蒺藜科（Zygophyllaceae）是一个古老的小科,约有285种植物。霸王属（Zygophyllum L.）是蒺藜科最大的属,属内约150个种,我国有20多种主要分布在西北干旱半干旱区,是该区域生态系统的重要组成部分。在我国霸王属植物中,只有霸王（Z.xanthoxylon（Bge.）Maxim.）和喀什霸王（Z.kaschgaricum Boriss.）为灌木,其余种类皆为草本,该属有优良的抗逆植物、药用植物且大多具有重要的生态价值。我国西北地区生态环境脆弱,霸王往往是荒漠群落里的优势种,对维持生态环境的稳定性具有重要作用。目前,我国霸王属物种的基础形态学特征描述不够全面,物种组成还存在一些争议,而且系统发育研究也缺乏对属内物种关系的深度解析。本研究利用体式显微镜和扫描电镜对霸王属植物进行叶表皮、花、果实及种子形态、微形态观察,描述并比较其形态特征及差异;采用高通量测序技术和SLAF-seq测序获得15个物种的叶绿体基因组序列、开发并获得高一致性的SNP位点,在此基础上对我国霸王属进行系统发育、分子钟估测及形态性状重建等研究;同时开发霸王EST-SSR引物并对其遗传多样性和遗传结构进行研究。研究结果如下:（1）观察了我国霸王属14个物种的叶表皮微形态、14个物种的花形态、12个物种的形态和微形态特征并进行形态描述。霸王属植物的叶表皮细胞表面有片层状或颗粒状蜡质;叶片上、下表皮均有气孔器分布且下陷;气孔器外拱盖表面和内缘均有颗粒状或片层状蜡质且内缘呈浅波状。花瓣与雄蕊异长;鳞片状花丝附属物通常长为花丝的1/3,少1/2,常淡黄色且均透明;其表面光滑,稀突起,先端全缘浅波状或裂为锯齿状、长细齿状。霸王属植物种子表面有柱状突起,稀呈簇状毛状体,湿润时种子表面附有透明黏液。除大花霸王（Z.potaninii Maximowicz）和新疆霸王（Z.sinkiangense Y.X.Liou）,其它霸王属植物种子具有透光性。此外,依据喀什霸王（Z.kaschgaricum Boriss）和霸王在叶、花、种子等形态或微形态特征上均无明显差异,其果实的形态变化认为是种内变异。（2）对霸王属15个物种和骆驼蓬属（Peganum L.）2个物种,共26个样品的叶绿体基因组测序并进行组装、注释等分析,其中骆驼蓬属作为外类群,其为广义蒺藜科的一个属。霸王属物种的叶绿体全基因组大小在104,221～106,286 bp之间并拥有典型的四分体结构。该属叶绿体基因组共有111～112个基因,其中74～75个蛋白编码基因（PCGs）,33个t RNA基因,4个r RNA基因所有叶绿体基因组的基因顺序和结构相似。叶绿体基因组缺失ndh基因和r RNA基因,其中4个r RNA基因位于SSC区,而非IR区。在IR/SC边界的相似性大于本属与骆驼蓬属之间的相似性。在24个霸王属叶绿体基因组中共检测到9个高变区均位于基因间隔区:mat K-trn Q、psa C-rps15、psb Z-trn G、rps7-trn L、rps15-trn N、trn E-trn T、trn L-rpl32、trn Q-psb K和trn S-trn G。此外,在24个霸王属叶绿体基因中鉴定到2,459个cp SSR标记,其中7个为霸王属特有的cp SSR标记。（3）在对霸王属15个种55样品和四合木（Tetraena mongolica Maximowicz）3个样品进行SLAF-seq测序基础上开发了全基因组水平的18,327个高一致性SNP位点,其中四合木为外类群（驼蹄瓣亚科）。利用叶绿体基因组序列和全基因组的SNP位点信息重建了中国霸王属的系统发育关系,其结果强烈支持中国霸王属植物分为草本分支和木本分支,其中草本分支由2或3个亚分支组成。果实形状、是否具翅、果实是否开裂比较好地支持草本分支的系统发育关系。结合形态特征和系统发育树的结果,认为喀什霸王（Z.kaschgaricum）和霸王（Z.xanthoxylon）不能作为两个独立的物种,应予以归并,同时支持将Sarcozygium（包括霸王和喀什霸王）作为Zygophyllum的一个亚属。系统发育结果确定了大部分霸王属物种,其中包括与细茎霸王（Zygophyllum brachypterum Karelin and Kirilov）形态非常相似的豆型霸王（Z.fabago L.）,但在石生霸王（Z.rosowii Bunge）的分支上物种关系仍需进一步研究。中国霸王属植物在中新世早期开始分化,草本类霸王爆发时间早于木本类霸王。对中国霸王属植物四种主要形态特征的祖先状态重建结果认为果实不裂、果实无翅、1对小叶和心皮数目5可能其为祖先类型。（4）在霸王转录组测序的基础上,开发了EST-SSR引物并筛选出22对特异性高、多态性好的引物,并利用22对引物对29个霸王群体进行遗传标记。霸王居群的遗传多样性水平自东而西逐渐降低且He与经度正相关。聚类分析表明果实较小、近狭卵球形的喀什霸王样本并没有形成独立的分支,而是与霸王彼此嵌合;地理距离较近的居群首先聚集在一起,且居群间具有明显的地理结构。AMOVA显示,32.62%的遗传变异来自居群间,群体间的遗传分化明显,而大部分遗传变异（67.18%）自居群内。地理距离明显影响遗传分化;居群间基因流小不足以抵制遗传漂变,并且天然地理屏障阻碍了基因交流。所有霸王群体分为东西两个谱系,天山干山谷居群可能存在基因渐渗或杂交现象。推测西部谱系可能存在隐存种,且天山干山谷和贺兰山地区可能为霸王在末次冰期时的避难所和分化中心,冰期后回迁并向邻近地区扩散而形成现在的分布格局。在聚类分析中喀什霸王没有形成单独的分支,也没有形成独立、纯粹的谱系,同样支持将其归入霸王。