大麻科(Cannabaceae)包含10个属，广泛分布于世界热带与温带地区。本研究利用7个叶绿体片段（atpB-rbcL、matK、ndhF、psbA-trnH、 rbcL、rps16和trnL-F）和3个核基因片段（18S、ETS和ITS），选取该科10属63种共71份材料，以本科关系近缘的桑科(Moraceae)与荨麻科(Urticaceae)4个种作为外类群，主要完成以下研究工作:(1)对大麻科进行系统发育重建;(2)基于所构建的系统发育框架，对8个大麻科有重要分类学价值的形态性状进行了演化分析;(3)结合可靠的化石证据，估算了本科的起源时间和分支分化时间，并对本科和科下支系的祖先分布区进行了重建，探讨了该科现代分布格局形成的原因。此外，还利用5个叶绿体片段（atp B-rbcL、psbA-trnH、rbcL、rps16和trnL-F）和3个核基因片段（18S、ETS和ITS）对该科最基部分支—糙叶树属(Aphananthe Planch.)进行了分子系统发育重建，并探讨了该属的起源、演化和现代分布格局形成历史。主要研究结果和结论如下:　　1大麻科的系统发育　　大麻科为单系类群，Aphananthe为本科其它所有属组成分支的姐妹群。其它属形成一个支持率比较高的分支，该分支可进一步分成Lozanella Greenm.、白颜树属（Gironniera Gaudich.）和由该分支其余类群包括大麻属（Cannabis L.）、葎草属（Humulus L.）、朴属（Celtis L.）、糙叶山黄麻属（Parasponia Miq.）、山黄麻属（Trema Lour.）、青檀属(Pteroceltis Maxim)和Chaetachme Planch.组成的分支。除Parasponia套嵌在Trema外，其它所有的属均为单系类群。　　2大麻科的性状演化　　雌雄同株、对生叶、三孔花粉、花被在果时宿存、核果、无孔种皮覆瓦状花被卷叠式和叶柄外托叶为祖征。2孔花粉、瘦果和既有对生叶又有互生叶在本科中只演化了一次，可以成为鉴定Cannabis-Humulus的共衍征;剩余所有性状均演化了2次至多次，为同塑性状。综上所述，所分析的8个形态性状在大麻科中具有复杂的演化历程。　　3大麻科的生物地理学　　大麻科起源于晚白垩世91.8 mya(95％ HPD:90.3-93.3 mya)土仑期(Turonian)，现存支系在晚白垩世70.3 mya(95％ HPD:67.4-73.2 mya)分化，并在约12.4 mya时间内快速分化出几个主要分支。所有属均起源于亚洲，间断分布主要发生在Celtis、Trema和Aphananthe。结合所估算主要分支的起源和分化时间以及古地质和古气候资料，我们推测Celtis在上新世早期由白令陆桥从东亚扩散至北美;中新世中期取道Gomphotherium land bridge扩散至非洲，上新世东亚和非洲间断分化是通过长距离扩散实现的;中新世中期由非洲取道于白令陆桥扩散至南美;亚洲迁移至非洲进而扩散至马达加斯加。Trema属中新世晚期亚洲与大洋洲的间断分化与澳洲板块碰撞欧亚板块使华莱士线以东地区新陆地的出现有很大关联。　　4糙叶树属的分子系统学和生物地理学　　系统发育结果表明:本属是一个单系类群，来自东亚的糙叶树(Aphanantheaspera(Thunb.) Planch.)是本属最基部的分支;A.monoica(Hemsl.) J.-F.Leroy是本属第二个分化出来的现存支系;其余三个种形成一个分支。在最后一个分支内，澳大利亚东北部以及巴布亚新几内亚的A.philippinensis Planch.和来自马达加斯加的A.sakalavaJ.-E Leroy形成姐妹群。　　生物地理学研究结果表明:本属的起源时间为晚白垩世(71.0 mya，95％HPD:68.0-73.9 mya)，曾在第三纪早期广泛分布于北半球，但在欧洲和北美灭绝。现存分支起源于亚洲，在渐新世中期(27.4 mya，95％ HPD:15.1-41.9 mya)开始分化，随后可能由白令陆桥扩散至北美，从亚洲到马达加斯加的迁移很可能通过长距离扩散实现的，而从亚洲到澳大拉西亚的迁移可能与澳洲板块碰撞欧亚板块使华莱士线以东地区新陆地的出现有很大关联。