При относительно холодной почве, что имеет место на северных границах возделывания хлебных злаков, физиологи уделили достаточно внимания изучению там процессов роста и развития растений. Наблюдение за реакцией растений пшеницы (сорт Диамант) на снижение температуры в почве до 6—7 °С в различные периоды онтогенеза показало, что на холодной почве их развитие резко задерживается (на 6—14 сут); колосья формируются мелкими, снижается число цветков и зерен. Таким образом, охлаждение почвы в период формирования цветков является критическим.
Характер формирования соцветий, спорогенез и гаметогенез при разных температурных режимах в почве (8—10 или 15—20 °С) значительно меняются. При 8—10 °С митотическая активность в конусе нарастания пшеницы уменьшается в 2 раза по сравнению с нормой. Эмбриологические исследования показали, что на холодных почвах уменьшаются размеры завязи и семязачатка, а это обычно выражается в щуплости зерновки. На холодной почве происходит задержка формирования зародышевого мешка, наступающего позднее на 7—8 сут по сравнению с этим процессом на теплых почвах. Особенность развития растений, выращенных на холодных почвах, — накопление большого количества крах мала в яйцеклетке. Мужские генеративные структуры — пыльники — развиваются без существенных отклонений, если не считать более замедленного темпа и незначительного уменьшения размеров пыльцевых зерен. Сумма эффективных температур для нормального спорогенеза неодинакова для сортов и форм различного происхождения. Например, сибирские пшеницы, естественно, требуют меньше тепла, чем индийские.
Высказывались противоположные точки зрения на причины различных аномалий, наблюдаемых при развитии генеративных структур, при выращивании растений в условиях пониженных температур. Некоторые исследователи считают главной их причиной нарушение в холодных почвах азотного и фосфорного питания. Другие полагают, что одна из важнейших причин снижения урожая — недостаточное образование витаминов В, РР и др. Экспериментально подтверждено, что внесение никотиновой кислоты оказывает положительное влияние на урожай пшеницы.
Перегрев почвы в южных районах, как правило, сопровождается засухой. Это приводит к резкому подавлению всех процессов жизнедеятельности растения и очень часто — к их гибели, поэтому исследование состояния развивающихся генеративных органов в условиях высоких температур — одна из важнейших проблем, особенно в южных районах нашей страны при орошаемом земледелии. В данном случае отрицательное действие высоких температур воздуха обычно усиливается обезвоживанием растений в условиях засухи почвы, что, естественно, и вызывает нарушение формирования генеративных структур. Экспериментами было установлено, что повышение температуры воздуха нарушает развитие генеративных органов у пшеницы. Наиболее чувствительным периодом в онтогенезе растения к высокой температуре оказался процесс формирования колоса (V—VI этапы органогенеза). Аномалии обнаруживаются главным образом при развитии пыльника: в мейозе — неправильное рас-хождение хромосом и асинхронность деления клеток во втором мейотическом делении, недоразвитие и аномальное строение пыльцы Все это снижает жизнеспособность пыльцевых зерен. Повреждения пыльника, выявленные при воздействии высоких температур, обычно приводили к увеличению стерильности колоса, уменьшению его озесненности и тем самым к снижению урожая
Следует отметить, что развитие женских генеративных структур происходит без особых аномалий. Изучение физиолого-биохимических процессов в колосе в условиях повышенных температур выявило значительные изменения — возрастание температуры тканей, ослабление интенсивности дыхания, снижение содержания полисахаридов и макроэргического фосфора. Все эти нарушения сказались главным образом на развитии половых клеток; оказалось также, что корневая подкормка микроэлементами (цинк, бор, кобальт) благоприятно влияет на развитие генеративных структур и является одним из возможных путей ослабления их повреждения у пшеницы при высокой температуре воздуха.