对杉木雄性不育株外部形态和细胞学研究结果表明：不育株叶色较绿；小孢子叶球簇苞片和小孢子叶异常张开，使其小孢子囊发育过程中的温湿条件不恒定；其小孢子叶球发育推迟；导致其小孢子发生和发育异常；小孢子囊外常有一包被结构和中层细胞增生以及小孢子叶球发育后期苞片和小孢子叶张开度小，使囊内细胞受挤压而引起囊内各种细胞生理代谢的异常和解体；曲枝和小枝输导组织、小孢子叶球轴维管束及小孢子叶球和小孢子叶的树脂道的不发达，以及小孢子叶球中各种细胞内淀粉粒的缺少或畸形、中层和绒毡层细胞内线粒体和内质网的异常等，都是引起雄性败育的原因之一。