紫菜薹葉綠體全基因組序列及其系統發育分析

摘" 要" 紫菜薹（Brassica rapa var. purpuraria）是十字花科蕓薹屬白菜亞種中的一個變種，通過Illumina高通量測序平臺，對其葉綠體基因組進行測序、組裝和注釋。結果表明，紫菜薹葉綠體基因組為典型的四分環狀結構，大小為153 483 bp，GC含量為36.36%，由長度為83 282 bp的大單拷貝區（LSC）、17 775 bp的小單拷貝區（SSC）和1對各26 213 bp的反向重復區（IRa/IRb）組成?；蚪M注釋共得到132個基因，包括：87個蛋白編碼基因，37個tRNA和8個rRNA。共鑒定到313個簡單重復序列（SSR）和37個散在重復序列。密碼子偏好性分析發現存在偏好使用A/U堿基結尾的現象。邊界分析和序列變異分析顯示，蕓薹屬葉綠體基因組非常保守，其中SSC區差異性最大，變異程度最高，IR區差異性最小，最為保守?；谌~綠體基因組序列的系統發育分析表明，紫菜薹在分類上與白菜的其他變種在一個小分支中。研究結果可為蕓薹屬植物，特別是白菜種的分類學、系統學和生物地理學研究提供參考。

關鍵詞" 白菜；紫菜薹；葉綠體基因組；系統發育分析

doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2024.08.009

https：//doi.org/10.7606/j.issn.1004-1389.2024.08.009

收稿日期：2023-12-04" 修回日期：2024-01-16

基金項目：宿州學院國家級大學生創新創業訓練計劃（202310379012）；宿州學院博士（后）科研啟動基金（2023BSK022）；宿州學院分子育種中心橫向課題（2022xhx235，2023xhx129）；安徽省教育廳重點項目（2022AH051384）。

第一作者：王傳之，男，博士，高級農藝師，主要從事分子植物遺傳育種與栽培研究。E-mail：jfwcz@163.com

通信作者：周賢玉，女，碩士，農藝師，主要從事蔬菜遺傳育種研究。E-mail：1562783858@qq.com

任海龍，男，博士，副研究員，主要從事蔬菜遺傳育種研究。E-mail：renhailong_2006@163.com

紫菜薹（Brassica rapa var. purpuraria）又名紅菜苔，屬十字花科蕓薹屬一、二年生草本植物［1-2］，因其莖部呈紫色而得名。紫菜薹是由原始的菘（中國古代指白菜）從中國南方向北，至長江流域逐漸演化而來的一個變種，距今已有一千多年的栽培歷史［3］。目前，紫菜薹在全國各地均有種植，在南方蔬菜生產和消費中有重要地位［4-5］?；ㄇo和葉是紫菜薹的主要食用器官，研究表明：紫菜薹的花莖和葉中含有豐富的花色苷類物質，具有抗氧化、抗突變、抗癌及抗病毒等生物活性。同時，該物質對植物的生長發育也發揮著重要作用，因而受到廣泛關注［6-7］。

葉綠體是綠色植物特有的半自主型細胞器，是能量轉化和光合作用的重要場所，也是母系遺傳信息的重要載體［8］。與核基因組相比，葉綠體基因組的結構更為穩定，基因組的大小、種類及密碼子組成等均十分保守，還具有分子進化速率適宜、基因密集度高，拷貝數多等特點［9-10］。在高等植物中，基于上述特點的葉綠體基因組已成為種質鑒別分析的有效分子手段［11］，在系統發育關系分析［12］、物種鑒定、物種演變等研究中得到廣泛應用［13］。

近年來，隨著高通量測序技術的不斷完善及測序成本的降低，越來越多的植物葉綠體基因組被收錄到基因庫中［11］。十字花科是被子植物最大的科之一，包括已知的340個屬的4 636個種，其中的蕓薹屬物種具有極高的經濟價值，包括了許多重要的蔬菜、油料、飼料作物，如白菜、甘藍、油菜、芥菜、蕪菁和甘藍等［14］?；谑|薹屬物種的重要性，已有多個物種的葉綠體基因組完成了測序［15-21］。本研究首次報道了紫菜薹葉綠體全基因組序列，并進行了系統發育分析，為深入了解紫菜薹的系統發育關系提供了科學依據。

1" 材料與方法

1.1" 材" 料

紫菜薹線粒體基因組測序材料為‘優選洪山’，是提純后的常規品系，由廣州市農業科學研究院提供。紫菜薹在室內種植，光暗交替周期及溫度為16 h、25 ℃/8 h、10 ℃，光照強度為250 μmol/（m2·s），光照光譜為白∶紅=3∶1。播種后28 d，取紫菜薹幼嫩葉片，無菌水沖洗擦干后，液氮速凍5～10 min，存放于-80" ℃冰箱。

1.2" 方" 法

1.2.1" DNA提取及測序" 使用改良的CTAB法［22］從葉片樣品中提取總基因組DNA，樣品基因組DNA檢測合格后，用機械打斷的方法（超聲波）將DNA片段化，然后對片段化的DNA進行片段純化、末端修復、3′端加A、連接測序接頭，再用瓊脂糖凝膠電泳進行片段大小選擇，進行PCR擴增形成測序文庫，建好的文庫先進行文庫質檢，質檢合格的文庫用Illumina 6000平臺進行雙端（PE）測序，測序讀長為150 bp。

1.2.2" 葉綠體全基因組序列組拼接與注釋" 使用fastp（version 0.20.0，https：//github.com/OpenGene/fastp）軟件［23］對原始數據進行過濾，得到的高質量的clean data。使用SPAdes v3.10.1［24］（http：//cab.spbu.ru/software/spades/）軟件組裝葉綠體基因組，kmer分別使用55、87、121。隨后，將組裝好的序列用Prodigal v2.6.3［25］（https：//www.github.com/hyattpd/Prodigal）注釋CDS（Coding sequence），用Hmmer v3.1b2［26］（http：//www.hmmer.org）預測rRNA，用Aragorn v1.2.38［27］（http：//130.235.244.92/ARAGORN）預測tRNA。以Brassica rapa subsp rapa的葉綠體基因組為參考基因組（登錄號：NC_049891），使用OGDRAW軟件［28］（https：//chlorobox.mpimp-golm.mpg.de/OGDraw.html）繪制葉綠體全基因組圖譜。最終注釋的葉綠體基因組提交至NCBI，獲得登錄號：OP729397。

1.2.3" 葉綠體基因組特征分析" 使用微衛星檢索工具MISA［29］（https：//webblast.ipk-gatersleben.de/misa/）鑒定葉綠體基因組中的簡單序列重復序列（SSR），參數分別設置為8、5、3、3、3、3（單核苷酸至六核苷酸），且2個SSRs之間的最小距離為100 bp。使用vmatch v2.3.0［30］（http：//www.vmatch.de/）軟件結合Perl腳本鑒定散在重復序列，其參數設置為：最小長度（minimum length）=30 bp，海明距離（hamming distance）=3。使用mafft軟件［31］（--auto模式）對不同物種的同源基因序列進行全局比對，使用dnasp5［32］計算每個基因的Pi值，使用IRscope［33］（https：//github.com/xul962464/perl-IRscope）進行邊界分析作圖。

1.2.4" 系統發育分析" 從NCBI（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov）下載18種十字花科植物的葉綠體基因組，分別為：Camelina anomala（NC_061686.1）［34］，Boechera stricta（NC_049599.1），Capsella bursa-pastoris（NC_009270.1），Crucihimalaya himalaica（NC_061290.1）［35］，Turritis glabra OhmiShirahama（LC325490.1），Cardamine bipinnata（NC_060865.1）［36］，Schrenkiella parvula（NC_028726.1）［37］，Sinapis arvensis（NC_035303.1），Raphanus sativus（NC_024469.1），Arabidopsis thaliana（MN603471.1）［38］，B.carinata（NC_059807.1），B.juncea（NC_028272.1），B.napus（NC_016734.1）［39］，B.oleracea（MN396847.1）［40］，B.rapa subsp.rapa（NC_049891.1），B.nigra（NC_030450.1）［16］，B.rapa subsp. pekinensis（NC_015139.1）和B.rapa subsp. chinensis （KX681648.1），番木瓜科番木瓜屬Carica papaya（NC_010323.1）作為外類群。使用MAFFT軟件（v7.427）［41］完成不同物種間的多序列比對。使用RAxML v8.2.10軟件［42］（https：//cme." h-its.org/exelixis/software.html）GTRGAMMA模型進行Rapid Bootstrap分析（bootstrap=" 1 000），并構建最大似然發進化樹。

2" 結果與分析

2.1" 紫菜薹葉綠體基因的基本特征

紫菜薹葉綠體基因組共測得3.29 G數據，質控后獲得19 543 592條高質量的clean reads，組裝、拼接后獲得葉綠體基因組環狀序列（圖1）。如圖1所示，紫菜薹葉綠體基因組為典型的四分環狀結構，基因組整體GC含量為36.36%；序列長度為153 483 bp，包括1個83 282 bp的大單拷貝區（Large single copy region，LSC）、1個17 775 bp的小單拷貝區（Small single copy region，SSC）和1對各26 213 bp的反向重復區（Inverted repeat region A，IRA/Inverted repeat region B，IRB）（表1）。

2.2" 紫菜薹葉綠體基因的功能注釋

紫菜薹葉綠體基因組共注釋得到132個基因，分別為87個蛋白編碼基因、37個tRNA和8個rRNA?；蚬δ苤饕獮楣夂虾铣?、自我復制等，此外還有一些功能未知的基因（表2）。其中，6個tRNA基因（trnA-UGC、trnG-UCC、trnI-GAU、trnK-UUU、trnL-UAA和trnV-UAC）和10個蛋白編碼基因（ndhA、ndhB、petB、petD、" rpl16、 rpl2、 rpoC1、 rps12和 rps16）中各包含1個內含子，2個蛋白編碼基因（clpP和 ycf3）各包含2個內含子。12個蛋白編碼基因（ndhB、 rpl2、 rpl23、 rps12、 rps7、 rrn16、 rrn23、 rrn4.5、 rrn5、 ycf1、 ycf15和 ycf2）和7個tRNA基因（trnA-UGC、trnI-CAU、trnI-GAU、trnL-CAA、trnN-GUU、trnR-ACG和trnV-GAC）有2個拷貝。

2.3" 密碼子偏好性分析

由于密碼子的簡并性，每個氨基酸最少對應1種密碼子，最多對應6種密碼子。不同物種、不同生物體的基因組密碼子使用率存在著很大的差異，這種偏好性被認為是自然選擇、物種突變和遺傳漂變的綜合結果。紫菜薹葉綠體基因組中，亮氨酸（Leu）使用最為頻繁，其數量為2 830個；其次是異亮氨酸（Ile）和絲氨酸（Ser），數量分別為" 2 299個和2 056個；使用次數最少的是半胱氨酸（Cys），數量僅為323個。其中，使用最多的同義密碼子是編碼賴氨酸（Lys）的AAA，數量為" 1 163個，使用最少的是編碼甲硫氨酸（Met）的GUG和UUG，僅為1個（表3）。

相對同義密碼子使用度（RSCU）是一個較好的衡量密碼子偏好性的指標。當RSCUgt;1時，表明密碼子存在明顯的偏好性。在紫菜薹中，RSCUgt;1的有30個密碼子，且多以A或U結尾。其中RSCU值最高的是編碼甲硫氨酸（Met）的AUG，為6.98，因為AUG既編碼甲硫氨酸，又作為起始密碼子，因此具有較高的密碼子使用偏好。RSCU值最低的是編碼甲硫氨酸（Met）的GUG和UUG，僅為0.01。隨機遺傳漂變、突變壓力、自然選擇和重組等均可導致密碼子使用偏好性。因此，研究密碼子使用偏好性對于理解基因表達水平及生物的遺傳與演化具有重要意義。

2.4" 重復序列檢測

簡單重復序列SSR（Simple Sequence Repeats），是一類由幾個核苷酸（一般為1～6個）為重復單位組成的長達幾十個核苷酸的串聯重復序列，其廣泛存在于葉綠體基因組中，常用于植物物種鑒定的研究中。本研究中，紫菜薹葉綠體基因組中共檢測到315個SSRs，總長度3 364 bp，包括229個單核苷酸、17個二核苷酸、63個三核苷酸和6個四核苷酸（圖2）。進一步分析發現，315個SSRs中比例最高的前4種類型（A/T、AAT/ATT、AAG/CTT和AT/AT），分別占SSR總數的69.84%（220個）、7.62%（24個）、6.03%（19個）和5.40%（17個），這些SSRs分別位于LSC（197）、SSC（72）和IRs（46）。

散在重復序列是與串聯重復序列不同的另一種重復序列，在基因組中呈分散式分布，以正向（forward）、回文（palindromic）、反向（reverse）、互補（complement）4種形式存在。在紫菜薹葉綠體基因組中共鑒定出37個散在重復序列（表4），總長度27 465 bp，正向、回文、反向和互補4種散在重復序列分別有14個、18個、2個和3個。

2.5" 核酸多樣性Pi和邊界分析提供潛在的分子標記。本研究選取Brassica rapa var.purpuraria（OP729397.1）、Brassica rapa" subsp.chinensis（KX681648.1）、Brassica rapa" subsp.pekinensis（NC_015139.1）、Brassica oleracea（MN396847.1）、Arabidopsis thaliana（MN603471.1）、Brassica napus（NC_016734.1）、Raphanus sativus（NC_024469.1）、Brassica juncea（NC_028272.1）、Brassica nigra（NC_030450.1）、Brassica rapa subsp.rapa（NC_049891.1）和Brassica carinata（NC_059807.1）等11種十字花科植物的葉綠體基因組。核酸多樣性分析表明，11個物種的平均核苷酸多樣性為0.006 2。葉綠體基因組不同區域核苷酸多樣性有明顯不同，LSC的核苷酸多樣性在0～0.019 7之間，平均為0.006 2；SSC的核苷酸多樣性在0～0.025 7之間，平均為0.011 6；而IR的核苷酸多樣性在" 0～0.006 9之間，平均僅為0.001 7。由此可知，十字花科11個物種的葉綠體基因組中SSC的核苷酸多樣性最高，而IR的核苷酸多樣性明顯低于其他2個區域（圖3），說明IR相比其他2個區域更為保守。

在基因組進化過程中，IR邊界會發生擴張與收縮，使某些基因進入IR區或單拷貝區，這是植物葉綠體基因組大小差異的主要原因。本研究同樣選取上述11種十字花科植物進行葉綠體基因組邊界分析，結果顯示（圖4），所選取植物的葉綠體基因組均有4個邊界，即LSC/IRb、IRb/SSC、SSC/IRa和IRa/LSC。其中，JLB（LSC/IRb）均位于rps19基因編碼區內，且向IRb區有113～114 bp的擴張；JSB（IRb/SSC）邊界區均位于" ycf1和ndhF基因編碼區內，ycf1基因向IRb區有" 1 027～1 030 bp的擴張，ndhF基因向IRb區有36～37 bp的擴張；JSA（SSC/IRa）邊界均位于ycf1基因內，長度向IRa區域擴張程度不同，為" 1 027～1 030 bp。從以上分析結果來看，十字花科不同屬植物在進化過程中IR邊界區中存在一定的收縮和擴張。但總體來說，IR區的變化幅度非常小，十字花科植物的葉綠體基因組比較" 保守。

2.6" 系統發育分析

以20種十字花科植物為內類群，番木瓜為外類群，采用最大似然法（ML法）構建植物系統發育樹（圖5）。結果表明，20種十字花科植物以100%的支持率分為兩個分支，第一個分支包括條葉鹽芥屬、白芥屬、蘿卜屬和蕓薹屬全部，其中紫菜薹Brassica rapa var.purpuraria（OP729397.1）與小白菜（青菜）Brassica rapa subsp.chinensis（KX681648.1）、蕪菁Brassica rapa subsp.rapa（NC_049891.1）、大白菜Brassica rapa subsp. pekinensis（NC_015139.1）和芥菜型油菜Brassica juncea（NC_028272.1）以100%支持率聚在" 一個小分支；第二個分支包括亞麻薺屬、筷子芥屬、薺屬、須彌芥屬、旗桿芥屬、碎米薺屬和擬南" 芥屬。

3" 討論與結論

蕓薹屬（Brassica）是十字花科最重要的一個屬［43］。該屬有6個種，包括白菜（AA，2n=2x=20）、甘藍（CC，2n=2x=18）和黑芥（BB，2n= "2x=16）3個二倍體基本種以及甘藍型油菜（AACC，2n=4x=38）、芥菜型油菜（AABB，2n=4x=36）和埃塞俄比亞芥（BBCC，2n=4x=34）" 3個四倍體復合種［44］，且四倍體復合種是由3個基本種通過兩兩相互雜交和自然加倍而形成，這種關系被定義為“禹氏三角”［14］。其中，白菜種內變種繁多且名稱混亂，相互之間可以自由雜交，紫菜薹就是經長期馴化培育出的一個白菜變種。因此，搞清楚不同變種間的親緣關系，對于白菜類蔬菜的品種選配十分必要。葉綠體基因組大小、結構和基因種類一般較為保守，且為單親遺傳，現已成為研究植物系統進化及進行物種鑒定的有力工具［45］。

本研究發現蕓薹屬葉綠體基因組長度為" 152 860～153 641，GC含量為36.32%～36.39%（表5）。其中，紫菜薹葉綠體基因組長度與小白菜、大白菜的芥菜型油菜幾乎相同，為" 153 482 bp或153 483 bp；GC含量與小白菜、大白菜、芥菜型油菜和甘藍相同，均為36.36%，結果與朱惠霞等［46］在甘藍上的研究相似，說明蕓薹屬種內葉綠體基因組的堿基數量和成分比較保守。進一步分析發現，造成紫菜薹葉綠體基因組長度比小白菜和大白菜多一個堿基的原因主要是受LSC長度的影響。此外，本研究還發現，蕪菁與白菜的其他變種（紫菜薹、小白菜和大白菜）在基因組長度和GC含量上存在一定的差異，但在系統發育樹中仍聚在一起，說明葉綠體基因組在十字花科植物系統進化及進行物種鑒定的研究中是有效的。

奚丹丹等［47］利用普通綠葉紫菜薹、紫葉紫菜薹和綠葉綠菜薹不同組織的Illumina高通量轉錄組測序數據，分析了unigene序列中SSR的組成、分布頻率和特性，同樣發現單核苷酸重復" （31.23%）和三核苷酸重復（19.74%）為主要的重復類型，但所占比例與本研究結果有明顯的區別，可能與葉綠體基因組的特點及序列長度較短有關。十字花科植物葉綠體基因組的聚類分析表明，白菜（紫菜薹、小白菜、大白菜和蕪菁）與芥菜型油菜為一個小分支，關系最近，這與從序列特征及IR邊界角度分析得出的結果相一致，從而證實了紫菜薹是白菜的變種。

本研究對紫菜薹進行了葉綠體基因組的組裝與注釋，解析了紫菜薹葉綠體基因組的基本結構、重復序列和SSR位點等基本特征，發現紫菜薹的葉綠體基因組較保守，未出現基因丟失及基因組大片段缺失現象；且含有豐富的重復序列和SSR位點，可作為潛在的DNA條形碼用于遺傳多樣性分析、種質鑒定及系統發育研究。在比較紫菜薹與其近緣屬物種之間的關系時，系統發育分析表明，白菜不同亞種間及芥菜型油菜的親緣關系較近，與Xue等［48］在線粒體基因組中的研究，發現芥菜型油菜的母系來源于白菜的結果一致。本研究為進一步理解紫菜薹的系統發育關系及葉綠體基因組的變異情況提供了有價值的信息。

參考文獻" Reference：

［1］" ZHANG X，ZHANG K，WU J，et al.QTL-Seq and sequence assembly rapidly" mapped the gene BrMYBL2.1 for the" purple trait in Brassica rapa［J］.Scientific Reports，2020，10：2328.

［2］LI G H，CHEN H C，LIU J L，et al.A high-density genetic map developed by specific-locus amplified fragment （SLAF） sequencing and identification of a locus controlling anthocyanin pigmentation in stalk of Zicaitai （Brassica rapa L.ssp.chinensis var.purpurea）［J］.BMC Genomics，2019，20（1）：343.

［3］聶啟軍，李金泉，董斌峰，等.紫菜薹名優品種——洪山菜薹［J］.湖北農業科學，2020，59（22）：133-135.

NIE Q J，LI J Q，DONG B F，et al.A famous variety of purple Caita——Hongshan Caitai［J］.Hubei Agricultural Sciences，2020，59（22）：133-135.

［4］吳朝林，陳文超.中國紫菜薹地方品種初步研究［J］.作物品種資源，1997（3）：8-10.

WU CH" L，CHEN W CH.A preliminary study on local Zicaitai in China［J］.Crop Variety Resources，1997（3）：8-10.

［5］鄺敏杰，齊敏玉，何靜仁，等.紫菜薹花色苷組分鑒定及其穩定性和抗氧化性［J］.中國農業科學，2014，47（20）：4067-4077.

KUANG M J，QI M Y，HE J R，et al.Identification of anthocyanins in Brassica campestris L.and their stability and" antioxidant" activity［J］.Scientia Agricultura Sinica，2014，47（20）：4067-4077.

［6］王建軍，徐園園，劉同坤，等.紫菜薹BrbHLH49基因克隆與功能分析［J］.南京農業大學學報，2021，44（3）：421-427.

WANG J J，XU Y Y，LIU T K，et al.Cloning and function analysis of BrbHLH49 gene in purple tsai-tai［J］.Journal of Nanjing Agricultural University，2021，44（3）：421-427.

［7］GUO N，WU J，ZHENG S，et al.Anthocyanin profile characterization and quantitative trait locus mapping in zicaitai （Brassica rapa L.ssp.chinensis var.purpurea）［J］.Molecular Breeding，2015，35：113.

［8］陶曉麗，王彥榮，劉志鵬.牧草葉綠體基因組研究進展［J］.草業科學，2015，32（6）：978-987.

TAO X L，WANG Y R，LIU ZH P.Progress in chloroplast genome analysis of herbage［J］.Pratacultural Science，2015，32（6）：978-987.

［9］孫志軒，敖平星，畢玉芬，等.‘德欽’紫花苜蓿葉綠體基因組序列及特征分析［J］.草地學報，2022，30（2）：320-328

SUN ZH" X，AO P X，BI Y F，et al.Complete chloroplast genomes sequence and characteristics analsis of Medicago sativa ‘Deqin’［J］.Acta Agrestia Sinica，2022，30（2）：320-328.

［10］" 陳曉穎，胡本祥，史嘉周，等.茜草葉綠體全基因組序列及其系統發育分析［J］.西北植物學報，2023，43（11）：1855-1865.

CHEN X Y，HU B X，SHI J ZH，et al.Complete chloroplast genome and phylogenetic analysis of Rubia cordifolia［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2023，43（11）：1855-1865.

［11］郝新艷，趙淑文，劉嘉偉，等.雜花苜蓿葉綠體基因組特征及系統發育分析［J］.草地學報，2023，31（6）：1665-1672.

HAO X Y，ZHAO SH W，LIU J W，et al.Characteristics and phylogenetic analysis of chloroplast genome of Medicago varia［J］.Acta Agrestia Sinica，2023，31（6）：1665-1672.

［12］馬孟莉，張" 薇，孟衡玲，等.草果葉綠體基因組特征及系統發育分析［J］.中草藥，2021，52（19）：6023-6031.

MA M L，ZHANG W，MENG H L，et al.Characterization and phylogenetic analysis of the complete chloroplast genome of Amomum tsao-ko［J］.Chinese Traditional and Herbal Drugs，2021，52（19）：6023-6031.

［13］趙" 明，張宏斌，李" 偉，等.祁連圓柏葉綠體基因組序列特征分析［J］.植物資源與環境學報，2023，32（3）：1-11.

ZHAO M，ZHANG H B，LI W，et al.Analysis on chloroplast genome sequence characteristics of" Juniperus przewalskii［J］.Journal of Plant Resource and Environment，2023，32（3）：1-11.

［14］WU J，LIANG J，LIN R，et al.Investigation of Brassica and its relative genomes in the post-genomics era［J］.Horticulture Research，2022：182.

［15］PRABHUDAS S K，RAJU B，THODI S K，et al.The complete chloroplast genome sequence of Indian mustard （Brassica juncea L.）［J］.Mitochondrial DNA，2015， 27（6）：4622-4623.

［16］SEOL Y J，KIM K，KANG S H，et al.The complete chloroplast genome of two Brassica species，Brassica nigra and B.Oleracea［J］.Mitochondrial DNA Part A，2017，" 28（2）：167-168.

［17］KIM C K，SEOL Y J，PERUMAL S，et al.Re-exploration of U’s" triangle Brassica species" based on chloroplast genomes and 45S nrDNA sequences［J］.Scientific Reports，2018，8（1）：7353.

［18］DU X，ZENG T，FENG Q，et al.The complete chloroplast genome sequence of yellow mustard （Sinapis alba L.） and its phylogenetic relationship to other Brassicaceae species［J］.Gene，2020，731：144340.

［19］HAN R，TIAN M，ZHAN G，et al.Complete chloroplast genome sequence of turnip （Brassica rapa. ssp. rapa）：genome structure and phylogenetic analysis［J］.Mitochondrial DNA B Resources，2020，5（3）：3555-3557.

［20］WU J Y，MA X C，Ma L，et al.Complete chloroplast genome sequence and phylogenetic analysis of winter oil rapeseed （Brassica rapa L.）［J］.Mitochondrial DNA B Resources，2021，6（3）：723-731.

［21］LIU H，ZHAO W，HUA W，et al.A large-scale population based organelle pan-genomes construction and phylogeny analysis reveal the genetic diversity and the evolutionary origins of chloroplast and mitochondrion in Brassica napus L［J］.BMC Genomics，2022，23（1）：339.

［22］SAHU S K，THANGARAJ M，KATHIRESAN K.DNA extraction" protocol for" plants with high" levels of secondary" metabolites and" polysaccharides without" using" liquid" nitrogen and" phenol［J］.ISRN" Molecular Biology，2012，6（4）：1-6.

［23］CHEN S，ZHOU Y，CHEN Y，et al.Fastp：An ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor［J］.Bioinformatics，2018，34（17）：i884-i890.

［24］BANKEVICH A，NURK S，ANTIPOV D，et al.SPAdes：a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing［J］.Journal of Computational Biology，2012，19（5）：455-477.

［25］HYATT D，CHEN G L，LOCASCIO P F，et al.Prodigal：prokaryotic gene recognition and translation initiation site identification［J］.BMC Bioinformatics，2010，11：119.

［26］POTTER S C，LUCIANI A，EDDY S R，et al.HMMER web server：2018 update［J］.Nucleic Acids Research，2018，46（W1）：W200-W204.

［27］LASLETT D，CANBACK B.ARAGORN，a program to detect tRNA genes and tmRNA genes in nucleotide sequences［J］.Nucleic Acids Research，2004，32（1）：11-16.

［28］GREINER S，LEHWARK P，BOCK R.OrganellarGenomeDRAW （OGDRAW） version1.3.1：Expanded toolkit for the graphical visualization of organellar genomes［J］.Nucleic Acids Research，2019，47：59-64.

［29］BEIER S，THIEL T，MVNCH T，et al.MISA-web：a web server for microsatellite prediction［J］.Bioinformatics，2017，33（16）：2583-2585.

［30］KURTZ S.The Vmatch large scale sequence analysis software-A Manual［J］.Center for Bioinformatics，2010，170（24）：391-392.

［31］KATOH K，MISAWA K，KUMA K，et al.MAFFT：a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform［J］.Nucleic Acids Research，2002，30（14）：3059-3066.

［32］LIBRADO P，ROZAS J.DnaSP v5：a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data［J］.Bioinformatics，2009，25：1451-1452.

［33］AMIRYOUSEFI A，HYVONEN J，POCZAI P.IRscope：an online program to visualize the junction sites of chloroplast genomes［J］.Bioinformatics，2018，34（17）：3030-3031.

［34］BROCK J R，MANDAKOVA T，MCKAIN M，et al.Chloroplast phylogenomics in Camelina （Brassicaceae） reveals multiple origins of polyploid species and the maternal lineage of C.sativa［J］.Horticulture Research，2022，9：uhab050.

［35］CHEN H L，AL-SHEHBAZ I A，QIAN L S，et al.Pulvinatusia （Brassicaceae），a new cushion genus from China and its systematic position［J］.Phyto" Keys，2022，189：9-28.

［36］RU Y，SCHULZ R，KOCH M A.Successful without sex-the enigmatic biology and evolutionary origin of coralroot bittercress （Cardamine bulbifera，Brassicaceae）［J］.Perspectives in Plant Ecology Evolution and Systematics，2020，46：125557.

［37］HE Q，HAO G，WANG X，et al.The complete chloroplast genome of Schrenkiella parvula （Brassicaceae）［J］.Mitochondrial DNA A DNA Mapp Seq Anal，2016，27（5）：3527-3528.

［38］ZHANG M，ZHAO J，LI W，et al.Increased photosystem ii translation efficiency as an important photoprotective mechanism in an arabidopsis thaliana ecotype （tibet-0）"" adapted to high light environments［J］.Environmental and Experimental Botany，2020，183：104350.

［39］HU Z Y，HUA W，HUANG S M，et al.Complete chloroplast genome sequence of rapeseed （Brassica napus L.） and its evolutionary implications［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2011，58：875-887.

［40］PERUMAL S，WAMINAL N E，LEE J，et al.Nuclear and chloroplast genome diversity revealed by low-coverage whole-genome shotgun sequence in 44 Brassica oleracea breeding lines［J］.Horticultural Plant Journal，2021，7：539-551.

［41］KATOH K，STANDLEY D M.Mafft multiple sequence ""alignment software version 7：improvements in performance and usability［J］.Molecular Biology and Evolution，2013，30（4）：772-780.

［42］STAMATAKIS A.RAxML version 8：a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies［J］.Bioinformatics，2014，30（9）：1312-1313.

［43］ESSOH A P，MONTEIRO F，PENA A R，et al.Exploring glucosinolates diversity in Brassicaceae：a genomic and chemical assessment for deciphering abiotic stress tolerance［J］.Plant Physiology and Biochemistry，2020，150：151-161.

［44］KOH，J C O，BARBULESCU D M，NORTON S，et al.A multiplex PCR for rapid identification of Brassica species in the triangle of U［J］.Plant Methods，2017，13：49.

［45］高娜娜，趙志禮，倪梁紅.植物葉綠體" ycf15基因應用于藥用植物鑒定的前景展望［J］.中草藥，2017，48（15）：3210-3217.

GAO N N，ZHAO ZH L，NI L H.Prospect：Identification of medicinal plant based on chloroplast gene"" ycf15［J］.Chinese Traditional and Herbal Drugs，2017，48（15）：3210-3217.

［46］朱惠霞，陶興林，劉明霞.彩色花椰菜葉綠體全基因組特征分析［J］.種子，2023，42（4）：64-71，157.

ZHU H X，TAO X L，LIU M X.Characterization of the complete chloroplast genome of" Brassica oleracea L.var.botrytis［J］.Seed，2019，42（4）：64-71，157.

［47］奚丹丹，高" 璐，李曉鋒，等.基于轉錄組測序的菜薹SSR分子標記開發及初步驗證［J/OL］，分子植物育種，2022-09-17［2023-12-04］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220916.1333.050.html.

XI D D，GAO L，LI X F，et al.Development and identification of SSR" molecular markers based on transcriptome sequencing of caitai［J/OL］.Molecular Plant Breeding，2022-09-17［2023-12-04］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220916.1333.050.html.

［48］XUE J Y，WANG Y，CHEN M，et al.Maternal" inheritance of U’s triangle and" evolutionary" process of Brassica" mitochondrial" genomes［J］.Frontiers in Plant Science，2020，11：805.

Chloroplast" Genome Sequence and Phylogenetic Analysis of Brassica rapa var.purpuraria

WANG Chuanzhi1，ZHOU Xianyu2，LI Yangmei1，

XIAO Wanyu2，WANG Yufeng1 and" REN Hailong3

（1.School of Biology and Food Engineering，Suzhou University，Suzhou" Anhui" 234000，China; 2.Guangzhou

Institute of Agricultural Science，Guangzhou" 510308，China; 3.Institute of Crop Research，

Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Genetic Improvement of

Guangdong Province，Guangzhou" 510640，China）

Abstract" Zicaitai （Brassica rapa var.purpuraria） is a variety of Brassica" rapa subspecies belonging to the" Brassicaceae" family.The chloroplast genome of Brassica rapa var.purpuraria was sequenced，assembled，and annotated using the Illumina high-throughput sequencing platform.The results indicated that the chloroplast genome of Brassica rapa var.purpuraria had a typical quartered circular structure，with a size of 153 483 bp and GC content of 36.36%.It comprises a large single copy region （LSC） of 83 282 bp，a small single copy region （SSC） of 17 775 bp，and a pair of reverse repeat regions （IRa/IRb） of 2×26 213 bp.Genome annotation predicted 132 genes，including 87 protein coding genes，37 tRNAs，and 8 rRNAs.Additionally，313 simple repeat sequences （SSRs） and 37 scattered repeat sequences were identified.Codon bias analysis found that there was a bias for"" using A/U base endings.Boundary analysis and sequence variation analysis demonstrated the chloroplast genome of Brassica to be highly conservative，SSC region of chloroplast genome had the largest difference and the highest degree of variation，while the IR region had the smallest difference and was the most conservative.Phylogenetic analysis based on the chloroplast genome sequence indicated that Brassica rapa var.purpuraria belongs to the same branch as other varieties of Brassica rapa.This study provides a reference for the taxonomic，systematic，and biogeographical studies of Brassica genus，particularly Brassica rapa species.

Key words" Brassica rapa; Brassica rapa var.purpuraria; Chloroplast genome; Phylogenetic analysis

Received"" 2023-12-04""" Returned" 2024-01-16

Foundation item" National College Student Innovation and Entrepreneurship Training Project of Suzhou"" University （No.202310379012）; Suzhou University （Post-doctoral） Research Fund （No.2023BSK022）; Horizontal Project of Molecular Breeding Center of Suzhou University （No.2022xhx235，No.2023xhx129）; Key Project of Education Department of Anhui Province （No.2022AH051384）.

First author" WANG Chuanzhi，male，Ph.D，senior agronomist.Research area：molecular plant genetics，breeding and cultivation.E-mail：jfwcz@163.com

Corresponding"" author" ZHOU Xianyu，female，master，agronomist.Research area：vegetable genetics and breeding.E-mail：1562783858@qq.com

REN Hailong，male，Ph.D，associate research fellow.Research area：vegetable genetics and breeding.E-mail：renhailong_2006@163.com

（責任編輯：潘學燕" Responsible editor：PAN Xueyan）