芥菜叶绿体基因组测序与系统发育分析揭示近缘物种进化关系及入侵机制

本研究首次报道了十字花科植物Brassica tournefortii Gouan的完整叶绿体基因组（153,167 bp），通过78个编码序列（CDSs）的系统发育分析揭示其与B. carinata和B. nigra的密切亲缘关系，为物种鉴定、进化研究及入侵机制解析提供了关键基因组数据。

　　

Abstract

这项研究首次完整测定了十字花科植物Brassica tournefortii Gouan的叶绿体基因组。该基因组呈现典型的四部分结构：83,247 bp的大单拷贝区（LSC）、17,816 bp的小单拷贝区（SSC）和两个26,052 bp的反向重复区（IR）。注释获得129个基因，包括84个编码序列（CDSs）、37个tRNA和8个rRNA。系统发育分析显示该物种与B. carinata和B. nigra亲缘关系最近。

Introduction

作为地中海地区原生的十字花科一年生植物，Brassica tournefortii已被引入多国并被列为入侵物种。尽管在韩国的入侵性尚未确认，但其在类似环境中的扩散趋势值得警惕。新一代测序（NGS）技术的发展使得叶绿体基因组研究成为可能，这对入侵物种的溯源和传播路径追踪具有重要意义。

Materials and methods

研究样本采集自韩国全罗北道高敞郡，使用Illumina MiSeq平台进行测序。通过GetOrganelle工具进行基因组组装，Bandage验证结构完整性。使用GeSeq进行基因注释，CPGview可视化基因组图谱。系统发育分析选取20个十字花科物种，以拟南芥为外群，采用最大似然法（ML）构建进化树。

Results

叶绿体基因组图谱显示其具有典型的四部分结构，GC含量36.3%。鉴定到11个顺式剪接基因和1个反式剪接基因rps12。系统发育树显示Sisymbrium属物种最先分化，而B. tournefortii与B. carinata和B. nigra聚为一支。比较基因组分析显示编码区高度保守。

Discussion

研究结果与既往报道的ML和邻接法分析一致，支持B. tournefortii与B. carinata和B. nigra的密切关系。值得注意的是，萝卜（R. sativus）在系统发育树中呈现并系群状态，这可能与其杂交起源有关。尽管本研究样本量有限，但为Brassica属的进化研究提供了重要基础数据。

Ethical approval

本研究使用的材料未列入IUCN红色名录，采集区域非保护区，符合《树木园创建与发展法案》规定。

Data availability statement

完整叶绿体基因组序列已存入GenBank（登录号PQ783626），相关数据可通过BioProject（PRJNA1199875）获取。