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秦岭-巴山地区是中国生物多样性起源和演化中心之一,分布着丰富的动植物资源,古北界和东洋界种类在这里交汇分布,造就了独特的生物区系组成。该地区如同北半球其他地区一样,在第四纪也经历过多次冰期-间冰期回旋,这一气候事件往往会在物种种群遗传多样性的地理分布上留下痕迹。了解该地区动物遗传结构、多样性及古冰川作用对该地区动物地理分布格局的影响对动物资源保护和农林业合理布局具有重要意义。步甲科昆虫物种古老,种群内遗传分化明显,大多数步甲科昆虫是重要的天敌昆虫,对农林业害虫的控制起到关键性作用,了解其在分布区的遗传多样性状况和分布模式对于物种的保护和病虫害防治有一定的理论指导意义。本论文利用线粒体细胞色素氧化酶Ⅰ基因和细胞色素氧化酶Ⅱ基因长为1601-1602 bp的连续DNA片段(cox1-cox2)作为分子标记,分别对广泛分布于该区的耶屁步甲(Pheropsophus jessoensis)、赤胸疏爪步甲(Dolichus halensis (Schaller 1783))和淡足青步甲(Chlaenius pallies)进行了种群遗传结构和种群数量动态历史进行了分析,研究结果如下：1.获得25个居群的184个耶屁步甲个体标记序列,该序列长1601 bp,其中包括879 bp的线粒体CoⅠ基因、633 bp的线粒体CoⅡ基因和69 bp的tRNA-Leu间隔区。共有82个多态性位点,包括43个简约信息位点、38个单变异位点和1个碱基缺失位点,检测出92个单倍型。在tRNA-Leu间隔区中有1个碱基缺失现象。种群总的遗传多样性指数(HT=0.960)、居群内平均遗传多样性指数(HS=0.880)以及单倍型多样性(Hd=0.963)都很高,但核苷酸多样性(P,=0.0037)较低。居群独享单倍型占总单倍型数的79.34%。单倍型网络图和系统发育分析表明秦巴山区分布的耶屁步甲有8个单倍型进化枝(A-H)。AMOVA分析表明居群间和谱系枝间遗传分化显著(居群间：FST=0.078,p<0.01；谱系枝间：FST=0.558,p<0.01),种群遗传分化主要源于居群内和谱系枝间。但SAMOVA和PERMUTE分析表明不存在明显的谱系地理结构(NST=0.107>GST=0.083,p=0.075>0.05)。统计谱系地理学分析结果拒绝种群片段化模型假设。基因流分析显示居群间存在较为频繁的基因流。Mantel检验结果表明遗传分化和地理距离之间存在显著性关联(R=0.360,p=0.002<0.01),符合距离隔离模型(IBDM)的推断。错配分布、中性检验以及BSP分析结果显示该物种曾经经历过多次扩张,扩张时间大致为0.2-0.01 Myr,且在0.05-0.01 Myr发生了一次快速扩散。利用BEAST软件,估算出秦巴山区该种群的溯祖时间为0.2994(95%HPD：0.1971-0.5034)Myr。2.获得24个居群的191个赤胸疏爪步甲个体标记序列,该序列长1 601 bp,其中包括882 bp的线粒体CoⅠ基因、656 bp的线粒体CoⅡ基因和63 bp的tRNA-Leu间隔区,无碱基缺失或插入现象。共发现45个多态性位点,包括15个简约信息位点和30个单变异位点,检测出53个单倍型。种群总的遗传多样性指数(HT=0.705)、居群内平均遗传多样性指数(HS=0.612)以及单倍型多样性(Hd=0.769)都较高,但核苷酸多样性(Pi=0.0033)较低。居群独享单倍型占总单倍型数的65.71%。单倍型网络图和系统发育分析表明秦巴山区分布的赤胸疏爪步甲有2个单倍型进化枝(A-B)。AMOVA分析表明遗传分化在种群间和进化枝间很显著(居群间FST=0.134,p<0.01；谱系枝间FST=0.433,p<0.01),种群遗传分化同样主要源于居群内和进化枝之间。同时,SAMOVA和PERMUTE分析表明不存在明显的谱系地理结构(NST=0.154>GST=0.132,p=0.085>0.05)。统计谱系地理学分析结果接受种群片段化模型假设。基因流分析显示居群间存在较为频繁的基因流,但Mantel检验发现遗传分化和地理距离之间不存在显著性关联(R=0.055,p=0.679>0.05),拒绝距离隔离模型(IBDM)的推断。错配分布、中性检验以及BSP分析结果都表明该物种曾经经历过多次的扩张,发生时间大致为0.05-0.01 Myr,且这一期间为快速扩散时间。利用BEAST软件,估算出秦巴山区该物种的溯祖时间为0.2609 (95%HPD:0.1490～0.4300) Myr。3.获得13个居群的151个淡足青步甲个体标记序列,该序列长1602 bp,其中包括882 bp的线粒体CoⅡ基因、658 bp的线粒体CoⅡ基因和62 bp的tRNA-Leu间隔区,其中在tRNA-Leu司隔区中发现了1个碱基插入现象。共发现57个多态性位点,包括45个简约信息位点、11个单变异位点和一个碱基插入位点,检测出65个单倍型。种群总的遗传多样性指数(HT=0.985)、居群内平均遗传多样性指数(HS=0.885)以及单倍型多样性(Hd=0.972)都很高,但核苷酸多样(Pi=0.0025)较低。居群独享单倍型占总单倍型数的73.85%。单倍型网络图和系统发育分析表明秦巴山区分布的淡足青步甲有3个单倍型谱系枝(A-C)。AMOVA分析表明遗传分化在种群间和谱系枝间很显著(居群间FST=0.079,p<0.01；谱系枝间FST=0.338,p<0.01),种群遗传分化主要源于居群内和谱系枝之间。同时,SAMOVA和PERMUTE分析表明不存在明显的谱系地理结构(NST=0.114>GST=0.101,p=0.33>0.05)。统计谱系地理学分析结果拒绝种群片段化模型假设。基因流分析结果显示居群间存在较为频繁的基因流,但Mantel检验发现遗传分化和地理距离之间不存在显著性关联(R=0.126,p=0.855>0.05),拒绝距离隔离模型(IBDM)的推断。错配分布、中性检验以及BSP分析结果都表明该物种曾经经历过多次扩张,扩张时间大致为0.125-0.05 Myr,且在0.1-0.075 Myr发生了一次快速扩散,淡足青步甲发生快速扩散的时间早于前面两个物种。利用BEAST软件,推算秦巴山区淡足青步甲溯祖时间为0.2544 (95% HPD:0.1594～0.3699) Myr。综上所述,本文所研究的秦巴山区三种步甲种群遗传分化明显,每一物种居群间存在较强的基因交流,使得种群内不具有明显的谱系地理结构。受第四纪冰期造成的环境剧烈变化以及冰期与间冰期的反复交替的影响,此三种步甲均发生过多次种群扩张。认为瓶颈效应、冰期后的扩张以及可能的长距迁移是步甲形成现如今遗传分布格局的主要因素。