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目前有关蔷薇科植物梨自交不亲和性机理的研究主要集中在有关雌蕊自交不亲和S基因和其产物以及花粉F-box基因的研究领域，在自交不亲和性基因的克隆、表达特性、产物的分离纯化及功能的研究等方面均取得了重大的进展，但是离完全理解自交不亲和性的机理还有很长的距离。虽然人们认为植物自交不亲和性反应是雌蕊与花粉相互识别、相互作用结果的综合表现，涉及植物的细胞间信号传递等过程，但迄今对梨自交不亲和性反应中雌蕊与花粉识别过程中的信号传导机制的研究目前还仅见于本实验室的相关报道。以砂梨品种‘丰水’（S3S5）和‘今村秋’（S1S6）为试材，在活体和离体条件下，研究了梨雌蕊S基因产物——S-RNase对花粉管超微结构和花粉及花粉管内微丝骨架结构的影响，同时研究了它们对花粉萌发、花粉管生长和花粉管内游离钙离子浓度变化的影响，探讨了花柱S-RNase与微丝骨架在调控花粉管生长中的信号转导机制，主要研究结果如下：1．研究了花柱S-RNase对梨花粉萌发、花粉管生长及花粉管超微结构变化的影响，结果表明：1)梨花柱S-RNase能特异性地抑制自花花粉萌发与花粉管的生长，而对异花花粉萌发和花粉管生长几乎没有影响。2)亲和及对照花粉管在生长过程中结构表现正常，花粉管顶端生长区域充满细胞质和细胞器，结构完整，花粉管壁上没有胼胝质层分布；而不亲和花粉管超微结构随着培养时间的延长而出现衰退现象。线粒体由正常结构转变为膨大，嵴减少或消失，到最后整体消失。内质网膨大并包围在液泡和其它细胞器周围，最后消失。花粉管内的细胞质也逐渐减少。这说明在梨自交不亲和性反应过程中，花柱S-RNase能够引起自体花粉管的衰退，从而抑制自体花粉管的生长。2．研究了微丝解聚剂细胞松弛素B（CB）和稳定剂鬼笔环肽（phalloidin）对梨离体培养和活体培养的花粉萌发率及花粉管生长的影响。结果表明：1)离体条件下，低浓度（10μg／ml）的phalloidin能促进花粉萌发和花粉管生长，但高浓度时具有抑制效应；微丝抑制剂CB抑制花粉的萌发和花粉管的生长，并且抑制效果随着浓度的增加而加强。2)phalloidin处理柱头后进行自花授粉后，可明显促进自花花粉萌发和花粉管的生长，而CB处理柱头后抑制异花花粉萌发和花粉管生长。结果表明微丝骨架参与了梨花粉萌发和花粉管生长的调控，并可能在梨自交不亲和性反应过程中起作用。3．微丝骨架在花粉管生长过程中起着至关重要的作用，因此需要建立合适的标记花粉管内微丝骨架的方法。研究利用化学固定荧光定位方法，结合激光共聚焦扫描显微镜，对梨花粉及花粉管内微丝的分布进行了观察，结果表明：1)用MBS预固定后再用多聚甲醛固定能够较好地保存花粉和花粉管内的微丝结构；2)用二甲基亚砜（DMSO）处理代替常规的固定后才显示的方法，获得了较为清晰的微丝骨架图像；3)选用FITC-ph进行标记能够避免花粉外壁自发荧光带来的干扰。4、用光学显微镜、荧光显微镜和激光共聚焦显微镜分别观察了离体条件下梨花柱S-RNase和CB对花粉管生长的影响以及自交不亲和性反应过程中花粉（管）内微丝骨架结构的变化。结果表明：1)自花花柱S-RNase和CB分别处理后50 min和30 min，梨花粉管生长速度开始下降，而对照和异花花柱S-RNase处理对花粉管的生长速度几乎没有影响。2)在基本培养基（对照）和含有异花花柱S-RNase培养基上生长的花粉在萌发之前其微丝骨架呈环状等形式排列，萌发后花粉内微丝成束状或成扇形向花粉萌发孔处延伸，并与花粉管内轴向排列的束状微丝纤维相连接；而自花花柱S-RNase处理的花粉（管）内的微丝骨架结构随培养时间的不同而呈现不同的形态：在处理0min时，萌发的花粉及生长的花粉管中微丝结构与对照花粉（管）内的微丝结构相似；但继续培养20 min后，花粉（管）内微丝骨架从纤维状逐渐转变为网络结构，并从花粉管的胫端移向花粉管的顶端，最终转变为点状结构分布于整个花粉管。虽然花粉内微丝最终也解聚为点状结构，但其变化要比花粉管内微丝结构慢得多。研究结果显示肌动蛋白细胞骨架参与了梨自交不亲和性反应的调控过程。5、利用光学显微镜和激光共聚焦显微镜分别观察了胞内钙离子浓度[Ca2+]，的变化对梨花粉萌发和花粉管生长、花粉和花粉管内微丝骨架结构与分布的影响。结果表明：1)花粉培养基中高浓度(10-1 mol／L)或低浓度的Ca2+(＜10-4 mol／L)均抑制了梨的花粉萌发和花粉管生长，只有当花粉培养基中的Ca2+浓度达到10-3mol／L时，花粉萌发率和花粉管长度均达到最大；低浓度钙离子载体A23187（2.5μmol／L）能促进花粉萌发和花粉管生长，而高浓度（＞5μmol／L）抑制花粉萌发和生长；钙离子螯合剂EGTA和钙离子通道抑制剂verapamil均抑制了梨花粉的萌发和花粉管的生长，并且抑制效果随浓度的增加而增强。2)花粉或花粉管内高浓度和低浓度的钙离子均会引起其内部微丝骨架解聚；而自花花柱S-RNase处理后的花粉及花粉管内，钙离子浓度也呈现上升趋势，并且微丝骨架发生解聚。研究结果表明适量的钙离子浓度是花粉萌发和花粉管生长所必需的，而高钙离子对花粉萌发与花粉管生长具有抑制作用，并且通过调控其内微丝骨架的结构与分布来实现其抑制作用。在梨自交不亲和性反应过程中，自花花柱S-RNase也可能是通过花粉和花粉管内钙离子浓度的升高来降解其内微丝骨架，进而抑制花粉管生长的。6、结合激光共聚焦与膜片钳技术，观察了CB和phalloidin对花粉管胞内钙离子浓度及质膜钙通道的影响。结果表明：CB处理促进花粉管内胞质钙离子[Ca2+]i浓度增加，同时，CB能激活质膜上的钙离子通道；而phalloidin处理对花粉管内[Ca2+]i浓度及钙离子通道几乎没有影响。这些结果表明微丝骨架的解聚激活了花粉管质膜上的钙离子通道，从而使得胞外钙离子大量流入，使胞内钙离子升高，从而抑制花粉管生长。