昆虫线粒体基因组具有基因组小、基因组成稳定、普遍为母系遗传和较少发生重组等特点，同时包含了丰富的序列信息，广泛应用于昆虫分子系统学、谱系生物地理学、种群遗传学等研究。　　蚜虫类Aphidinea隶属于半翅目Hemiptera，包括蚜科Aphididae、球蚜科Adelgidae和根瘤蚜科Phylloxeridae，世界已知5000余种，中国记录1000余种。蚜虫具有很多独特的生物学特性，如生活史复杂、多型多态现象显著、具有内共生菌、能够诱导寄主植物形成瘿、具有社会行为分化等。这使得蚜虫类成为研究生态和进化理论问题的极好模型。　　在本研究之前，仅蚜亚科Aphidinae的豌豆蚜Acyrthosiphon pisum(Harris)和麦二叉蚜Schizaphis graminum(Rondani)的完整线粒体基因组被报道，并且获得蚜虫线粒体基因组的实验技术和方法也很不成熟。本研究改良和完善了一套蚜虫线粒体基因组获得的实验体系，并对整个蚜虫类群进行了大规模测序;利用生物信息学分析方法对蚜虫类线粒体基因组的特征与进化开展了比较基因组学研究，并基于线粒体基因组序列对蚜虫类的系统发育关系进行了探究;最后，对半翅目昆虫的线粒体基因组进行了详尽的综述和分析。　　本研究构建了一套稳定高效的蚜虫线粒体基因组扩增实验体系。设计了一套蚜虫全线粒体基因组扩增的通用引物，基于通用引物、采用长短PCR技术结合的方法，有效解决了部分基因难以扩增的困难，同时避免了线粒体假基因的干扰。结合克隆测序方法，显著提高了测序的稳定性和通用性。　　共测定29种蚜虫的线粒体基因组序列，包括球蚜科Adelgidae1种以及蚜科Aphididae16亚科28种。其中，11个物神获得了完整的线粒体基因组序列，18个物种获得了超过80％的序列。除此前报道的蚜亚科物种以外，获得了更多关键类群的线粒体基因组数据，如:球蚜科、平翅绵蚜亚科Phloeomyzinae、瘿绵蚜亚科Eriosomatinae等。　　对实验所得的蚜虫完整与近完整的线粒体基因组进行了详细注释与分析，包括基因组成、碱基含量分析、密码子使用、RNA基因二级结构预测、重复区和控制区的分析等。比较基因组学研究发现，在所测物种中，仅杨枝瘿绵蚜Pemphigus immunis Buckton线粒体基因组具有基因缺失现象，杨平翅绵蚜Phloeomyzus passerinii(Signoret)线粒体基因组发生了tRNA移位事件;油杉纩蚜Mindarus keteleerifoliae Zhang和苹果绵蚜Eriosoma lanigerum(Hausmann)线粒体基因组具有tRNA异构现象，推测可能是化学动态平衡的一种补偿效应。蚜亚科Aphidinae物种线粒体基因组具有独特的重复区，并且不同物种重复区的重复单元长度与个数均不相同;重复区可能具有与控制区相似的功能，是另一个线粒体基因组的复制起始位点。目前研究发现，重复区仅分布于蚜亚科物种，暗示其在蚜虫类群中是一个独立的进化事件。线粒体基因组蛋白质编码基因的进化速率比较分析表明，atp8基因的进化速率最快，而cox1基因的进化速率最慢，这也是cox1基因作为蚜虫DNA条形码标记(DNA barcoding marker)的一个重要原因，同时，cob和cox2可以作为条形码的候补标记基因。　　利用线粒体基因组蛋白质编码基因的多数据集重建了蚜虫类系统发育关系。研究结果表明全基因联合数据集的建树效力高于单基因，去掉终止密码子和第三位密码子的数据集建树效力最佳。蚜科Aphididae内各亚科分为四大分支，大蚜亚科Lachninae并非基部支系，瘿绵蚜亚科不是单系群，粉毛蚜Pterocommapilosum Buckton和柳二尾蚜Cavariella salicicola(Matsumura)聚为一支，暗示粉毛蚜亚科物种可能应归入蚜亚科长管蚜族。　　此外，对半翅目昆虫的线粒体基因组进行了综述与比较分析。基于线粒体基因组蛋白质编码基因的系统发育分析结果支持半翅目五亚目的分类系统，即支持半翅目和真半翅类Euhemiptera昆虫的单系性。但是目前鞘喙亚目Coleorrhyncha数据量很少，因此半翅目各亚目之间的系统发育关系仍需进一步研究。　　本研究基于稳定高效的蚜虫线粒体基因组扩增实验体系，首次对蚜虫类昆虫进行了大规模线粒体基因组全测序，并开展了比较基因组学研究，深入挖掘了蚜虫线粒体基因组的整体特征和进化意义。基于线粒体基因组数据的系统发育研究从线粒体基因组水平重建了蚜虫类的系统演化框架，为最终构建详尽可靠的蚜科系统发育关系作出了贡献。半翅目昆虫线粒体基因组的综述分析，对未来在基因组水平上研究昆虫的演化和功能奠定了有力基础。