杂交是植物快速进化和新物种形成的重要推动力。杂交形成新物种的方式主要有两种:异源多倍体化物种形成和同倍性杂交物种形成。与异源多倍体化物种形成相比，同倍性杂交物种与亲本种倍性相同，新形成的杂种谱系与亲本种间缺少有效的隔离机制，易受到来自亲本种的基因渐渗，往往面临灭绝的危险。新的、稳定的杂种谱系与其亲本种间形成生殖隔离是同倍性杂交物种形成中的一个重要环节。因此，鉴定杂种谱系与亲本种间生殖隔离的形成过程与机制是理解同倍性杂交物种形成的关键。　　高山松（Pinus densata）起源于油松（P.tabuliformis）和云南松（P.yunnanensis）的杂交，之后在青藏高原东南缘海拔2700-4200米的范围内形成大面积的纯林且自然更新良好，是植物同倍性杂交物种形成的模式样本。前人对高山松的起源、扩张和群体分化历史已经有了较为深入的研究，而对于高山松与其亲本种间生殖隔离的性质和程度的研究，尚未得到确切结论。这个科学问题的深入研究对于剖析高山松物种形成过程及同倍性杂交物种的形成模式具有较高的理论指导意义。本研究中，我们首先在上述三个物种的典型分布区内开展了大规模、连续6年的人工控制种间交互杂交授粉实验，以评估三个物种间的杂交可配性模式，从而揭示三个物种间的遗传障碍程度和生殖隔离模式。同时又分别在这三个物种的典型分布区内进行了连续三年的多群体交互移植实验，以获得三个物种间和种下不同群体间的适应性分化模式;此外，我们对交互移植实验群体进行了叶绿体基因组、核基因组的遗传组成和群体间的遗传关系分析，以便解析来自亲本种的基因渐渗对高山松群体适应性的影响。本研究的主要结果如下:　　1.高山松与其亲本种间的杂交可配性　　通过连续6年野外种间杂交实验，获得了133个种间杂交组合（油松和云南松之间64个组合，高山松和油松之间41个组合，高山松和云南松之间28个组合）;收获了2500多枚杂交球果;对比分析了种间杂交与开放授粉的球果形态、种子形态和种子产量性状上的差异。研究发现:与开放授粉相比，杂交对球果和种子的形态性状影响不大，而对种子产量性状影响显著;杂交可配性程度在不同物种组合间和同一个物种组合的不同方向间变化较大;高山松和云南松之间的可配性最高（平均为0.51）、高山松和油松之间的次之（平均为0.39）、油松和云南松之间的最小(平均为0.23);高山松和油松之间以及高山松和云南松之间正反交的可配性间具有显著地差异。总体上说，这三个物种间的可配性与大多数可相互杂交的松树物种间的可配性大体吻合。我们的结果支持油松和云南松之间具有相互杂交的可能性，为高山松的杂交成种提供新的证据;同时也表明，三个物种间的交配性遗传障碍较弱，不足以阻断种间的基因流，高山松与其亲本种间的生殖隔离还需要其它隔离因素。　　2.局地适应性(local adaptation)是一个重要的生殖隔离成分　　在24°N到42°N的纬度范围内，采集了三个物种24个群体（每个群体15-30个个体）的种子，分别在三个物种的典型分布区内进行了交互移植实验，测量了每个群体的种子萌发率、幼苗封顶率和不同时期的幼苗存活率、苗高，计算了每个实验地点每个群体的相对适合度。研究发现:油松和云南松表现出明显的生境偏好，它们都在各自的典型生境下生长表现较好。云南松群体在油松的典型生境下第一年冬天之后全部死亡，油松群体在云南松的典型生境下平均相对适合度仅为云南松的60％。高山松的三个地理区域的群体（东、中、西部）在每个实验地点的表现明显不同，这种变异与各组群体的遗传组成相关。与油松遗传分化较小的东部群体的适应性与油松类似;与云南松遗传分化较小的中部群体的适应性与云南松类似;高山松西部群体在高山松的典型生境下表现最好，而在两个亲本种的典型生境下表现较差;与亲本物种临近的、经历了来自亲本种基因渐渗的东部和中部群体在高山松的典型生境下表现出了适应上的劣势。在每个实验地点，群体的封顶均表现出明显的纬度渐变。这些结果表明，生态选择既可以清除来自其它适生区内的迁入者，形成较强的交配前隔离障碍;也可以清除三个物种间的回交个体，形成合子后隔离障碍。由此得知，生态选择是高山松与亲本种间形成生殖隔离的重要因素，在高山松及其亲本种的生殖隔离中扮演着重要的角色。　　本论文通过大量的野外实验，揭示了高山松与其亲本种间生殖隔离的形式、实质和强度;论证了生态选择、内在的遗传因素和地理隔离在高山松的物种形成中所起的作用;同时作为一个典型案例，也揭示了针叶树物种近缘种间的分化是适应环境的直接结果。该研究结果对深入理解同倍性杂交物种的形成机制具有重要的理论意义，同时为揭示松属植物适应性分化模式提供了重要参考数据，对理解青藏高原生物多样性的起源和维持机制提供了重要研究实例。