凤蝶科(Papilionidae)隶属于昆虫纲鳞翅目,是一类中到大型的美丽蝶种,涵盖宝凤蝶亚科(Baroniinae)、凤蝶亚科(Papilioninae)和绢蝶亚科(Parnassiinae)。全世界约有凤蝶600种,我国有129种,然而已报道的凤蝶线粒体基因组全序列仅13种。凤蝶科作为一个单系群这一观点已经得到形态学及分子生物学等方面证据的支持,但是由于数据的局限及蝴蝶的化石记录非常稀少,有关凤蝶科与其他科间以及凤蝶科内主要类群的起源以及类群间的分歧时间还存在许多未解难题,根据形态学特征、细胞核基因或线粒体基因数据以及化石记录证据得出的各种结论之间存在很大的差异。为研讨凤蝶科与其他科间以及凤蝶科内各主要类群间的系统演化格局(演化的时间表和路径图),本研究利用long PCR和克隆测序相结合的方法测定了凤蝶科3个代表种(麝凤蝶、铁木剑凤蝶、阿波罗绢蝶)的线粒体基因组全序列(mitochondrial DNA,简称mtDNA);从结构组成及变异情况方面对这3种蝴蝶进行分析;并结合NCBI上已释放的蝶类的相关线粒体基因数据,利用13个蛋白编码基因(PCGs)重建蝶类主要类群的系统发生关系;然后根据已有的全变态昆虫的化石记录数据,采取宽松分子钟手段,对蝶类各主要类群进行谱系年代学分析以探究凤蝶科与其他科间以及凤蝶科内各主要类群间的系统发生关系和起源分歧时间,目的是丰富凤蝶类系统进化的研究资料和提供有价值的研究成果。结果显示:麝凤蝶、铁木剑凤蝶、阿波罗绢蝶的mt DNA长度依次是15,266 bp、15,226 bp和15,404 bp,共编码37个基因和1个非编码的控制区(即AT-rich region),37个基因分别是:22个tRNA基因(简称tRNAs)、13个PCGs、2个rRNA基因(简称rRNAs),这些基因在mtDNA上的排列顺序及编码的链(重链或轻链)与鳞翅目其他蝶类相同,不存在基因缺失或重排现象。三个物种mt DNA的相邻基因间都存在少量的重叠区或间隔区,重叠区数目10~12个,总长26~30 bp;间隔区数目10~14个,总长73~164 bp。三个物种的13个PCGs中,除COI基因的起始密码子为CGA外,其余12个PCGs的起始密码子均为ATN;三个物种除了所有的COI基因和COII基因以及铁木剑凤蝶的ND3基因和麝凤蝶的ND4基因是以单独碱基T终止外,其余PCGs的终止密码子主要为TAA或者TAG。三个物种的控制区都包含鳞翅目一些蝶类的典型结构,如(TA)n序列及下游ATTTA元件,和Poly(T)序列及下游ATAGA元件。分子系统发生树结果表明:(1)蝴蝶内部不同科级分类阶元间的系统发生关系为凤蝶科为单系群位于蝶类系统树的根部,蚬碟科与灰蝶科聚在一起后,再和蛱蝶科聚在一起,而后再依次与粉蝶科、弄蝶科聚在一起;(2)凤蝶科内凤蝶亚科中各族间的系统发生关系表现为燕凤蝶族最先从凤蝶亚科中分离出来,凤蝶族和喙凤蝶族聚在一起,再和裳凤蝶族聚在一起;(3)绢蝶亚科的两个族级分类群(绢蝶族和锯凤蝶族)互为姊妹群。谱系年代学分析结果表明:凤蝶科的分歧时间是在83.6百万年前(Ma)的中生代白垩纪时期(95%置信区间:68.9~98.3 Ma,下同),凤蝶亚科分化时间约在中生代白垩纪(78.7 Ma;63.3~94.1 Ma),而绢蝶亚科中绢蝶族与锯凤蝶族的分化时间约在新生代第三纪早期古新世(57.1 Ma;44.1~70.1 Ma)。