蛙科(Ranidae)是两栖纲中的一个大科,物种数量众多。但是到目前,蛙科的亚科和属间系统关系仍然存在争议。本研究测定了花臭蛙(Odorrana schmackeri)和华南湍蛙(Amolops ricketti)的线粒体全序列,并且联合以前报道的其他蛙科物种线粒体全序列重建基于13个蛋白质编码基因的系统发育树,进一步探讨了蛙科各亚科系统发育关系。花臭蛙分布广泛,且具有严格的栖息地要求,使其成为验证古地质事件和第四纪冰期-间冰期气候波动对中国南部生物种群遗传分化与系统地理格局影响的理想实验动物。本研究采用线粒体序列数据,深入探讨了花臭蛙种复合体的系统地理格局及其形成原因。主要研究内容和结果包括:1.中国蛙科系统发育研究花臭蛙的线粒体全长18,302 bp,包括13个蛋白质编码基因,2个rRNA基因,21个tRNA基因(丢失tRNA-His)以及多个非编码区(包括一个控制区)。花臭蛙控制区长度达到2,531 bp,包含两个串联重复片段区。华南湍蛙的线粒体全长17,771 bp,包括13个蛋白质编码基因,2个rRNA基因,22个tRNA基因以及一个控制区,其中控制区长度达到2,404 bp。华南湍蛙线粒体基因与典型的新蛙亚目排列方式相同。基于13个蛋白质编码基因数据,23种蛙科代表物种的系统发育关系被重建。ML树和BI树均强烈支持把本研究选用的蛙科物种分成两大分支,即分支A和分支B。本研究结果支持Frost(2006;2014)的分类系统,即把中国现生蛙科动物提升为两个独立的科,分别是分支A所代表的蛙科和分支B所代表的叉舌蛙科。2.花臭蛙种复合体系统地理学研究本研究中采集了来自中国25个采样点的共计511个样品,涵盖了花臭蛙种复合体的大部分分布区。基于长度为1,151bp的mtDNA片段对花臭蛙种复合体遗传结构和系统地理格局进行了分析。多项分析均表明花臭蛙种复合体具有显著的系统地理格局。首先,BI树与MP树均支持将其分成7个具有明显地理格局的支系。其次,单倍型分析表明,94个单倍型中有81个为不同地理种群所特有,占该复合体单倍型总数的86%,不存在支系间共享单倍型。第三,分子变异分析(AMOVA)同样表明,花臭蛙种复合体7个组(对应7个支系)的划分可以得到极显著的组间变异值。第四,巢式支系分析(NCA)也表明,94个单倍型产生了6个不连续的简约网络图和一个单独的单倍型(SH-SNJ1)。这些结果均说明不同支系间遗传分化显著,地理格局明显。花臭蛙种复合体内不同支系间的分歧与特定的地质事件密切相关。该复合体内第一次分歧发生在晚中新世到早上新世时期,这次分歧把东南沿海支系(支系A+B)和长江中下游支系(支系C-G)分离开来。东南沿海的造山运动开始于侏罗纪中期,到上新世中期,中国东南部的沿海山脉进一步剧烈隆起,达到海拔1,000m的高度,山脊构成基因交流的屏障,从而造成花臭蛙种复合体东南沿海支系(支系A+B)和长江中下游支系(支系C-G)的隔离。在花臭蛙种复合体中,支系C-G广泛分布于长江中下游流域,这些支系间估计的分歧时间(1.02-5.92Ma)大都发生在长江三峡贯通和东亚夏季风显著增强之后。因此有理由相信,宽阔的、水流湍急的长江干流和主要支流成为分布于长江中下游流域各遗传谱系的主要隔离障碍。综合所有分子及形态学证据,本研究推测该复合体7个支系可能代表7个不同的物种,包括3个已描述物种和4个隐存种。但是,考虑到仅仅应用线粒体基因进行遗传结构分析的局限性,今后需要结合生态学、发育学以及行为学等等证据以进一步确定这些隐存种。