小球藻科位于绿藻门共球藻纲小球藻目，其成员多为一些体积微小、单细胞或群体的球状藻类，广泛生活于水体和陆生环境，它们是重要的初级生产者，在生态系统的物质循环和能量流动中起着重要的作用。小球藻科的一些成员具有较高的营养价值和潜在的经济价值，如小球藻属、异养小球藻属等。藻类资源的应用离不开对其准确的分类鉴定。由于小球藻科多数成员形态特征简单，难以区分，一直是分类学上棘手的问题之一。　　本研究的出发点是探究我国小球藻科成员的生物多样性，理清此科内分类单元间的关系，于2013年-2017年间，从我国多省市、多生境采集样品，分离纯化得到小球藻科藻株200株，确认小球藻科10个属，22个种，其中，包含1个新属（冠球藻属）、4个新种（衡阳冠球藻、青岛微芒藻、重庆小球藻和版纳胶网藻）、5个中国新纪录种（美好小球藻、群体小球藻、湖生胶网藻、自由胶网藻、共生异养小球藻）。很多单细胞球状藻株、胶网藻形态型藻株，由于形态特征过于简单，不能精确鉴定到种甚至是属。此外，本研究对分离得到的藻株进行了详细的形态学描述，并拍摄了显微照片和部分电镜照片，以期为小球藻科成员的分类鉴定提供参考资料。　　其次，该研究提取纯藻株的基因组DNA，经PCR扩增、测序后，得到多条18SrDNA、ITS rDNA、rbcL和tufA序列，同时结合GenBank数据库中相关序列对小球藻科进行了系统发育分析。结果显示:小球藻科的分子多样性远高于其形态多样性，且小球藻属、对囊藻属为多系起源，本研究也揭示了一些新支系。此外，对各个分子标记的系统发育结果比较显示:tufA分子标记更适合小球藻分支内的系统分类学研究。　　本研究也对小球藻科ITS2二级结构进行了预测、分析、和比较，并基于ITS2序列进行了系统发育分析，在小球藻科内，ITS2分子标记适合属内种间的分类学研究。最后，本研究描述了5个小球藻科成员的叶绿体基因组，且小球藻科叶绿体基因组的共线性及系统发育分析再次证明了小球藻属并非单系起源。本研究的结果支持索罗金小球藻从小球藻属移出，将来如果有更多的数据，应另立新属。