作为苔藓植物向种子植物的过渡类群,石松类和蕨类植物是最早分化出维管组织并产生孢子用以繁殖的维管植物。全世界约有11000多种石松类和蕨类植物,其中蕨类植物占90%。蕨类植物在陆地生态系统的形成和生态环境改善方面贡献显著,为种子植物的起源与演化奠定了种源和环境基础。真核生物配子体细胞核中染色体没有复制时的DNA含量称为C值,在物种中具有相对稳定性,是生物基因组多样性的重要参数,已被广泛应用于植物学、系统分类学、植物生理学和植物进化研究等领域。然而,在现有世界植物C值数据库中,与种子植物相比,蕨类植物的DNA C值的测定非常少。截止2015年4月,仅有120种石松类和蕨类植物在世界植物DNA C值数据库中有记录,约占石松类和蕨类植物物种总数的1%。分子系统学通过DNA序列重建石松类和蕨类植物的系统发生关系,结合C值数据对比分析,对更好地了解这一类群乃至整个维管植物的系统发生及演化过程中细胞核DNA含量的变化规律具有重要意义。基于蕨类植物C值测定的研究现状,本文采集了近300种石松类和蕨类植物样本,利用流式细胞术最终测定了4种石松类植物和163种蕨类植物的DNA C值。在此基础上,从GenBank上检索具有C值的石松类和蕨类植物叶绿体基因组的rbcL基因序列,运用贝叶斯法构建石松类和蕨类植物的系统进化树,统计分析石松类和蕨类植物在不同分类阶元之间C值的变化规律,旨在为进一步阐明C值在石松类和蕨类植物系统演化中的进化趋势提供理论依据。主要研究结果如下：1.利用流式细胞术,采用Otto和GPB两种细胞解离液系统优化了石松类和蕨类植物C值的测定方法。通过比较分析两种不同细胞解离液(Otto和GPB)、三种不同内标植物(水稻日本晴、蚕豆和豌豆巴卡拉)和两种不同提取材料状态(新鲜叶片和干燥叶片)对实验结果的影响,系统优化了流式细胞术测定蕨类植物C值大小的方法。2.利用上述优化后的流式细胞术测定方法,使用两种细胞核解离液(Otto和GPB),测定了163种蕨类植物和4种石松类植物的DNA 2C-值,其中三叉蕨科Tectariaceae、藤蕨科Lomariopsidaceae、乌毛蕨科Blechnaceae、肿足蕨科Hypodematiaceae、轴果蕨科Rhachidosoraceae为首次测定的新科,粉叶蕨属Pityrogramme等38个属为首次测定新属,褐色观音座莲Angiopteris badia等163个种为首次测定新种。实验所测得的2C-value的范围在0.64 pg到103.72 pg之间,均没有超出蕨类植物C值数据库中记录的2C-value的范围(0.17～145.35 Pg)。这167种植物2C值的测定,将大大充实石松类和蕨类植物C值数据库,为进一步研究蕨类植物系统演化中细胞核DNA含量的变化规律提供基础数据。3.基于GenBank中已有的rbcL序列信息,运用贝叶斯方法构建了193种石松类和蕨类植物的系统进化树,结合这193种植物的C值数据,初步探讨了石松类和蕨类植物不同分类阶元之间C值的变化规律。结果发现,本文构建的系统树的拓扑结构与现存石松类和蕨类植物系统发育树一致,95%的分支节点的后验概率值大于50。SPSS方差分析结果显示,石松类植物的C值均值显著小于蕨类植物,与目前普遍接受的陆生植物进化过程中核DNA含量基因组值在增大的观点是一致的。目阶元的方差分析显示7个目之间的C值差异显著(p=0<0.01),但与其进化地位之间没有相关联系。水龙骨目中,进化地位较高的真水龙骨类Ⅰ的C值与真水龙骨类Ⅱ和水龙骨类早期成员的C值存在极显著性差异(p=0.003<0.01),但真水龙骨类Ⅱ和水龙骨类早期成员的C值间无显著性差异(p>0.05)。科、属级分类阶元的方差分析显示,C值均值间差异不显著,与进化地位之间也没有规律性联系。