红花变豆菜（Sanicula rubriflora Fr.）又名鸡爪芹、大叶芹和紫花变豆菜等,隶属于伞形科（Apiaceae）变豆菜亚科（Saniculoideae）变豆菜属（Sanicula L.）,多年生草本植物。红花变豆菜茎不分枝,花色为紫红色,集中分布于中国东北三省处,是第三纪孑遗植物。目前学者比较关注伞形科中芹亚科和变豆菜亚科属下关系,但是变豆菜属属下亲缘地理学研究还未见报道。因此本研究对红花变豆菜及其同属种,结合采样分布数据,开展了叶表皮形态学、叶绿体全基因组和转录组学的比较亲缘地理学研究,为东亚-北美间断分布的变豆菜属属下多样性形成的原因提供了新的证据。其主要研究结果如下:本研究对红花变豆菜、黄花变豆菜（S.flavovirens）、薄片变豆菜（S.lamelligera）和直刺变豆菜（S.orthacantha）全株、叶表皮微形态特征进行观察和比较分析。发现红花变豆菜相较其余三种植物高大,茎不分支,叶表皮微形态特征与其它种差异不大,上表皮均无气孔,细胞轮廓大多不清晰,表皮均有少量或大量的颗粒状表皮附属物,下表皮均存在气孔且气孔皆为椭圆形,气孔周围的纹饰大多呈现为辐射状,但是上表皮初级蜡质纹饰,下表皮气孔大小处有明显差异。红花变豆菜及其同属种的叶形态差异较大,红花叶片表面积达157.45 cm~2,远高于黄花变豆菜（14.23 cm~2）,薄片变豆菜（9.43 cm~2）和直刺变豆菜（35.60 cm~2）,但叶表皮微型态差异并不大。叶片大可能是为了提高光合作用的能力,适应高纬度生境环境。本研究对红花变豆菜及其同属种的叶绿体基因组进行了比较分析。研究结果表明红花变豆菜及其同属种的叶绿体全基因组基因数目、基因功能、基因顺序和GC含量方面均极度保守,包含129个不同的基因,包括84个蛋白质编码基因、37个t RNA和8个r RNA基因,IRs区的GC含量均高于LSC和SSC区域。SSR中单核苷酸最多,且大多为（A/T）类型,基因中rpl2、mat K、psb A和ycf1是核苷酸多样性较大的,可作为变豆菜属植物后续的分子标记研究。利用80种芹亚科（Apioideae）,8种变豆菜亚科（7个变豆菜属,1个刺芹属Eryngium）以及2种天胡荽亚科（Hydrocotyle,Araliaceae）共90个叶绿体全基因组重建最大似然法系统发育树,并用共有CDS区域构建时间树。系统发育树分析结果支持芹亚科及变豆菜亚科的姐妹群关系,变豆菜属与刺芹属为姐妹属,揭示了变豆菜属属下关系与传统分类的不同。首阳变豆菜（S.giraldii）为最古老的物种优先分化出,随后红花变豆菜与黄花变豆菜分化出,直刺变豆菜与变豆菜聚集再与薄片变豆菜聚集,此三者再与欧洲变豆菜（S.odorata）成姐妹种并与红花变豆菜和黄花变豆菜枝聚集。在时间树中,中新世后期气候开始变冷,上新世呈现更低的温度,特别是第三纪末期气温骤冷,环境变化导致变豆菜属约于5.78 Mya（上新世早期）开始分化,于3.78 Mya逐渐形成红花变豆菜与黄花变豆菜,而南方种（薄片变豆菜、直刺变豆菜、变豆菜（S.chinensis））避难于中国横断山脉避难所,于2.19 Mya（第三纪末期）后开始分化。约1.19 Mya（第四纪更新世）变豆菜、直刺变豆菜和薄片变豆菜形成,时间树结果仅有首阳变豆菜位置变化较大。本研究构建红花变豆菜、黄花变豆菜、薄片变豆菜、直刺变豆菜转录组数据库。共获得37.00 Gb Clean Data,组装后共获得100,085条Unigene,69,048条Unigene的注释结果。物种相关性分析、主成分分析、差异基因分析结果均显示红花变豆菜与薄片变豆菜近缘,与黄花变豆菜不近缘,与直刺变豆菜并关系较远。其结果与叶绿体基因组数据并不完全一致。转录组数据为四种变豆菜属植物的分子标记开发、功能基因挖掘和变豆菜属属下进化研究提供序列信息。本文研究结果为变豆菜属的亲缘地理学和物种分化提供了新数据,叶绿体基因组和转录组数据结果的不一致,需要进一步的研究。