本文利用核基因RPB2(编码RNA聚合酶Ⅱ的第二个大亚基)序列构建了壳斗科Fagaceae的系统关系，并对RPB2基因的分子进化、壳斗等重要形态性状的演化及生物地理开展了相关的研究。主要结果如下：　　 ⑴分子系统学。基于RPB2编码序列的系统关系表明壳斗科是一个单系类群，榛木科Corylaceae是壳斗科的姐妹群，南水青冈科Nothofagaceae不是它的姐妹群和成员。在壳斗科内部，水青冈属Fagus是基部类群，三棱栎属Trigonobalanus是次基部类群，三棱栎的姐妹群是一个包括了金鳞果属Chrysolepis、石栎属Lithocarpus、栗属Castanea、栲属Castanopsis和栎属Quercus的分枝，其中具有壳斗内裂瓣的金鳞果属可能与其他具种子地下萌发特征的4个属有较近的共同祖先，但是该关系有待进一步验证。基于RPB2基因的壳斗科分子系统关系与形态性状和其他多个分子系统结果相吻合，是一个新的适合于壳斗科系统研究的分子工具。　　 ⑵RPB2基因的分子进化。研究了RPB2基因10个外显子区域(第2到第10)。该区域碱基序列GC含量的变化与序列(包括附近的内含子)的变异程度呈正相关。其中外显子3、5、6、7、8区域中碱基替代频繁(R＞1)，是RPB2基因变化较快的区域。发现本区段有28个氨基酸替代位点，其中有14个仅发生在壳斗目内部，主要分布于外显子2、3、4、5和8，这些氨基酸突变位点被定位到RNA聚合酶的第二个大亚基的蛋白质晶体三维结构上，其中9个位点位于非二级结构域，另5个位点分别位于α—螺旋和β—折叠上。而外显子3编码的氨基酸序列中存在最多的替代位点最多。部分氨基酸替代位点很接近POLII的活性中心。这些变异位点与壳斗目和壳斗科的系统位置有联系。这些结果为从蛋白质大分子三维结构上揭示壳斗目中类群演化关系提供了重要线索。　　 ⑶壳斗的起源与演化。壳斗科的壳斗系单源起源，来源于二歧聚伞花序(dichsia)最外侧小枝，与其他类壳斗结构(cupule-like structure)不同。依据RPB2基因序列重建的系统关系支持壳斗多向演化的假说(F+1的规律，壳斗裂瓣数目比二歧聚伞花序中小花数目多1)。在各种壳斗类型中，具2果4裂瓣的水青冈类型保持了原始的性状，三棱栎型壳斗是较晚分化的类型，具有壳斗内裂瓣的金鳞果类型壳斗与其他类型壳斗有较近的共同祖先。RPB2系统与其他3种分子系统共同支持了壳斗演化的规律：壳斗裂瓣从开裂到融合、壳斗形态从复杂到简单、壳斗横切面形状从三角型到圆型。从晚白垩世桑托尼阶(Santonian)到渐新世(Oligocene)，不同类型壳斗化石出现的时间顺序和多个壳斗科分子系统关系的一致性与推断的壳斗演化过程相吻合。来自现代分子生物学和化石证据相互引证，支持壳斗多向演化的假说。壳斗演化规律的重建有利于进一步探索壳斗科的系统关系和演化历史。　　 ⑷形态性状的演化。基于表皮毛形态性状的分支分析及在RPB2分子系统关系重建演化历史，发现表皮毛性状有4种演化类型：同塑类型、一次性起源、属特有类型、多次起源和丢失类型。随着壳斗科类群的发展，表皮毛向着具有类型多样化、结构复杂化的方向演化。　　 RPB2系统关系表明壳斗科内可能有2次风媒起源。演化早期有一次风媒起源(形成水青冈属)，后期发生第二次风媒起源(形成栎属)，原始的虫媒性状通过三棱栎(T.verticillata)—＞石栎属、栗属和栲属的传代线得以保持。　　 ⑸壳斗科的新系统。根据多种分子系统关系，结合形态性状分析，提出了壳斗科的新系统包括3个亚科：水青冈亚科Subfamily Fagoideae Oersted、三棱栎亚科SubfamilyTrigonobalanoideae Lozano-C和栗亚科Subfamily Castaneoideae Oersted，2个族和7个属。水青冈亚科包括水青冈属；三棱栎亚科包括广义三棱栎属；栗亚科包括金鳞果属、石栎属、栲属、栗属及栎属。按照传粉方式的不同，栗亚科分为2个族，虫媒的栗族Tribe Castaneae Schwarz和风媒的栎族Tribe Quercueae Schwarz，栗族包括金鳞果属、石栎属、栲属和栗属；栎族包括栎属。水青冈亚科和三棱栎亚科保留了较多原始性状，并处于多个分子系统中较基部的位置，属于低等壳斗类(the“lower”Fagaceae)；栗亚科具有更多的衍生性状，属于高等壳斗类(the“higher”Fagaceae)。　　 ⑹生物地理学。壳斗科的祖先分布区是一个广阔的区域，包括了欧亚—北美大陆的温带、热带和亚热带的现代分布区及化石种分布区。随着大陆漂移的运动，连续的祖先分布区被隔离，全球气候变化和不同类群的适应性差异使各分布区内的类群发生隔离、灭绝或扩散。三棱栎洲际间断分布格局的形成代表了壳斗科现代分布形成的部分实事。亚州东南部可能是壳斗科的次生演化中心，低等壳斗类在该区域的再次发展对形成高等壳斗类及其现代分布有重要影响。低等壳斗类的现代分布区是北半球广布的祖先分布区收缩后的孑遗区(也有一定的扩张)，而高等壳斗类的泛北极现代分布区可能是在亚洲东南部次生演化后再次扩散的结果。在地理分布特征上，祖先分布区广布是低等壳斗类的分布特征，而高等壳斗类则具有现代分布相对连续和广布的特征。