清水紫花苜蓿（Medicago sativa‘Qingshui’）育性变异材料是在其群体中发现的GN-A1、GN-A2、GN-A3、GN-A4、GN-A5、GN-A66株花粉粒育性变异的具有根茎性状的种质材料,对其进行雄性不育鉴定、形态和生理特征研究,探索其变化及导致其产生不育的原因,为培育雄性不育系材料,提高紫花苜蓿杂交优势利用提供物质基础。本文以正常育性的清水苜蓿为对照,进行了育性变异材料的雄性不育性染色鉴定、表观形态、生理变化、细胞组织结构的观察研究。获得如下研究结果:（1）6株育性变异材料,经I-I2K法花粉粒育性染色鉴定,植株GN-A1、GN-A2、GN-A3、GN-A6的花粉粒多呈黄色或黄褐色,染色率均低于5%,依据孙寰的育性划分标准初步确定属于完全雄性不育株;GN-A4的染色率为54.80%,属于典型半不育株,GN-A5染色率为63.60%,为半不育株。（2）通过扫描电镜观察,雄性不育株花粉粒偏小、形状大小变幅大、形态不规则、多表现为椭圆或三角状,萌发沟、表面纹饰结构出现异常、花药干瘪且开裂程度较小;不育株柱头毛状体排列疏松并出现粘连现象,乳突结构下陷。雄性不育株花药药隔和维管束组织在整个花蕾发育时期均明显存在,而可育株药隔组织在第Ⅱ期开始溶解;至Ⅳ～Ⅴ时期,不育株囊壁纤维层组织结构开始解体,药室内无花粉粒存在,可育株药隔组织基本溶解消失,药室内存在成熟花粉粒。表明不育株花粉粒和花药形态结构的异常变化,是导致植株育性降低的主要原因之一。（3）通过对能量代谢物质含量的测定,发现不育株花蕾发育后期（Ⅳ～Ⅴ）出现能量供应不足的情况,可溶性蛋白（SP）、淀粉（Sta）和可溶性糖（SS）含量均在不同程度出现亏缺,不育株游离脯氨酸（Pro）的含量仅在花蕾第Ⅲ时期高于可育株而其余各期差异均不显著。表明能量代谢物质供应的亏缺是导致花粉发生不育的重要诱因。（4）雄性不育株的超氧化物歧化酶活性（SOD）、过氧化物酶活性（POD）在花蕾的整个发育阶段均高于可育株,而过氧化氢酶活性（CAT）仅在发育初期（Ⅰ～Ⅱ）高于可育株,其余各时期均低于可育株;不育株的丙二醛含量（MDA）整体上低于可育株且变化相对平稳;此外,不育株除MDA外,其余各生理指标的变异都较为丰富,且糖类物质的变化幅度最大。说明抗氧化酶活性的异常改变影响了膜质的稳定性从而导致育性发生变化。（5）雄性不育株的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和气孔限制值均极显著低于可育株;并由相关性分析可知,气孔导度是影响光合速率和蒸腾速率的主要影响因子（r=0.977、0.990,P≤0.01）且不育株光合速率的变化更为稳定;不育株叶片的叶绿素a含量显著低于可育株。表明不育株制造干物质的能力降低,供能受到制约从而导致植株表观形态和花粉粒发育受到影响。（6）完全雄性不育株的花粉量出现严重不足,雄性不育株花蕾发育至后期（Ⅳ-Ⅴ）时,不育株柱头可授性偏弱与柱头形态的异常有关。表明不育株不仅花粉量不足且发育后期的柱头可授性偏弱,影响授粉成功率。（7）雄性不育株花器形态表现为单枝花蕾数、花丝长、花柱长、花蕾重均显著低于可育株,而翼瓣长、龙骨瓣长、花萼长均显著高于可育株（P≤0.05）;花丝与花柱长表现为较强的正相关关系（r=0.0996,P≤0.01）。雄性不育株植物农艺形态的差异主要表现在叶干重和单枝干重且均显著低于可育株,株高与茎粗、茎干重、单枝干重呈正相关（r=0.827、0.755、0.810）。表明不育株的花器和植株形态在发育中的异常与植株花粉的不育有关。