芍药科(Paeoniaceae)、芍药属(Paeonia)、牡丹组(Paeonia Sect. Moutan)、革质花盘亚组(Subsect Vaginatae)有7个种，都为中国特有种，是重要的观赏植物和药用植物。这七种植物有四种仍有野生居群，它们是矮牡丹(P. jishanensis)、四川牡丹(P. decomposita)、卵叶牡丹(P. qiui)和紫斑牡丹(P. rockii)。它们的野生居群零星分布于四川、甘肃、山西、陕西、河南、湖北等省。三种植物目前没有发现可靠的野生居群，它们是中原牡丹(P. cathayana)、凤丹(P. ostii)和(栽培)牡丹(P. suffruticosa)。虽然革质花盘亚组物种因为它们的知名度而备受关注，但该亚组缺乏以居群为单位的系统发育与植物地理关系的研究，因此其系统发育关系仍需检验，地理分布格局形成的根源尚不为人所知。由于自然历史和人类过度利用，许多物种的野生居群已经绝灭或处于濒危状态，但该亚组物种的遗传多样性没有得到认真评估，遗传多样性保护缺乏科学依据。出于商业目的，牡丹栽培品种逾千，但这些品种(尤其是好不容易保存下来的传统品种)的来源仍不清楚，影响到品种资源的保护与创新。针对上述问题，本论文在前人工作的基础上，采集了19个野生居群，三个栽培居群的材料，147个牡丹栽培品种(包括125个传统栽培品种)，利用现代分子生物学技术，从叶绿体基因组获取高分辨率的4个基因片段序列、核基因组GPAT基因片段序列，并自行分离出具有多态性的11个微卫星位点。利用这些分子标记信息本论文(1)重建了花盘亚组物种的系统发育关系；(2)分析了现代地理分布式样及其历史成因；(3)评估了从亚组到居群的遗传多样性，提出了遗传多样性保护建议；(4)揭示了牡丹传统品种的起源。有关创新性成果总结如下。　　 1．系统发育关系：革质花盘亚组清楚地分化为两条独立的进化谱系，一条包括紫斑牡丹和四川牡丹，另一条包括矮牡丹和卵叶牡丹以及三个栽培物种。第一条进化谱系中所包含的两个物种没有分化为独立的亚谱系，而第二条进化谱系进一步分化为四条平行的亚谱系，分别对应矮牡丹、卵叶牡丹、中原牡丹和凤丹。叶绿体基因在整个亚组和物种水平上均存在严重的不完全谱系分选现象，导致基于叶绿体基因信息所构建的系统发育关系与基于核基因信息所构建的系统发育关系不完全一致。　　 2．谱系地理关系：叶绿体基因单倍型网络图显示革质花盘亚组的群体存在很强的地理结构，主要表现出分布区东、西部居群系统之间的分化和单倍型之间的隔离。根据主要进化谱系之间分化时间的估算，这种地理式样形成的时间大约在2Ma左右的更新世。据此推测，整个第四纪的气候波动引起分布区的反复扩张与收缩，导致基因交流中断与接续，单倍型伴随居群的迁移而被固定，形成目前与地理距离不完全相关的格局。　　 3．遗传多样性与保护：在居群水平上，叶绿体基因显示各野生物种比较低的遗传多样性，每个居群常只有一种单倍型，最多不超过三种；SSR标记显示中等偏高的遗传多样性(期望杂合度He平均值在0.37至0.48之间)。在物种水平上，所有物种均具有较高的遗传多样性，其中栽培品种的杂合度最高(He＝0.79)，可能与其种间杂交起源有关。AMOVA分析显示，四川牡丹和紫斑牡丹的叶绿体基因变异基本上来自居群之间，而矮牡丹和卵叶牡丹主要来自居群之内，但SSR数据则表明这些物种三分之二以上的遗传变异来自居群之内。由于牡丹栽培品种保存了野生群体没有的大量遗传资源，因此建议在遗传资源的保护上，牡丹栽培品种应与5个野生的进化显著单元同等重视。　　 4．传统栽培品种的起源：利用叶绿体基因序列信息和SSR标记，通过传统栽培品种与野生群体的联合分析，得出牡丹传统栽培品种的主要母本主要是中原牡丹(76.8％)，少一部分为紫斑牡丹或卵叶牡丹(20.8%)，极少为凤丹，矮牡丹和四川牡丹没有作为传统栽培品种的母本。微卫星分析结果表明，中国的牡丹传统栽培品种的父本主要是中原牡丹(46.9%)和凤丹(24.7%)，有一定比例的紫斑牡丹、卵叶牡丹和矮牡丹。根据传统品种亲本的来源，本文推测传统栽培品种最初是通过直接引种驯化野生种，获得原始牡丹品种，然后从突变和自然/人工杂交后代人工选育特殊类型，保存至今而成传统品种。