植物分子系统学研究的常用技术和方法可分为四类，如下分述。

（一）DNA DNA杂交法

此方法在核酸研究的早期使用较多，其具体方法为：将有机体中提取的DNA处理为单链，然后两两之间进行体外杂交，根据其同源性的大小来确定它们的亲缘关系。这种方法可用于种内或种间的同源性分析，但此方法的局限性在于只适用于基因组中单拷贝的DNA，且如果两个个体基因组大小相差太大或杂交率很低时，无法判断它们的亲缘关系。另外，此方法对DNA需求量较大，一般均在毫克级，因此对于材料较难获得的植物并不适用。

（二）DNA分子标记法（亦称DNA指纹图谱法）

DNA分子标记技术（DNA molecular markers）是以个体间遗传物质核苷酸序列变异为基础的遗传标记，能反映生物个体和种群间基因组中某些差异特征的DNA片段，是DNA水平遗传多样性的直接反映。即通过分析遗传物质的多态性来揭示生物内在基因排列规律及其外在性状表现规律的技术。

此技术是目前最常用的技术之一，并随着分子生物学的发展不断产生技术改进和新的检测方法。概括起来主要包括以下几类。

1.基于Southern杂交的分子标记技术 此类技术主要有：RFLP-（restriction fragmentlength polymorphisms），即限制性片段长度多态性；SSCP-RFLP（single strand conformation polymorphism-RFLP），即单链构象多态性 RFLP；DGGE- RFLP-（denaturing gradient gel electrophoresis RFLP），即变性梯度凝胶电泳 RFLP。其中，RFLP是最早使用的分子标记技术，此技术基于不同基因型中内切酶位点的碱基插入、缺失、重组或突变，使得基因组DNA经限制性内切酶酶切后，产生大量限制性片段，经电泳后在凝胶上出现特征型谱带，这种特异的DNA条带为含有该种DNA生物所特有的“多态性”或称“指纹”。

2.基于PCR的分子标记技术 PCR（polymerase chain reaction）又称无细胞分子克隆法，是利用一对人工合成的寡核苷酸引物（长度在15～25个碱基），在DNA聚合酶的作用下，经变性、复性、延伸等20～30个循环后，可在体外将痕量的靶DNA扩增数百万倍。在PCR的基础上，逐步建立了一系列以电泳技术和PCR技术为核心的分子标记技术，如PCR RFLP、RAPD（random amplified polymorphic DNA，即随机扩增多态性DNA）、AP- PCR-（arbitrary primer- PCR，即任意引物PCR）、DAF（DNAamplification fingerprinting，即DNA扩增指纹）等。其中，RAPD是使用较多的一种分子标记技术，它是以一系列不同碱基的随机排列的寡核苷酸单链为引物，对所研究的基因组DNA进行PCR扩增，然后检测扩增产物DNA片段的多态性。RAPD的主要优点有：模板DNA需要量少；无需预知被研究的生物基因组核苷酸序列；无需专门设计引物；操作相对简单，可实现自动化等。

3.基于限制性酶切和PCR的技术 此类技术中具有代表性的有AFLP（amplified fragment length polymorphism，即扩增的限制性内切酶片段长度多态性）技术，它的出现是DNA标记技术的重大突破。其实质是RFLP和RAPD相结合的产物，既具有RFLP的稳定性，又具有RAPD的灵敏性，并且克服了两者的缺点。该技术目前已获得广泛应用，并且由于其揭示的多样性高，被推荐为指纹图谱绘制的最佳方法之一。随着此技术的不断进步和完善，各种更加经济快速、操作简便的方法已应运而生。

4.以重复序列为基础的分子标记技术 大多数真核生物基因组中的不同位置广泛分布有短的串联重复序列，且重复单位数具有高频率的变异。不同品种或个体重复序列的重复次数不同，但重复序列两侧的DNA序列是保守的单拷贝序列，因此可以根据这两端的序列设计一对特异性引物，通过PCR扩增和电泳可分析不同基因型个体在每个SSR（simple sequence repeat，简单重复序列）位点上的多态性。此类技术的优点在于SSR位点在整个基因组中广泛分布且数量多，而且多态性极其丰富，一般检测到的是一个单一的多等位的基因位点。但由于需要测序和设计引物，而且SSR两侧引物具有物种特异性，致使引物设计较为困难，要检测多个基因座是不现实的。此类技术主要有：Satellite DNA（卫星DNA，重复单位为几百、几千bp）；Microsatellite DNA（微卫星DNA，重复单位为2～5bp）；Minisatellite DNA（小卫星DNA，重复单位为5bp）；SSR（简单重复序列）；ISSR（intersimple sequencerepeat，简单重复序列间标记）等。

此外，尚有以c DNA为基础的分子标记技术，如DDRT- PCR（differentialdisplayreverse transcription- PCR，差异显示逆转录PCR）和以单核苷酸多态性为基础的分子标记技术等。

（三）DNA序列测定法

通过DNA克隆，PCR或将RNA反转录成DNA等方法得到目的DNA片段，然后用化学方法或酶法进行DNA一级结构即序列的测定。目前，测序已经成为了常规的实验室技术。

常用的叶绿体基因rbc L基因是编码1，5二磷酸核酮糖羧化酶大亚基的基因，长约1450bp，具有分辨率高、变异较均一分布、进化速率差异大等特点，一般用于科级以上分类群的研究。如Chase等基于rbc L基因序列分析，对代表绝大部分种子植物科的499种植物进行了系统发育重建，此分支图为利用分子或非分子性状进行系统发育研究提供了十分有用的框架，被认为是分子系统学研究中的一个里程碑。mat K基因则位于trn K基因的内含子中，长约1500bp，编码一种参与RNA转录体中Ⅱ型内含子剪切的酶，是叶绿体基因组中进化速率最快的基因之一，具有重要的系统学价值，可用于科内、属间、甚至种间关系的研究。

常用的核基因主要有核糖体基因，它由几千个串联拷贝排列而成，每个拷贝有一个小亚基单位（18S）和一个大亚基单位（26S），两者之间有一个更小的亚基单位（5S），这三个亚单位被两个内转录间隔区ITS1和ITS2（合称ITS序列）所分隔。每个拷贝之间又被更大的间隔区所分开。18S和26S已被广泛应用于系统发育研究中，原因在于其序列含有高度保守的区域有助于序列间的比对，同时含有变异丰富的区域则有助于区分系统发育类群。而内转录间隔区ITS序列由于进化速率快且片段长度约仅700bp（ITS1和ITS2各约为350bp），具有良好可操作性，所以可用来分析近缘物种间，以及种下一级分类群的亲缘关系的研究，甚至近缘物种或品种的鉴定。