刺槐（Robinia pseudoacacia）属于雌雄同花植物,原生于北美洲,后被广泛引种到欧洲、亚洲等地。刺槐具有很好的生态和经济价值,但是现有刺槐品种还有很大的改良空间。目前刺槐改良以引种和选种为主,并取得了一些成绩,但是引种存在可引种的目标优良品种少,选种存在偶然性大、改良程度难以满足需求等缺点。这些问题使得刺槐的杂交育种变得极为重要,因为杂交育种的人为控制能力和目的性很强,可以通过具有互补性状的个体进行杂交而得到所需要的优良性状。然而,刺槐存在人工杂交坐果率低的现象,这种现象在很多雌雄同花植物中普遍存在。人工杂交坐果率低的现象严重限制了刺槐以及其它很多雌雄同花植物的杂交育种进程。本文对刺槐开花传粉及交配方式进行了研究,然后以此为基础开展了刺槐的人工杂交育种试验。该试验结果显示刺槐存在人工杂交坐果率低的现象。为了揭示刺槐人工杂交坐果率低的原因,首先利用焦锑酸钙沉淀技术,研究了刺槐柱头和花柱内钙离子分布对花粉萌发和花粉管生长的诱导作用。这一研究有助于推测去雄对花粉管生长和受精作用的影响程度。之后又利用气相色谱技术、气质联用技术、c DNA-AFLP等技术对刺槐人工杂交坐果率低的相关机理进行了研究分析。主要研究结果如下:1)在北京延庆县观测刺槐花朵的形态特征、开花动态以及传粉媒介,用杂交指数（OCI）、花粉/胚珠比(P·O-1)、人工授粉等方法分别测定刺槐的交配方式。结果表明,刺槐为两性花,雌雄蕊同熟;单花花粉量高达28071.67±879.47,花粉保存1 d后有活力的占87.67%,花粉胚珠比(P·O-1)高于1000;雌蕊的可授期从开花前2 d持续到开花后2 d,共持续4 d左右,超出这一阶段,可授性大大下降;OCI为4,授粉试验结果表明天然授粉坐果率最高,其均值为40.67%,套袋自交平均坐果率18.0%,去雄杂交平均坐果率3.56%。刺槐属于异交为主、部分自交亲和的交配方式,异花授粉方式为虫媒传粉。最后总结发现刺槐存在人工杂交坐果率低的现象,并推测这一现象主要由去雄伤害引起。2)以去雄后人工授粉的花为试验材料,并以去雄后不授粉的花为对照,利用焦锑酸钙沉淀法分析柱头和花柱内钙离子分布对花粉萌发和花粉管生长的诱导作用。结果发现,授粉作用会很快促使柱头表面泡状分泌物和胞外基质内钙含量的增加。泡状分泌物和胞外基质内的钙离子对花粉萌发可能有促进作用。花粉在萌发前,其萌发孔聚集了大量的钙沉淀。随着大量花粉萌发完成,柱头泡状分泌物内的钙含量开始下降,但是柱头胞外基质的钙含量下降不明显。刺槐的花柱含有一个中空花柱道。中空花柱道周围有一层通道细胞。通道细胞液泡和细胞壁上有大量钙离子,这些钙离子对花粉管的生长可能有诱导作用。刺槐花柱内的钙离子梯度现象不明显。3)利用气相色谱仪、气质联用仪和紫外分光光度仪测定了套袋和去雄伤害对刺槐花激素和同化物含量的影响,并通过乙烯利喷施试验研究了刺槐的花衰老对乙烯的敏感度。结果发现,乙烯能够明显促进刺槐花的衰老进程,而脱落酸（ABA）也可能对刺槐的花衰老有促进作用。此外,还原糖含量的下降也可能会促进刺槐的花衰老进程。套袋和去雄伤害都会增加花的乙烯释放量,但是去雄伤害的作用比套袋强烈的多。套袋不会影响花的ABA含量,然而去雄伤害会使花的ABA含量显著升高。乙烯释放量和ABA含量的过早增加会导致去雄的花提前衰老脱落,进而会导致人工杂交坐果率降低。去雄伤害还会使花的还原糖含量明显下降,这可能也是导致去雄的花过早衰老脱落和人工杂交坐果率低的重要原因。4)以活体去雄的花为试验材料,并以液氮冻死后去除雄蕊的花为对照,利用c DNA-AFLP法分析活体去雄引起的伤害响应对花基因表达的影响,并测序成功73个基因片段。结果发现,去雄伤害响应对花基因表达的影响在去雄后5h比在去雄后48 h显著。去雄伤害响应会使很多和代谢、生长调控、信号传导、光合作用等相关的基因表达量下调。去雄伤害响应还会使一些和胁迫响应、促进衰老相关的基因表达量上调。这些基因表达量的变化对花器官的糖代谢、蛋白代谢、脂类代谢、能量代谢、物质运输、信号传导、渗透压调节、p H调节、光合作用等生理过程产生了不利影响。这些影响可能是促使活体去雄的花过早衰老脱落和导致人工杂交坐果率低的重要原因。