冬青属(Ilex)是冬青科(Aquifoliaceae)的唯一属，全世界约有600种，为最大的木本雌雄异株植物类群，其物种多样性中心位于中国和南美洲。冬青属广布于低地热带雨林到亚热带高山灌丛的温暖湿润环境中，少数种类可分布至温带地区及部分寒带岛屿。由于该属种间隔离较弱及传粉者共享等多种因素，使冬青属种间遗传信息交流频繁，导致其种间系统发育关系复杂，其分化时间、生物地理历史等一系列进化问题也尚未得到很好解决。为此，本文在对中国冬青属种类进行广泛采样的基础上并结合已有数据，首先通过比较叶绿体基因组和2个核基因(ITS和ncpGS)的系统发育结果，证明冬青属广泛存在系统发育冲突。据此，本文采用更能代表物种进化历史的核基因序列，重建了世界冬青属系统发育历史。利用3个冬青属化石记录对该属分化形成时间进行分子钟校正，确定了冬青属的起源和分化时间，并基于此探讨了冬青属分布区演化和生物多样性形成历史。此外，本文通过分析冬青属rbcL基因强烈的正选择特征，试图从分子角度解析该属适应性进化突出的特点。本文主要研究结果如下:　　(1)冬青属叶绿体基因组结构保守　　比较7种冬青的叶绿体基因组，发现其叶绿体基因组结构保守，序列相似性约97.9％，遗传距离p-distance为0.00288。发现11个序列高变区间，具有用于冬青物种鉴定的潜力。叶绿体基因组不同位置的序列组成的长单拷贝区间序列矩阵(LSC)、短单拷贝区间序列矩阵(SSC)等6个矩阵，在系统发育分析结果中体现出不同的拓扑结构。建树方法的不同也会对造成拓扑结构的差异。基于campanulids(桔梗类植物)37个叶绿体基因组的系统发育分析结果表明，基于叶绿体基因组全长的系统发育树拓扑结构与基于叶绿体基因组全部编码基因的拓扑结构不同。37个campanulids叶绿体基因组上存在的大量基因倒位、位移及缺失或获得等结构变异是造成拓扑结构差异的重要原因。　　(2)系统发育冲突广泛存在于冬青属　　结合另外测序的32种冬青叶绿体基因组及GenBank最近公开的2种南美洲冬青的叶绿体基因组，证明基于冬青叶绿体基因组全部编码基因的系统发育树拓扑结构仍与核基因系统发育树的拓扑结构相差较大，系统发育冲突广泛存在于冬青中。同时发现冬青叶绿体基因组序列中存在不完全谱系分选。　　(3)冬青属系统发育关系重建　　采用178种冬青的ITS及ncpGS核基因重建了世界冬青属系统发育关系。冬青属的系统发育树为单系，部分分支节点的支持率不够理想。依现在的地理分布区可将冬青属系统发育树分为6个群，其中系统树最基部种类都来自于中国西南部。目前冬青属分类系统中主要采用的形态性状常绿/落叶及叶缘是否具刺，并不具有系统发育集中现象，即并非所有落叶的种类或刺叶的种类都聚成单系分支，说明当前冬青属分类系统中划分的落叶冬青亚属(Subgen.Prinos)、刺齿枸骨系(Ser.Dipyrenae)及枸骨系(Ser.Aquifolioides)并不合理。　　(4)冬青属物种多样性形成历史分析　　采用3个冬青属大化石记录对重建的系统发育树进行分子钟校正，发现冬青属大约出现于古近纪早期，其stem age为88.71MA(million years ago，95％HPD86.66-89.8Ma)，crown age为64.36MA(95％HPD58.96-70.22Ma)。最基部的种类yx1615和Ilex sinica都采自中国西南部，其最近共同祖先时间为43.7Ma。美洲冬青种类最早于30.07Ma(95％HPD25.43-37.87Ma)出现，非洲唯一的冬青I.mitis产生时间为4.96Ma(95％HPD2.94-6.91Ma)，澳大利亚唯一的冬青I.arnhemensis产生时间为9.44Ma(95％HPD7.47-11.36Ma)。外群3种青荚叶的最近共同祖先年代为6.72Ma(95％HPD3.89-9.97Ma)。　　物种多样性形成分析表明冬青属整体的多样性形成自35Ma左右开始加速，共发现3次物种多样性形成改变事件，均为多样性形成速度加快，分别于19.98Ma(95％HPD16.71-23.09Ma)发生在群4East Asia/South-America和群3East Asia，12.60Ma(95％HPD10.02-14.95Ma)发生在群2Asia/America一支，9.81Ma(95％HPD8.27-11.59Ma)发生在群1Eurasia一支上。祖先分布区重建结果表明冬青属起源于现在的东亚地区，然后南美洲种类进化出现，北美洲种类出现时间较晚。冬青属东亚-南美洲间断分布的格局可能主要受白令陆桥影响，为冬青属向美洲扩散提供了通道。同时，冬青属果实、种子等具有的一些生理生态性状，为远距离传播提供了有利条件，促进了冬青属泛世界分布格局的形成。　　(5)冬青属rbcL基因正选择强烈　　基于世界冬青属240条rcbL基因序列正选择检测，发现冬青属rbcL基因存在强烈正选择。冬青属具有已有相关报道的植物类群中最多的rbcL基因正选择位点。冬青属rbcL基因正选择位点大多位于Rubisco大亚基与其他亚基之间的接触面上，这能够影响Rubisco蛋白在空间上的折叠及功能的正常表达。结合中国冬青分布区的12个环境因子数据，发现中国冬青种类矩阵China Ilex dataset中地理分布最广的群2Asian/North-American最有最多的正选择位点，群2物种分布区的11个环境因子都具有最大差值（即平均最大值-平均最小值），表明冬青rbcL基因正选择情况与其对环境的适应能力成正相关。唯一最大差值不在群2Asian/North-American的因子为寒冷指数(CI，Coldness Index)，其最大差值出现在群4中。群4种类大多分布于中国西南地区的山地环境，气温较其他分布区更低。