两栖动物是脊椎动物由水生向陆生转变的关键类群，阐释该类群的起源演化过程与系统发育关系，是我们了解陆生四足动物(tetrapod)早期演化的核心问题。同时，两栖动物由于有移动力低、对水依赖性较高等特性，很容易受到地形影响而产生分歧演化，因而是研究生物地理学的良好模式生物。本论文以线粒体基因组为分子指标，对现生两栖动物的系统发育关系、可能的起源过程和生物地理学等问题进行了研究。研究的内容主要包括三个方面： 一.采用长距离PCR方法(LAPCR)从两栖动物样品总DNA中扩增出线粒体基因组全长片段，并利用散弹文库法对所得的片段进行序列解析，一共测定了13种两栖动物的线粒体基因组全序列(部分序列不完整)。通过对这些基因组的分析，发现现生两栖动物线粒体基因组的结构特点与一般高等脊椎动物类似，均含有2个rRNA基因、13个蛋白质基因、22个tRNA基因和一个控制区(D-loop)。其中无足目与古蛙亚目两栖动物的基因排列顺序与真哺乳类的完全一致；有尾目线粒体基因组中，tRNA-Pro与tRNA-Thr基因间插入了一段非编码序列，可能为有尾两栖类所特有；新蛙亚目的tRNA-Leu(CUN)、tRNA-Pro与tRNA-Thr基因发生了移动，这一移动为所有新蛙亚目两栖类所共有。斑腿树蛙Polypedatesmegacephalus的线粒体基因组中缺失了ND5与ATP8基因，并在ATP8基因位置插入了一段865nt的非编码序列。本文利用串联重复模型(tandemduplication)对这种重排现象提出了可能的发生机制。 二.以本研究所得的两栖动物线粒体基因组序列为基础，结合早期发表的一些序列，本文利用多种建树方法对现生两栖类的系统发育关系问题进行了研究。结果表明，在数据集信息位点、物种数量足够的情况下，分子系统学研究支持传统形态学Batrachia假说，即认为现生无尾目(蛙类)与有尾目(蝾螈类)的具有更近的亲缘关系。早期分子研究对该问题的结论不一致的原因可能在于：(1)数据集信息位点不足；(2)数据集物种数目过少，导致长枝吸引现象(LBA)的发生。本研究同时还利用不依赖于分子钟假设的分子分歧年代测定方法，计算得出了现生两栖动物的第一个分子进化时间表。时间表指出，现生两栖动物的起源时间约为330Mya。通过分析该进化时间表，本研究对现生两栖动物的三种可能起源假说进行了评估，并认为，lysorophid起源假说可以被否定，dissorophid起源假说有一定的可靠性，多起源假说可以被否定，也可以得到最高的支持，取决于古两栖类真实的系统发育关系。研究还根据侏罗纪早期的大陆分布情况，提出了现生两栖类主要类群的可能起源地点：(1)新蛙亚目可能起源于印度南非一带；(2)有尾目可能起源于中国北部；(3)无足目可能起源于三叠纪的热带地区(现北美南部、南美北部、非洲西北部一带)。 三.测定了有尾目小鲵科16种两栖物种的线粒体基因组全序列，并对小鲵科的系统发育关系进行了研究。结果表明，小鲵科各属间的亲缘关系与他们的分布情况是直接相关的，分布区域相近的种属会有更近的亲缘关系。这一结果不支持形态学研究提出的系统发育关系，同时也不支持小鲵科小鲵自然类群与北鲵自然类群的划分方法。在不同小鲵动物中共享的形态学特性，很可能是不同的小鲵物种在进化过程中适应性进化的结果。研究结果还认为，现生小鲵科的属级分类基本上是正确的，但中亚地区分布的山溪鲵属物种应该由山溪鲵属划分出去，建立一新属，为附趾鲵属Paradactylodon。通过计算小鲵科的分子进化时间表，结合该科在亚洲大陆的间断分布特点，本研究认为，新生代以来印度板块与亚欧板块碰撞、青藏高原的抬升等地质事件与其带来的一系列地貌气候变化，是小鲵科分歧演化的重要推动因素。现生小鲵类起源于110Mya的白垩纪中期，可能起源地点为中国北部，祖先态可能为“小溪型”。中国西部(青藏高原东部地区)是小鲵分化的第二个重要中心，该中心发生于40Mya。结合小鲵一些属的间断性分布特点，研究推断：(1)从蒙古至中亚地区亚洲内陆的荒漠化事件在50Mya就已经开始，印度板块与亚欧板块的碰撞是这一事件的推动因素；(2)青藏高原东部地区在45-40Mya间发生过一次快速抬升事件，其海拔高度至少达到了2500米；(3)青藏高原东南部的哀牢山－红河断裂带在24Mya时发生过强烈的造山运动。