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本综述聚焦气候变化下极端高温与干旱对作物有性生殖的威胁，剖析高温对花粉活力（Pollen Viability）、萌发率（Germination Percentage）及形态的不利影响，强调相关研究对筛选耐热基因型、保障粮食安全的关键意义。
气候变化对作物生殖系统的威胁与高温对花粉的影响
气候变化引发的极端高温与干旱正日益威胁植物生长发育，尤其是有性生殖过程。作为植物繁殖的核心环节，有性生殖涵盖开花时间、配子体发育、授粉及种子形成等关键阶段，而高温与干旱胁迫可对上述环节造成系统性干扰，导致作物不育及产量锐减，进而加剧全球粮食安全危机。
从物候学（Phenology）角度看，作物产量与气候变化存在直接相关性。在植物营养生长与生殖生长阶段，温度升高会对生殖器官及决定物种育性的关键参数产生显著影响。本综述聚焦高温对花粉粒的特异性作用，深入解析其对花粉活力（Pollen Viability）、萌发率（Germination Percentage）及形态结构的损害机制，及其与主要作物产量下降的直接关联。
高温胁迫对花粉发育各阶段的影响
在花粉发育的不同时期，高温胁迫展现出多维度的负面影响。从花粉活力层面分析，高温会破坏花粉粒的细胞结构完整性，干扰能量代谢通路，导致线粒体功能异常，进而降低花粉维持正常生理活动的能力。研究表明，当环境温度超过作物耐受阈值时，花粉活力呈指数级下降，这与细胞膜脂过氧化水平升高及活性氧（ROS）清除系统失衡密切相关。
花粉萌发过程对高温胁迫尤为敏感。高温会抑制花粉管细胞壁合成相关酶的活性，如扩展蛋白（Expansins）和木葡聚糖内转糖基酶（XET），导致花粉管伸长速率减缓甚至停滞。同时，钙信号传导通路（Calcium Signaling Pathway）的紊乱会破坏花粉管生长的极性调控，使其无法准确向胚珠延伸，最终影响受精成功率。
在花粉形态学层面，高温胁迫可导致花粉粒外壁纹饰异常、萌发孔发育缺陷及细胞质浓缩等现象。例如，在玉米（Zea mays）等禾本科作物中，高温会诱导小孢子母细胞减数分裂异常，产生染色体数目异常的花粉粒，这些形态畸变的花粉粒通常缺乏萌发能力，直接导致结实率下降。
花粉研究在筛选耐热基因型中的关键作用
鉴于花粉对高温胁迫的敏感性，其活力与萌发特性可作为筛选作物耐热基因型的核心指标。通过构建花粉活力评估体系，如荧光染色法（FDA）和离体萌发试验，可快速鉴定不同品种在高温条件下的生殖稳定性。研究发现，部分野生近缘种或传统地方品种中存在优异的耐热基因资源，其花粉在高温下仍能维持较高的线粒体膜电位（MMP）和抗氧化酶活性（如 SOD、CAT），为作物耐热性遗传改良提供了重要靶点。
从分子机制角度，高温胁迫响应基因（如 HSPs、DREB 转录因子）在花粉发育中的表达模式差异，是导致不同基因型耐热性分化的关键因素。通过转录组学（Transcriptomics）和蛋白组学（Proteomics）技术，可系统解析花粉耐热性的分子网络，为定向改良作物生殖阶段耐热性提供理论支撑。
结论与展望
本综述系统阐明了高温胁迫通过损害花粉活力、萌发及形态，进而导致作物产量损失的复杂机制，强调花粉研究在气候变化背景下对经济作物耐热性评价的重要性。未来研究需进一步整合多组学技术，挖掘调控花粉耐热性的关键基因模块，并通过基因编辑（如 CRISPR-Cas9）等前沿技术创制耐热新种质，为保障全球粮食安全提供可持续的解决方案。同时，需加强田间原位高温胁迫模拟试验，评估不同农艺措施（如叶面喷施抗氧化剂、合理灌溉）对花粉功能的保护效应，推动基础研究向生产应用的转化。
