在漫长的物种进化过程中，基因与气候形成了稳定的作用关系。气候变化必然使遗传物质发生改变，进而引起遗传多样性变化。有研究认为气候变暖会使种群数量萎缩、种群间遗传物质交流中断，造成种内不断近亲交配，遗传多样性丧失［26］；姜威［27］利用ISSR分子标记研究发现增温降低了高寒草甸植物异针茅（Stipa aliena）和垂穗披碱草（Elymus nutans）的种群遗传多样性；年平均气温和裸果木（Gymnocarpos przewalskii）的遗传参数呈显著负相关［5］；Guo等［28］发现内蒙古地区地带性物种小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、中间锦鸡儿（C. davazamcii）和柠条锦鸡儿（C. korshinskii）的遗传多样性与年均气温呈显著的负相关；年平均气温和最热月平均气温是促进短花针茅（Stipa breviflora）遗传分化的关键热量因子［29］。也有研究发现气温升高会增加遗传多样性，使得种群扩张，分布范围扩大。如紫斑牡丹（Paeonia rockii）的遗传结构与最暖月平均气温呈显著正相关［30］；年平均气温和云杉（Picea asperata）的遗传多样性指数呈显著正相关［31］；Zhao等［32］利用RAPD技术研究了内蒙古锡林郭勒草原大针茅（Stipa grandis）种群的遗传多样性与生态因子之间的相关关系，结果显示其遗传多样性和遗传距离都与年均温和最冷月平均气温呈极显著正相关；差不嘎蒿（Artemisia halodendron）种群的遗传多样性随着年均气温和最暖月平均气温的升高而增加，其中Shannon’s信息指数达到显著差异［33］。少数研究发现气候变暖对种群遗传多样性没有影响。如加拿大北美香柏（Thuja occidentalis）物种遗传多样性与纬度梯度没有相关性［34］。曹路等［35］研究发现多年生和一年生植物对增温具有不同的遗传响应，且短期增温不能使植物种群遗传多样性和遗传结构发生显著变化；野牛草（Buchloe dactyloides）倍性与年平均气温和暖月最高气温呈正相关，与湿季平均气温呈负相关，且基因流与年平均气温呈极显著负相关，与最暖月最高气温呈显著负相关［36］。