买麻藤属(Gnetum)是裸子植物门中形态特殊、进化位置存在争议的物种之一,具有很高的科研价值和经济价值。其中,小叶买麻藤(Gnetum parvifolium(Warb.)W.C.Cheng)是我国分布最为广泛的买麻藤种,已有上千年的药用历史。目前研究初步发现,该属植物在芪类含量和光合能力上较为特殊,然而,它们的进化适应意义尚不清楚。本研究以小叶买麻藤及其它种买麻藤为主要研究材料,围绕芪类和光合两个重要代谢,开展了买麻藤属植物芪类代谢途径、光合特征及其正选择和叶绿体基因组比较进化分析,并探讨了买麻藤类植物的系统位置和适应性进化问题,为买麻藤属植物系统进化与引种栽培研究奠定了重要基础。主要研究结论如下:(1)小叶买麻藤中总芪类的含量高达28.0 mg·g-1,高于常见的桑、葡萄等。芪类化合物的分布具有明显组织特异性,幼苗根中总芪类的含量最高,其次是成熟种子的胚乳。在所检测到的4种芪类成分中,买麻藤醇在假种皮中含量高达890.4μg·g-1;白芦藜醇在胚乳中含量最高,达763.1μg·g-1;而白皮杉醇和异丹叶大黄素在幼苗根中含量最高,分别为2569.2μg·g-1和2189.3μg·g-1。紫外和高温胁迫能够在一定程度上提高这些芪类成分的含量。(2)五种买麻藤与其他物种的光合比较证实,低光合速率(1.6-3.6μmol CO2·m-2·s-1)、低气孔导度(0.015-0.060 mol·H2O m-2·s-1)和低蒸腾速率(0.48-1.70 mmol·H2O m-2·s-1)是买麻藤属植物的固有属性。但藤本和乔木状买麻藤的光合特性有一定的差异,乔木状买麻藤的最大光补偿点和最大光饱和点显著高于其他藤本状的买麻藤;此外,买麻藤幼苗与成年藤本状植株的光合特性一致。(3)通过对小叶买麻藤不同组织混合后转录组测序,共获得了94816条unigene;其中,参与芪类与光合代谢途径的基因分别为18条和178条。定量表达分析表明,紫外和高温胁迫能够明显影响芪类合成通路基因PAL、4CL、C4H、STS和CYP的表达水平。这些为富含芪类买麻藤的选育研究提供了分子依据。(4)小叶买麻藤与买麻藤、乔木状买麻藤的正选择分析发现,三种买麻藤中的正选择基因相同,主要富集在叶绿体、基质小管、转运蛋白和生物膜方面,表明它们在适应环境过程中光合等相关性状受到了环境选择;小叶买麻藤与中麻黄和百岁兰的正选择分析表明,细胞钙离子信号转导与百岁兰适应极端干旱环境密切相关,而花粉管生长、重力信号转导和叶绿体运动相关的肌动蛋白与买麻藤的虫媒、攀援等特性密切相关。(5)所选买麻藤和其它物种的叶绿体基因组比较分析发现,买麻藤属植物缺失了17个编码蛋白基因,这可能与其低光合特性有关。此外,对买麻藤属在内的38个具有代表性陆地植物叶绿体基因组进行比较、构建系统发育树,结果进一步表明买麻藤类植物的系统位置位于松柏类植物内部,与松柏类中非松科植物成为姊妹群,强烈支持“Gnecup”假说。