键基因组空白，为 P. thomsonii 的遗传改良提供了宝贵的多组学资源。与其他五种豆科植物相比，在 P. thomsonii 中发现了 2373 个独特的基因家族。对结节组织中与葛根素含量相关的基因和代谢物进行了表征。共鉴定出葛根素生物合成途径中上调的572个基因，并通过组学数据进一步富集了235个候选基因。此外，我们确定了 6 个 8-C-葡萄糖基转移酶 (8-C-GT) 候选基因，这些基因显着参与葛根素代谢。我们的研究填补了豆科植物的一个关键基因组空白，为 P. thomsonii 的遗传改良提供了宝贵的多组学资源。与其他五种豆科植物相比，在 P. thomsonii 中发现了 2373 个独特的基因家族。对结节组织中与葛根素含量相关的基因和代谢物进行了表征。共鉴定出葛根素生物合成途径中上调的572个基因，并通过组学数据进一步富集了235个候选基因。此外，我们确定了 6 个 8-C-葡萄糖基转移酶 (8-C-GT) 候选基因，这些基因显着参与葛根素代谢。我们的研究填补了豆科植物的一个关键基因组空白，为 P. thomsonii 的遗传改良提供了宝贵的多组学资源。共鉴定出葛根素生物合成途径中上调的572个基因，并通过组学数据进一步富集了235个候选基因。此外，我们确定了 6 个 8-C-葡萄糖基转移酶 (8-C-GT) 候选基因，这些基因显着参与葛根素代谢。我们的研究填补了豆科植物的一个关键基因组空白，为 P. thomsonii 的遗传改良提供了宝贵的多组学资源。共鉴定出葛根素生物合成途径中上调的572个基因，并通过组学数据进一步富集了235个候选基因。此外，我们确定了 6 个 8-C-葡萄糖基转移酶 (8-C-GT) 候选基因，这些基因显着参与葛根素代谢。我们的研究填补了豆科植物的一个关键基因组空白，为 P. thomsonii 的遗传改良提供了宝贵的多组学资源。