生物在新环境下所发生的适应性进化是进化生物学重点关注领域之一。自然的矿体分布以及人为因素造成的矿业污染土壤造成了数量众多的马赛克状岛屿式生境，促进了植物在金属胁迫下适应性进化过程的发生。金属型植物是指生长在重金属元素含量远高于正常土壤上并已进化形成重金属耐性的一种特殊植物类型，它们往往是数十年、上百年甚至百万年的土壤金属毒性压力施加于植物的结果，而且典型的金属型植物往往具有特异分布区。金属型植物所具有的重金属耐性或积累能力使得它们在重金属污染土壤的植物修复应用上具有重要的价值。此外，由于金属型植物种群往往在特定区域分布且具有较为明确的历史发展过程，它们的进化过程被认为是生物微进化的典型范例，受到了广泛的关注。 酸模(Rumex acetosa L.)和鸭跖草(Commelina communis L.)是两种典型的金属型植物，在中国长江中下游铜矿带区域内铜矿土壤及正常土壤上均具有广泛分布。两种植物作为著名的“铜花”曾经在上世纪中国铜矿工业发展中起到过重要作用。同时，由于这两种植物经常在共同或类似的生境中生长，考虑到它们具有类似的生境条件和种群发展史，酸模和鸭跖草在正常土壤和铜矿土壤上广泛分布的种群为Cu毒性胁迫导致的选择压力下的植物适应性进化研究提供了理想的材料。 本研究首先对长江中下游铜矿带上分布的四个铜矿点进行了野外植物调查，以得到该区域金属型植物的详细物种组成和相关Cu积累特征资料，同时在野外调查的基础上，调查了多个有酸模和鸭跖草分布的正常土壤点和铜矿点，测定土壤和植物体内的Cu含量；其次，对6个酸模种群和10个鸭跖草种群开展水培实验，研究不同种之间以及不同种群之间在Cu耐性和Cu积累特征上出现的分化；再次，利用AFLP和ISSR两种分子标记技术，研究酸模和鸭跖草的种群遗传多样性特征和结构特征；最后，利用两个叶绿体非编码区序列(psbJ—petA和3rps16-5trnK)，研究两种金属型植物之间、各个种群之间在DNA序列水平上的差异性及其反映出来的种群关系。本研究的主要结果如下： 1.野外调查结果显示，铜矿土壤具有非常高的Cu含量，远远超出其周边正常土壤水平，土壤基质中的Cu毒性是限制和决定区域内植物分布的主要因素。植物调查共记录隶属于45科的82种植物，其中记录有6个优势科和12个优势种。禾本科、菊科、豆科、鸭跖草科、唇形科和蓼科等表现出对铜污染土壤具有特别的倾向性。12个优势种的Cu转移系数和Cu生物浓度系数大多都很低，显示出Cu从土壤至植物体内较低的转移程度。针对酸模和鸭跖草两种植物共调查了15个地点，在野外状态下植物的Cu积累特征在两个物种之间及不同采样点之间有显著差异。 2.通过采集多个来自正常土壤和铜矿污染土壤的植物材料，对6个酸模种群和10个鸭跖草种群开展了水培实验。结果显示两种植物的干重生物量增长率、根长增长率、耐性指数等在正常土壤种群和铜矿污染种群两大类群之间表现出显著性差异(P<0.05)。在同样的Cu胁迫水平下，鸭跖草比酸模表现出更高的Cu耐性，尤其是在最高处理浓度320μmol L-1 Cu处理中，四个采自铜矿的鸭跖草种群铜耐性指数显著高于采自同样地点的四个酸模种群。然而，酸模种群的Cu积累能力表现出与采样点土壤Cu含量更高的相关性。 3.利用AFLP和ISSR两种分子标记技术研究了12个酸模种群的和13个鸭跖草种群的遗传多样性和种群遗传结构。两种分子标记所得到的结果大体一致，但两种植物的结果却差异明显。酸模的铜矿污染种群和正常土壤种群在遗传多样性上未表现出显著差异，然而鸭跖草的铜矿污染种群遗传多样性出现显著下降(P<0.05)。种群遗传结构研究结果显示，鸭跖草的铜矿污染种群和正常种群明显的聚成了两大类，而酸模的种群结构则未能得到与土壤Cu含量特征相关的聚类结果。鸭跖草邻近正常种群之间的遗传分化系数(Gst)显著低于相邻的正常种群和铜矿污染种群之间的遗传分化系数，但这种遗传分化系数的差异并未在酸模种群间发现，说明了鸭跖草种群较酸模种群具有更高的分化程度。这两种金属型植物在Cu胁迫下表现出来的不同特征应源于它们所具有的不同的生活史特性和生态学特性。 4.基于两条叶绿体非编码序列psbJ—petA和3’rps16-5tmK，通过测序分析了12个酸模种群和13个鸭跖草种群在DNA序列水平上表现出来的分化特征。序列分析结果显示两种金属型植物在种之间和种群之间均表现出分化。种群关系邻接聚类图显示鸭跖草各种群出现了较为明显的分化，而基于序列分析的酸模种群之间关系却相对模糊。两种植物在序列分析上表现出来的差异性结果进一步说明金属型植物在适应性进化过程中不光种群会在序列水平上出现分化，而且具有不同生物学特性的物种之间由于进化速率的影响同样出现分化。 物种形成过程一直以来是进化研究的核心和关键。由于金属型植物的特殊性，各个植物种群在表型特征上的分化以及这些分化内在的遗传基础自上世纪以来引起了持续增长的研究兴趣，特别是不同土壤生境条件下的种群在重金属耐性、繁殖特征等方面表现出来的分化以及金属型植物的种群遗传结构特征。本研究结果显示了酸模和鸭跖草在表型和种群遗传结构上表现出的适应性进化特征，这些分化不仅在植物种之间存在，在不同生境的种群之间同样存在，较好地说明了金属型植物的适应性进化性状。同时，对于金属型植物适应性进化过程趋势的总结可以较好地解释大多数该研究领域的相关结果，有助于更好地理解金属胁迫压力下植物的适应性进化过程。