植物的繁殖依赖于有活力的花粉,而花粉的败育会导致作物减产。花粉败育有多种原因,大体可分为遗传和环境两个方面。研究表明,在植物生长发育过程中,开花期对温度的要求最为严格,而由于花粉比雌蕊对温度更敏感,温度胁迫常首先导致花粉败育。近年,气候变化异常导致春季温度变化异常,“倒春寒”的现象愈演愈烈,这极大的影响了白菜等春季开花植物的花粉发育,阻碍了制种和繁种工作的正常开展。因此,弄清楚低温胁迫对植物花粉发育的影响,对于从理论上理解植物响应外界胁迫的机理以及蔬菜等作物的育种和生产实践都具有重要意义。本研究以菜心为材料,利用4℃低温对开花期的花序分别进行1 d、3 d、5d、7d的处理,通过对植株形态、结荚情况、花粉发育过程等的观察,旨在探明开花期低温处理对花粉发育的影响,在此基础上,利用转录组测序分析低温处理前后花蕾基因的表达变化,探索菜心花粉响应低温胁迫的分子机制。取得了如下结果：(1)通过细胞学观察发现四分体时期和单核花粉发育时期的花蕾对4℃低温的反应较其他级别敏感,四分体时期又比单核花粉发育时期更为敏感。根据菜心花粉发育的特点将其分成五个时期：花粉母细胞时期、四分体时期、单核花粉发育时期、双核花粉发育时期及三核花粉发育时期。随后对处理过的各个发育时期的花药进行半薄切片和透射电镜的观察,运用苯胺蓝对处于四分体时期的花粉进行胼胝质染色,利用FDA检测成熟花粉的生活力,以及进行测交授粉、统计结荚率。发现低温处理3d后四分体时期和单核花粉发育时期的花蕾即受影响,并随着处理时间的延长而加重。其中四分体时期又比单核花粉发育时期更为敏感。在后期正常温度生长中难以恢复正常花粉发育过程。(2)透射电镜观察及苯胺蓝染色实验发现在4℃低温处理后,四分体时期胼胝质提前降解及绒毡层不能正常降解导致花粉壁发育异常,最终导致花粉败育。通过透射电镜观察低温处理后的花药发育情况,发现四分体时期的花蕾经过低温处理后导致花粉壁发育不正常。对四分体时期的花粉进行胼胝质染色观察发现,低温处理后胼胝质提前降解。半薄及超薄切片观察发现与对照相比,低温处理后绒毡层不能正常降解。由此可知,四分体时期对低温处理影响最为敏感,该时期胼胝质提前降解及绒毡层不能正常降解导致花粉壁发育异常,最终导致花粉败育。(3)通过对表型明显的处理进行转绿组测序分析,发现1527个在低温处理前后差异表达的基因,同时,还发现了1098个白菜参考基因组中未注释的新基因,以及824个长链非编码RNA (lncRNA),其中81个lncRNA在低温处理前后具有差异表达。取4℃低温处理对菜心花粉发育影响最严重的7d中最敏感的四分体时期的花蕾进行转录组测序。发现1527个基因在处理组中与对照中差异表达。在这些差异表达基因中,找到了两个在植物营养生长时期响应低温胁迫重要调控途径(CBF调控途径)中的关键基因：RD29A/COR78/LTI78和JAZ1。还发掘了白菜参考基因组中未注释的1098个新基因。此外,鉴定得到824个lncRNA,其中81个在低温处理前后具有差异表达。对这些差异表达的lncRNA进行靶基因分析,找到了8个在营养生长时期响应低温胁迫的基因。它们分别是：ICE1、JAZ1、WRKY34、EIN3、MYB56、CAMTA1、CAMTA12和CAMTA13。