四数獐牙菜(Swertia tetraptera Maxim),是青藏高原特有的一种重要药用植物,广泛分布于青海、甘肃和四川,常生于海拔2000-4000米的潮湿山坡、河滩、灌丛中、疏林下。近年来,随着临床应用的日益广泛,掠夺式的滥采已危及到该物种的生存。因此,对该植物的保护就十分必要,而对物种遗传多样性和遗传结构的认识是有效保护濒危植物的前提。到目前为止,对四数獐牙菜的研究主要集中于化学成分研究,迫切需要对其野生居群的遗传多样性进行研究,为其合理利用、引种驯化及野生资源保护提供理论基础。同时,由于草本植物有较短的生活周期以及对环境变化的敏感性,可以更好地揭示第四纪冰期以来植物居群变化的历史过程,因此本研究还对四数獐牙菜的系统地理进行了研究,旨在分析四数獐牙菜的谱系地理结构,重建其进化历史,为研究青藏高原特有种的进化历史及地质历史活动对现今植物分布格局的影响提供重要参考。　　 基于前人研究基础之上的分子系统发育分析发现:无论是单基因序列的分析还是多基因序列的综合分析都显示,四数獐牙菜与Anagalidium属的歧散獐牙菜的亲缘关系最近,其次是与花锚属的植物,而与獐牙菜属植物的亲缘关系较远。然而由于基于序列单独分析和序列合并分析所得的系统树中四数獐牙菜的系统位置并不一致,要确定四数獐牙菜在龙胆科的系统地位,还需要对更多的龙胆科植物物种以及与其亲缘关系较近的歧散獐牙菜和花锚属的部分物种的更多的基因序列进行深入研究。　　 采用简单重复序列间隔区(ISSR)分子标记技术对34个四数獐牙菜自然种群共648个个体的遗传多样性及居群遗传结构进行了研究。10个ISSR引物共检测到192个位点,其中190个为多态位点,占98.9％(PPB)。POPGENE分析结果表明:四数獐牙菜物种水平上的遗传变异丰富(PPB=98.9%、He=0.2227、I=0.3475),且在居群水平上的遗传多样性也相对较高(PPB=32.7%、He=0.120、I=0.177)。Nei遗传多样性分析、AMOVA分析和贝叶斯分析表明,大部分的遗传变异发生在居群间,各居群间产生了显著的的遗传分化(GST=0.4608、FST=0.578、θB=0.476),居群间基因流低(Nm=0.585)。聚类分析、主成分分析以及地理距离(经、纬度)与遗传距离的相关性分析的结果都显示,四数獐牙菜各类群与地理差异不存在相关性的趋势。四数獐牙菜独特的遗传结构是其混交的繁育系统、有限的基因流及遗传漂变等因素共同影响的结果。　　 本研究利用叶绿体DNA(cpDNA)trnL-trnF非编码区的序列对35个四数獐牙菜自然种群的系统地理学进行了研究,结果表明:由于叶绿体基因组的不重组性,各位点间进行不重组组合,共组合出44种四数獐牙菜单倍型,其中H29和H16在居群中广泛分布,多数单倍型仅局限于一个居群或邻近的居群。NST并没有显著大于GST表明,四数獐牙菜没有分子系统地理学结构的出现。叶绿体单倍型的分布也支持这一结果,即单倍型分布呈现随机的分布,而没有形成明显的地理格局。虽然44种叶绿体单倍型的分布不能全面地阐述四数獐牙菜的种群分布历史,但是它还是揭示了青藏高原东部或东北部是该种在冰期时的避难所,而且第四纪冰期时四数獐牙菜在高原台面上存在几个相互隔离的避难所。总之,研究结果支持四数獐牙菜在青藏高原有多个冰期避难所存在的假说。　　 基于四数獐牙菜的遗传多样性现状和其相应的居群遗传结构,我们提出对尽可能多的居群进行原地保护,同时,由于避难所的居群通常具有更高的遗传多样度,应对这些居群进行优先和特殊的管理。