被子植物花药发育是一个复杂的过程，由许多环节组成。每一环节出现异常都将导致花粉败育。在被子植物中，雄性不育是一种常见现象，在杂种优势利用中具有很大潜力。Ca2+是植物生长发育过程中的必需元素，具有重要的生理功能。它在植物生长发育过程中在体内特定的时间和空间以特定的分布形式参与调控植物体内许多生理活动。已有研究证明Ca2+在植物花粉发育中具有特殊的生理功能，参与对花粉发育的调控。在败育花粉中，Ca2+呈现异常分布，显示与花粉败育有关。因此，从Ca2+在花药发育过程中的分布特征探讨其生理功能以及与雄性不育原因的关系是一个新的研究领域。本实验以温敏核不育小麦百农不育系(Bainong sterility，BNS)的可育和不可育花药为材料，采用钙-焦锑酸钾沉淀技术研究可育花药发育和不育花药中Ca2+分布特征的差异，探索可育花药发育中Ca2+的生理功能和不育花药的花粉败育原因。主要实验结果如下:　　1.花药结构的变化　　通过对可育和不育花药各个时期结构的比较，发现在该种雄性不育小麦的花药在发育到二胞花粉之前，两种花药的结构并没有明显差异。而到二胞花粉早期时，不育花药的花粉结构开始出现异常:首先，可育花粉到二胞时期时营养细胞中的大液泡分解并开始积累营养物质—淀粉。而不育二胞花粉中营养细胞中大液泡并没有逐渐分解消失，而是形成一些自体吞噬泡，使二胞花粉中的大液泡持续保留，最终败育。因此，该种温敏核不育小麦发生败育的时间是在二胞花粉早期，是营养细胞中大液泡分解环节发生异常，最终导致花粉败育。　　2.钙离子分布特征　　通过钙-焦锑酸钾沉淀技术研究了可育和不育花药发育过程中Ca2+的分布变化，通过Ca2+的分布特征结合花药发育的生物学事件探索Ca2+的生理功能和与花粉败育的关系。发现在可育花药发育过程中Ca2+的分布特征:在造孢细胞时期，表皮和药室内壁细胞高度液泡化，大液泡中有较多钙沉淀颗粒。而中层和绒毡层细胞中还未液泡化，细胞质中钙沉淀颗粒较少，此时造孢细胞中钙沉淀颗粒也较少。到小孢子母细胞时期，表皮、药室内壁和中层细胞中的钙沉淀颗粒开始减少，但细胞质内液泡化程度加深，推则Ca2+的减少可能与这三层药壁细胞液泡化程度加深有关。绒毡层细胞中很少有明显的液泡，在其内切向壁、径向壁和细胞质中聚集较多的钙沉淀颗粒。显示出此时由体内转运的Ca2+已到达绒毡层并由其转运到药室中。此时小孢子母细胞中钙沉淀颗粒依然较少。在四分体时期，药壁细胞中的钙沉淀颗粒没有明显变化，但在四分体胼胝质壁中钙沉淀颗粒增加。到小孢子早期，药壁细胞液泡内的钙沉淀颗粒明显减少，但在绒毡层细胞的内外切向壁、径向壁以及细胞质中聚集着较多的钙沉淀颗粒，推测绒毡层细胞中钙沉淀颗粒的增加可能与此时小孢子Ca2+需求量增加有关。另外，绒毡层细胞中的Ca2+增加可能作为绒毡层细胞退化的信号。早期小孢子花粉外壁和小孢子细胞质中钙沉淀颗粒逐渐增多，并特异性的聚集在小液泡中。到小孢子晚期，药壁细胞中的钙沉淀颗粒数目进一步减少，绒毡层已经退化的残迹中有一些钙沉淀颗粒。小孢子细胞质中出现许多小液泡，小液泡的液泡膜上特异分布着较多钙沉淀颗粒。随后小液泡融合成大液泡。这些特征暗示着Ca2+与大液泡的形成有关。在二胞花粉期，药壁细胞中的钙沉淀颗粒减少。二胞花粉内营养细胞中的大液泡分解成许多小液泡，在这些小液泡内部和膜上又出现许多钙沉淀颗粒，显示出大液泡的分解也与Ca2+有关。二胞花粉外壁表面也有较多钙沉淀颗粒。开花时，成熟花粉外壁表面和萌发孔处都积累了大量钙沉淀颗粒，但花粉内部的细胞质中钙沉淀颗粒明显减少。　　在不育花药中，从造孢细胞时期到小孢子发育早期钙沉淀颗粒的分布特征与可育花药相比没有明显差异。到不育小孢子晚期时，钙沉淀颗粒出现明显异常:首先，晚期小孢子花药药壁细胞中的钙沉淀颗粒比可育花药中数量明显增多。其次，晚期不育小孢子细胞质、细胞核中也都异常积累较多钙沉淀颗粒。到二胞花粉时期，花粉中营养细胞的大液泡不分解，花粉细胞质中也不积累淀粉粒。在花粉细胞质和花粉壁中只有很少钙沉淀颗粒。开花时，在败育花粉内部没有积累营养物质—淀粉，细胞质中仍然有大液泡和一些自体吞噬泡。