金铁锁(Psammosilene tunicoides W. C.Wu et C.Y. Wu)为石竹科多年生草本。因其珍稀濒危的现状，单属单种的系统地位和较高的药用价值，有待于深入研究。本文以金铁锁居群为单位，通过繁育系统、胚胎发育、光合生理及其适合度、遗传多样性和遗传结构各层次研究，检测金铁锁居群各层次变异式样及其分化。结合自然居群生境调查，探讨金铁锁的致濒因素，为制定正确的保护策略和措施提供依据。主要研究内容如下：　　 1、对不同地理种源6个居群大小孢子发生及雌雄配子体发育过程观察表明，金铁锁具有石竹科典型胚胎学特征，如四分孢子囊，纤维状内皮层，腺质绒毡层，2核的绒毡层细胞，小孢子母细胞的胞质分裂方式为同时型，小孢子四分体多呈四面体形，偶见菱形四分体。成熟花粉粒为三细胞型，具多个孔沟。厚珠心，双珠被，内珠孔，蓼形胚囊，在金铁锁珠心发育过程中，具有特殊的珠心冠原、珠心喙和承珠盘结构。短命的反足细胞，受精前极核融合，珠孔受精，胚乳发育为核型，胚型为石竹型等。居群间比较发现，大孢子发育在居群间的差异不大，但在小孢子发育过程中，绒毡层形态和解体时间等方面均出现比较显著的居群差异。这些差异可作为不同地理种源金铁锁居群的重要胚胎学特征。　　 2、通过对4个居群交配系统和传粉生物学观察表明，金铁锁居群存在较高的自花授粉率，为40.3％～76.2％。雄蕊散粉时较短的雌雄蕊空间距离，从雌蕊具有接收花粉的能力，到雄蕊开始散粉较短的时间间隔，是居群对生境适应的传粉生物学特征。　　 3、在给水和不给水两种条件下，对引种至实验大田的3个居群的2年生实生苗的叶解剖结构、表型、光合生理指标和繁殖参数进行测量和统计，调查发现，不给水栽培条件下的金铁锁，在冬春季干旱期，倾向于选择忍耐干旱并且延迟繁殖的策略。在不给水条件下，各功能性状的变化幅度在居群间有较明显差异。丽江阿西居群(pop01)和昆明团结乡居群(pop02)在不给水的栽培条件下，能更有效地调节表型和生理性状，获得较高的适合度，从而对干旱环境具有更强的适应能力。分析表明功能性状(如水分利用率和根生物量等)的可塑性反应会影响金铁锁2年生实生苗的适合度。　　 4、采用直接扩增片段长度多态性(direct amplification of length polymorphisms，简称DALP)分子标记对金铁锁主要分布区17个居群194份材料分析结果表明，金铁锁在物种水平上具有相当高的多态百分率PPB=99.14％，Nei’s多样性指数Ht=0.2827；而在居群水平，这两个值却显著偏低(PPB=19.93％，Hs=0.0594)。基因分化系数Gst=0.7899，表明金铁锁在居群间分化极其显著，有约79％的遗传变异来自居群间。17个居群中，以得荣子庚居群(pop13)的遗传多样性水平最高，宣威落水居群(pop04)的遗传多样性水平最低。　　 5、对金铁锁9个居群rDNA ITS(internal transcribed spacer)序列测定表明，金铁锁居群ITS区碱基序列保守且稳定。各居群间ITS区长度变异较小，序列总长度为631-636bp；变异位点数56，信息位点数14。居群间序列同源性很高，达96.3％～98.3％。金铁锁内部rDNA ITS区基于遗传距离的分支结构与各居群繁育系统特征呈一定的相关性。　　 金铁锁居群间显著的遗传分化，主要是由于人为过度大规模采挖导致居群在大小和数量上不断缩小，生境片段化明显，从而加剧了基因漂变，使居群间基因流缺乏，成为导致金铁锁濒危的主要原因。结合繁育系统观察结果，还可能与金铁锁较高的自交比例所引起的自交压抑有关。而胚胎学研究证明金铁锁有性生殖过程正常，并不存在生殖障碍，不是造成金铁锁濒危的主要原因。但小孢子发育过程中存在绒粘层提早或延迟退化等现象，可能造成较高的花粉败育率。　　 综上所述，保护金铁锁遗传多样性，必须重视金铁锁居群分化剧烈之遗传特点，结合各居群在形态、生理、繁育和遗传等多层次的分化趋势，注重不同生态地理种源取样保存为主，兼顾优秀单株取样保存为辅。另外，构建完善的金铁锁无性系离体种质库，也是保存金铁锁遗传多样性的有效途径之一。人工规模化引种、驯化、栽培金铁锁，才能逐渐满足药材需要，减缓对野生金铁锁的乱挖滥采。