棉花是重要的经济作物，随着全球气温的逐年升高，棉花的产量受到高温胁迫的威胁越来越严重。高温胁迫对植物生殖器官的影响要远大于营养器官，且雄性生殖器官对温度的敏感程度高于雌性生殖器官，所以高温胁迫下的雄性不育更应受到关注。因不同的高温类型会引起不同的雄性不育表型，为了分析不同高温类型导致雄性败育发生的机理，我们设置了四种温度组合条件(白天常温/晚间常温，NN；白天高温/晚间常温，HN；白天常温/晚间高温，NH；白天高温/晚间高温，HH)进行处理，并对处理后的棉花三个发育时期(四分体时期、绒毡层降解时期、花药开裂期)的花药进行组织细胞水平，生理生化水平及转录水平分析。研究发现，高夜温对于棉花雄性育性的影响要远远大于高日温，其造成的雄性不育是引起棉花减产的主要原因之一。具体研究结果如下：
　　1)高温会导致花器官明显变小，花丝变短，花粉不育，其中全天高温(HH)造成的不育最明显，且高夜温(NH)引起的花粉不育比高日温(HN)要明显。通过花药切片观察发现，在绒毡层降解时期，全天高温条件下的小孢子出现明显皱缩，而在白天高温/晚间正常和白天正常/晚间高温条件下有部分小孢子出现皱缩，程度要轻于全天高温。
　　2)对三个花药发育时期、四种温度条件处理下的花药进行转录组分析，设定参数挑选差异表达基因，共获得40895个差异表达基因。在绒毡层降解时期和花药开裂期，全天高温和白天常温/晚间高温条件下有较多基因重叠，同时相比于全天常温，白天常温/晚间高温处理条件下差异表达基因数目明显多于白天高温/晚间常温处理。
　　3)对差异基因进行上下调分类并进行代谢路径分析，发现在花药开裂期，全天高温和白天常温/晚间高温处理会使亚麻酸代谢路径的基因被明显激活，但白天高温/晚间常温未能明显激活亚麻酸代谢路径，猜测亚麻酸代谢基因是花粉响应高温的负调控因子。在全天高温处理下，亚油酸和鞘脂类脂肪酸代谢路径的基因比白天常温/夜间高温处理有更多的富集，结合全天处理会引起花药不开裂的表型，猜测这些路径可能和花药不开裂有关。同时，在花药开裂期(ADS)下调基因中， 只有丙酮酸代谢路径相关的基因在全天高温和白天常温/夜间高温处理中富集，表明丙酮酸代谢路径可能和花粉活力有关。
　　4)为了观察脂类物质在花药中的分布与含量，我们进行了透射电镜观察，发现绒毡层降解期(TDS)和ADS时期，HH，HN，NH三种处理下，脂滴的数量相较于对照，均明显减少。但是在ADS期，NH和HH处理下的花药内壁层消失。
　　5)进行脂类代谢路径分析时，发现ACC1,KAS1,NAD(P)-BRFSFP,AMP-DS&LFP这四个脂肪酸合成路径的基因和ACO1,ACO2，KAT3这三个脂肪酸降解的基因表达存在明显差异。而C14,C16,C18:0,C18:1,C18:2和C18:3这几种脂肪酸的含量在所有的高温处理中都会下降。
　　6)脂肪酸合成和降解过程从亚麻酸代谢开始，终止于茉莉酸路径。AOS,AOC4,ACO2和MFP四个茉莉酸合成路径中的基因受到高温胁迫诱导。激素测定的结果显示茉莉酸含量在三种高温处理条件下都是减少的，且在全天高温和晚间高温下茉莉酸的减少比白天高温显著。
　　7)为进一步研究茉莉酸和雄性不育之间的关系，采用CRISPR技术，通过农杆菌侵染转化法将AOC4和ACO2这两个基因从棉花转基因受体(Jin668)中敲除。突变体的花型缩小，花丝缩短，同时伴随着花粉不育。组织切片显示，在突变体中TDS和ADS两个时期，小孢子和花粉均出现了不育。
　　8)为进一步确定茉莉酸对雄性育性的影响，我们对突变体四分体时期(TS)和TDS时期的花蕾进行外源茉莉酸甲酯喷施，发现可以恢复花粉不育和花药不开裂表型。
　　研究表明脂类、脂肪酸、和茉莉酸协同调控花药高温响应，且高夜温会引起脂肪酸的代谢异常，引起雄性不育，而高日温引起雄性不育可能是通过不同路径引起不育。本研究可以为进一步理解高温引起的雄性不育提供参考，为棉花增产提供新思路。