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很多欧洲与亚洲的高山植物类群虽呈间断分布，却有着很紧密的联系。了解欧亚高山植物何时何地发生和发展具有重要的学术价值。龙胆属秦艽组(Gentianasect.Cruciata)由21或22个物种组成，其分布呈现为横断山脉—中国西部包括喜马拉雅和青藏高原—中亚地区—欧洲这样一个典型的欧亚大陆分布。这种分布格局代表了许多欧亚大陆植物，尤其是高山植物的分布形式，可以作为研究欧亚植物类群发生、分化和发展的范例。本文采用分子系统学、分子钟估算、形态学性状及地理分布特征在分子树上的Fitch parsimony reconstruction分析等方法，对其分子系统进化进行了重建，并以此为依据，对它现有分布格局和生物地理历史进行了初步探讨，并确定了秦艽组发生和分化的可能时间。通过对秦艽组内两个形态上最接近的物种西藏秦艽和粗茎秦艽的形态学、细胞学和DNA序列的比较，探讨了同倍体物种之间的渗入杂交和致同进化；以分布在横断山脉和青藏高原的特有植物粗茎秦艽为代表，在种下水平上进一步研究了秦艽组物种发生和发展的动态历史。本论文主要研究内容如下：
1.秦艽组分子系统进化：利用nrDNAITS序列和cpDNA的四个非编码基因构建了秦艽组的分子系统发育树。ITS序列对该组的分析结果有所偏倚，而多个叶绿体片断序列构建的分子系统树强烈支持秦艽组是一个单系类群。在该系统树上，欧洲物种Gcruciata与亚洲物种聚在一起，可能起源于喜马拉雅东部，用于物种鉴定的相同形态学性状在不同的进化支上重复出现多次并呈平行进化趋势。cpDNA序列分子钟推测秦艽组起源于13.5-26.7Ma年前，该组大规模分化的时间大概在8.1-15.9Ma以前。秦艽组物种的快速分化与青藏高原的几次大规模隆升和晚第三纪的气候反复剧烈变动有关。这几次历史事件导致的地质和生态多样性很有可能促进了秦艽组植物类群在该地区或欧亚大陆其它山地的小而隔离生境下的快速物种形成。我们的研究结果为欧亚大陆高山植物的快速辐射物种形成提供了一个典型范例，这些植物类群起源于喜马拉雅或其邻近地区，自晚上新世以来经历了快速分化过程。
2.西藏秦艽与粗茎秦艽种间的形态学、染色体与分子界定以及前者向后者的单方向杂交渗入和杂交后代ITS序列的双向致同进化：本文以西藏秦艽与粗茎秦艽接合部的中间类型居群作为主要研究对象，并以云南、四川和西藏其它地区的典型居群为对照，比较研究了两个物种间的形态学、染色体和分子界定以及它们在西藏林芝地区的杂交渗入与杂交个体ITS序列的致同进化现象。结果表明，花冠大小与染色体倍性密切相关。染色体和分子数据的联合分析表明粗茎秦艽内存在二倍体和四倍体两种细胞型，它们占据不同但连续的地理区域，而形态上的中间过渡类型则为四倍体，其花冠较大。基于nrDNAITS序列和cpDNAtrnSG序列的比较研究表明，西藏东南部大部分形态居中的四倍体居群在遗传上完全属于典型的粗茎秦艽。而对西藏林芝地区的三个居群ITS片断进行直接测序和克隆测序的结果证明了两个种之间存在四倍体之间的渗入杂交居群，这些渗入个体具有生境依赖的母系组成，母本都为粗茎秦艽。解释这种渗入居群最可能的假设是两物种之间的古杂交，且是西藏秦艽向粗茎秦艽的单方向花粉渗入。对ITS克隆序列的统计发现杂变后代在ITS序列上呈现出双向致同进化，但50％以上的克隆与粗茎秦艽完全一致或正向粗茎秦艽方向进化。
3.粗茎秦艽的亲缘地理研究：共分析了17个居群的159个个体，利用三个cpDNA非编码基因片断共检测出六种单倍型，单倍型之间的分化很小，粗茎秦艽在物种水平上的核苷酸变异很低(π=0.00023)。云南西北部和四川西南部居群的遗传多样性和固定的叶绿体单倍型相对较多，随着纬度的增加和经度的递减有降低的趋势。用AMOVA、PERMUT等软件的分析结果表明粗茎秦艽居群之间的分化较大(Gsr=0.61、Fsr=0.607、Nsr=0.70)，居群间的遗传变异(60.71％)远远大于居群内的遗传变异(39.27％)，居群间的基因流非常有限(Nm=0.39)。根据居群内遗传多样性的变化情况，单倍型的分布及其频率并结合粗茎秦艽二倍体和四倍体的地理分布式样，我们推测粗茎秦艽起源于横断山脉地区，在冰期时以云南西北部和四川西南部为避难所，冰期后沿两条途径向西藏东南部迁移扩散，在西藏东南部的芒康如美二次汇合。