橙黄豆粉蝶(Colias fieldii)与斑缘豆粉蝶(Colias erate)隶属于鳞翅目(Lepidoptera)、粉蝶科(Pieridae)、黄粉蝶亚科(Coliadinae),是我国最为常见的2种豆粉蝶属(Colias)蝶类,它们大多栖息于草地、农田和森林边缘,具有明显的形态学和地理分布差异,因此常被作为生态学、生物多样性以及进化生物学等研究领域的模式生物,同时,它们也是一类重要的传粉昆虫,在维持生态系统平衡和调节植物繁殖方面起至关重要的作用。到目前为止,这2种豆粉蝶在我国的起源演化以及内部不同居群间的时空分化格局尚不明确,还有待于进一步深入研究。基于此,本研究采集了来自中国23个采样点的115个橙黄豆粉蝶标本和31个采样点的155个斑缘豆粉蝶标本,新测了这270个个体的4个线粒体基因序列数据(COI、Cytb、NDI和ND5),采用多种遗传分析方法分析它们群体间的遗传分化、遗传多样性和谱系地理结构;其次,采用错配分析和中性检验方法来确定2种豆粉蝶的种群动态历史;最后,基于联合线粒体基因序列数据集,采用多种分析方法重建它们的系统发生树,并用宽松分子钟方法估计它们的分歧时间,综合古地质事件以及古气候变化等资料,以阐明2种豆粉蝶及主要支系间起源演化的相关地球环境背景。主要研究结果如下:一、群体遗传分化分析1)橙黄豆粉蝶4种线粒体基因(COI、Cytb、NDI和ND5)片段的核苷酸序列比对后长度分别为648 bp、699 bp、393 bp和777 bp,序列总长为2517 bp,具有明显的AT偏倚特征。橙黄豆粉蝶115个个体共检测出18个单倍型,总群体的单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.677(±0.048)和0.00066(±0.00007),呈现出较高的单倍型多样性和较低的核苷酸多样性。基于此数据重建的系统发生树将橙黄豆粉蝶的18个单倍型分为2个具有明显地理分布格局的支系(A和B),支系A包含13个单倍型,主要来自陕西、河南、甘肃、安徽、湖北、四川和云南部分地区;支系B由5个单倍型组成,主要来自青藏高原地区,单倍型分析得到的结果与系统发生树一致。AMOVA分析结果表明大部分的遗传分化来自于支系间(64.36%),各分支内(35.64%)的遗传分化较小。中性检验和错配分布分析结果显示,支系A未发生过种群扩张事件,而支系B在历史上发生过种群扩张事件,扩张事件发生的时间(0.085 Ma)位于末次冰盛期前的间冰期,这一结果可能是由于间冰期温暖湿润的高原气候以及森林草原扩张、强降雨减少等因素造成的。2)斑缘豆粉蝶4种线粒体基因(COI、Cytb、NDI和ND5)片段的核苷酸序列比对后长度分别为645 bp、702 bp、393 bp和726 bp,拼接后总长为2466 bp,也具有明显的AT偏倚特征。斑缘豆粉蝶165个个体共发现了14个单倍型,总群体的单倍型多样性为0.483(±0.050),核苷酸多样性为0.00029(±0.00004),其单倍型多样性和核苷酸多样性均低。本研究构建的BI和ML树结果显示新疆天山天池的3个单倍型单独聚为一支(支系II),其它地理居群的11个单倍型聚为另一支系(支系I),单倍型分析的结果与系统发生树一致。AMOVA分析结果显示,绝大部分的变异(80.08%)来自于支系间,少数变异(11.09%)来自支系内,说明新疆天山天池的群体与其它群体间存在较显著的遗传分化。中性检验和错配分布分析表明斑缘豆粉蝶总群体处于种群稳定状态,其原因可能是本研究的斑缘豆粉蝶大多处于平原地区,地理障碍较少,生态压力较小,群体之间有频繁的基因流更易于保持一个稳定的生态位。二、谱系地理学分析豆粉蝶属开始分化的时间约为10.01百万年前(Ma),这与青藏高原中中新世(13-8 Ma)的快速隆起时期大体一致,暗示豆粉蝶属开始分化可能与青藏高原的抬升有关;同一时期被子植物各属(约占66%)发生了明显的辐射进化,为豆粉蝶属的开始分化提供食物来源,加速了豆粉蝶属各物种起源分歧的过程。橙黄豆粉蝶2个支系的开始分歧时间大约在1.02 Ma的更新世早期,这次分化导致了它们的2个支系呈现高海拔和低海拔的二种分布模式。中更新世时期,青藏高原发生了昆仑-黄河运动(1.2-0.6 Ma)且引发了广泛的山岳冰川,这一地质事件和剧烈的气候动荡限制了橙黄豆粉蝶不同群体间的基因流动,导致了目前的地理分布格局。斑缘豆粉蝶2个支系的早期分化大约在0.81 Ma的更新世中期,这一时期天山山脉发生了明显的抬升运动,并随后有效地阻止了斑缘豆粉蝶2个主要支系间的基因交流而产生了明显的地理隔离作用;同时,这一时期处于西夏邦马冰期(Shishapangma Glaciation),气温下降、大范围冰川形成以及森林和草地减少导致了斑缘豆粉蝶群体由高海拔地区向低海拔和低纬度地区扩散。总之,第四纪冰川作用等气候变化、地质事件引起的生境片段化以及复杂的地理隔离显著减少了豆粉蝶不同支系间的基因流,导致其不同支系间具有高度的遗传分化和明显的谱系地理结构。