利用各種有效方法產生單倍體後，進行染色體人工或自然加倍，使植株恢復正常育性，迅速獲得穩定的新品種的育種方法。單倍體是只具有配子體染色體組分的個體、組織或細胞。由這種細胞分化、生長出來的植株叫單倍體植物，此種植物不能生殖，必須使其染色體組分加倍，才能繼續繁殖，獲得穩定一致的後代。通過單倍體形成純係的作物育種方法。一般是利用花藥、花粉作外殖體進行組織培養，從小孢子經癒傷組織或胚狀體產生植株，或以孤雌生殖、人工引變等方式產生具有配子體染色全數的植株（單倍體植株），經染色體加倍後產生純合二倍體，再經過田間育種試驗，獲得優良新品種。單倍體育種可以縮短育種年限，提高選育效果。
自從60年代用曼陀羅的花粉培養成植株後，單倍體育種首先在煙草上取得成功。 70年代以來，通過花藥培養先後誘導出單倍體的蔬菜有結球甘藍、芥藍、石刁柏、番茄、茄子、辣椒、甜椒、馬鈴薯、大白菜等。中國首次育成水稻、煙草、小麥、茄子、甜椒等作物的新品種或品系。
自然界經孤雌生殖、孤雄生殖和無配子生殖產生單倍體植株的頻率很低，一般僅千分之幾，有的在十萬分之一以下。人工誘發可使單倍體發生的頻率提高。組織培養，包括花藥培養、花粉培養、子房培養和花粉母細胞培養等，誘導單倍體植株已在百種植物上獲得成功，展示了單倍體育種的前景。其中花藥培養應用最為廣泛。主要是以小孢子處於單核期的花藥為材料接種到誘導培養基上，使小孢子細胞分化後分裂形成癒傷組織或胚狀體，再轉入分化培養基誘導成苗，然後轉至生根培養基誘導生根，形成完整植株，再移栽到田間。移栽前後可進行加倍處理，以獲得純合二倍體植株後代。
單倍體有整倍單倍體和非整倍單倍體。鑑別單倍體植株的重要依據是根尖細胞染色體數與配子體染色體數相同。其主要植物學特徵是：植株細弱，葉、花、氣孔較二倍體植株小，柱頭長，花粉粒小而空癟，不結實。
單倍體植株染色體加倍的方式有四種：①核內加倍，即在核分裂期間染色體增加，末期染色單體數目加倍，然後在有絲分裂中配對。 ②核內有絲分裂，即有絲分裂缺少紡錘體，核膜在整個過程中不消失。 ③秋水仙素效應的有效分裂。 ④相鄰細胞或雙核細胞中核融合。自然加倍一般不易產生畸變，人工誘變畸變率較高。
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