线粒体变化及其在花粉管亚尖端的富集对满足花粉管高速极性生长过程中巨大的能量需求和分配极其重要。但是,在花粉管停止生长过程中,线粒体作用特点尚不清楚。本研究以梨品种‘黄花’、‘丰水’及‘砀山酥梨’为试材,综合应用免疫荧光标记、激光共聚焦显微镜、透射电镜、亚细胞器制备分离等技术手段,研究了线粒体对离体培养梨花粉管衰老和死亡的作用特点,主要结果如下：1.探明了梨自花花粉管线粒体呼吸代谢及可溶性蛋白变化。结果表明,梨自花花粉管呼吸氧消耗量显著降低。对提纯的自花花粉管线粒体呼吸链进行检测,发现其呼吸控制比率明显下降。这些结果表明自花花粉管线粒体功能发生紊乱。采用二维电泳对自花花粉管线粒体可溶性蛋白进行了分析,自花花粉管线粒体与异花花粉管线粒体可溶性蛋白共匹配了70个蛋白点,具有显著性差异的蛋白点为18个,其中上调的为7个,下调的为11个。2.明确了离体梨花粉从萌发到生长停止,这一发育过程属于植物器官衰老。揭示了梨花粉管生长发育过程涉及衰老并最终死亡过程由胞质酸化诱导的线粒体功能紊乱介导。梨花粉水合后0-9h,花粉管维持较高生长速率,到15h后,生长基本停止。FDA染色显示停止生长的花粉管已失去活力。以植物衰老的生理及细胞学指标对停止生长的梨花粉管进行分析,结果显示,衰老的花粉管丙二醛含量和电解质渗漏率明显升高。在细胞水平上,观测到衰老的梨花粉管内微丝骨架大量解聚,细胞核DNA降解。在衰老的梨花粉管中,V-ATPase活性降低导致胞质酸化。胞质酸化可以直接诱导线粒体功能衰退,其中包括线粒体内部脊结构紊乱、溶胀,呼吸氧消耗及ATP产生下降,膜电位下降等。此外,用线粒体膜电位去极化试剂缬氨霉素处理花粉管,使线粒体功能衰退,从而诱导了花粉管细胞核降解。该药理学实验进一步证实了线粒体功能受到破坏可以导致花粉管细胞核降解。3.明确了梨花粉管尖端活性氧主要来源为质膜NADPH氧化酶。结果表明,NaN3处理显著抑制了梨花粉管线粒体呼吸功能,但是线粒体呼吸功能的失调并不能完全消除花粉管尖端活性氧,这说明线粒体可能不是花粉管尖端活性氧的主要贡献者。但是,NADPH氧化酶抑制剂DPI基本能清除尖端活性氧,此外,发现低温处理诱导了花粉管尖端活性氧显著下降。同时深入研究,成功克隆了梨花粉管NADPH氧化酶基因(PrRBOH)全长,其编码氨基酸序列具有植物RBOHs家族蛋白功能域。荧光定量PCR分析结果显示,低温处理后,花粉管内PrRBOH呈现低表达量。这些结果说明,梨花粉管尖端ROS主要调控因子是NADPH氧化酶。4.探明了低温通过抑制线粒体能量代谢功能,从而调控花粉管胞吞作用,最终抑制梨花粉管生长的过程。在低温条件下,花粉管生长通常被抑制。在花粉管快速生长过程中,需要线粒体产生足够的能量以满足胞内各种代谢活动需求。其中,花粉管伸长所需要的细胞壁合成物质通常经囊泡运输到一定位置,这一过程需要大量ATP。本章研究从线粒体能量代谢角度深入探讨了其在低温条件下调控梨花粉管生长特点。结果显示,4℃低温完全抑制了梨花粉管生长。进一步分析发现,低温导致了花粉管尖端胞吞作用停止,线粒体呼吸作用降低及胞内ATP含量下降。