淡水龟科广义拟水龟属(Mauremys sensu lato)物种广泛分布于欧亚大陆。由于特殊的分布模式,其物种间的系统发生学一直是研究的热点。前人关于该类群的分子学研究多数是采用部分线粒体基因或核基因,不同分子学标记所得的结论存在争议,且该属物种的系统地理学以及物种起源的研究也仍处于空白。线粒体基因组具有高突变率,低重组率以及严格母系遗传等特质,常被作为理想的分子标记,广泛应用于生物的起源以及系统发生学关系的研究中。由于相对较快的进化速率,线粒体DNA的进化一直被认为不受选择压力的调控。然而,随着细胞能量代谢领域的不断深入研究,已明确线粒体DNA编码的蛋白在氧化呼吸电子传递过程中具有重要的作用,线粒体DNA的变异受到了选择压的调控。研究表明,线粒体DNA的突变与多种疾病密切相关。龟类物种线粒体基因组在基因结构上相对保守,仅在部分物种中出现了控制区倍增和蛋白编码基因位移的现象。这种特异型的线粒体基因组进化动力学以及其受到的选择压调控机制仍有待进一步研究。本研究通过测定地中海拟水龟(M.leprosa)、里海拟水龟(M.caspica)、希腊拟水龟(M.rivulata)和黄喉拟水龟(M.mutica)的线粒体全序列,结合NCBI上已有的序列数据,基于最大似然法(Maximum likelihood,ML),贝叶斯法(Bayesian inference,BI)重建广义拟水龟属内物种系统发生树;使用化石记录标定,推算该属物种分歧时间;结合相关地理学事件,重建祖先起源地。结合陆龟科、鳖科和淡水龟科相关物种ND5基因序列,通过荧光定量PCR技术和生物信息学分析,探讨龟类动物特异型的线粒体基因进化模式及其相关的适应性机制。研究的主要结果和结论如下:1、拟水龟属系统发生分析结果表明,原按形态学比较划分的四个属,乌龟属(Chinemys)、花龟属(Ocadia)、拟水龟属(Mauremys)和安南龟属(Annamemys)之间有着密不可分的并系关系,建议将原四属物种合并入一个扩充的属,即广义拟水龟属(Mauremys sensu lato)。分歧时间和祖籍地重建结果显示东南亚可能是该属物种最早的起源地,后期的物种形成过程中遗传漂变作用起到了主导地位。日本拟水龟的分歧可能起因于日本岛屿化活动。多态微卫星分析结果表明,东亚和东南亚拟水龟种群间没有明显的分化,可能存在广泛的杂交事件发生。线粒体分析结果和微卫星结果的不一致性,支持东南亚的黄喉拟水龟可能是杂交起源。2、截至2016年3月,已完成测序并释放的龟鳖动物线粒体全序列共有115条,涉及龟鳖目11个科,61个种。大多数龟类动物的线粒体基因组在基因结构上相对保守,然而部分物种中出现了控制区倍增和蛋白编码基因位移的现象。研究通过比较具有典型脊椎动物线粒体基因组特征的乌龟线粒体DNA以及高度变异的平胸龟线粒体DNA,采用实时定量PCR技术进行相对定量,探讨ND5基因位置转移以及控制区倍增对龟类动物线粒体基因表达量的影响。结合陆龟科、鳖科和淡水龟科相关物种ND5基因序列,估算高度变异的线粒体DNA所受的选择压,并模拟ND5亚基的蛋白质三维结构,探讨基因碱基序列的变异对能量代谢的影响。结果表明,与保守龟类动物线粒体DNA相比,高度特异化的线粒体基因组具有关联能量代谢的适应性意义。其ND5基因的重排以及控制区的倍增可能产生了新的线粒体转录模式,即双控制区线粒体共有三个转录启动始点,分别起始转录三条不同长度的转录本,通过ND5基因原初转录产物长度的缩短,导致其表达量的上调。而高水平的非同义替代率,可能增加了ND5蛋白的跨膜面积,从而增强其为合成ATP供给能量的能力。综上所述,本研究阐明了淡水龟科拟水龟属物种的系统发生关系以及历史性起源、物种形成事件,评估东亚东南亚拟水龟的基因流水平,进一步探讨其种间杂交程度。并通过分析龟类动物线粒体蛋白编码基因ND5的进化,探讨部分物种特异型的线粒体基因进化模式及其相关的适应性机制。