植物育種手段之一.即利用花藥培養(yǎng)等方法誘導產(chǎn)生單倍體,并使其單一的染色體各自加倍成對,成為有活力、能正常結實的純合體,從而選育出新的品種.植物體細胞包含兩套染色體,分別來自雌雄配子,因而染色體數(shù)是成雙(2n)的.單倍體則是具有配子體染色體組成、只含體細胞染色體數(shù)的一半 (n)的植物體.有的植物如普通小麥的體細胞染色體數(shù)為42,是由6個每組染色體基數(shù)為 7的染色體組(6x)組成的.它的染色體倍數(shù)性是六倍體,由其配子誘導產(chǎn)生的植株實際上是三倍體,但在育種上仍習慣稱之為“單倍體”或“多倍單倍體”.單倍體植株不能正常結實.
單倍體的產(chǎn)生 自1921年A.D.伯格納在曼陀羅(Datura stramonium)中發(fā)現(xiàn)單倍體植株以來,已發(fā)現(xiàn)一系列自發(fā)產(chǎn)生的單倍體,并有許多人工誘導單倍體植株的方法問世.單倍體的產(chǎn)生,大體有以下兩方面的途徑：
體內(nèi)發(fā)生 即從胚囊內(nèi)產(chǎn)生單倍體.這包括：①自發(fā)產(chǎn)生.與多胚現(xiàn)象常有聯(lián)系,如油菜和亞麻的雙胚苗中經(jīng)常出現(xiàn)單倍體,可能是由溫度驟變或異種、異屬花粉的刺激引起.②假受精.即雌配子或雌性細胞經(jīng)花粉或雄核刺激后未受精而產(chǎn)生的單倍體植株.如玉米品種間雜交,馬鈴薯、苜蓿、煙草和楊樹的種間雜交等都有此現(xiàn)象.③半受精.雌雄配子都參加胚胎發(fā)生,但不發(fā)生核融合,因而產(chǎn)生具父母本來源的嵌合植株,這曾在棉花中發(fā)現(xiàn)過.④雄核發(fā)育或孤雄生殖.卵細胞不受精,卵核消失,或卵細胞受精前失活,由精核在卵細胞內(nèi)單獨發(fā)育成單倍體,因此只含有一套雄配子染色體.這類單倍體的發(fā)生頻率很低.⑤雌核發(fā)育或孤雌生殖.精核進入卵細胞后未與卵核融合而退化,卵核未經(jīng)受精而單獨發(fā)育成單倍體.遠緣雜交中有時會出現(xiàn)此種現(xiàn)象.
離體誘導 植物細胞具有潛在的再生性和全能性,能發(fā)育為完整植株,故應用組織培養(yǎng)技術對特定組織進行離體培養(yǎng),可誘導產(chǎn)生單倍體.方法是將一定發(fā)育階段的花藥、子房或幼胚,通過無菌操作接種在培養(yǎng)基上,使單倍體細胞分裂形成胚狀體或愈傷組織,然后由胚狀體發(fā)育成小苗或誘導愈傷組織發(fā)育為植株.
此外對大麥、小麥還可利用染色體消失法.即將球莖大麥（Hordeum bulbosum）花粉授予普通大麥或小麥,授粉兩周后將幼胚置于培養(yǎng)基上進行離體培養(yǎng).在胚胎發(fā)育的早期,球莖大麥的染色體消失,從而獲得大麥或小麥單倍體植株.
離體培養(yǎng)用的人工培養(yǎng)基,除含無機鹽、蔗糖、維生素和水等外,還需加入植物激素和其他有機物作誘導物質(zhì).誘導出的愈傷組織或胚狀體要轉(zhuǎn)移到含量減少或無誘導物質(zhì)、蔗糖濃度降低的分化培養(yǎng)基上,才能分化出根、芽以至長成小苗.以上過程都在試管內(nèi)進行.再生單倍體植株的培養(yǎng)則須將小苗從試管取出移栽到小盆中.培養(yǎng)基的成分、培養(yǎng)的方法和條件（如溫度、光照等）、供體的基因型和生理狀態(tài)以及大、小孢子的發(fā)育時期等,是影響誘導頻率的主要因素.植株經(jīng)用秋水仙堿溶液處理等方法,使染色體數(shù)加倍后,即成為能結實的純合二倍體(見倍數(shù)性育種).在離體培養(yǎng)過程中,也會自交產(chǎn)生一些二倍體,但數(shù)量很少.
單倍體育種的意義 單倍體植株經(jīng)染色體加倍后,在一個世代中即可出現(xiàn)純合的二倍體,從中選出的優(yōu)良純合系后代不分離,表現(xiàn)整齊一致,可縮短育種年限.單倍體植株中由隱性基因控制的性狀,雖經(jīng)染色體加倍,但由于沒有顯性基因的掩蓋而容易顯現(xiàn).這對誘變育種和突變遺傳研究很有好處.在誘導頻率較高時,單倍體能在植株上較充分地顯現(xiàn)重組的配子類型,可提供新的遺傳資源和選擇材料.中國首先應用單倍體育種法改良作物品種,已育成了一些煙草、水稻、小麥等優(yōu)良品種.單倍體育種如能進一步提高誘導頻率并與雜交育種、誘變育種、遠緣雜交等相結合應用,則在作物品種改良上的作用將更顯著.
利用人工誘變或自然變異等,通過細胞染色體組加倍獲得多倍體育種材料,用以選育花卉新品種的技術.
最常用、最有效的多倍體育種方法是用秋水仙素來處理萌發(fā)的種子或幼苗.秋水仙素能抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體,但不影響染色體的復制,使細胞不能形成兩個子細胞,而染色數(shù)目加倍.屬于染色體變異